Для клапанов характерны затворы в виде (2 видео)

На отдельных участках трубопровода могут иметь место технологические или аварийные падения давления рабочей среды (например, при внезапной остановке насоса). При этом, если на смежных участках давление сохраняется, то появляется возможность образования обратного потока среды, недопустимого для нормальной работы системы. Для обеспечения прохода рабочей среды в заданном направлении и предотвращения его изменения на обратное служат КЛАПАНЫ И ЗАТВОРЫ ОБРАТНЫЕ.

Основными элементами конструкции такой арматуры являются КОРПУС и ЗАТВОР. Здесь еще раз обратим внимание на то, что следует четко различать понятия – затвор, как подвижная часть запорного органа обратного клапана или обратного затвора и затвор обратный, как тип арматуры. Корпус имеет концы для присоединения к трубопроводу, а также седло для прохода среды. Затвор, перекрывающий седло, выполняется в двух вариантах. Один из них – ЗОЛОТНИК, который перемещается возвратно-поступательно по направлению потока среды через седло. По этому признаку такая арматура является клапаном и называется КЛАПАН ОБРАТНЫЙ. Другой вариант затвора – КРУГЛЫЙ ДИСК (его часто называют «захлопка»), совершающий поворот вокруг оси, пересекающей полость корпуса.

Тип такой арматуры, как отмечалось ранее, является затвором и называется ЗАТВОР ОБРАТНЫЙ.

В недалеком прошлом оба эти типа арматуры назывались «клапаны обратные» и в зависимости от характера движения затвора разделялись на подъемные (теперь клапаны обратные) и поворотные (теперь затворы обратные). Такие названия можно встретить в технической литературе и информационных изданиях прошлых лет.

И клапаны, и затворы обратные пропускают среду в одном направлении. И предотвращают ее движение в противоположном. Поэтому в некоторых источниках такую арматуру называют «обратной» или «невозвратной».

Принцип действия обратной арматуры состоит в следующем. При отсутствии потока среды через арматуру золотник в обратном клапане или захлопка в обратном затворе под действием собственного веса (иногда с помощью дополнительных устройств) находятся в положении «закрыто», их уплотнительные поверхности контактируют с седлом корпуса. При возникновении потока затвор под действием его энергии открывает проход через седло. Очевидно, для того, чтобы поток изменил свое направление на противоположное он должен остановиться. И в момент, когда скорость потока становится нулевой, затвор возвращается в исходное положение, а давление с обратной стороны прижимает золотник или захлопку к седлу, препятствуя возникновению обратного потока. Таким образом, срабатывание обратной арматуры является полностью автоматическим.

В КЛАПАНАХ ОБРАТНЫХ ось прохода в седле корпуса и соответственно ось подъема золотника расположены, как правило перпендикулярно оси трубопровода.

Корпус обратного клапана практически полностью аналогичен корпусу запорного клапана (заводы, выпускающие запорные и обратные клапаны из чугуна, для обоих этих изделий использовали одни и те же корпуса при одинаковых DN и PN). В то же время, крышки и золотники обратных и запорных клапанов существенно отличаются. Золотник обратного клапана имеет хвостовик, который перемещается по направляющей в крышке клапана. Посадка золотника на седло при остановке потока в большинстве случаев происходит под действием собственного веса. Это требует при установке клапана на трубопроводе обеспечить строго вертикальное расположение оси хвостовика. Отсюда следует, что обратные клапаны могут эксплуатироваться только на горизонтальном трубопроводе. Однако для того, чтобы эти ограничения свести к минимуму некоторые клапаны снабжаются пружиной, которая обеспечивает посадку золотника на седло при установке на наклонных или вертикальных участках трубопровода.

Имеются конструкции обратных клапанов специально для вертикальных трубопроводов (с перемещением золотника вдоль оси трубопровода). Среди них отметим клапаны, которые устанавливаются на конце вертикального участка всасывающего трубопровода перед насосом. Такие клапаны называют ПРИЕМНЫМИ.

Они имеют сетку, предохраняющую насос от попадания в него со средой твердых частиц или посторонних предметов. Приемные обратные клапаны выпускаются с диаметрами до 200 миллиметров. Аналогичные по назначению изделия с диаметрами большими конструктивно выполняются, как обратные затворы с несколькими поворотными захлопками, но их традиционно называют обратными клапанами и обозначают 16ч42р.

Клапаны обратные по конструкции и технологии изготовления проще, чем затворы обратные и позволяют обеспечить надежную герметичность. Но они более чувствительны к загрязненным средам, при которых возможно заедание хвостовика в направляющей крышки клапана. С учетом этого обстоятельства клапаны обратные, как правило используются на возможно чистых средах и для диаметров не более 150 мм (в редких случаях для энергетических объектов – до 275 мм). При этом диапазон рабочих давлений составляет от 0,6 до 70 МПа.

