Разновидности клапанов

Разновидности клапанов

Клапаны запорные

Клапаны запорные – это один из наиболее часто используемых видов арматуры для трубопровода. Устройство построено на запорном механизме, движущемся возвратно-поступательно параллельно оси потока воды. Самое известное название, которое получили клапаны запорные — это вентиль, но в действительности, в соответствии с ГОСТом 24856-81, применение названия «вентиль» не считается правильным.

Клапаны запорные выполнены из таких металлов металлы, как чугун, латунь, бронза, алюминий, титан и неметаллические сплавы. Механизм вентилей бывает угловым, прямоточным и игольчатым.

Большим преимуществом такого вида, как клапаны запорные является небольшой по сравнению с другими видами ход затвора, который требуется для полного открывания запорного механизма.

С этой целью тарелку вентиля достаточно приподнять на 1/4 диаметра отверстия находящегося в седле. Но для того, чтобы открыть задвижку, клин или диск перемещают на величину, которая равна диаметру отверстия. Этим и объясняется то факт, что клапаны запорные производят со значительной меньшей высотой, чем задвижку, имеющую тот же диаметр прохода. Но строительная высота у нее больше, чем у задвижки.

Клапаны обратные поворотные

Клапаны обратные поворотные; устройства с обратной поворотной конструкцией работают в автоматическом режиме и предназначены для предотвращения обратного потока рабочей среды в трубопроводе. Клапаны обратные поворотные имеют две конструкции: подъемную и поворотную. Вентили состоят из диска, который производит движения обратно-поступательного характера. Клапаны обратные поворотные оснащены специальным затвором, крутящимся вокруг оси в горизонтальном направлении. Ось расположена в центре седла и трубопроводного механизма.

На трубопроводе, имеющем горизонтальное направление, клапаны обратные затворные располагают в положении крышкой вверх. На трубопроводе, имеющем вертикальное направление, арматура располагается в соответствии с направлением стрелки по направлению вверх. Поток среды в трубопроводе должен быть направлен под диск захлопывающего механизма.
Клапаны обратные затворные обладают следующими техническими данными:

DN – от 15 до 2200 мм;
PN – от 2,5 до 250 кгс/см2;
Температура рабочей среды должна составлять до 600 °С.

Клапаны отсечные

Клапаны оотсечные относится к разряду запорных устройств. Его основной показатель — это моментальность срабатывания. Он используется в том случае, когда в трубопроводной системе требуется устройство, которое в состоянии обеспечить минимальную продолжительность времени при процессе открывания и закрывания. С этими целями в клапаны отсечные монтируются электро-пневматические или электромагнитные приводы.

Клапаны предохранительные

Клапаны предохранительные предназначены для трубопроводной системы. Она служит надежной защитой от разрушения механического характера разрушения сосудов и трубопроводов, в которых наблюдается усиленное давление. Клапаны предохранительные функционирует посредством автоматизированного выпуска избытка жидкости, паров и газов из труб при излишнем уровне давления. После того как среда будет сброшена показатель давления падает до отметки ниже, чем при начале реагирования клапана. Клапаны предохранительные действуют автоматически и остаются в закрытом положении до того момента, пока давление в системе не возрастет чрезмерно.

К технической характеристике этого вида относится давление срабатывания и его пропускная способность, то есть то количество среды, которое сбрасывается за определенное время при клапане в открытом положении.

Клапаны распределительные

Клапаны распределительные направляют рабочую среду в один или более трубопроводы. Клапаны распределительные делятся на категории на основании количества патрубков в их схеме. Клапаны распределительные бывают трехходовыми (с тремя патрубками), четырехходовыми ( с четырьмя патрубками) и многоходовыми.

