Что лучше шаровый кран или вентиль: шаровый, вентиль, задвижка или пластиковый

Содержание

Что лучше: кран шаровый или вентиль?

Вопрос о том, что лучше кран шаровый или вентиль, – вызывает бурные дискуссии на многочисленных тематических форумах. Однако «спорщики» никак не могут достигнуть консенсуса: число сторонников указанных видов трубной арматуры всегда примерно одинаково. Дело в том, что однозначного ответа на этот вопрос нет. А чтобы разобраться с ним, обсудим каждый из указанных запорных элементов подробнее.

Вентили

Как уже отмечалось, речь идет о разновидности трубной арматуры – запорных элементах, имеющих форму клапанов. Неслучайно вентили часто называют запорными клапанами. Их запирающие элементы перемещаются параллельно по отношению к потокам рабочих сред. Закрывают/открывают вентили вращением маховика.

Различают 3 вида клапанов:

запорные– ихприменяют для того, чтобы полностью перекрывать потоки рабочих жидкостей, то есть их запирающие элементы могут пребывать только в двух крайних положениях: «Закрыто» и «Открыто»;

регулирующие – с их помощью регулируют расход рабочих сред, меняя проходное сечение;

запорно-регулирующие – такие клапаны совмещают обе указанные выше функции.

Достоинства и недостатки вентилей

Вентили характеризуются рядом достоинств, обусловленных:

выдерживанием более высоких в сравнении с шаровыми кранами давлений;

легким управлением потоками воды, поэтому их используют в смесителях;

высокой ремонтопригодностью, что связано с простотой их конструкции и дешевизной запчастей;

долгим сроком эксплуатации, достигающим 30 лет.

Однако у запорных клапанов есть и недостатки, хотя, честно говоря, их можно рассматривать, как условные.

Обычно клапаны «обвиняются» в том, что на их открытие и закрытие уходит больше времени. Однако это не касается тех модификаций, что оснащены запорными механизмами из керамики, поскольку они открываются столь же быстро, как и шаровые краны.

 

Следующая «претензия» к вентилям заключается в том, что их приходится часто ремонтировать из-за выхода из строя резиновых уплотнительных прокладок (они истираются о седло крана). Однако прокладки стоят сущие копейки, а ремонт клапанов может провести любой мужчина, не привлекая специалистов.

Шаровые краны

Речь идет о еще одном виде трубной арматуры. Запорные элементы в таких кранах имеют формы шара (отсюда их название), который и перекрывает потоки рабочих сред в трубопроводах. Шары соединены с рукоятками, поворотами которых обеспечивается вращение запорных элементов вокруг своей оси. Именно так происходят закрытия/открытия обозначенных кранов. 

Их используют на трубопроводах, предназначенных для транспортировки:

природного газа, в том числе для городского газоснабжения;

нефти;

горячей и холодной воды в системах водоснабжения и отопления и пр..

Шаровые краны чаще используют в качестве запорной, но иногда и регулирующей арматуры (как правило, на промышленных предприяиях).

Достоинства и недостатки шаровых кранов


Обсуждаемая трубная арматура обладает следующими достоинствами:

надежностью;

долговечностью;

небольшими габаритами;

удобством управления;

простой формой проточной части с отсутствующими застойными зонами;

герметичностью;

малым временем, затрачиваемым на поворот.

Еще одно значимое преимущество – возможность использования на трубопроводах, транспортирующих вязкие, загрязненные среды, суспензии.

К недостаткам шаровых кранов относят:

возникновение скачков давления: при резком закрытии – на кранах, а при открытии – на трубопроводах;

залипание запорных элементов (шаров) при длительных простоях;

сложность регулирования потоков воды;

сложность ремонта, а потому при выходе крана из строя приходится привлекать специалиста.

А теперь расскажем о самом значимом различии вентилей и шаровых кранов, которое обусловлено их конструктивными особенностями. Использование вентилей влечет за собой большие потери давления в трубопроводах. Это объясняется полным соответствием диаметров для прохода сред в шаровых кранах и трубопроводах, на которые их устанавливают.

Такие краны называют полнопроходными. В открытом положении они не создают сопротивления потокам рабочих сред, а, значит, не снижают давление в трубопроводах.Это особенно важно для систем отопления и гравитационного водоснабжения с лимитированным давлением в загородных домах, на дачах.

Теперь вы знаете достаточно, чтобы понять: вопрос, поставленный в начале статьи не вполне корректен. Выбор запорного клапана или шарового крана зависит от того, на каких системах их предполагается использовать.

«Что лучше выбрать:шаровой кран или дисковый затвор?» – Яндекс.Кью

Здравствуйте, чтобы определиться в выборе варианта механизма, стоит подробнее разобраться в том, какими преимуществами и недостатками обладают шаровые краны и дисковые затворы. И определить для каких целей вам нужна запорная арматура.

Основными недостатками шаровых кранов за годы эксплуатации стали:

  • снижение герметичности в процессе эксплуатации;
  • гидро- и пневмоудары при их резком открытии просвета;
  • ухудшение подвижности регулирующего вентиля при длительной эксплуатации в открытом или закрытом виде;
  • сравнительно большие размеры, ограничивающие область использования.

Шаровые краны способны выдерживать давление от 20 МПа и выше.

Дисковые затворы обладают следующими преимуществами:

  • они более надежны и долговечны;
  • имеют меньшие габариты и снижают общий вес конструкции;
  • рассчитаны на работы в большом диапазоне температур;
  • предусматривают возможность непольного перекрытия среды.

Дисковые затворы могут выдерживать давление не более 1,6 МПа.

__

Выбор типа запорной арматуры зависит от среды, в которой будет устройство.

Шаровые краны не рекомендуется использовать для работы с агрессивными средами, а также при наличии механических включений. Это приводит к быстрой потере герметичности (грязь попадает между шаром и прокладкой и разрушает систему). Дисковый затвор более устойчив к подобным негативным факторам и не нуждается в установке дополнительных фильтров для очистки рабочей среды.

  • Для дисковых затворов: температура рабочей среды -25…+150, условные диаметры прохода от 50 до 1200 мм и более. Подходят для систем водоснабжения, в том числе тепловых узлов, котельных, ТЭЦ; азораспределительных установок; на объектах нефтепереработки, химической и пищевой промышленности.
  • Для шаровых кранов: экстремально низкие и высокие положительные температуры (более +150), условные диаметры проходы от 10 до 300 мм. Подходит для магистральных газопроводов и нефтепроводов; газораспределительных установок высокого давления и газоперекачивающих станций; криогеннаяой техники.

Что лучше задвижки и шаровые краны


Запорные задвижки и шаровые краны – востребованные разновидности трубопроводной арматуры. Их применение оптимизирует устройство трубопроводов, обеспечивая эффективную организацию производственного процесса, безопасность эксплуатации системы и технических устройств. Изделия отвечают за контроль движения рабочей среды, используются для перекрытия/открытия потока, а также регулировки интенсивности подачи вещества. При этом конструкция и эксплуатационные возможности арматуры различного типа имеют определенные особенности и расхождения. Именно поэтому, что лучше задвижки и шаровые краны следует выяснить перед установкой оборудования на подготовительном этапе.


Задвижки отличаются конструктивной простотой, призванной обеспечивать открытие или перекрытие движения вещества. Затвор, который располагается внутри рабочей полости корпуса устройства, перемещается под прямым углом к оси потока. Движение затворного механизма происходит за счет вращения в узле шпиндель-ходовая гайка. Шпиндель (шток), проходящий через сальниковый уплотнитель, служит связующим звеном между затвором и приводом задвижки, в качестве которого может выступать маховик, редуктор, автоматическое устройство.


Фиксация изделия на трубе выполняется несколькими способами: с помощью фланцев, приварным или муфтовым способом. Основными материалами для производства задвижек является сталь, в том числе и нержавеющая, и чугун.


Конструктивная специфика задвижек не позволяет использовать их в качестве регулирующей арматуры. Затвор изделия может находиться в двух рабочих положениях: «открыто» и «закрыто». Его установка в промежуточном положении приводит к поломке запорного механизма, вследствие чего нарушается герметичность прилегания клина даже при переводе в крайнее положение.


Рис. 1



Клиновые задвижки (наиболее популярный тип арматуры) отличаются внушительными габаритами и весом. Использование устройств с выдвижным шпинделем требует дополнительного свободного места, наличие которого не всегда предусматривается конструкцией трубопровода.


Шаровые краны


Шаровые краны также относятся к категории запорной трубопроводной арматуры. Главное конструктивное отличие от задвижек состоит в отсутствии движущегося запорного механизма, что помогает исключить износ уплотнительных поверхностей и увеличить срок эксплуатации изделия. В качестве запирающего элемента в них используется сегмент в виде шара. Он выполняет повороты вокруг своей оси, произвольно расположенной в отношении направления потока вещества, а за счет плотного прилегания к уплотнительным кольцам удается исключить контакт сальников штока со средой.


При использовании крана для регулировки, на полированной поверхности шара возникают микротрещины и далее сколы, которые приводят к не герметичному прилеганию уплотнений и потере герметичности.


К отличительным особенностям конструкции кранового механизма можно отнести:

  •          компактность, позволяющая экономить пространство и устанавливать в системы с параллельным размещением труб;
  •          низкий показатель крутящего момента, отсутствие рисков застоя и появления завихрений потока;
  •          герметичность (класс «А» ГОСТ 9544) за счет монолитного корпуса.


Шаровые краны отличает полнопроходность. В положении «открыто» проходное сечение полностью совпадает с диаметром трубы. Именно поэтому перепады давления жидкости в трубопроводной системе не составляют угрозы для работы кранов. Эта особенность позволяет использовать изделия в системах с высокими рисками формирования гидроударов. Кроме того, устройство крана исключает оседание осадка, наличие которого способно провоцировать поломки арматуры. 


