В проходной запорной арматуре

Здравствуйте, наш уважаемый читатель! В нашей статье мы расскажем Вам о хорошо известном виде запорной трубопроводной арматуры – запорном вентиле.

Невозможно представить нашу жизнь без трубопроводов. На любом предприятии, ферме, шахте, общественном здании и частном доме существуют различные трубопроводные системы, оснащенные всевозможной запорной и регулирующей арматурой. Запорный клапан, или, по-старому, вентиль, еще двадцать лет назад стоял в каждом доме, на вводе, в точках разбора воды, в каждом смесителе.

Что это такое и для чего он нужен

Клапан, или вентиль – вид запорной трубопроводной арматуры. Название «вентиль» с 1982 года отменили, но употребляют его по-прежнему.

Клапаном называется такая арматура, в которой запирающий элемент перемещается параллельно оси движения жидкости или газа в трубе и полностью перекрывает свое рабочее сечение. Рабочих положений у вентиля существует два: «открыто» и «закрыто».

Назначение и сферы применения

Применяются запорные клапаны во всех видах промышленности, строительства, сельского хозяйства, транспорта, горнодобывающем комплексе, в жилых и общественных зданиях – в системах водо- и газоснабжения.

Благодаря хорошей герметичности  вентили можно использовать в газопроводных системах, пневматике, системах разводки сжатого воздуха, кислорода и во многих других ситуациях.

Управление и технические характеристики

Управляться запорный вентиль может следующими способами:

• вручную;
• крупный изделия управляются пневмо- , электромагнитным или механическим приводом;
• дистанционно – при помощи всевозможных штанг, переходных колонок;
• автоматически – открытие закрытие происходит либо под воздействием рабочей среды, либо сигнал с КИП включает привод и открывает-перекрывает поток среды без участия оператора.

Используют клапаны в трубопроводах жидкости и газа в большом диапазоне рабочих давлений – от вакуума до 250 Мпа и температур – от -200°С до 600°С.

Обычно их используют в трубопроводах небольших диаметров – с возрастанием диаметра значительно возрастают  прилагаемые усилия для перемещения затвора; необходимо усложнять конструкцию для правильного прилегания запирающего элемента к седлу корпуса.

Маркировка клапанов включает в себя:

• первые две цифры – 25 – клапан регулирующий;
• буквы после первых цифр – материал, из которого изготовлен механизм;
• далее следуют цифры – если две, то это номер модели; если три цифры – первая обозначает номер привода, две последних – номер модели;
• последние буквы обозначают материал уплотнительных поверхностей.

Тип подключения

Подключение запорной арматуры может быть:

• муфтовое – на изделии имеется внутренняя резьба и его просто накручивают на резьбу на трубопроводе;
• штуцерное – на вентиле имеется патрубок с наружной резьбой, к трубе крепят при помощи накидной гайки;
• фланцевое – с обеих сторон клапана имеются пластины с отверстиями под болты, которыми и крепятся к ответным фланцам трубопровода;
• сварное – арматуру приваривают. Этот вид соединений требуется там, где герметичность и надежность других видов соединений недостаточна ( при токсичных, агрессивных, радиоактивных рабочих средах);
• цапковое – наличие подсоединительных патрубков с резьбой и буртиком на трубопроводе и арматуре. Торец трубопровода, имеющий буртик, при помощи накидной гайки прижимается к торцу вентиля. Самый наглядный пример – присоединение шланга к пожарному гидранту.

Устройство

Клапан имеет корпус с двумя соединительными патрубками, внутри корпуса имеется «седло» и золотник. В закрытом положении золотник перекрывает седло. Золотник управляется шпинделем, который передает усилие и движение на золотник при помощи ходового органа.  Ходовой орган служит для вынесения ходовой части за пределы рабочей зоны. Для герметизации шпиндель проходит через уплотнение.

• 1 – шпиндель
• 2 – бугельный узел
• 3 – золотник
• 4 — корпус

Принцип действия

Принцип действия базируется на поступательном движении запорного органа, который перемещается шпинделем  при вращении его в ходовой гайке. При полном перекрытии рабочего сечения золотник плотно примыкает к седлу корпуса. При открытом положении он поднимается и открывает рабочий проход в корпусе.