Читайте также: Как проверить клапан опережения впрыска vp30

ЗАТВОРЫ ОБРАТНЫЕ имеют, по крайней мере, два преимущества перед клапанами обратными. Это меньшая чувствительность к загрязненным средам и возможность обеспечения работоспособности затворов для весьма больших диаметров трубопроводов (практически выпускаются затворы DN 2000).

В отличие от большинства клапанов обратных ось седла в корпусе затвора обратного совпадает с направлением потока среды через затвор. Уплотнительная поверхность седла при отсутствии потока перекрывается захлопкой, которая укреплена на оси, расположенной выше оси прохода. Под воздействием потока среды захлопка поворачивается на некоторый угол, открывая проход среде. При остановке потока захлопка под собственным весом «падает» на седло. При этом в затворах с большим DN происходит удар захлопки о седло. Это может привести к преждевременному выходу затвора из строя и появляется возможность гидравлического удара в системе при срабатывании затвора. Исходя из этого, затворы обратные делят на так называемые ПРОСТЫЕ и БЕЗУДАРНЫЕ. К простым относят затворы однодисковые (с одной захлопкой) с диаметрами до 400 миллиметров, в которых «ударные явления» не оказывают серьезного влияния на работу затвора и систему, где он установлен. Для исключения этих явлений в затворах с большими диаметрами их выполняют многодисковыми – в корпусе имеется перегородка с несколькими отверстиями для прохода среды, перекрываемыми захлопками меньшего диаметра. Однако в последнее время такие затворы применения не находят. Их заменяют затворы со специальными устройствами, которые делают посадку захлопки на седло более плавной, мягкой. Такие затворы называют безударными. К ним относятся затворы с гидравлическим демпфером, с грузом на рычаге или непосредственно на захлопке.

Следует отметить, что если затворы обратные однодисковые (например 19ч21бр) можно устанавливать на трубопроводах горизонтальных, вертикальных или наклонных (с обязательной подачей среды «под захлопку» для открывания), то безударные устанавливаются только на участках горизонтальных.

В практике работы нередко приходится отвечать на запросы заказчика – требуется обратный клапан для вертикальной установки. В связи с этим, как общее правило установки на трубопроводах, наиболее часто встречаемых обратных клапанов и затворов, можно принять: клапаны устанавливаются на горизонтальных участках, а затворы – как на горизонтальных, так и на вертикальных участках трубопровода.

По направлению потока рабочей среды клапаны обратные в основном выполняются проходными, но встречаются и угловые, а затворы обратные – только проходными (включая и прямоточные).

Для обеспечения необходимой герметичности в положении «закрыто» уплотнительные поверхности в зависимости от рабочей среды и ее температуры выполняются из резины (р), пластмассы (п), без колец (бк), с наплавкой коррозионностойкой сталью (нж) или реже – твердым сплавом (ст).

Корпусные детали изготавливаются из латуни (Б), титана (тн), неметаллических материалов (п), чугунов (ч, кч) и сталей (с, лс, нж).

Для присоединения к трубопроводу используются все известные способы – соединения резьбовые, фланцевые, приварка. Следует отметить, что для затворов обратных малых диаметров (до 200 мм) часто применяется соединение стяжное (вафельное) – фланцы трубопровода стягиваются с установленными между ними затвором при помощи длинных шпилек с гайками.

Более подробная информация представлена в следующих видеороликах:

Содержание

Технические характеристики и основные типы клапанов
Основные детали
Материалы для производства
Разновидности клапанов
Клапаны, оснащенные поворотным затвором
💥 Видео

Видео:КАКАЯ БЫВАЕТ ТРУБОПРОВОДНАЯ АРМАТУРА? | ТЕОРИЯ #1Скачать

Технические характеристики и основные типы клапанов

По сути, клапан является запорно-регулирующей трубопроводной арматурой. Это механическое приспособление, служащее для пропуска, перекрывания или регулировки поступления жидкостей, паров или газов по трубопроводу. Исходя из вышеизложенного, такое изделие можно назвать периодическим препятствием, расположенным внутри трубы. Размеры клапанов могут исчисляться нескольким сантиметрами или несколькими миллиметрами. Точный параметр зависит от параметров трубы, на которую он установлен. Конструкция может крепиться к трубопроводу посредством резьбового, фланцевого или сварного соединений.