Чаще всего электромагнитное клапаны распределительные применяются для управления пневматическими приводами и гидроприводами. Его также используют для взятия проб воздуха из нескольких камер. При функционировании в пневматическом приводе сброс отработанного воздуха может осуществляться прямо в атмосферу или в емкость. После того как управляющая среда подаст давление в цилиндр, оно должно быть зафиксировано. Это операция выполняется посредством электромагнитного привода без наличия или с наличием защелки, которая фиксирует положение золотника в нужном положении. Применимы и конструкции с обратным механизмом.

Клапаны смесительные

Клапаны смесительные разработаны с целью смешивания в нужных пропорциях различных сред. К примеру, перемешать холодный и горячий поток воды, при этом температура смеси остается на определенном показателе. Или же изменяя температуру по требуемым параметрам. Клапаны смесительные относятся к разряду регулирующих устройств. В смесительной арматуре командный сигнал, который отвечает за положение плунжера, определяет параллельно расход двух сред. В арматуре с регулирующим назначением положением плунжера определяется расходование лишь одной среды. Клапаны смесительные управляются посредством пневматического исполнительного механизма (МИМ) или же электрического исполнительного механизма (ЭИМ).

Клапаны электромагнитные

Клапаны электромагнитные бывают двух типов: с прямым и непрямым принципом действия.Посредством электромагнитного клапана прямого действия обеспечивается открывание или же закрывание клапанов посредством движущегося сердечника при подпитке катушки электромагнитного клапана.

Клапаны электромагнитные, функционирующие на основе непрямого действия, функционируют за счет подпитки катушки замещающего клапана. А основной клапан открывается посредством воздействия давления из среды и его компенсации при минимальных механических усилиях. Клапаны электромагнитные с механизмом непрямого действия пользуются энергией рабочей среды, которая проходит через клапан. Поэтому у них перечень рабочих давлений значительно больше, также большее количество условных диаметров и соленоидов относительно невысокого уровня мощности.

Для надежного функционирования, как правило, выбирают клапаны электромагнитные лучше выбрать модель клапана с прямым действием, которая не так реагирует на чистоту воздуха, температуру окружающей среды и имеет более точное срабатывание и прочность в работе. Клапаны электромагнитные имеют большой плюс — быстрое реагирование.

Разновидности гидравлических клапанов

По своему функциональному предназначению клапаны делятся на регулирующие и направляющие. Среди направляющих выделяют:

Жидкость по нему протекает по одной траектории. Устройство дает минимальный уровень сопротивляемости потоку жидкости в необходимом русле и герметичность по выходной траектории.

Существует частная разновидность такого вида клапана под названием гидрозамок. Жидкость протекает по нему по одной траектории, если отсутствует направленное воздействие, и по обеим траекториям, если оно есть. Существуют также и двухсторонние гидрозамки.

  • Клапан последовательности.

Данное устройство срабатывает при достижении заданного давления в конкретном месте потока.

  • Реле выдержки времени.

Это гидроклапан, в ходе действия которого поток жидкости запускается или останавливается через конкретный отрезок времени.

Такие устройства призваны обеспечить заданную временную выдержку между несколькими повторами активной работы механизмов аппарата.

Среди регулирующих клапанов выделяют:

  • Предохранительный.

Он не позволяет достигнуть критического давления в гидропроводе. Подобные запчасти используются в большинстве объемных гидропроводов, их устанавливают близко к насосу либо в отдельных местах гидравлической системы, которые потенциально подвержены высокому давлению.

Клапан функционирует в периодическом режиме. Главный нюанс, на который стоит обращать внимание при покупке предохранительного клапана – надежность, чтобы он смог сработать в нужный момент.

Поскольку возникает необходимость исключения случайного замыкания запорно-регулирующей конструкции, такие гидравлические клапаны оснащены шариковым или конусным запорно-регулирующим механизмом.

Основное предназначение – сохранение необходимого напора на входе в клапан. Это достигается благодаря систематическому частичному сливу потока жидкости. Таким образом, данные устройства функционируют бесперебойно.

Клапан сохраняет необходимый уровень напора в реверсивном течении жидкости. Он все время полностью открыт, т.е. при отключенной гидросистеме запорно-регулирующий аппарат открывается пружиной.