Виды и конструкции

Клапаны различаются по направлению потока: бывают прямоточные, угловые и проходные (со смещением потока воды на входе относительно выхода).

По способу герметизации шпинделя (штока) клапаны бывают следующих видов:

• сальниковые. Самый распространенный тип. На внешней стороне корпуса в месте прохода шпинделя создается сальниковая камера, заполненная сальниковой набивкой из уплотнительного материала;

• сильфонные. Сильфон изготавливают из гофрированной трубы, сваренной с верхним и нижним кольцом. Сильфонная сборка верхним кольцом соединяется неподвижно с корпусом арматуры, а нижним – со штоком (или золотником арматуры). Шток движется внутри сильфона, гофротруба при этом сжимается-разжимается. Такой узел имеет лучшую герметизацию, чем сальниковый, и применяется при работе с токсичными и агрессивными средами. Недостатки: сложность конструкции и высокая стоимость;

• мембранная арматура – уплотнение выполняется в виде мембраны, центральная часть может прогибаться с амплитудой, достаточной для закрывания/открывания запорного органа. Недостатки: короткий срок службы, невысокие рабочие давление и температура.

Отличия

Клапаны отличаются по конструкции рабочего органа  (затвора): бывают тарельчатыми (золотниковыми) или коническими. Уплотнительные поверхности золотника могут быть плоскими и конусными. Конусные уплотнения с металлической поверхностью применяются для работы при высоких давлениях и в среде со взвешенными частицами.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• простая надежная конструкция;
• компактные размеры; маленькая строительная высота в отличие от задвижки;
• высокая герметичность (возможность применения для газо- и пневмопроводов);
• долговечность вследствие небольшого износа уплотнительных элементов;
• простота ремонта и обслуживания;
• использование в большом диапазоне рабочих давлений – от вакуума до 250 Мпа и температур – от -200°С до 600°С;
• малый ход шпинделя.

Недостатки:

• высокое гидравлическое сопротивление;
• область применения – для небольших диаметров;
• могут использоваться для грубой регулировки потока среды (вспомните советские почти вечные «краны»);
• конструкция корпуса обуславливает наличие застойных зон, которые могут служить местом скопления мусора, окалины, примесей.

Советы по выбору

Выбор запорной арматуры для дома следует начать с определения материала. Современные вентили бывают стальные и латунные, изредка  встречаются с чугунным корпусом. Рабочий орган всегда выполняется из стали, чаще всего из нержавеющей.

Вентили обычно устанавливаются в точках водоразбора, где не требуется смешение горячей  холодной воды: в туалетах, для подключения бачков, в подсобных помещениях.  Иногда их устанавливают на вводе холодной или горячей воды.

При установке на вводе следует взвесить тот факт, что они заметно снижают давление воды в домашней сети.

Для точки водоразбора имеется такой плюс, как возможность использования в качестве регулирующего прибора для потока воды (для крана с его рабочим ходом в 90 ° это сделать несколько сложнее).

Вентили для металлопластика встречаются крайне редко. Фланцевые изделия на трубопроводы диаметром менее 50 мм  также обычно не ставят. Иногда выбирают изделия со штуцерным подключением.

Латунь и бронза хороши тем, что не ржавеют.

По конструкции клапаны для дома обычно муфтовые. Практически вся клапанная арматура, продающаяся в строительных супермаркетах, отличается ценой, производителем и дизайном. Вероятность купить откровенно некачественное изделие мала. Но чек на всякий случай не помещает.

Практически выбор домашнего мастера сводится к выбору дизайна и цены. Удачного Вам выбора!

Правила монтажа и эксплуатации прибора

При полной смене или прокладке нового трубопровода  необходимо предусмотреть наличие резьб на трубах в местах подключения арматуры.

Необходимые инструменты и материалы

Для выполнения работ Вам понадобятся:

• сам вентиль;
• если кран штуцерный, может понадобиться накидная гайка-«американка»;
• лента ФУМ;
• два разводных ключа, возможно, один из них – газовый;
• при необходимости нарезания резьбы – понадобится плашка соответствующего диаметра и плашкодержатель;
• болгарка с отрезным диском при необходимости резать трубы, возможно и применение ножовки по металлу.

