Устройство и принцип действия запорного клапана

Содержание:

1. Устройство и принцип действия запорных клапанов
2. Назначение запорных клапанов
3. Виды запорных клапанов
4. Особенности выбора

Устройство и принцип действия запорных клапанов

Принцип действия арматуры основывается на перекрытии проходного отверстия трубы с помощью запорного элемента — золотника, закрепленного на резьбовом штоке. Устройство имеет два крайних рабочих положения затвора — «открыто» и «закрыто».

Ось штока располагается перпендикулярно или наклонно относительно оси трубопровода. Последние отличаются большей пропускной способностью. Маховик передает вращение штоку через неподвижную гайку в корпусе, золотник перемещается, перекрывая или открывая проходное отверстие.

Запорные клапаны отличаются простой конструкцией, состоят из нескольких конструктивных элементов:

• корпуса, изготовленного из углеродистой, легированной, нержавеющей стали, латуни, чугуна и т. п.
• крышки;
• управляющего элемента — штурвала;
• штока, соединенного со штурвалом и затвором;
• уплотнения штока — сальникового или сильфонного;
• седла.

Управление арматурой осуществляется вручную, с помощью маховика, либо с помощью приводного механизма — пневмо-, электропривода. Могут оснащаться редуктором. Запорные клапаны, оснащенные электроприводом, позволяют управлять арматурой дистанционно. Также существуют модели с автоматическим приводным механизмом, работающим без участия оператора.

Запорные клапаны имеют численно-буквенную маркировку. Например, 15лс68нж

• Первые две цифры указывают на тип запорной арматуры — 15.
• Далее следует шифровка материала — «лс», легированная сталь.
• 68 — номер модели. Если обозначение трехзначное, то первая цифра означает номер привода.
• нж — материал уплотнений в затворе.

Запорные клапаны могут применяться под воздействием высоких температур, характеризуются малым ходом затвора, герметичностью, простотой технического обслуживания.

Назначение запорных клапанов

Запорные клапаны устанавливаются на паро- и водопроводах, на технических и промышленных линиях с протеканием рабочей среды в одном направлении без большого гидравлического сопротивления.

Вентили используются для герметичного перекрытия потока рабочей среды в разных сферах промышленности — газовой, химической, нефтяной, в системах отопления, ЖКХ. Они применяются при транспортировке жидких и газообразных сред.

Преимущества продукции:

• Высокая надежность и герметичность перекрытия проходного отверстия.
• Ремонтопригодность.
• Плавность открытия, отсутствие скачков давления, гидроударов.
• Возможность эксплуатации в условиях высокого давления среды.
• Широкий диапазон рабочих температур — от -200 до +600 °С в зависимости от материала арматуры.
• Стойкость к агрессивным средам.
• Обширная сфера применения.

Недостатком арматуры можно назвать сложную форму проточной части корпуса, наличие застойных зон, возможность деформации уплотнений, передача рабочей среды в одном направлении, а также высокое гидравлическое сопротивление.

Виды запорных клапанов

По уплотнению штока вентили запорного типа делятся на сальниковые и сильфонные. Первые имеют сальник в месте прохода шпинделя. Сальниковая набивка выполняется из ТРГ, формовой ленты растительного происхождения. Набивка сжимается в направлении оси штока, расширяется в радиальном направлении.

Сильфонные модели не имеют подвижных соединений, представляют собой гофрированный узел, через который проходит шток. Сильфон приваривается к корпусу и затвору, обеспечивает высокую герметичность системы. Такие клапаны применяются в трубопроводах, транспортирующих токсичные, агрессивные среды, где необходимо обеспечить максимальную герметичность затвора.

Мембранная арматура оснащается специальным элементом — мембраной, способной прогибаться с амплитудой, достаточной для рабочего хода затвора. Основной недостаток — работа при низком давлении, невысокой температуре.

Тип подключения запорного клапана:

• Муфтовое, применяется в системах с условным диаметром до 150 мм. Используется в быту, имеет внутреннюю резьбу. Отличается простотой монтажа, не требует специального оборудования при монтаже.
• Фланцевое, предназначенное для создания разъемного соединения арматуры с трубой. Используется в системах с номинальным давлением до 20 МПа. Фланцы бывают круглыми и квадратными, обеспечивают герметичное соединение за счет применения специальных уплотнительных прокладок. Стяжка — болтовая, шпилечная.
• Штуцерное — модели с наружной резьбой на патрубке, монтаж на трубопровод производится с помощью накидной гайки.
• Сварное — арматура приваривается к трубе, используется в системах, где требуется максимальная герметичность и надежность соединения.

По типу конструкции запорные клапаны бывают проходными, угловыми, прямоточными и игольчатыми.

• Самыми распространенными являются проходные модели, в которых поток делает два прямых поворота. Арматура может монтироваться на вертикальных и горизонтальных линиях, но имеет застойные зоны.
• Угловые модели устанавливаются в местах соединения двух труб, где поток поворачивает на прямой угол один раз.
• Прямоточные модели (вентиль Косва) характеризуются шаровидной формой со шпинделем, расположенным под углом 45 градусов к потоку. Отличается повышенным ходом штока, но меньшим сопротивлением потока.
• Игольчатые, с коническим затвором. Выпускаются с Ду 6–40 мм.

В качестве материала корпуса применяется сталь (углеродистая, легированная, нержавеющая), чугун, латунь. Седла и шток изготавливаются из коррозионно-стойкой стали.

Особенности выбора

При выборе запорного клапана нужно обращать внимание на условия эксплуатации арматуры — температуру, давление среды, тип перемещаемого вещества. Также играет роль управление, гидравлические характеристики арматуры, монтажные условия (масса, тип присоединения).

Номинальный диаметр запорных клапанов составляет от Ду15 до Ду400 мм. Давление рабочей среды — до 250 МПа, температура — от -200 до +600 °С в зависимости от материала арматуры.

Движение потока рабочей среды зависит от давления. При низком давлении поток проходит над седлом, при высоком — над золотником. Клапаны низкого давления при закрытии имеют больший крутящий момент. В моделях высокого давления крутящий момент ниже благодаря прохождению потока над золотником. При открытии золотник поднимается примерно на 25–40% от полнопроходного расположения.