  • Клапан разности давлений.
Читайте также  Ввертыш свечной размеры

Сохраняет необходимую разницу исходящего и входящего напора.

Клапан соотношения давлений.

Сохраняет требуемую пропорцию между входящим и исходящим напором.

Данный тип клапана устанавливает конкретные рамки на величину напора во входящем потоке жидкости. Предохранительный и переливной являются частными разновидностями напорных клапанов.

Еще один распространенный критерий классификации – механизм срабатывания запорно-регулирующего аппарата. Исходя из данного критерия, существуют клапаны:

  • Прямого действия.

В ходе действия управляемого потока жидкости на запорно-регулирующий механизм меняется ширина проходного сечения. В итоге клапан включается в работу посредством оказываемого жидкостью напора.

  • Непрямого действия.

В основе механизма лежат два клапана – главный и дополнительный. При этом, когда рабочая жидкость воздействует на запорно-регулирующий механизм дополнительного клапана, меняется ширина открытия проходного сечения главного.

То есть, клапан срабатывает благодаря оказываемому жидкостью напору на промежуточный элемент.

Технические характеристики

Выбирают регулировочные клапаны, опираясь следующие технические характеристики:

  • диаметр патрубков и пропускного отверстия;
  • тип запирания – регулировочный и регулировочно-запорный;
  • диапазон применения – давление и температура пропускаемой жидкости или газа, при которых сохраняется работоспособность клапана;
  • материалы, из которых изготовлен корпус и уплотнители;
  • тип фиксации на трубопроводе;
  • способ управления;
  • тип регулирующего механизма.

Размер корпуса регулировочного клапана должен совпадать с размером трубы, на которую будет производиться монтаж.

Материалы корпуса и уплотнителей выбираются устойчивые к воздействию того вещества, которое будет поступать через трубопровод.

Существует три типа фиксации клапанов: фланцевый, резьбовой и приварной:

  1. В первом случае на конце патрубка располагается фланец – плоская деталь с отверстиями под болты или шпильки. Такое соединение деталей чаще используется в промышленности.
  2. В бытовых трубопроводах используют регулировочную арматуру с резьбой на концах патрубков.
  3. Сварные устройства требуют дополнительных трудозатрат и используются редко.

По способу управления выделяют ручной и автоматический регуляторы. При ручном управлении пропускную способность меняют путем вращения вентиля или штурвала.

Для вращения штурвала на трубопроводах с большим диаметром требуются значительные трудозатраты, поэтому регулировочные клапаны с ручным управлением применяются чаще в бытовой сфере.

Клапаны с автоматическим управлением оснащаются датчиками, контролирующими давление и температуру. Изменение расхода рабочей среды происходит в соответствии с заложенным в датчики алгоритмом и на основании показаний приборов. Шток, перемещающий затвор, приводится в действие электро–, пневмо– или гидравлическим приводом.

Втулки клапанов и их направляющие

Отвод тепла от стержня клапана и его перемещение в возвратно поступательной плоскости обеспечивают направляющие втулки. В процессе работы сами втулки подвергаются воздействию высоких температур, омываясь горячими отработанными газами. При возвратно поступательном движении клапана между ним и поверхностью втулки возникает трение. Если смазки поступает не достаточно, то трение идёт практически на сухую.

Именно по этой причине к материалу втулок применяют ряд требований, таких, как: стойкость к износу, высоким температурам, трению. Некоторые составы чугуна, алюминиевая бронза, керамика обладают всеми свойствами, необходимыми для создания детали, удовлетворяющей таким требованиям.

Для впускных клапанов, в связи с разницей в температуре нагрева, зазоры между направляющей втулкой и стержнем делаются меньше. Нижнюю часть втулки делают под конус для предотвращения заклинивания клапана.