Такой вариант не является стандартным решением. Более распространенными являются модели устройств неполнопроходного типа, в которых имеется разница диаметров: отверстие в шаре меньше отверстия во фланце. При этом изделия отличает больший коэффициент гидроспоротивления.


 


Рис.2


.


Потребителям предлагает широкий диапазон размеров изделий, которые могут совмещаться с различными типами рабочей среды (газ, жидкости, в том числе с примесями). Во внимание следует брать рабочую температуру и степень агрессии вещества с материалами арматуры. Краны без проблем встраиваются в технологические линии и системы, для управления ими могут использоваться любые типы приводов. 


Основными материалами для производства являются латунь, а также сталь (нержавейка¸СТ. 20 и 09г2с)  и бронза. При монтаже используются различные типы соединения, включая фланцевый, резьбовой и под приварку.


Сравнение технических характеристик










Критерии для сравнения


Задвижка


Шаровый кран


Конструкция


Клиновый запорный  элемент


Затвор в форме сферы


Функционал


Перекрытие/открытие движения среды


Перекрытие/открытие движения среды


Сфера применения


Трубопроводы различного назначения (транспортируется вода, газ, углеводороды, масло)


Трубопроводы различного назначения (транспортируется вода, газ, неагрессивные среды)


Температура рабочего вещества, С


-40 до 560С


-60 до 200С


Рабочее давление PN, МПа


до 4


до 16  (ГОСТ 356-80)


Условный проход трубопровода, мм


50-3000


2.5-1200 (ГОСТ 28338)


Класс герметичности


А, В, С


Большинство модификаций соответствует А-классу (ГОСТ 9544)




К числу специфических особенностей эксплуатации задвижек следует относить:


1.      Необходимость контролировать движение затвора. Неполное перекрытие/открытие заслонки провоцирует поломки, нарушения герметичности и износ узловых механизмов.


2.      Высокий уровень нагрузки и частое применение оборудования провоцирует появление протечек, что вызывает необходимость в регулярном техническом обслуживании и ремонте (замена уплотнительных поверхностей и узловых механизмов).


3.      Конструктивная специфика (необходимость вращения резьбовой пары) замедляет сработку устройства. Для полного открытия/перекрытия приходится затрачивать некоторое количество времени.


4.      Регулярный ремонт и чистка оборудования – неотъемлемая часть эксплуатации задвижек.


5.      Приложение усилий при вращении вентиля (перетяжка) может повлечь, обрыв щечек, и, как следствие, спровоцировать проведение ремонта оборудования.


Эксплуатацию шаровых кранов может усложнить:


1.      Необходимость контролировать качество рабочего вещества с целью исключения засорения шарового элемента, а также появления отложений на его поверхности, усложняющих движение потока.


2.      Важно выбирать только качественную продукцию надежных производителей, так как вероятным следствием интенсивной эксплуатации устройства может стать появление протечек. ООО «Сибирский завод трубопроводной арматуры» гарантирует исправность и надежность оборудования, предлагаемого потребителям.


3.      Важно контролировать температурные условия эксплуатации. Например, транспортировка воды при минусовой температуре воздуха может спровоцировать разрыв механизма. Кроме того, температура рабочего вещества в системе не может превышать 200 градусов, что ограничивает сферу применения устройств.


Что лучше шаровый кран или задвижка?


Однозначный ответ на вопрос требует учета текущей технологической необходимости. Задвижки просты в своем устройстве и могут применяться в различных условиях (в том числе достаточно жестких). Но при этом характерной особенностью их эксплуатации является достаточно интенсивный износ, регулярная необходимость в ремонте, медленная сработка затвора, массивность.


Шаровые краны, считаются более универсальным и современным вариантом, отличаются компактностью, высокими показателями герметичности, надежностью, оперативностью управления.


Применение задвижек сохраняет актуальность при монтаже магистральных линий и систем со скоростным движением потока. Этому способствует низкий уровень гидросопротивления арматуры. Выбор в пользу шаровых кранов (делается чаще) связан с удобством установки и обслуживания, высоким уровнем герметичности изделия и практичности его конструкции.


 


 

Чем отличается вентиль от шарового крана

Чем кран отличается от вентиля? Этот вопрос сегодня волнует многочисленное количество покупателей. Первоначально необходимо понимать, что все существующие трубопроводы оснащаются определенной разновидностью арматуры. Главное ее предназначение заключается в перекрытии, а также в открытии потока жидкости как и в регулировании температурного режима, так и в предохранении оборудования.

Чем отличается вентиль от шарового крана?

В современное время трубопровод может обладать различными вариантами арматуры. В зависимости от ее разновидности, их можно разделить на такие виды: регулирующего, приводного, запорного, предохранительного варианта и т. д. Но прежде чем определиться с отличительными характеристиками между обычным краном и специальным вентилем, рекомендуется обозначить то, что же подразумевается под подобными понятиями.

Кран – это разновидность трубопроводной арматуры специального приводного варианта. Вращение затворного органа осуществляется вокруг именно собственной оси. Она располагается перпендикулярным образом по направлению определенного подающегося потока. Зачастую такое изделие состоит всего из нескольких основных элементов. Сюда стоит отнести, как вращающуюся пробку, так и обычный неподвижный корпус — изучить каталог кранов https://giacom.market/truboprovodnaya-armatura/krany-sharovye/.

А вот вентиль представляется под видом разновидности приводной арматуры, где затворный орган вращается в направлении самого потока. Другими словами, он садится, как говорится, на седло. При всем этом такое изделие, как вентиль, в основном предназначается для регулирования, закрытия и соответственно, открытия жидкости.

Главная отличительная характеристика между краном, а также вентилем, заключается именно в том, что второй вариант изделия допускает регулирование напора потока, а вот с использованием первого приспособления такие действия являются недопустимыми. Дополнительно необходимо отметить и факт того, что регулирование потока с использованием крана согласно существующим сегодня правилам применения категорически запрещается.

Кран предназначается для выполнения всего нескольких функций. Это связано с тем, что он обладает только такими положениями, как «закрыто» и «открыто». А вот с использованием вентиля возможно достаточно легкое регулирование и самого напора.

В данной ситуации, дело обстоит именно в конструктивных отличиях. В вентиле, присутствующий здесь запорный орган, в любом случае садится, как говорится, на седло. Перемещение осуществляется в направлении потока. В кранах же осуществляется оборачивание вокруг собственной оси. Дополнительно краны зачастую представляются под видом шарового варианта. Другими словами, при повороте шара меняется и диаметр самого отверстия. А вот такое приспособление, как вентиль дополнительно оборудовано и специальной грундбуксой. За счет закручивания и выкручивания шток грундбуксы осуществляется опускание, а также само поднятие клапана. Вследствие этого возможно закрытие или открытие самого отверстия, которое располагается в седле.

В любой ситуации, с учетом всего вышесказанного можно сделать следующие выводы:

  1. Кран обладает несколькими положениями. Другими словами, это такие положения, как «открыто», а также «закрыто».
  2. Сама конструкция такого приспособления, как вентиль, кроме функции выключения, а также включения, одновременно с этим позволяет осуществлять регуляцию напора рабочего потока.
  3. В визуальном плане отличить кран от вентиля можно таким образом: если ручка является достаточно простой, а сам ее кончик прикрепляется к штоку, тогда подобное изделие представляется под видом крана. В ситуации, когда вместо ручки используется «барашек», тогда изделие называется вентилем.

к содержанию ↑

Кран шаровый и вентиль: отличие и особенности продукции!

Что лучше приобрести: кран или такое приспособление, как вентиль? Точно ответить на подобный вопрос в действительности нереально. Ведь в некоторых ситуациях необходимо применение именно шарового крана, а вот в других – специального вентиля. Дополнительно здесь рекомендуется отметить и факт того, что кран считается более удобным устройством в применении. В данной ситуации ручку можно повернуть на все 90 градусов. За счет этого осуществляется перекрытие поступающей воды. А вот запорный клапан, присутствующий в вентиле, нужно заворачивать, чтобы осуществить закрытие или открытие подачи воды.

Дополнительно на вентиле имеются и специальные клапаны с наличием прокладок. При износе их достаточно просто поменять на новый вариант. Также периодически рекомендуется заменять и сам сальник. А вот с шаровой разновидностью крана подобных проблем в действительности не существует. Здесь рекомендован только постоянный и тщательный уход за самой поверхностью. Она всегда должна находиться в максимально идеальном состоянии.

В целом, если в помещение подается действительно достаточно жесткая воды, тогда рекомендован монтаж вентиля. Ведь подобное изделие подлежит хоть и частичному, но все-таки ремонту. В ситуации, когда кран по определенным причинам повредится, тогда не обойтись без его полноценной замены.

При всем этом вентиль чаще всего можно приобрести по более низкой стоимости, если брать в сравнении со вторым видом продукции. Подобная не слишком высокая цена в первую очередь обусловлена именно тем, что устройство обладает простой конструкцией такого элемента, как запорный клапан.

В любой ситуации, запорная разновидность арматуры в современное время применяется для создания разнообразных канализационных и газопроводных систем. Она также часто встречается и в трубопроводах, обладающих общим предназначением. Устройство предназначается для перекрытия газового или водного потока. С этой целью возможна установка не только клапанов и задвижек, но и таких приспособлений, как краны и вентили. Все они обладают огромным количеством преимуществ, и некоторыми отрицательными характеристиками. Все зависит от ситуации.

Таким образом, отличие вентиля от крана первоначально заключается в том, что с применением крана невозможно осуществить регуляцию напора рабочего потока. А вот второе изделие допускает выполнение такого действия.

Латунные шаровые краны. Особенности конструкций

Предшественники

Латунные шаровые краны в настоящее время почти полностью вытеснили во внутридомовых сетях таких морально и физически устаревших «мастодонтов», как пробковые конусные краны, которые господствовали в зданиях советской эпохи (рис. 1).