Схема подключения

Монтаж муфтового вентиля имеет два варианта: установка в трубу в качестве запорной арматуры и установка в точку водоразбора. Технология монтажа по разным вариантам немного отличается.

Ход работ

• Перед началом работ необходимо перекрыть подачу воды в систему.
• Если происходит смена арматуры, сначала необходимо ее демонтировать.
• Если вентиль врезают в новом месте в качестве запорного для части системы, необходимо вырезать кусок трубы и с помощью плашки нарезать резьбу, При резке трубы болгаркой не забудьте надеть защитные очки.
• 

Затем обматывают резьбы лентой ФУМ. Накручивают накидную гайку на вентиль (не забыв про ФУМ!), затем накручивают сборную деталь на резьбу на трубопроводе. С помощью накидной гайки герметизируют соединение со вторым патрубком трубопровода.

Обязательно  необходимо пустить воду в систему и проверить герметичность соединения. При подтекании следует затянуть все соединения.

Установка крана-вентиля на точку водоразбора еще проще: герметизировать лентой ФУМ резьбу и вкрутить или накрутить вентиль. В этом случае нежелательно использовать штуцерную модель, ее крепление с помощью накидной гайки не так надежно при постоянных переменных нагрузках при откручивании-закручивании крана и чаще возникает капель на стыке.

Особенности монтажа клапана в пластиковую трубу: к концам трубы привариваются МРН или МРВ в зависимости от типа клапана, затем монтаж происходит так же, как и при врезке в стальные трубы.

Наше видео поможет Вам увидеть все тонкости монтажа клапана.

Частые ошибки и проблемы при установке

Основная ошибка при установке – несоблюдение направления тока воды. На вентиле имеется стрелка, показывающая направление движения воды – оно должно совпадать с током воды.

Советы специалистов

При смене крана в старых и хлипких в водопроводных сетях (да и в новых также) желательно при выкручивании зажать и придерживать трубу вторым разводным или газовым ключом – иначе ржавую трубу можно просто сломать. При монтаже клапана в старую стальную систему желательно пройтись по резьбе плашкой – очистить резьбы от ржавчины.

Не используйте при монтаже паклю – выкручивать клапан при смене будет тяжелее, чем при использовании ленты ФУМ.

Заключение

Сменить клапан дома своими руками несложно, и мы надеемся, что наша статья пригодится Вам в качестве пособия по выполнению работ и как обзорный материал по видам клапаном и их конструкции.

Дорогой читатель! Не забывайте делиться информацией с нашего сайта с друзьями в социальных сетях, приглашайте их подписываться на нашу рассылку – и они, как и Вы, всегда будут иметь актуальную информацию о строительных материалах, методах ремонта советах специалистов, помогающих избежать досадных ошибок.

(1

В чем отличия между вентилем и задвижкой: разъясняем детально

Вентили и задвижки – неотъемлемые элементы инженерных коммуникаций, которые выполняют функцию открытия и перекрытия подачи вещества, транспортируемого по трубопроводу (газ, вода, сжатый воздух, нетепродукты и прочее). Несмотря на аналогичное назначение, эти разновидности запорной арматуры имеют функциональные и конструктивные отличия, которые играют решающую роль при выборе того или иного прибора.

Определение

Вентиль – это прибор, который устанавливается на газо-, воздухо-, водо-, паро-, масло- и иные трубопроводы для открытия и закрытия проходных отверстий с помощью клапана.

Вентиль состоит из стального, чугунного или бронзового корпуса, имеющего седло для клапана, самого клапана со шпинделем с винтовой нарезкой и рукоятки, обеспечивающей возможность вращения шпинделя.

К трубопроводу вентили присоединяются с помощью резьбы или фланцев и подразделяются на муфтовые и фланцевые.

Задвижка – это прибор, который устанавливается на трубопроводы для открытия и закрытия проходных отверстий с помощью клапана, перемещающегося перпендикулярно по отношению к оси потока рабочей среды. В зависимости от конструкции запорного органа задвижки подразделяются на шланговые, шиберные и параллельные. Шпинделя же могут быть выдвижными или вращаемыми.