Читайте также: Датчик детонации для калины 8 клапанов

Трубопроводная арматура нашла широкое применение во всевозможных технологических системах. Совершив поворот крана, приспособленного к трубе, исходящей от плиты, можно урегулировать расходование газа, а клапан, установленный на шине автомобиля, облегчает накачивание ее воздухом, предотвращая выход воздушных потоков наружу. Кран, вмонтированный внутри парового радиатора, дает возможность стравить находящийся там воздух и заменить его паром.

Видео:Классификация трубопроводной арматурыСкачать

Основные детали

Устройство регулирующих клапанов включает: корпус, крышку (головку), седло, затвор (заслонка) и шток (шпиндель) с маховиком. Иногда маховик может быть заменен на автоматическое приспособление. Все составляющие объединены посредством корпуса. Рабочая материя подается вовнутрь устройства через корпус. Шпиндель, находящийся в головке (здесь же расположен уплотняющий сальник), заставляет затвор передвигаться, в результате чего открывается или закрывается отверстие, имеющееся в седле. Рабочий состав, поступая сквозь него, выходит с другой стороны. Поток может быть прямым или заворачивать.

Видео:Принцип работы шиберной задвижкиСкачать

Материалы для производства

Для изготовления таких конструкций используют материалы, которые соответствуют необходимым требованиям, выставляемым для определенного вида труб и рабочих составов.

Клапан может быть изготовлен с использованием следующих материалов:

чугуна для ковки или литейного (серого);
нержавеющей или углеродистой стали;
бронзы;
инконеля, монеля и других металлов, в основу которых входит никель.

Материалы, которые годятся для такого производства, отличаются по цене, и степени стойкости к температурным перепадам и образованию ржавчины.

Из серого чугуна, например, в большинстве случаев изготавливают низкопробные приспособления. Бронза, ввиду своей высокой стойкости к коррозии, применяется для работы с коррозионно-активными материалами. Углеродистую сталь, как наиболее прочный из перечисленных металлов, используют там, где поддерживается высокое давление. Жаропрочный хромомолибденовый материал используют на производствах, где температура воздуха может подниматься до 600°С.

Клапаны, состоящие из вышеперечисленных металлов, применяются для оснащения городских гидросистем. Элементы, вмонтированные во внутрь конструкции, могут быть изготовлены из тех же сплавов, что и корпус, а могут состоять из пластмассовых (чаще всего используются в гравитационных моделях) и резиносодержащих материалов.

Для уплотнения и улучшения герметизации седла, штока клапана и затвора, в большинстве случаев используют графит, хлопок, резину или тефлон (все зависит от разновидности и температуры содержимого труб, а также от условий, в которых используется прибор).

Видео:Все виды трубопроводной арматуры!Скачать

Разновидности клапанов

Конструкцию с линейным перемещением затвора или шибер (задвижка) часто применяется для трубопроводов. Такой промышленный клапан называется затворным. Он может быть полностью закрыт или открыт. Открытый дает возможность потоку материи проходить по трубопроводу почти беспрепятственно.

Вентильный механизм, если сравнить его с шибером, значительно затрудняет продвижение состава по трубам. Перепады давления, происходящие на вентиле, применяются для урегулирования расхода материи или давления внутри трубопровода.

Вентильный механизм снабжен вращающимся шпинделем. Когда вращается маховик, шпиндель передвигается относительно резьбы головки. В результате происходит подъем или опускание затвора.

Игольчатый клапан

Игольчатое устройство невелико. По форме рабочая область штока игольчатого устройства напоминает конус, позволяющий без рывков регулировать расход рабочей материи.

Устройство мембранного типа

Клапан мембранного типа выглядит как вентиль, на шпинделе которого (между корпусом и головкой) расположена гибкая мембрана. Под воздействием штока мембрана, перемещаясь, либо регулирует текущее положение механизма, либо полностью его перекрывает. Подвижные составляющие такого механизма не взаимодействуют с потоком жидкости, потому мембрана не нуждается в замене затвора или уплотнительных материалов. Предназначение мембранных устройств — взаимодействовать с жидкостями, содержащими твердые частицы или являющимся носителями агрессивной среды.

Применение обратного клапана

Назначение обратного механизма — предотвратить возвратное продвижение жидкости внутри трубопровода. Известно о существовании двух основных видов обратных клапанов. Они могут быть откидными и подъемными. Первые снабжены шарнирной заслонкой, закрепленной над седлом. Под воздействием потока, идущего со стороны отверстия, заслонка открывается, а жидкость беспрепятственно проникает через клапан. Если поток изменит направление движения, заслонка опустится и закроет отверстие, плотно прижавшись к седлу под давлением жидкости. Подъемная створка функционирует по аналогичному принципу, перемещаясь в вертикально расположенном направляющем цилиндре. Когда поток изменит направление, заслонка опустится и плотно прижмется к седлу.