Рис. 1. Кран пробковый проходной конусный сальниковый муфтовый 11Б6бк

Пробковые конусные краны имели крайне низкие паспортные эксплуатационные характеристики: срок службы – 8 лет, ресурс – 1500 циклов, наработка на отказ – 400 циклов. Фактические показатели этой дешевой и массовой арматуры были гораздо хуже: притертая пробка крана уже через несколько циклов открытия–закрытия теряла герметичность из-за абразивного воздействия нерастворимых механических примесей в рабочей среде. К тому же пробковые краны обладали весьма значительным гидравлическим сопротивлением. Их коэффициенты местных сопротивлений лежали в пределах от 3,5 до 6,0. Поэтому неудивительно, что при ремонте или демонтаже старых трубопроводных систем нередко встречаются пробковые краны, у которых пробка просто отсутствует, а под прижимную сальниковую гайку проложен подходящего размера «пятак». Сантехники тех времен зачастую просто обозначали наличие запорной арматуры, превращая ее в чисто декоративный элемент системы.

Шаровые краны в советское время, конечно, тоже были хорошо известны, но производились они в чугунном корпусе и выпускались с диаметрами условного прохода свыше двух дюймов. Поэтому когда на рынке трубопроводной арматуры появились дешевые, удобные в монтаже и эксплуатации латунные шаровые краны для внутренних инженерных систем, спрос на них лавинообразно возрос и продолжает расти по настоящее время.

Возросший спрос инициировал появление в продаже кроме действительно добротной продукции и массу изделий весьма сомнительного качества. Этой статьей хотелось бы дать ряд практических советов, которыми предлагается пользоваться при выборе латунного шарового крана.

Материал корпуса

Самое главное, на что следует обратить внимание при приобретении крана, – материал корпуса. Это должна быть действительно латунь, а не цинково-алюминиевый сплав (ЦАМ), который частенько используют некоторые недобросовестные производители. ЦАМ представляет собой сплав, содержащий порядка 96–98 % цинка, 2–3 % алюминия и до 1 % меди. Такие сплавы широко применяются в автомобильной промышленности (корпуса карбюраторов), но использование их для изготовления трубопроводной арматуры ограничивается временными дачными кранами. Если кран из ЦАМ будет установлен в инженерной системе многоквартирного дома, то уже через год–два он просто рассыплется на куски (рис. 2).

Рис. 2. Кран из цинково-алюминиевого сплава через два года эксплуатации

Отличить кран из латуни от крана из ЦАМ можно по весу: последний значительно легче, т.к. удельный вес ЦАМ составляет 6,7 г/см3, а у латуни – 8,4–8,7 г/см3. Если слегка снять шкуркой или надфилем гальванопокрытие на корпусе крана, то латунь обнаруживается по чуть приметной желтизне, которая через два дня окислится до характерного «латунного» цвета. Цвет ЦАМ – серебристый, не меняющийся при окислении. Безопасней всего приобретать кран, у которого естественный цвет латуни обнажен из-под гальванопокрытия на каком-либо участке (рис. 3).

Рис. 3. Естественный цвет латуни крана VALTEC BASE виден на резьбовом патрубке

Основная масса представленных на рынке латунных шаровых кранов изготавливается методом горячей объемной штамповки. Для такого способа производства трубопроводной арматуры наиболее оптимальной по составу является свинцовистая латунь марки CW617N по EN 12165, которая примерно соответствует российской марке ЛС59-2 по ГОСТ 15527. Латунные детали кранов, вытачиваемые из прутка (шаровой затвор, шток, сальниковая гайка), как правило, делаются из латуни марки CW614N (ЛС 58-3). Состав применяемых в арматуростроении латуней показан на табл. 2.

Таблица 1. Состав латуней для производства шаровых кранов

Марка

Содержание элементов, %

Cu

Sn

Fe

Al

Pb

Ni

Zn

CW617N

57–59

0,3

0,3

0,05

1,6–2,6

0,3

Остальное

ЛС59-2

57–59

0,3

0,4

0,1

1,5–2,5

0,4

CW614N

57–59

0,3

0,3

0,05

2,6–3,5

0,3

ЛС 58-3

57–59

0,4

0,5

0,1

2,5–3,5

0,5

Если взять два однотипных крана разных производителей, то вес у них будет различным. В среде монтажников считается, что чем тяжелее кран, тем толще у него стенки и тем он прочнее. Зная такой способ оценки качества, отдельные производители кранов идут на интересную уловку: они снабжают изделие массивной стальной рукояткой, увеличивающей общий вес крана. Поэтому, сравнивать краны по весу рекомендуется только при снятой рукоятке и гайке крепления.

Сальниковые узлы

Сальниковый узел шарового крана обеспечивает его герметичность по отношению к внешней среде. Конструктивные решения этих узлов могут быть различными (табл. 2).

Таблица 2. Распространенные конструкции сальниковых узлов шаровых кранов

Эскиз

Описание

Недостатки узла

1

Шток 1 вставлен изнутри. Два одинаковых сальниковых кольца 4 из эластомера. Самый простой и дешевый узел

Узел неремонтопригоден. Температурная стойкость крана ниже, чем у кранов с тефлоновыми сальниками. Течь по штоку требует замены всего крана. Шток ослаблен кольцевыми проточками

2

Шток 1 вставлен изнутри. Два сальниковых кольца: нижнее – из FPM и верхнее из NBR

Узел неремонтопригоден. Температурная стойкость крана ниже, чем у кранов с тефлоновыми сальниками. Течь по штоку требует замены всего крана. Шток ослаблен кольцевыми проточками

3

Шток 1 вставлен изнутри. Сальниковая гайка 3 имеет внутреннюю резьбу, что потребовало установки антифрикционного элемента 5. Уплотнение выполнено из тефлонового сальника 2 и резинового кольца 4

Узел условно ремонтопригоден, т.к. заменить кольцо 4 нельзя. Малая высота сальника 2 не позволяет ему полноценно выполнять функции герметизации. Шток 1 имеет начальные напряжения от растяжки и ослаблен кольцевой проточкой

4

Шток 1 вставлен изнутри. В роли сальниковой выступает обычная гайка 3 с внутренней резьбой. Растяжка штока потребовала установки антифрикционного элемента 5. Уплотнение выполнено из тефлонового сальника 2 и резинового кольца 4

Узел условно ремонтопригоден, т.к. заменить кольцо 4 нельзя. Малая высота сальника 2 не позволяет ему полноценно выполнять функции герметизации. Шток 1 имеет начальные напряжения от растяжки и ослаблен кольцевой проточкой

5

Шток 1 вставлен изнутри. Сальниковая гайка 3 имеет внутреннюю резьбу. Растяжка штока потребовала установки антифрикционного элемента 5. Уплотнение выполнено из тефлонового сальника 2

Узел ремонтопригоден. Шток 1 имеет начальные напряжения от растяжки

6

Шток 1 вставлен снаружи и имеет прижимной буртик 6. Сальниковая гайка 3 с наружной резьбой имеет выборку под буртик штока. Уплотнение выполнено из тефлонового сальника 2

Узел ремонтопригоден. Возможно выбивание штока давлением рабочей среды. После нескольких подтягиваний сальниковой гайки шток может заклиниться об шаровой затвор

Самым надежным и практичным на сегодняшний день признан сальниковый узел с тефлоновым сальниковым кольцом 2 высотой не менее 40 % диаметра штока, прижимной сальниковой гайкой с наружной резьбой 3 и со штоком 1, вставленным изнутри (рис. 4).

Рис. 4. Сальниковый узел крана VALTEC BASE

При выборе крана следует учитывать, что шаровые краны с неремонтопригодными сальниковыми узлами прослужат до первой протечки по штоку, после чего весь кран подлежит замене.

Еще одна опасность подстерегает тех, кто выберет кран, у которого шток вставлен снаружи, а не изнутри корпуса. С одной стороны, такое решение делает кран ремонтопригодным, но с другой стороны оно несет в себе опасность выбивания штока давлением рабочей среды. Надеяться на то, что сальниковая гайка удержит шток от выдавливания, особенно не приходится, т.к. любое незакрепленное (незаконтренное) резьбовое соединение под действием продольной силы стремится к раскручиванию. Это вызвано тем, что продольная сила F на винтовой плоскости раскладывается на две взаимоперпендикулярные силы (рис. 5) – Fp и Fn.

Рис. 5. Взаимодействие продольной силы с наклонной плоскостью

Сила Fn нормальна к винтовой плоскости и взаимодействует на направляющую винтовую плоскость. То есть она задает прочность винтового соединения. Сила Fp направлена вдоль винтовой плоскости. Именно она стремится раскрутить соединение. Препятствием к раскручиванию является сила трения. При вибрационных нагрузках сила трения существенно ослабевает, что ведет к самопроизвольному раскручиванию. Такая же проблема возникает в накидных гайках обжимных фитингов. Именно поэтому их полагается время от времени довинчивать. На эффекте подобного взаимодействия винтовых плоскостей основана детская юла.

Сила, вызванная давлением рабочей среды, стремится вытолкнуть шток шарового крана из сальникового патрубка. Если шток вставлен изнутри, эту выталкивающую силу воспринимает буртик штока, опирающийся на корпус крана (рис. 6).

Рис. 6. Схема работы штока, вставленного изнутри корпуса

Когда шток вставлен снаружи, выталкивающую силу приходится воспринимать сальниковой гайке (рис. 7). Здесь и начинает проявляться «эффект юлы». Вибрации крана и знакопеременные температурные нагрузки приводят к самопроизвольному откручиванию сальниковой гайки и появлению течи. При отсутствии должного контроля гайка может частично выйти из резьбового зацепления. В этом случае, при малейшем скачке давления, оставшаяся в зацеплении часть резьбы будет смята, и шток будет выбит из крана.