Достоинства и недостатки

• Кроме вышеуказанных достоинств клапаны обладают и другими, например:
• Конструкция клапанов во многом схожа с конструкцией задвижек, но принципиальное её отличие — то, что перемещение затвора совпадает с осью перемещения потока среды, а не перпендикулярно ему, даёт клапанам ряд преимуществ перед задвижками, среди которых:
• К недостаткам клапанов можно отнести:

• высокое (по сравнению с шаровыми кранами и задвижками) гидравлическое сопротивление, что при больших диаметрах прохода и высоких скоростях среды создаёт большие потери энергии и вызывает необходимость соответственно повышать начальное давление в системе;
• ограничение пределов применения по диаметру, о котором было сказано выше;
• наличие в большинстве конструкций застойных зон, в которых скапливаются механические примеси из рабочей среды, шлам, что приводит к интенсификации процессов коррозии в корпусе арматуры.

Вывод: 3 характерных отличия задвижек от вентилей

1. Задвижка только открывает или перекрывает подачу. Вентилем можно регулировать количество или расход подаваемой жидкости или газообразного вещества.

2. Задвижки наиболее эффективны при больших диаметрах трубопровода с высоким давлением, так как запорный орган перемещается перпендикулярно потоку в трубопроводе, а одностороннее давление обеспечивает плотное примыкание заслонки к седлу.

   В вентиле перекрытие осуществляется в горизонтальных плоскостях параллельных направлению транспортируемого вещества, поэтому с его помощью легче перекрыть подачу при большом напоре, но труднее открыть.

3. Конструкция вентиля простая, чем обусловлена более низкая его цена.

Функциональные различия: преимущества и недостатки

Чем отличается задвижка от вентиля в плане эксплуатации? Начнем с того, что у этих двух видов арматуры есть много общего:

1. Разнообразие материальных исполнений. Это позволяет подобрать задвижку или вентиль для любой рабочей среды.
2. И задвижки, и запорные клапаны выпускаются с разными способами присоединения к трубопроводу. Их удобно монтировать в систему.
3. Оба типа устройств обеспечивают высокую герметичность перекрывания. Они используются только для полного перекрывания потока и не могут служить регулирующей арматурой (кроме специальных моделей).

При этом у задвижек и вентилей есть свои плюсы и минусы. Для наглядности мы собрали их в таблицу:

Задвижка
Вентиль

– Большой ход затвора для полного открытия (1 номинальный диаметр), следовательно, для открытия и закрытия задвижки нужно много времени	+ Малый ход затвора для полного открытия (до 0,25 номинального диаметра), поэтому вентиль можно открыть или закрыть быстрее, чем задвижку
+ Малое гидравлическое сопротивление (у полнопроходных задвижек оно практически отсутствует)	– Высокое гидравлическое сопротивление из-за сложной конструкции корпуса
+ Отсутствие застойных зон, что позволяет использовать задвижки с густыми, вязкими, загрязненными средами	– Наличие застойных зон в конструкции запорного клапана ограничивает область его применения, так как с некоторыми средами такая особенность может стать причиной ускоренной коррозии
– Сложнее обеспечить высокую герметичность перекрывания при изготовлении арматуры	+ Проще обеспечить требуемую герметичность затвора
– Трение при закрытии и открытии затвора постепенно приводит к износу уплотнительных поверхностей клина и корпуса	+ При посадке затвора в седло трение практически отсутствует
– Для уплотнения задвижек по отношению к внешней среде используются сальники	+ Возможно сальниковое или сильфонное уплотнение
– Задвижки устанавливаются только на прямых участках трубопровода	+ Существуют проходные и угловые запорные клапаны. Угловые можно устанавливать в местах поворота трубопроводов на 90°
– Направление движения среды при установке не имеет значения	+ При монтаже следует устанавливать арматуру так, чтобы стрелка на корпусе совпадала с направлением потока среды
+ Возможность применения задвижек на трубопроводах с большими Ду. При диаметре свыше 30 мм они работают эффективнее, чем клапаны	– Ограничение по диаметру (при большом условном диаметре работа вентиля сильно усложняется, мощный поток среды мешает правильной посадке затвора в седло)
– Большая строительная высота и масса	+ Малая строительная высота, меньшая, чем у задвижки масса
+ Малая строительная длина	– Строительная длина примерно в 1,5 раза больше, чем у задвижки аналогичного Ду

Таким образом, между вентилем и задвижкой есть принципиальные различия, которые влияют на область их применения и процесс эксплуатации.