Классификация и сфера применения клапанов

Регулирующий клапан является наиболее распространенным типом арматуры для изменения давления циркулирующей по трубопроводу среды. Такие конструкции используются в промышленных и бытовых системах водоснабжения, газоснабжения и магистралях дли транспортировки нефти и газа.

Также существует клапан запорно-регулирующий, который позволяет не только изменять расход подачи, но и полностью перекрывать циркуляцию среды. В такой арматуре в качестве запорного механизма применяется плунжер, профильная часть которого при перемещении изменяет сечение проходного отверстия, а при полном контакте с седлом, за счет уплотнительных поверхностей, обеспечивает герметичность отсечения.

Регулировочный клапан может изготавливаться из нержавеющей стали, чугуна, высоколегированных сплавов либо латуни. Выбор материалов непосредственно зависит от типа рабочей среды, с которой будет контактировать арматура.

Клапан с ручным приводом

Ранее на рынок поставлялись исключительно клапаны с ручным приводом, управление которыми осуществлялось за счет вращения штурвала. Такие конструкции, ввиду необходимости прикладывания значительных усилий, не использовались на трубопроводах больших диаметров (свыше 150 мм).

В современной практике такие конструкции используются в бытовой сфере, тогда как в промышленности широкое распространение получили аналоги с автоматическим управлением. Автоматический клапан регулятор комплектуется датчиками, которые фиксируют уровень давления в системе, и в соответствии с заданным алгоритмом действий изменяют расход рабочей среды посредством перемещения затвора электрическим, гидравлическим либо пневмоприводом.

В зависимости от формы корпуса клапаны делятся на следующие типы:

  • проходные – не меняют направление движения рабочей среды, монтируются на прямых участках трубопровода;
  • угловые – изменяют направление трубопровода на 90 0 ;
  • трехходовые – корпус укомплектован тремя патрубками (2 – входные, 1 – подающий), используются для смешивания двух видов рабочей среды в один поток.

Угловой клапан с электроприводом фланцевого типа

Также классификация выполняется по способу фиксации клапанов на трубопроводе, согласно которому арматура может быть приварной, фланцевой, муфтовой либо штуцерной. В бытовой эксплуатации наиболее распространены муфтовые конструкции, стыкующиеся с трубами посредством резьбового соединения, в промышленности – фланцевая (соединяется болтами и гайками через специальную закладную пластину) и приварная арматура.

Особенности конструкции и принцип действия

В качестве примера рассмотрим клапан регулирующий фланцевый проходного типа, конструкция которого приведена на изображении.

Конструкция регулирующего клапана

На схеме представлены следующие узлы компоновки:

  • В – корпус клапана;
  • F – фланцы, посредством которых арматура фиксируется на трубопроводе;
  • Р – уплотнительный блок, обеспечивающий герметичность клапана и предотвращающий выход транспортируемой среды за пределы его корпуса;
  • S – шток, соединяющий привод арматуры с затворным механизмом;
  • Т – плунжер, выступающий в качестве запорного узла;
  • V – пропускное отверстие (седло), в которое при регулировке давления входит запорный плунжер.

Принцип работы арматуры достаточно прост – шток передает исходящее от привода усилие на плунжер, который опускается и изменяет сечение пропускного отверстия, вследствие чего уменьшается объем проходящей через клапан жидкости либо газа. Это приводит к падению уровня давления в трубопроводе и росту скорости перемещения рабочей среды. Если плунжер полностью перекрывает пропускное отверстие давление в системе стает нулевым, при условии полной герметичности контактирующих узлов.

Особенности использования регулирующих клапанов (видео)

Классификация и сфера применения клапанов

Согласно положениям ГОСТ 12893-2005 регулировочные клапаны классифицируют по нескольким параметрам. По способу движения рабочей среды различают следующие варианты арматуры:

  • проходные, которые размещаются на прямых отрезках и позволяют сохранить прежнее направление транспортировки среды;
  • угловые модели, изменяющие перемещение на 90°.