Рис. 7. Схема работы штока, вставленного снаружи

Самым неудачным вариантом сальникового узла является такой, при котором опорный буртик штока смещен вверх и прижимается сальниковой гайкой (рис. 8). В этом случае, по замыслу конструкторов, сальниковая гайка одновременно выполняет функцию ограничителя хода штока и прижимного элемента для сальникового уплотнителя. Кроме возможного выбивания штока по описанной ранее схеме в данной конструкции добавляется опасность полного заклинивания шара штоком. Это может произойти уже после нескольких поджатий сальниковой гайки.

Рис. 8. Схема работы штока со смещенным буртиком

Шаровой затвор

В большинстве внутридомовых латунных шаровых кранов шаровой затвор представляет собой действительно шар (рис. 9А). Ряд производителей для экономии материала делают снизу затвора круговую проточку (рис. 9Б). При этом в нижней части крана создается «отстойник», куда неизбежно будет скапливаться шлам рабочей среды. Если в кране с обычным шаром расстояние от поверхности затвора до стенки корпуса везде примерно одинаковое, то в шаре с проточкой появляется зона малых скоростей потока, что и приведет к осаждению нерастворимых частиц. Самые экономные фирмы превращают шар в квадрат, протачивая еще и его боковые стороны (рис. 9В). Последнее решение видится весьма неоднозначным, поскольку воздействие краёв боковых проточек на седельные кольца существенно сокращают срок службы уплотнителя.

Под флагом борьбы с пресловутой «сальмонеллой», западные производители в последнее время стали выпускать краны со сквозным отверстием в нижней части шарового затвора (рис. 9Г). Как это должно повлиять на жуткую бактерию пока непонятно, но то, что в этом случае сальниковый узел при открытом кране будет испытывать все «прелести» гидравлических ударов – можно утверждать точно.  

Рис. 9. Сечения шаровых затворов

В качестве седельных уплотнений большинства внутридомовых шаровых кранов используется тефлон (политетрафторэтилен, фторопласт, PTFE), имеющий упрощенную химическую формулу (CF2-CF2)n. Открытый в 30-е годы прошлого века в компании DuPont (Рой Планкетт), этот материал оказался необыкновенно скользким и термостойким. Первое время тефлон применялся только в военной и космической отраслях, однако по мере открытия новых технологий получения, он широко внедрился и в остальные сферы.

Изделия из тефлона получаются путем спекания и полимеризации тетрафторэтиленового порошка при температуре порядка 80 °С и давлении до 100 атм. Решающее влияние на физически, химические и механические характеристики тефлона оказывают добавляемые в него присадки. Прочность, твердость, пластичность, электропроводность, антифрикционность, термостойкость, химическая стойкость – этими и множеством других свойств можно варьировать в тефлоне, если использовать различные комбинации добавок (табл. 3).

Таблица 3. Влияние добавок на свойства тефлона

Присадка

Свойства, придаваемые тефлону

Стекловолокно

Прочность, износостойкость, теплостойкость, химическая стойкость

Уголь (сажа)

Прочность на сжатие, антифрикционность, теплопроводность, химическая стойкость

Графит

Электропроводность, теплопроводность

Углеволокно

Низкая деформативность, износостойкость, электропроводность, химическая стойкость

Бронза

Низкая текучесть в холодном состоянии, понижает химическую стойкость

Дисульфат молибдена

Износостойкость, прочность при сжатии, низкая химическая стойкость

Термопласты

Суперантифрикционность, износостойкость, химическая устойчивость, исчезает абразивность

Как идеальный материал для сальниковых уплотнений шаровых кранов тефлон почти полностью вытеснил остальные материалы. Однако, рынок есть рынок, и в погоне за снижением себестоимости, отдельные производители находят различные лазейки, чтобы сэкономить на достаточно дорогостоящем, но качественном тефлоне.

Толщина тефлоновых колец в седлах крана может быть настолько мала, что при повышении температуры тефлон из кольца превратится в какую-то волнообразную фигуру, совершенно не способную выполнять свою уплотняющую функцию.

Чаще же всего встречаются уплотнительные элементы из тефлона дешевых марок. Их отличает заметная невооруженным глазом зернистость и шероховатость. Обладая слабыми антифрикционными свойствами и весьма низкой прочностью, такой тефлон служит недолго, так как выкрашивается под воздействием кромок шарового затвора.

Следует отметить, что тефлоновые седельные кольца при сборке должны получить строго определенное усилие предварительного обжатия. Рабочая кромка кольца при этом деформируется, принимая сферическую форму. В связи с этим, шаровой кран должен открываться и закрываться с приложением некоторого усилия. Если кран открывается совершенно свободно, это свидетельствует либо о недостаточном усилии предварительного обжатия, либо о том, что под седельные кольца установлены «демпферы» из эластомера. Такое решение резко снижает температурную стойкость и долговечность крана, т.к. эластомер с начальным весьма высоким напряжением резко теряет свои эксплуатационные свойства с течением времени.

Шаровой затвор постоянно находится под воздействием потока рабочей среды, в которой могут присутствовать нерастворимые абразивные частицы, «бомбардирующие» поверхность затвора (рис. 10).

Рис. 10. Шаровой затвор крана после года интенсивной эксплуатации

Для снижения такого воздействия поверхность затвора, как правило, имеет гальванопокрытие из хрома. Хром гораздо тверже никеля и прекрасно противостоит шламовым «атакам». Однако есть следующая тонкость: хром не может наноситься непосредственно на латунь шара, под ним должна присутствовать медная или никелевая подложка. Ее отсутствие резко снижает срок службы крана. При гальванизации хром в силу своей большой твердости осаждается островками, между которыми находится сеть микротрещин. В условиях электролита эти микротрещины заполняются продуктами коррозии слоя подложки (это медь или никель). Таким образом, получается монолитное прочное покрытие. При отсутствии подложки микротрещины остаются незаполненными, а защитное покрытие становится неполноценным.

В последнее время появились шаровые краны, имеющие тефлоновое покрытие шарового затвора. Даже кратковременная пробная эксплуатация таких кранов выявляет крайне низкую стойкость такого покрытия в условиях потока рабочей среды с механическими включениями (рис. 11).

Рис. 11. Шаровой затвор с тефлоновым покрытием

Ответственные элементы конструкции

Несмотря на свою кажущуюся простоту, шаровой кран имеет ряд конструктивных особенностей, о которых потребителю неплохо знать, чтобы выбрать такое изделие, которое прослужило бы долго и безотказно. Эти особенности показаны на продольном распиле большого полукорпуса шарового крана (рис. 12).

Рис. 12. Продольный распил полукорпуса крана.

Расстояния на рис. 12:

a резьба, соединяющая два полукорпуса крана, должна иметь не менее трех ниток. Как правило, это метрическая резьба с шагом 1,25 мм;

b – длина присоединительной резьбы должна соответствовать требованиям ГОСТ 6527. Для кранов из горячепрессованной латуни допускается снижать нормативную длину резьбы на 10 %. В частности, для кранов с номинальным диаметром 1/2″ размер b должен составлять не менее 11 мм;

с – минимальная ширина буртика, ограничивающего заход присоединяемой трубы в муфтовый патрубок крана, определяется из расчета его на срез под воздействием силы, вызванной монтажным усилием ввинчивания.

B = K · Mз / (b · h · DN · σл),

где К – коэффициент запаса прочности по материалу, h – шаг присоединительной резьбы, м, Мз – момент завинчивания при монтаже, Н · м; DN – номинальный диаметр трубы, мм; σл– предел прочности латуни, МПа.

В случае несоблюдения этого размера, возможно смятие буртика и заклинивание шарового затвора.

Минимальная толщина стенки корпуса d для заявленного номинального давления (PN) должна быть не менее определенной по расчету:

Здесь Dк – наружный диаметр расчетного сечения корпуса крана, мм, σл – предел прочности латуни, МПа, К – коэффициент запаса прочности конструкции.

Регулирование потока шаровым краном

Шаровой кран относится к запорной арматуре, поэтому на него распространяется действия п. 4.44 СП 41-101: «Принимать запорную арматуру в качестве регулирующей не допускается». Большинство европейских производителей безоговорочно снимают гарантию со своих кранов, если будет доказано, что ими пытались регулировать количество проходящей рабочей среды. Дело в том, что современные шаровые краны имеют весьма тонкую стенку корпуса. Она способно выдержать заявленные в паспорте давления и температуру, но противостоять длительному воздействию абразивных частиц дросселированного потока и кавитации не в состоянии (рис. 13). Именно эти явления проявляются при попытках использовать шаровой кран в качестве регулирующего органа.

Рис. 13. Регулирование потока шаровым краном

Крепление рукоятки

Даже такая незначительная конструктивная особенность, как способ крепления рукоятки шарового крана, может сказаться на его долговечности и безопасной эксплуатации.

На рис. 14 представлены наиболее распространенные конструктивные решения этого узла.

Рис. 14. Узлы крепления рукоятки шарового крана

Самым надежным является узел с самоконтрящейся гайкой (рис. 14В). Интегрированное в гайку полиэтиленовое кольцо с внутренним диаметром, меньшим диаметра штока, предотвращает самопроизвольное откручивание гайки в результате продольных усилий и вибрации трубопровода. Крепление рукоятки обычной гайкой (рис. 14Б) требует обслуживания: время от времени гайку приходится подтягивать. Слабая затяжка гайки превращает рукоятку в рычаг, которым можно сломать шток. Наименее удачным является узел, в котором рукоятка крепится винтом. Внутренняя продольная резьба в штоке значительно ослабляет его. К тому же винт в условиях влажного режима эксплуатации быстро ломается, т.к. его живое сечение (по резьбе) чрезвычайно мало (рис. 15).