Чем отличается затвор от задвижки?

Рассмотрев отличия между задвижками и вентилями, стоит упомянуть и затворы. Нередко их путают с однодисковыми задвижками из-за похожей формы запорного элемента. Между тем, они отличаются принципиально.

В то время как в задвижке запирающий диск опускается и поднимается, двигаясь перпендикулярно потоку, в затворе он всегда находится в просвете трубопровода и движется только вокруг своей оси.

В открытом виде диск затвора поворачивается параллельно движению потока, а в закрытом – встает перпендикулярно трубе, перекрывая ее. Как и задвижки, затворы практически не создают гидравлического сопротивления.

Но они отличаются еще более простой конструкцией, меньшей строительной длиной и небольшой высотой. Кроме того, затворы можно использовать в качестве регулирующих устройств.

Хотите уточнить, какая арматура лучше подойдет ля вашего трубопровода, и сразу заказать ее по выгодной цене? Обращайтесь в «Компанию Север». Звоните, консультируйтесь или оформляйте заказ прямо из каталога. Мы поможем подобрать нужные устройства и доставим их в любую точку страны.

Устройство и принцип действия

Проходной запорный клапан в разрезе.

Корпус (4) (на поясняющем рисунке жёлтого цвета) имеет два патрубка с концами для присоединения к трубопроводу, оно может быть любым известным способом фланцевым, муфтовым, штуцерным, цапковым, приваркой.

Внутри корпуса расположено седло, которое в положении «закрыто» перекрывается затвором (золотником (3)). Шпиндель (1) проходит через сальниковое уплотнение в крышке.

В конструкции, изображённой на поясняющем рисунке, ходовая часть запорного органа вынесена за пределы зоны рабочей среды с помощью бугельного узла (2). Уплотнение может быть и сильфонным, в этом случае вынесение ходового узла не требуется.

Шпиндель (1) передаёт крутящий момент от ручного штурвала или механического привода через неподвижную ходовую гайку золотнику, преобразуя его в поступательное движение золотника, в крайнем нижнем положении золотник садится в седло и поток среды перекрывается. Усилие, передаваемое от привода, может быть и поступательным, в этом случае ходовая гайка отсутствует, а вместо шпинделя используется гладкий шток.

Конструкция и действие задвижки

Отличие задвижки от вентиля состоит в нескольких небольших, но все же крайне важных конструктивных особенностях. Разобравшись с ними, вы точно поймете, что здесь и как работает.

Задвижка выполняет те же задачи, что и вентиль. Она тоже способна заблокировать или открыть систему в любой момент.

Только вот задвижка существует в двух положениях:

Третьего варианта не дано. Сама ее конструкция просто не позволяет эффективно перекрывать поток частичным образом. Запорный элемент внутри спроектирован по такой схеме не просто так.

В задвижке запорный элемент или клин находится в перпендикулярном к носителю положении. Закрывается он точно так же, перемещаясь всего на несколько десятков сантиметров вниз.

Это упрощает конструкцию, делает ее более неприхотливой и дешевой. Но также и повышает давление на все составляющие детали. Особенно, если речь идет о запорной арматуре, монтируемой на трубопроводах высокого давления.

Монтаж огромной промышленной задвижки (видео)

Схема сборки

Во многом задвижка повторяет конструкцию вентиля. Она тоже состоит из цельного литого корпуса. Она тоже может быть как полнопроходной, так и стандартной, с суженным диаметром.

Основные различия касаются самого запорного элемента. В задвижках поток блокируют клином. Закрытое положение клина прячет его в верхней седельной части. Клин никак не препятствует движению жидкости в системе.

К его направляющим подсоединена резьба, а ту контролируют вращением ручки. В общем, система та же, что и с вентилем. Различие кроется в деталях.

При вращении ручки клин просто освобождается, в один момент перекрывая всю трубу. Нижняя часть клина заходит во внутренние седла, уплотненные резиной.

Основные отличия

Перечислим все отличия вентилей и задвижек. Так вам будет проще ориентироваться и делать свой выбор.

Список отличий:

1. Вентилем можно регулировать поток в системе, задвижка же находится в двух состояниях: открытом и закрытом.
2. В вентиле идет параллельное блокирование системы, задвижка блокируется перпендикулярно потоку.
3. Задвижка быстрее изнашивается.
4. Вентиль стоит дороже, особенно его полнопроходный вариант.