Проходной регулирующий клапан Угловой регулирующий клапан

Перемешивание двух вариантов рабочей среды с разными характеристиками происходит с помощью трехходовых моделей, которые комплектуются тремя патрубками.

Сырьем для производства регулировочных клапанов служат чугун, нержавеющая и легированная сталь, латунь и другие сплавы. Корпус изготавливают с помощью сварки, ковки, литья, штамповки и комбинированных методов. Выбор материалов определяет тип среды, с которой будет взаимодействовать арматура. Бытовые и промышленные клапаны устанавливают на трубопроводах, предназначенных для транспортировки:

  • горячей и холодной воды;
  • нефтепродуктов;
  • воздуха;
  • пара;
  • химических составов в жидком и газообразном состоянии.
Читайте также  Геометрия токарного резца

По способу управления клапаны бывают ручные и автоматические. Арматура первого типа предназначена для трубопроводов малого сечения и чаще всего используется для контроля технических параметров транспортируемых веществ в быту. На промышленных объектах востребованы автоматические клапаны, укомплектованные специальными датчиками. Средства измерения оценивают величину уровня давления и способствуют изменению потребляемого объема среды. Механизм перекрывания автоматического клапана приводится в движение с помощью привода, который бывает пневматическим, электрическим или гидравлическим.

Монтаж клапана на трубопроводе выполняется несколькими вариантами соединения. По способу фиксации арматуру разделяют на фланцевую, приварную, муфтовую и штуцерную. Разнообразие оборудования для регулировки давления и способов крепежа позволяет использовать клапаны при монтаже инженерных коммуникаций. Также они востребованы в газовой промышленности и применяются для контроля давления в трубопроводах на нефтеперерабатывающих предприятиях и на производстве химических веществ и продуктов питания.

Назначение клапанов канализации

Главное назначение подобных устройств, — это создавать препятствие для движения жидкости и неприятным запахам в обратную сторону. При этом необходимо, чтобы был свободный пропуск сточных вод от унитаза в выгребную яму или септик. Клапаны для канализации условно разделяют на 2 вида, и они выполняют совершенно разные задачи:

  1. Обратный клапан предотвращает попадание сточных отходов в санузел в многоэтажном доме. Если канализация подключена к коллектору или септику, то, соответственно, оттуда жидкость не должна поступить в домовую часть.
  2. Вентиляционный клапан предназначен для стабилизации наружного, атмосферного давления и потока воздуха в трубах канализации, проходящих внутри дома. Такое разрежение воздуха может проявиться на разных участках труб с понижением температуры. Иногда в системе канализации раздаются взрывчатые звуки и колебание воздушных масс, приводящих к разрушению гидравлических затворов.

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).

Выбор аварийной арматуры

При проектировании системы водоснабжения, отопления или технологической установки необходимо четко определить предельные значения давления, допустимые для ее компонентов или участков сети. При этом учитываются такие параметры, как:

  • производительность бойлера или главного насоса;
  • объем и рабочая температура рабочей среды;
  • особенности ее циркуляции.

Исходя их этого, определяют тип, сечение, пропускную способность, пороговое значение срабатывания, скорость срабатывания и время возвращения в исходное состояние, а также количество и места монтажа предохранительной арматуры.

В бытовых отопительных системах чаще всего применяются пружинные клапаны. Для жидкостных сред вполне достаточно использовать устройства низкого или среднего подъема. Пропускная способность должна обеспечивать быстрый сброс напора до допустимых величин.

Конструкция корпуса определяется местом сброса излишнего количества рабочей среды. Если она будет сбрасывать непосредственно в окружающую среду- достаточно клапана открытого типа. Если сброс должен происходить в дренаж- потребуется корпус с выходным патрубком соответствующего типа присоединения. Чаще всего используют резьбовой или ниппельное.

Ни в коем случае нельзя приобретать клапан с завышенным относительно расчетного порогом срабатывания. Такое устройство не откроется в нужный момент. Это может привести к повреждению оборудования или даже к полной аварии системы.