Рис. 15. Излом штока по внутренней резьбе

Разнообразие шаровых кранов

Компании, производящие шаровые краны для внутренних инженерных систем, обычно имеют несколько серий кранов, каждая из которых предназначена для строго определенных условий эксплуатации. В табл. 4 приводится перечень типов шаровых кранов торговой марки VALTEC, которые уже более 10 лет успешно эксплуатируются в России.

Таблица 4. Серии шаровых кранов VALTEC

C полным ассортиментом, подробными описаниями и техническими характеристиками шаровых кранов VALTEC можно познакомиться в каталоге. 

Автор: В.И. Поляков

© Правообладатель ООО «Веста Регионы», 2010
Все авторские права защищены. При копировании статьи ссылка на правообладателя
и/или на сайт www.valtec.ru обязательна.

Что такое шаровой кран? (с иллюстрациями)

Шаровой кран, четвертьоборотный клапан одного из типов, в буквальном смысле представляет собой шар, помещенный в канал, по которому течет жидкость. В шаре есть отверстие, через которое клапан открывается и закрывается. Когда шар расположен так, что отверстие проходит в том же направлении, что и канал, жидкость просто течет через него, и клапан открывается. Шар также можно расположить так, чтобы отверстие было перпендикулярно каналу, чтобы жидкость не могла пройти через него, а клапан был закрыт.Он управляется снаружи, часто с помощью ручки, которую поворачивают назад и вперед для открытия и закрытия клапана.

The outside appearance of a ball valve.
Внешний вид шарового крана.

Базовая версия, описанная выше, представляет собой двухходовой клапан. Этот тип имеет единственный прямой канал, просверленный в шаре, с двумя отверстиями: по одному с каждой стороны, входное и выходное.Шаровой клапан также может быть трехходовым клапаном, если третье отверстие частично просверлено в шаре до тех пор, пока оно не встретится с основным отверстием, образуя T. Трехходовой клапан может перекрыть один или все три прохода, которые он соединяет. ,

A trunnion ball valve is suitable for higher pressure valves.
Шаровой кран с цапфой подходит для клапанов более высокого давления.

Из-за природы этого клапана он плохо работает в ситуациях, когда требуется точное управление клапаном, например, клапан, который управляет дроссельной заслонкой в ​​автомобиле. Он очень хорошо работает в ситуациях, когда необходимо полностью перекрыть поток, например, запорный клапан на главной водопроводной линии в доме. Шаровые краны также не имеют тенденции к возникновению проблем, если они не используются в течение длительного времени; они по-прежнему будут отлично работать, когда снова понадобятся.

Существует три различных типа шаровых кранов. Полнопроходной клапан не имеет ограничения потока, а это означает, что когда он открыт, жидкость может свободно проходить через него. Это достигается за счет того, что шарик должен быть больше, чем размер прохода, так что отверстие может быть того же размера, что и проход.Стандартный шаровой кран с проходным отверстием не имеет шара слишком большого размера, и в результате отверстие на один размер меньше проходного канала. Это создает небольшое ограничение потока при прохождении жидкости. Клапан с уменьшенным отверстием, с другой стороны, имеет меньший шар и еще меньшее отверстие, что создает значительное ограничение потока при прохождении через него жидкости.

,

Основы клапанов и их типов

Клапаны — это механические устройства. Это базовые элементы, с помощью которых можно регулировать поток жидкости и давление в системе. Они в основном используются для управления направлением потока жидкости, а также для регулирования количества жидкости, протекающей через конкретную систему или процесс.

Клапаны выполняют любую из следующих функций.

  • Запуск и остановка или остановка потока жидкости. Это соответствует функциям включения и выключения.
  • Управление или изменение (дросселирование) количества потока жидкости путем изменения направления или ограничения. Это соответствует функциям громкости.
  • Проверка потока или управление направлением потока жидкости и предотвращение обратного потока. Это соответствует направленным функциям.
  • Регулирование давления в системе ниже по потоку или технологического давления
  • Сброс избыточного давления в компонентах или трубопроводах

Основные клапаны и их типы

Существует множество конструкций и типов клапанов, которые удовлетворяют одной или нескольким функциям, указанным выше.Множество типов и конструкций клапанов безопасно подходят для самых разных промышленных применений.

Независимо от типа, все клапаны имеют следующие основные части: корпус, крышку, трим (внутренние элементы), привод и набивку.

Клапаны работают, создавая частичное или полное препятствие для потока жидкости. Формирование препятствия может быть выполнено вручную или путем ввода автоматических элементов в систему. Ручной клапан обычно управляется ручками, педалями или рычагами.

Автоматический клапан обычно приводится в действие при изменении давления (пневматические клапаны), хотя могут быть и другие версии, где они приводятся в действие электрическими сигналами (электромагнитные клапаны). В наши дни автоматические клапаны более распространены, за исключением операций, требующих решения человека.

Регулировка осуществляется за счет переменного сопротивления, которое клапан создает в системе при его перемещении. Когда клапан переходит в закрытое положение, падение давления в системе смещается к клапану и уменьшает поток в системе.

Из-за разнообразия типов систем, жидкостей и сред, в которых должны работать клапаны, было разработано огромное количество типов клапанов. Запорные клапаны также называют «запорными клапанами». Возможные варианты клапанов для изолирующей службы: задвижки, шаровые краны, дроссельные заслонки и пробковые клапаны. Возможные варианты управления и регулирования: шаровые краны, дроссельные заслонки, шаровые краны и пробковые краны. Под обратными клапанами чаще всего встречаются качели.

Многие шаровые краны могут быть «стопорными» или невозвратными.Предохранительные клапаны и клапаны сброса давления — это специальные двухпозиционные клапаны. Они предназначены для открытия и сброса избыточного давления, повторного закрытия после восстановления нормальных условий и работы при выходе из строя нормального рабочего управления. Они не предназначены для контроля нормального рабочего давления.

Эти клапаны являются наиболее важными клапанами в системах, работающих под давлением, и их часто называют PRV (редукционные клапаны). Другими распространенными типами клапанов являются мембранный клапан и пережимной клапан. Каждый тип клапана обычно предназначен для удовлетворения конкретных потребностей.

Некоторые клапаны могут дросселировать поток, в то время как другие типы клапанов могут только останавливать поток. Есть клапаны, которые хорошо работают в агрессивных системах, в то время как другие клапаны работают с жидкостями под высоким давлением.

Каждый тип клапана имеет определенные преимущества и недостатки. Понимание этих различий и того, как они влияют на применение или работу клапана, необходимо для успешной эксплуатации объекта.

Хотя все клапаны имеют одни и те же основные компоненты и функции для управления потоком определенным образом, методы управления потоком могут существенно различаться.Как правило, существует четыре метода управления потоком через клапан, как указано ниже.

  • Переместите диск или заглушку в отверстие или напротив него (например, шарового или игольчатого клапана).
  • Проденьте плоскую, цилиндрическую или сферическую поверхность по отверстию (например, задвижки и пробковые клапаны).
  • Поверните диск или эллипс вокруг вала, проходящего по диаметру отверстия (например, дроссельной заслонки или шарового крана).
  • Поместите гибкий материал в проточный канал (например, мембранный и пережимной клапаны).

Каждый метод управления потоком имеет характеристики, которые делают его лучшим выбором для данного применения функции.

Также прочтите: Основы клапанов

Типы клапанов

Некоторые из важных типов клапанов описаны ниже.

Задвижки

Они обычно используются в системах, где требуется низкое гидравлическое сопротивление для полностью открытого клапана и нет необходимости дросселировать поток. Задвижки предназначены для работы в полностью открытом или полностью закрытом положении.

Поскольку они работают медленно, они предотвращают гидравлический удар, который наносит ущерб трубопроводным системам. Потеря давления через задвижку очень мала.

В полностью закрытом положении задвижки обеспечивают надежное уплотнение под давлением. Однако при очень низком давлении, то есть при 0,35 кг / см 2, просачивание света не считается аномальным для этого типа клапана.

Проходные клапаны

Эти клапаны используются в системах, где требуются хорошие характеристики дросселирования и низкая утечка через седло, а также приемлемы относительно высокие потери напора в открытом клапане.

Проходные клапаны, как и все конструкции клапанов, имеют как преимущества, так и недостатки. Как ворота, они закрываются медленно, чтобы предотвратить гидравлический удар. Эти клапаны могут дросселировать поток, и они не будут протекать при низком давлении, когда они закрыты. Клапаны регулирования расхода и давления, а также нагрудники для шлангов обычно используют шарнирную схему.

Недостатком этой конструкции является то, что Z-образная форма ограничивает поток больше, чем задвижки, шаровые или дроссельные клапаны.

Шаровые краны

Эти клапаны допускают быстрое включение и выключение на четверть оборота и имеют плохие характеристики дросселирования.Эти клапаны также предназначены для работы в полностью открытом или полностью закрытом состоянии с любой жидкостью, содержащей частицы, которые могут поцарапать шар. Многие успешно используют их для дросселирования чистой воды.

Шаровые краны имеют низкие перепады давления, быстро открываются и закрываются, просты и безотказны. С развитием тефлоновых уплотнений популярность шаровых кранов возросла. Слишком быстрое открытие или закрытие шарового клапана может вызвать гидравлический удар.

Пробковые клапаны

Эти клапаны часто используются для направления потока между несколькими разными портами с использованием одного клапана.Как и задвижка, у задвижки есть беспрепятственный поток, но для ее открытия требуется только поворот на 90 градусов. Это также требует очень небольшого пространства для головы. Коррозия штока минимальна, так как нет резьбы.

Почти все плунжерные клапаны теперь оснащены плунжером с эластомерным покрытием. Эти клапаны герметичны. Пробковые клапаны доступны в размерах намного больших, чем шаровые краны, и хорошо подходят для использования на очистных сооружениях.

Дроссельные заслонки

Эти клапаны обладают значительными преимуществами по сравнению с клапанами других конструкций по весу, пространству и стоимости для больших клапанов.Дроссельные заслонки, как и шаровые краны, работают на 1/4 оборота. Эти клапаны имеют поворотный диск с центральным шарниром. Конструкции для низкого давления и низких температур имеют упругие седла, обычно покрытые резиной.