Выводы TheDifference.ru

1. Запорные органы вентиля перемещаются параллельно потоку, задвижки – перпендикулярно. Это делает задвижки более надежными, но обеспечивает более легкое вращение вентилей при больших нагрузках.

2. Вентиль имеет более простую конструкцию и, соответственно, более низкую стоимость.

3. Задвижка может находиться только в двух положениях (открыто-закрыто), а установка вентиля позволяет регулировать уровень наполнения трубопроводов или объем расходуемых газов и жидкостей.

В чем принципиальное отличие устройств

Отличия двух запорных элементов можно обозначить тремя константами:

1. Запорный элемент в задвижке движется перпендикулярно движению рабочей среды, в вентиле — параллельно. Поэтому задвижка — более прочное и надежное устройство.
2. Вентиль по цене более экономичен, поскольку его конструкция проще.
3. Задвижка призвана лишь полностью перекрывать или полностью открывать движение потока, тогда как вентиль способен его регулировать.

Поделитесь в соц.сетях:

Запорный клапан — это… Что такое Запорный клапан?

Современный стальной запорный клапан с ручным управлением.

…и морякам не привыкать оперативно устранять неисправности арматуры.

Запорный клапан — запорная арматура, конструктивно выполненная в виде клапана, то есть её запирающий элемент перемещается параллельно оси потока рабочей среды [1]. Как и другие виды запорной арматуры, запорные клапаны применяются для полного перекрытия своего проходного сечения, а следовательно потока рабочей среды; то есть запирающий элемент, которым в запорном клапане чаще всего является золотник, в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто». Для регулирования расхода среды путём изменения проходного сечения успешно применяются регулирующие клапаны, также существуют и запорно-регулирующие клапаны, совмещающие эти функции.

Следует заметить, что до 1982 года[2] клапаны, в которых затвор перемещается при помощи резьбовой пары шпиндель—ходовая гайка, назывались вентилями, однако это наименование было упразднено[3] и сейчас клапаном называют и арматуру с резьбовым шпинделем (передающим крутящий момент от привода), и с гладким штоком (передающим поступательное усилие от привода). Клапаны вентильного типа управляются вручную или электроприводом, а клапаны с гладким штоком — гидро-, пневмо- или электромагнитным приводом, а также механическим приводом от других устройств. Запорные клапаны с быстродействующими поршневыми пневматическими приводами входят в состав защитной арматуры и носят название отсечные.

Клапаны широко распространены как запорная арматура, что объясняется возможностью обеспечения хорошей герметизации в запорном органе при сравнительной простоте конструкции. Клапаны применяются для жидких и газообразных сред с широким диапазоном рабочих параметров: давления — от вакуума 5·10−3 мм рт. ст.

до 250 МПа, температуры — от -200 до +600 °C.

Клапаны обычно используются на трубопроводах относительно небольших диаметров, так как в случае больших размеров приходится иметь дело с существенным возрастанием усилий для управления клапаном и усложнять конструкцию для обеспечения правильной посадки затвора на седло корпуса[4][5].

Достоинства и недостатки

Кроме вышеуказанных достоинств клапаны обладают и другими, например:

Конструкция клапанов во многом схожа с конструкцией задвижек, но принципиальное её отличие — то, что перемещение затвора совпадает с осью перемещения потока среды, а не перпендикулярно ему, даёт клапанам ряд преимуществ перед задвижками, среди которых:

• малый ход затвора для полного открытия (обычно не более 0,25 номинального диаметра, в то время как у задвижек — не менее диаметра) и, соответственно, малая строительная высота и масса;
• в клапанах гораздо проще, чем в задвижках, обеспечить требуемую герметичность затвора (путём применения уплотнительных колец из различных неметаллических материалов);
• при закрытии и открытии клапана в отличие от задвижки практически исключается трение уплотнения затвора о седло, что существенно уменьшает износ уплотнительных поверхностей;
• возможность применения сильфона в качестве уплотнения арматуры по отношению к внешней среде.