Читайте также: Клапан регулятор давления топлива калина

Тарельчатый механизм

Тарельчатыми называют односедельные клапаны, открывающиеся посредством «кулачков» и рычажков, а закрывающиеся благодаря действию пружин. Автомобилисты используют такие устройства для подачи топлива и воздуха в цилиндры и двигатель автомобиля, а также для выброса использованных газов. Описанный тарельчатый механизм установлен в некоторых видах паровых машин и в паровых турбинах как приспособление для регулирования подачи пара.

Устройство с сильфоном

Сильфонный клапан имеет гофрированную конструкция из металлических материалов. Такое изделие сохраняет прочность и герметичность при неоднократных сжатиях, растяжениях, изгибах. Применяется в трубопроводной арматуре как герметизирующий, силовой элемент.

Применение импульсных устройств

Для защиты от механического разрушения трубопроводов слишком высоким давлением используются импульсные клапаны. Путем автоматического выпуска проходящей среды из систем они понижают силу увеличившегося давления.

Редукционный механизм

Назначение редукционного устройства — понижать давление внутри трубопровода. Величина проходного отверстия варьируется автоматически. Внутри он оснащен перемещающимся штоком и специальным приспособлением, посредством которого может быть изменено положение относительно седла.

Регулирующее приспособление в большинстве случаев изготавливают в виде профилированной детали. В простых моделях урегулированное давление оказывает действие на мембрану, которая закреплена на штоке. При помощи пружины или грузка давление уравновешивается, а его сила изменяется, когда меняется натяжение пружины во время перемещения груза на рычаге. Мембрана, как правило, находится под воздействием давления потока, идущего над или под клапаном. В силовых приводах, в большинстве случаев, нет необходимости.

Четырехходовой клапан

Там, где необходимо регулирование теплоносителя, применяются устройства четырехходового типа. Добиться нужной температуры в системе можно лишь одним способом – смешиванием горячей и холодной среды, получая на выходе нужный результат. Успешное выполнение такого процесса и обеспечивает четырехходовой клапан.

Видео:Клапан запорный(вентиль)Скачать

Клапаны, оснащенные поворотным затвором

Изделия дроссельного типа нужны для регулировки или перекрывания доступа к газу, жидким или двухфазным потокам. Тонкая заслонка внешне напоминает две сложенные вместе глубокие тарелки. В проходном отверстии дроссельного устройства может находиться уплотняющая прослойка из мягкого материала. Шпиндель перемещается относительно заслонки. При закрытии заслонка препятствует прохождению потока, принимая перпендикулярное положение и плотно примыкая к мягкому прокладочному материалу, расположенному внутри корпуса. Когда дроссельный клапан открыт, значит, заслонка расположена параллельно потоку.

Устройство шаровой конструкции

Регулирующая деталь шарового клапана похожа на шар со сквозным отверстием. Под воздействием шпинделя он может вращаться с амплитудой 90°С. Когда механизм открыт, это значит, что внешние концы сквозного отверстия на шаре совпали с отверстиями на седлах. Когда он находится в закрытом состоянии – отверстия в шаре не совпадают с отверстиями в седлах, а седла перекрыты, потому что плотно примыкают к поверхности.

Регулирующий механизм чем-то напоминает редукционный. Он снабжен специальным приводом (как правило – электрическим или пневматическим), сопряженным с автоматическим регулятором. Касаемо характеристики блока управления регулирующего клапана, то можно отметить, что по сути, он является устройством для измерения расхода жидкости, температуры или давления с последующим сравнением уровня этих величин с требуемыми. Из блока управления поступает команда, повинуясь которой, рабочий орган принимает нужное положение. Перемещение элемента внутри клапана непрямого действия может носить поступательный или вращательный характер. По конструкции регулирующий механизм может быть вентильного или дроссельного типа.

Посредством регулирующих клапанов можно контролировать расход вещества и уровень давления, поэтому механизм практически не бывает полностью открытым или закрытым. Так как он служит для дросселирования потока (процесса, для которого характерно понижение давления). Материал, из которого изготовлено регулирующее устройство, должен отличаться высокой стойкостью к эрозии. Понижение давление иногда заканчивается кавитацией (если речь идет о жидких веществах) и шумами (если речь идет о потоках пара или газа). Современные регулирующие клапаны обладают повышенной стойкостью к кавитации и шумам, что делает их пригодными для работы в самых неблагоприятных условиях.