Эти клапаны могут использоваться для блокировки или регулирования. Клапаны с высокими эксплуатационными характеристиками имеют металлическое седло. Эти клапаны часто имеют двойное и тройное «смещение» для уменьшения момента закрытия.

Они обычно используются для обработки больших потоков газов или жидкостей, включая суспензии, но не должны использоваться для дросселирования в течение продолжительных периодов времени.Они также очень компактны по сравнению с фланцевыми задвижками и шаровыми кранами. Эти клапаны относительно дороги в ремонте.

Мембранные клапаны

Мембранные клапаны — это клапаны с линейным перемещением, которые используются для запуска, регулирования и остановки потока жидкости. Название происходит от гибкого диска, который соединяется с седлом, расположенным на открытом пространстве в верхней части корпуса клапана, образуя уплотнение.

Эти клапаны используются в системах, где желательно, чтобы весь рабочий механизм был полностью изолирован от жидкости.

Пережимные клапаны

Относительно недорогой пережимной клапан является самым простым из клапанов любой конструкции. Это просто промышленная версия пережимного крана, используемого в лаборатории для управления потоком жидкости через резиновые трубки.

Пережимные клапаны подходят для двухпозиционного и дроссельного режимов. Однако эффективный диапазон дросселирования обычно составляет от 10% до 95% от номинальной пропускной способности. Пережимные клапаны идеально подходят для перекачивания шламов, жидкостей с большим количеством взвешенных твердых частиц и систем, которые транспортируют твердые частицы пневматически.

Поскольку рабочий механизм полностью изолирован от жидкости, эти клапаны также находят применение там, где коррозия или металлическое загрязнение жидкости могут быть проблемой.

Обратные клапаны

Эти клапаны автоматически открываются, обеспечивая поток в одном направлении. Обратные клапаны предназначены для предотвращения реверсирования потока в системе трубопроводов. Эти клапаны активируются движущимся по трубопроводу материалом.

Давление жидкости, проходящей через систему, открывает клапан, в то время как любое реверсирование потока закрывает клапан.Закрытие осуществляется за счет веса контрольного механизма, противодавления, пружины или комбинации этих средств. Общие типы обратных клапанов: поворотные, поворотно-дисковые, поршневые, дроссельные и стопорные.

Запорный обратный клапан представляет собой комбинацию подъемного обратного клапана и шарового клапана и сочетает в себе характеристики обоих.

Игольчатые клапаны

Игольчатые клапаны используются для относительно точной регулировки количества потока жидкости. Отличительной чертой игольчатого клапана является длинное коническое игольчатое острие на конце штока клапана.

Эта «игла» действует как диск. Более длинная часть иглы меньше отверстия в седле клапана и проходит через отверстие перед седлом иглы.

Такое расположение позволяет очень постепенно увеличивать или уменьшать размер отверстия. Игольчатые клапаны часто используются как составные части других, более сложных клапанов. Например, они используются в некоторых типах редукционных клапанов.

Предохранительные и предохранительные клапаны

Используются для обеспечения автоматической защиты системы от избыточного давления.Предохранительные и предохранительные клапаны предотвращают повреждение оборудования за счет сброса избыточного давления в жидкостных системах. Основное различие между предохранительным клапаном и предохранительным клапаном — это степень открытия при заданном давлении.

Предохранительный клапан постепенно открывается по мере увеличения давления на входе выше заданного значения. Предохранительный клапан открывается только при необходимости сбросить избыточное давление. Предохранительный клапан быстро полностью открывается, как только достигается заданное давление.

Предохранительный клапан будет оставаться полностью открытым до тех пор, пока давление не упадет ниже давления сброса.Давление сброса ниже уставки давления срабатывания. Разница между уставкой давления срабатывания и давлением, при котором предохранительный клапан срабатывает, называется продувкой.

Продувка выражается в процентах от заданного давления срабатывания. Предохранительные клапаны обычно используются для несжимаемых жидкостей, таких как вода или масло. Предохранительные клапаны обычно используются для сжимаемых жидкостей, таких как пар или другие газы.

Предохранительные клапаны часто можно отличить по наличию внешнего рычага в верхней части корпуса клапана, который используется для проверки работоспособности.

Fundamentals of Control Valves

Fundamentals of Control Valves

Регулирующие клапаны Теория и анимация:

Шаровые краны

Шаровые краны обладают очень хорошими запорными характеристиками. Простой поворот на четверть (90 °) полностью открывает или закрывает клапан. Эта характеристика сводит к минимуму время работы клапана и снижает вероятность утечки из-за износа сальника.

Шаровые краны можно разделить на две категории: с уменьшенным проходом и полнопроходными. В клапанах с уменьшенным проходом отверстие клапана меньше диаметра трубопровода; в полнопроходных клапанах размер отверстия клапана равен диаметру трубопровода.Полнопроходные шаровые краны часто ценятся потому, что они минимизируют перепад давления на клапане. Ball Valve Working Animation

Ball Valve Working Animation

Шаровые краны обычно рекомендуются для использования только в полностью открытом или полностью закрытом положении. Они не подходят для регулирования потока, будучи частично открытыми, поскольку в шаровых клапанах используется мягкое седло клапана кольцевой формы.

При использовании в частично открытом положении давление прикладывается только к части седла клапана, что может вызвать его деформацию. Если седло клапана деформируется, его уплотняющие свойства ухудшаются, и в результате возникает утечка.

Дисковые затворы

В дисковых затворах поток регулируется с помощью дискового элемента, удерживаемого в центре клапана стержнем. ,Как и в случае с шаровыми кранами, время работы клапана невелико, поскольку клапанный элемент просто поворачивается на четверть оборота (90 °), чтобы открыть или закрыть проход. Butterfly Valves Animation

Butterfly Valves Animation

Поворотные дисковые затворы отличаются простой конструкцией, легким весом и компактной конструкцией. Их габаритные размеры зачастую чрезвычайно малы, поэтому перепад давления на дроссельной заслонке намного меньше, чем у шаровых кранов.

Материалы, используемые для элемента клапана и уплотнения, могут ограничивать их применение при более высоких температурах или с определенными типами жидкостей.Дисковые затворы часто используются в системах с водой и воздухом, а также с трубами большого диаметра.

Проходной клапан

Проходной клапан подходит для использования в широком спектре применений, от регулирования расхода до операций открытия / закрытия.

В этом типе клапана регулирование расхода определяется не размером отверстия в седле клапана, а, скорее, подъемом плунжера клапана (расстояние между плунжером клапана и седлом клапана).

Одной из особенностей шаровых клапанов является то, что даже при использовании в частично открытом положении существует меньший риск повреждения седла клапана или плунжера клапана жидкостью, чем при использовании других типов ручных клапанов.

Среди различных доступных конфигураций шаровые клапаны игольчатого типа особенно хорошо подходят для регулирования расхода.

Globe Valve Working Animation

Globe Valve Working Animation

Еще один момент, который следует учитывать в отношении шаровых клапанов, заключается в том, что перепад давления на клапане больше, чем у многих других типов клапанов, поскольку канал имеет S-образную форму.

Время работы клапана также больше, потому что шток клапана должен быть повернут несколько раз, чтобы открыть и закрыть клапан, и в конечном итоге это может вызвать утечку сальника (набивки).

Кроме того, следует проявлять осторожность, чтобы не повернуть вал клапана слишком далеко, так как это может привести к повреждению посадочной поверхности

Задвижки

Конструкция задвижки аналогична конструкции шлюза: поток регулируется путем подъема или опускания клапана, который обычно бывает трех различных типов: сплошной (простой), гибкий и разъемный. Последние два типа помогают предотвратить деформацию клапана и корпуса из-за различных условий эксплуатации.

Как и шаровые краны, задвижки обычно не используются для регулирования потока. Одна из причин этого заключается в том, что клапанный элемент может быть поврежден в частично открытом положении.

Точно так же они также ограничивают падение давления на клапане при его полном открытии. Однако установка клапана в полностью открытое или закрытое положение требует многократного поворота ручки, что, как правило, приводит к тому, что эти клапаны имеют самое продолжительное время работы среди упомянутых здесь типов клапанов

Gate Valves Animation

Gate Valves Animation

Мембранные клапаны

Использование мембранных клапанов метод «защемления» для остановки потока клапана с использованием гибкой диафрагмы.Они бывают двух типов: водосливные и прямоточные. Чаще всего встречается водослив. Это связано с тем, что прямолинейный тип требует дополнительного растяжения диафрагмы, что может сократить срок службы диафрагмы.

Одним из основных преимуществ использования мембранных клапанов является то, что компоненты клапана могут быть изолированы от технологической жидкости. Точно так же эта конструкция помогает предотвратить утечку жидкости без использования сальникового уплотнения (набивки), как в других типах клапанов.

С другой стороны, диафрагма легче изнашивается, и при регулярном использовании клапана необходимо регулярное техническое обслуживание. Эти типы клапанов, как правило, не подходят для очень высокотемпературных жидкостей и в основном используются в жидкостных системах.

Diaphragm valves Animation

Diaphragm valves Animation

Примечание. Для паровых систем существует клапан с аналогичным названием. Это автоматический клапан с приводом диафрагменного типа. Его часто сокращают до просто «диафрагменный клапан», поэтому, когда клапан называют этим именем, необходимо внимательно следить за тем, какой это тип клапана.

Ручные клапаны по конструкции Тип

Элемент клапана вращается в канале для остановки потока. Valve element rotates in the passageway to stop flow. Valve element rotates in the passageway to stop flow.
Элемент клапана действует как «уплотнение» или «заглушка» в канале, останавливая поток. valve element acts as a valve element acts as a
Элемент клапана «вставляется» в канал для остановки потока. valve element is valve element is
Элемент клапана «прижимается» к проходу снаружи, чтобы остановить поток. valve element is valve element is

Также читайте: Вопросы для интервью с регулирующими клапанами

.