К недостаткам клапанов можно отнести:

• высокое (по сравнению с шаровыми кранами и задвижками) гидравлическое сопротивление, что при больших диаметрах прохода и высоких скоростях среды создаёт большие потери энергии и вызывает необходимость соответственно повышать начальное давление в системе;
• ограничение пределов применения по диаметру, о котором было сказано выше;
• наличие в большинстве конструкций застойных зон, в которых скапливаются механические примеси из рабочей среды, шлам, что приводит к интенсификации процессов коррозии в корпусе арматуры[4][5].

Устройство и принцип действия

Проходной запорный клапан в разрезе.

Корпус (на поясняющем рисунке жёлтого цвета) имеет два патрубка с концами для присоединения к трубопроводу, оно может быть любым известным способом фланцевым, муфтовым, штуцерным, цапковым, приваркой. Внутри корпуса расположено седло, которое в положении «закрыто» перекрывается затвором (золотником (3)). Шпиндель (1) проходит через сальниковое уплотнение в крышке. В конструкции, изображённой на поясняющем рисунке, ходовая часть запорного органа вынесена за пределы зоны рабочей среды с помощью бугельного узла (2). Уплотнение может быть и сильфонным, в этом случае вынесение ходового узла не требуется.

Шпиндель (1) передаёт крутящий момент от ручного штурвала или механического привода через неподвижную ходовую гайку золотнику, преобразуя его в поступательное движение золотника, в крайнем нижнем положении золотник садится в седло и поток среды перекрывается. Усилие, передаваемое от привода, может быть и поступательным, в этом случае ходовая гайка отсутствует, а вместо шпинделя используется гладкий шток.

Различия в конструкциях

Демонтаж поджимающего элемента сальника клапана с бугельным узлом.

В этом клапане нет бугельного узла и сальник поджимается гайкой.

Сильфонный клапан, использующийся в криогенной технике.

Небольшой мембранный клапан.

Угловой запорный клапан.

Прямоточный запорный клапан.

Конструкции уплотнения

По способу герметизации подвижного соединения шпиндель(шток)—крышка, клапаны делятся на сальниковые, сильфонные и мембранные (диафрагмовые).

Сальниковая арматура

В сальниковой арматуре герметичность соединения крышки с подвижной деталью затвора обеспечивается сальниковым устройством. Суть сальникового устройства в том, что на внешней стороне крышки или корпуса в том месте, где через них проходит шток или шпиндель, создаётся сальниковая камера, в которую укладывается уплотнительный материал — сальниковая набивка.

При помощи специальных устройств набивка поджимается вдоль оси шпинделя (штока), упираясь в стенки сальниковой камеры и уплотняется. Таким образом создаётся герметичность и рабочая среда не проникает за пределы корпуса.

В арматуре малых диаметров поджатие набивки производится накидной гайкой, больших — специальной деталью—сальником при помощи двух откидных или анкерных болтов с гайками.

Сальниковое уплотнение обладает многими достоинствами, которые делают его в большинстве случаях предпочтительным. Среди них:

• возможность изготовления сальниковой набивки из различных материалов, позволяющих обеспечить хорошее уплотнение в широком спектре рабочих давлений и температур;
• простота конструкции;
• возможность поднабивки сальника или смены набивки в процессе эксплуатации.

Сальники максимально упрощают конструкцию и уменьшают стоимость арматуры, однако для номинального давления от 2,5 МПа и номинального диаметра более 50 (эти границы весьма ориентировочные) ходовой узел выносится из зоны рабочей среды и располагается выше сальникового уплотнения, а ходовую гайку размещают в бугельном узле, расположенным над крышкой клапана, то есть конструкция существенно усложняется для ликвидации влияния рабочей среды на соединение шпиндель—гайку и повышения его долговечности и надёжности.

Сильфонная арматура

В сильфонной арматуре уплотнение подвижных элементов относительно внешней среды обеспечивается сильфонным узлом. Главным его элементом является сильфон — гофрированная трубка. Металлический сильфон при помощи сварки или пайки соединяется с верхними или нижними кольцами (или деталями другой формы), образуя так называемую сильфонную сборку.

Сильфонная сборка своей верхней частью неподвижно и герметично соединяется с корпусными деталями арматуры, а нижней — со штоком или золотником клапана, перекрывая таким образом возможность выхода рабочей среды во внешнюю.

