Клапаны запорные

klapan-zaporni

 

Клапаны запорные (вентили) широко распространены как запорная арматура для для перекрывания потоков газообразных или жидких сред в трубопроводах с диаметрами условных проходов до 300 мм при рабочих давлениях до 2500кГ/см2 и температурах сред от –200 до +450°С в тех случаях, когда к надежности и герметичности перекрытия прохода предъявляются повышенные требования. Это объясняется возможностью обеспечения хорошей герметизации в запорном органе при сравнительной простоте конструкции. 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.

Достоинства клапанов запорных:

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.

Кроме вышеуказанных достоинств клапаны обладают и другими, например:

— возможность применения в условиях высоких температур и давлений, вакуума, коррозионных и агрессивных сред;

— сравнительная простота технического обслуживания и ремонта в условиях эксплуатации.

— относительно небольшие габаритные размеры и масса;
— возможность использования в качестве регулирующего органа;
— возможность установки на трубопроводе в любом пространственном положении.

Недостатки клапанов запорных:
— 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.

— невозможность применения на потоках сильно загрязненных рабочих сред, а также на средах с высокой вязкостью;
— возможность подачи рабочей среды только в одном направлении, обусловленным конструкцией клапана.

Разновидности запорных клапанов (вентилей)
По конструкции корпуса вентили подразделяются на проходные, угловые и прямоточные.

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

По расположению ходовой резьбы вентили могут быть с выносной или с погружной резьбой. К вентилям условно относят также конструкции арматуры с мембранным (диафрагмовым) запорным органом.

Различия в конструкциях

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.

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.

Кроме вентилей, предназначенных для полного перекрытия потока рабочей среды, в некоторых технологических системах также используется арматура, обеспечивающая плавное управление расходом за счёт изменения гидравлического сопротивления с надёжной фиксацией промежуточных положений. Для этих целей используются запорно-регулирующие вентили, имеющие золотник с профилированной рабочей поверхностью (обычно пробкового типа) и хорошо притертые уплотняющие кромки. При малых диаметрах условных проходов используются золотники в виде конуса. Разновидность таких вентилей носит название игольчатых вентилей.

Клапаны запорные изготовляются из серого или ковкого чугуна, стали (в том числе нержавеющей), латуни, бронзы, алюминия, титана и неметаллических материалов (вторпласт, полиэтилен). Применяются на давление от 6 до 380 атмосфер и температурой до 560 0С. Высокая герметичность, надежность в эксплуатации, низкая стоимость – вот главные преимущества вентилей. Присоединение фланцевое, под приварку или муфтовое (резьбовое). Вентили могут быть укомплектованы серво- и электроприводом, в т.ч. электромагнитным.