Различные типы клапанов, области применения и пригодность

Существует большое разнообразие клапанов и конфигураций клапанов, подходящих для любых условий эксплуатации; различное использование (включение / выключение, управление), разные жидкости (жидкость, газ и т. д .; горючие, токсичные, коррозионные и т. д.), разные материалы и различные условия давления и температуры. Клапаны предназначены для запуска или остановки потока, регулирования или дросселирования потока, предотвращения обратного потока или сброса и регулирования давления при работе с жидкостями или газами.К распространенным типам клапанов относятся: шаровой, дисковый, обратный, диафрагменный, затвор, шаровой, ножевой затвор, параллельный суппорт, прижимной, поршневой, заглушка, шлюз и т. Д.

Следующие типы клапанов используются в различных приложениях, эти описания могут служить основным руководством при выборе клапанов.

КЛАПАНЫ ШАРОВЫЕ

Благодаря своим превосходным рабочим характеристикам, шаровые краны используются в самом широком спектре изоляционных применений, доступны в широком диапазоне размеров и материалов, доступны как в полнопроходном, так и в полнопроходном исполнении. Преимущества — быстродействующий, прямой поток в любом направлении, низкий перепад давления, герметичное запирание и рабочий крутящий момент, легко приводится в действие. Недостатки — ограничение температуры материала посадочных мест, большой «относительный» межфланцевый размер.

КЛАПАНЫ-БАБОЧКИ

Дроссельная заслонка получила свое название от крыльевидного действия диска, который работает под прямым углом к ​​потоку. Главное преимущество — это не критичная посадочная поверхность.Он предназначен для изоляции потока. Диск упирается в упругую облицовку, обеспечивая герметичность от пузырей с низким рабочим крутящим моментом. Компактные и простой конструкции дроссельные заслонки облегчают прокладку труб. Из-за диска у них немного снижены характеристики потока. Преимущества — быстродействие, хорошие регулирующие характеристики, компактность и легкость, изоляция при низком давлении. Дроссельные заслонки просты, надежны и имеют размер от 40 мм до 1000 мм и более. Они могут управляться зубчатым рычагом, маховиком, а также пневматическим или электрическим приводом.Вал поворачивает диск на 90 ° внутри трубы. Угол наклона диска в трубе может обеспечивать ограничение от капельного до почти полного (за исключением очень маленьких размеров).

ОБРАТНЫЕ КЛАПАНЫ

Обратный клапан, который иногда называют обратным клапаном, предотвращает обратный поток в трубопроводе, постоянно удерживая поток жидкости в одном направлении. Обратные клапаны работают автоматически. Некоторые поршневые / дисковые обратные клапаны подпружинены для быстрой работы (необходимо указать минимальное давление срабатывания).Вертикальный нисходящий поток требует подпружиненного обратного клапана.

Обратные клапаны с поворотным механизмом: — Проверки с поворотным механизмом и межфланцевым диском останавливают обратный поток с помощью заслонки, которая поворачивается на седло. Используйте проверки качания только для прямого потока, горизонтального или вертикального восходящего.

Поршневые обратные клапаны: — Поршневые и пружинные стопоры останавливают обратный поток с подпружиненным плунжером.

Шаровые обратные клапаны: — Шаровые обратные клапаны имеют шар, который скользит в отверстие при замедлении прямого потока.Рассмотрите возможность проверки с помощью шара для полутвердых веществ, таких как пульпа или сточные воды.

Обратные клапаны с титрованием с диском: — Обратные клапаны с наклонным диском аналогичны обратным клапанам с поворотным механизмом, но в большинстве установок при реверсировании потока минимизируется захлопывание, что снижает шум и вибрацию.

ЗАПОРНЫЕ КЛАПАНЫ

Проходные / запорные клапаны : — Путь потока через шаровые клапаны меняется, что приводит к увеличению сопротивления потоку и значительному падению давления.Из-за расположения седел шаровые краны являются наиболее подходящими для дросселирования потока, однако избегайте очень тесного дросселирования, когда повторяемое падение давления превышает 20%. Закрытое дросселирование создает чрезмерный шум, вибрацию и возможное повреждение клапанов и трубопроводов. Проконсультируйтесь с нами по вопросам специальных сервисных клапанов. Клапан назван в честь шаровидного тела. По сравнению с задвижками, шаровые краны предназначены для более быстрого открытия и закрытия. Их характеристики потока можно изменить, перенастроив их диски. Преимущества — лучшее отключение (не допускает попадания капель выше 50 НБ) и регулировка. D — это достоинства — большой перепад давления (потеря напора), однонаправленный.

Запорные обратные клапаны (SDNR): — Запорные обратные клапаны по сути такие же, как и шаровые клапаны, за исключением того, что между штоком и диском нет механического соединения. Они представляют собой комбинированный запорный клапан и поршневой обратный клапан в одном клапане. Однако они не предназначены для регулирования. Они используются в выпускном трубопроводе парового котла, когда два или более котла подключены к общему коллектору.Клапаны должны быть установлены с давлением под диском, и когда шток поднят, только давление котла может поднять диск, если давление в котле превышает давление в коллекторе. Они предотвращают обратный поток из коллектора в котел.

ЗАДВИЖКИ

Клиновые задвижки : — Обычно используются в промышленных трубопроводах для остановки или изоляции — для включения и отключения потока, а не для регулирования потока. Задвижки названы в честь шиберного диска, который работает под прямым углом к ​​направлению потока.Задвижки — это клапаны общего назначения, которые могут изготавливаться в широком диапазоне размеров с использованием различных материалов. Клиновые задвижки имеют металлическое седло, но также доступны с упругим седлом, если требуется герметичное перекрытие. Они могут удовлетворить требования широкого диапазона условий давления и температуры и доступны в полном объеме. Преимущества — низкий перепад давления, прямой поток в любом направлении. Недостатки — медленно действующий, громоздкий. Не герметично закрывается (более 150НБ).Не открывайте частично, так как это может привести к повреждению седла / диска.

Ножевые задвижки : — полезны для многих применений в трубопроводах большего размера (50 мм вверх). В отличие от традиционных задвижек, они могут дросселировать (при более низком давлении) в зависимости от среды в линии и степени открытия. Ножевые задвижки с металлическими седлами не закрываются на герметичность. Некоторые ножевые задвижки имеют упругое седло для обеспечения герметичного закрытия. Доступные с v-образным отверстием, o-образным отверстием и с футеровкой, они идеально подходят для контроля сточных вод, шламов, отходов, полутвердых частиц, пульпы, сыпучих порошков.Большинство ножевых задвижек рассчитаны на одно направление потока.

Задвижки с параллельным шибером : — Популярны в системах с паром, так как конструкция диска под напряжением выдерживает тепловое расширение без заедания, как клиновые задвижки. Другим преимуществом является более низкий крутящий момент по сравнению с клиновыми задвижками, особенно в конфигурации с уменьшенным диаметром отверстия Вентури (Ферранти). Параллельные золотниковые клапаны состоят из двух параллельных заслонок, которые постоянно подпитываются от седла пружинами или расклинивающим стержнем между двумя заслонками.Между дисками не возникает механических напряжений, и клапан не подвергается опасным деформациям при открытии и закрытии. Такая конструкция клапана обеспечивает герметичность без заклинивания. Эти клапаны используются для насыщенного и перегретого пара.

Задвижки для перекрытий трубопроводов : — Доступны в виде параллельных сплошных перекрытий и расширяющихся 2-компонентных клиновых плит. Оба стиля защищают сиденье от потока во всех рабочих положениях.Эти клапаны имеют конфигурацию сквозного канала с отверстием в плите. Задвижки плиточного типа имеют седла, которые подпружинены. Расширяющаяся плита имеет два противоположных скользящих v-образных сегмента, которые поддерживают давление на сиденья. Эти клапаны предназначены для трубопроводов API6D, но также используются для устьевых клапанов API6A. Все эти клапаны изготавливаются из металла в металл с мягким седлом.

ЗАПОРНЫЕ КЛАПАНЫ

Плунжерные клапаны — это клапаны с цилиндрическими или конусообразными «пробками», которые можно вращать внутри корпуса клапана для управления потоком через клапан.Пробки в пробковых клапанах имеют один или несколько полых проходов, проходящих через пробку сбоку, так что жидкость может течь через пробку, когда клапан открыт. Пробковые клапаны просты и зачастую экономичны.

Характеристики клапана по типу

Обычные типы металлов, используемые при производстве клапанов

Ниже приводится общий обзор стандартных материалов клапанов, используемых в общепромышленных, коммерческих и технологических конструкциях клапанов.

Алюминий — Цветной металл, очень легкий, весит примерно одну треть от веса стали. Алюминий демонстрирует отличную стойкость к атмосферной коррозии, но может быть очень реактивным с другими металлами. В клапанах алюминий в основном используется в качестве внешних компонентов, таких как маховички или идентификационные бирки.

Медь — Среди наиболее важных свойств кованых медных материалов — их тепловая и электрическая проводимость, коррозионная стойкость, износостойкость и пластичность.Кованая медь хорошо работает при высоких температурах и легко соединяется пайкой или пайкой. Кованая медь обычно используется только для фурнитуры.

Бронза — Один из первых сплавов, разработанных в бронзовом веке, является общепринятым отраслевым стандартом для бронзовых клапанов и фитингов, рассчитанных на давление. Бронза имеет более высокую прочность, чем чистая медь, легко отливается, имеет улучшенную обрабатываемость и очень легко соединяется пайкой или пайкой.Бронза очень устойчива к точечной коррозии, а также к воздействию широкого спектра химикатов.