Поступательное перемещение штока для управления золотником происходит внутри сильфона, который может изменять свою длину за счёт деформации гофров.

Сильфонные клапаны используются для работы в таких средах, утечка которых в окружающую среду недопустима. Преимущество таких клапанов перед сальниковыми — исключение утечки рабочей среды в атмосферу в пределах срока службы сильфонного узла.

Но это преимущество достигается путём существенного усложнения конструкции и соответственно более высокой стоимости клапана.

Кроме того, ремонт сильфона клапана при его усталостном разрушении представляет собой сложную операцию по замене сильфонной сборки, поэтому в таких случаях клапан необходимо менять на новый.

Мембранная арматура

Мембранные клапаны принципиально отличаются от клапанов другой конструкции.

В мембранной арматуре внешнее уплотнение обеспечивается при помощи мембраны, выполняющейся в виде упругого диска из эластичных материалов (резина, фторопласт).

Профиль мембраны позволяет в центральной её части осуществлять возвратно-поступательное движение, достаточное для закрывания или открывания запорного или регулирующего органа арматуры.

Мембрана устанавливается и зажимается по наружному диаметру между корпусом и крышкой, это обеспечивает герметичность соединения корпусных деталей и одновременно полностью отсекает внутреннюю полость арматуры от внешней среды[6].

Особенность этих клапанов состоит в том, что диафрагма одновременно может выполнять функцию затвора, перекрывая под действием шпинделя проход рабочей среды через корпус.

Такая конструкция позволяет без применения нержавеющих сталей иметь чугунные клапаны, пригодные для различных агрессивных сред. Это достигается покрытием (футеровкой) внутренних поверхностей корпуса различными коррозионостойкими материалами (фторопласт, резина, полиэтилен, эмали).

Недостатками таких клапанов являются небольшой срок службы мембраны и ограниченные небольшими давлениями и температурами пределы их применения[4].

Направление потока

По конструкции корпуса и расположению на трубопроводе, связанным с направлением потока рабочей среды, запорные клапаны различаются:

• проходные — в них направление потока среды на входе и выходе одинаковое, но иногда ось выходного патрубка смещена параллельно входному. В таком клапане поток среды в корпусе делает как минимум два поворота на 90°, что приводит к высокому гидросопротивлению и появлению застойных зон в корпусе;
• угловые — в них поток поворачивает на 90°, но один раз, что позволяет снизить гидросопротивление. Существенный недостаток таких клапанов заключается в том, что область их применения ограничивается поворотными участками трубопроводов;
• прямоточные — в них, как и в проходных, направление потока сохраняется, но ось шпинделя расположена не перпендикулярно, а наклонно к оси прохода. Такая конструкция позволяет существенно спрямить поток и уменьшить гидросопротивление, однако при этом увеличивается ход затвора, строительная длина и масса изделия.[5]

Конструкция рабочего органа

Затворы в клапанах бывают тарельчатыми (золотниковыми) или коническими.

Уплотнительные поверхности тарельчатого затвора могут быть плоскими или конусными, в последнем случае седло в корпусе выполняется в виде фаски.

Плоские уплотнения позволяют изготавливать их из различных металлов, сплавов и неметаллических материалов, они хорошо работают в жидких и газообразных средах, не содержащих взвешенных частиц.

Конусные уплотнения, металл по металлу, используются для клапанов высоких давлений со взвешенными частицами в рабочей среде.

Конический затвор применяется в клапанах номинальным диаметром не более 25, для номинальных давлений от 16 МПа и выше. Такие клапаны называются игольчатыми[4].

Примечания

1. ↑ ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения.
2. ↑ В 1982 году вступил силу ГОСТ 24856-81, установивший новые термины и определения в области трубопроводной арматуры.
3. ↑ В настоящее время применение этого термина стандартами не допускается и из технической документации исключается, но по-прежнему широко используется как разговорный.
4. ↑ 1 2 3 4 Поговорим об арматуре. Р. Ф. Усватов-Усыскин — М.: Vitex, 2005.
5. ↑ 1 2 3 Арматура промышленная общего и специального назначения. Справочник. А. И. Гошко — М.: Мелго, 2007.
6. ↑ Трубопроводная арматура. Справочное пособие. Д. Ф. Гуревич — Л.: Машиностроение, 1981.