Силиконовая бронза — Имеет пластичность меди, но гораздо большую прочность. Кремниевая бронза имеет такую ​​же или большую коррозионную стойкость, что и медь. Силиконовая бронза, обычно используемая в качестве материала штока в клапанах с номинальным давлением, имеет более высокую стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением, чем обычные латуни.

Алюминиевая бронза — Алюминиевая бронза, наиболее широко распространенный материал дисков, используемых в дисковых затворах, поддается термообработке и имеет прочность стали.Образование слоя оксида алюминия на открытых поверхностях делает этот металл очень устойчивым к коррозии. Не рекомендуется для влажных систем с высоким pH.

Латунь — В целом хорошая коррозионная стойкость. Восприимчив к децинкификации в определенных областях применения; отличная обрабатываемость. Основное применение кованой латуни — это стержни и шары шаровых кранов, а также железные стержни клапанов. Поковка из латуни используется в корпусах и концевых деталях коммерческих шаровых кранов.

Серый чугун — Сплав железа, углерода и кремния; легко забрасывается; хорошая герметичность в литом состоянии.Серый чугун обладает отличными демпфирующими свойствами и легко обрабатывается. Это стандартный материал для корпусов и крышек клапанов с железным корпусом класса 125. Серый чугун обладает улучшенной коррозионной стойкостью по сравнению со сталью в определенных средах.

Ковкий чугун — По составу похож на серый чугун. Специальная обработка изменяет металлургическую структуру, что дает более высокие механические свойства; некоторые марки подвергаются термообработке для повышения пластичности. Ковкий чугун обладает прочностными характеристиками стали с использованием тех же методов литья, что и серый чугун, и используется для класса 250 (а также для класса 125 в больших размерах).

Углеродистая сталь — Очень хорошие механические свойства; хорошая устойчивость к коррозии под напряжением и сульфидам. Углеродистая сталь имеет высокую и низкотемпературную прочность, очень вязкая и обладает отличной усталостной прочностью. В основном используется в задвижках, запорных и обратных клапанах для температур до 454ºC, а также в шаровых кранах, состоящих из одного, двух и трех частей. Может быть кованым или литым, причем поковки превосходны, особенно для больших размеров в очень высоких классах.

3% никелевое железо — Повышенная коррозионная стойкость по сравнению с серым и высокопрочным чугуном.Более высокая температура, а также коррозионная стойкость и механические свойства. Очень устойчив к окислительной атмосфере.

Никелированный высокопрочный чугун — Никелевые покрытия получили широкое распространение для использования в химической обработке. Эти покрытия обладают очень высокой прочностью на разрыв, от 50 до 225 тысяч фунтов на квадратный дюйм. В некоторой степени твердость материала указывает на его устойчивость к истиранию и износостойкость. Никелирование широко используется в качестве покрытия дисков для дисковых затворов.Для промышленных и нефтяных шаровых кранов в компонентах клапанов из углеродистой стали используется превосходное химическое никелирование (ENP), которое фактически превосходит нержавеющую сталь по твердости, но имеет аналогичные коррозионные свойства.

Нержавеющая сталь серии 400 — Сплав железа, углерода и хрома. Эта нержавеющая сталь обычно является магнитной из-за ее мартенситной структуры и содержания железа. Нержавеющая сталь серии 400 устойчива к высокотемпературному окислению и имеет улучшенные физико-механические свойства по сравнению с углеродистой сталью.Большинство нержавеющих сталей серии 400 подлежат термической обработке. Наиболее распространенные применения в клапанах — это материал штока в дроссельных заслонках и такие компоненты трима, как седло, втулки заднего седла, диски, клинья и т. Д. В стальных литых задвижках, шаровых и обратных клапанах.

Нержавеющая сталь 316 — Сплав железа, углерода, никеля и хрома. Немагнитная нержавеющая сталь с большей пластичностью, чем SS серии 400. Аустенитная по структуре нержавеющая сталь 316 имеет очень хорошую коррозионную стойкость в широком диапазоне условий окружающей среды, не подвержена коррозионному растрескиванию под напряжением (однако она не подходит для более высоких уровней содержания h3S, обычно встречающихся на устье скважины) и не подвержена термической обработке. ,Очень часто используется в материалах корпуса клапана и / или трима.

Нержавеющая сталь 17-4 PH — Это нержавеющая сталь с мартенситным осаждением / старением, обладающая высокой прочностью и твердостью. 17.4 PH противостоит коррозионному воздействию лучше, чем любая из нержавеющих сталей серии 400, и в большинстве условий его коррозионная стойкость приближается к коррозионной стойкости нержавеющей стали серии 300. 17.4 PH в основном используется в качестве материала штока для дроссельных и шаровых кранов, а также для любых клапанов, требующих более прочного штока.

Сплав 20Cb-3 — Этот сплав имеет большее количество никеля и хрома, чем нержавеющая сталь серии 300, а с добавлением колумбия этот сплав замедляет коррозионное растрескивание под напряжением и имеет повышенную стойкость к серной кислоте. Сплав 20 широко используется на всех этапах химической обработки.

Монель — Медно-никелевый сплав, используемый в основном в качестве внутренней отделки всех типов клапанов. Один из наиболее требовательных материалов по коррозионной стойкости к морской и соленой воде.Монель также очень устойчив к сильным щелочным растворам.

Стеллит — Сплав на основе кобальта, один из лучших универсальных твердосплавных сплавов. Очень устойчив к нагреву, истиранию, коррозии, ударам, истиранию, окислению, термическому удару и эрозии. Стеллит требует полировки и используется в стальных кольцах седел клапана. Обычно применяется с переносом плазменной дуги; Термическая обработка не влияет на твердость стеллита.

Hastelloy C — Молибденовый сплав с высоким содержанием никеля и хрома, обладающий исключительной стойкостью к широкому спектру химических сред, включая сильные окислители, такие как влажный хлор, газообразный хлор и хлорид железа.Hastelloy C также устойчив к азотной, соляной и серной кислотам при умеренных температурах.

Посетите технический раздел нашего веб-сайта для получения дополнительной информации о различных типах клапанов, которые используются в различных приложениях. Эти описания служат основным руководством по выбору клапанов.

Global Supply Line — Имея товарные запасы на сумму 60 миллионов долларов, мы являемся крупнейшим в мире ассортиментом клапанов и приводов. Щелкните здесь, чтобы просмотреть и добавить в закладки наш полный список запасов.Щелкните здесь, чтобы присоединиться к группе GSL Linkedin. Щелкните здесь, чтобы следить за нашими последними обновлениями на странице компании GSL Linkedin.

Австралийский трубопроводный клапан — производитель высококачественных клапанов для нефти и газа в короткие сроки. Мы специализируемся на небольших сериях и поставке клапанов с высокими техническими характеристиками. Щелкните здесь, чтобы просмотреть и добавить в закладки наши каталоги. Щелкните здесь, чтобы присоединиться к группе APV. Щелкните здесь, чтобы присоединиться к нашей странице компании APV и получать частые обновления.

Нажмите здесь, чтобы подписаться на нашу рассылку новостей

,

Введение в клапаны (базовые)

Клапаны — это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе. Они являются важными компонентами системы трубопроводов, по которым проходят жидкости, газы, пары, шламы и т. Д.

Доступны различные типы клапанов: задвижки, проходные, пробковые, шаровые, дроссельные, обратные, мембранные, пережимные, предохранительные, регулирующие клапаны и т. Д. Каждый из этих типов имеет несколько моделей, каждая с различными характеристиками и функциональными возможностями.Некоторые клапаны являются самоуправляемыми, тогда как другие управляются вручную или с приводом, пневматическим или гидравлическим приводом.

Функции клапанов:

  • Остановка и запуск потока
  • Уменьшить или увеличить расход
  • Управление направлением потока
  • Регулировка расхода или рабочего давления
  • Сбросить определенное давление в трубопроводной системе

Существует множество конструкций, типов и моделей клапанов для широкого диапазона промышленных применений.Все они удовлетворяют одной или нескольким функциям, указанным выше. Клапаны — это дорогостоящие изделия, и важно, чтобы для их функции был указан правильный клапан, и он должен быть изготовлен из материала, подходящего для технологической жидкости.

Независимо от типа, все клапаны имеют следующие основные части: корпус, крышку, трим (внутренние элементы), привод и набивку. Основные части клапана показаны на изображении справа.

Корпус клапана, иногда называемый оболочкой, является первичной границей клапана давления.Он служит основным элементом клапана в сборе, потому что это каркас, удерживающий все части вместе.

Корпус, первая граница давления клапана, выдерживает нагрузки давления жидкости от соединительного трубопровода. Он принимает впускной и выпускной трубопровод через резьбовые, болтовые или сварные соединения.

Концы корпуса клапана предназначены для соединения клапана с патрубком трубопровода или оборудования с помощью различных типов торцевых соединений, таких как стыковые или раструбные, резьбовые или фланцевые.

Корпуса клапанов отливаются или кованы в различных формах, и каждый компонент выполняет определенную функцию и изготовлен из материала, подходящего для этой функции.

Крышка для отверстия в теле капота, и он является вторым наиболее важной границей клапана давления. Как и корпуса клапанов, крышки доступны во многих конструкциях и моделях.

Крышка действует как крышка корпуса клапана, она отлита или выкована из того же материала, что и корпус.Обычно он соединяется с корпусом с помощью резьбового, болтового или сварного соединения. Во время изготовления клапана внутренние компоненты, такие как шток, диск и т. Д., Вставляются в корпус, а затем прикрепляется крышка, чтобы удерживать все части вместе внутри.

Во всех случаях крепление крышки к кузову считается границей давления. Это означает, что сварное соединение или болты, соединяющие крышку с корпусом, являются деталями, удерживающими давление. Крышки клапанов, хотя и необходимы для большинства клапанов, представляют собой повод для беспокойства.Крышки могут усложнить производство клапанов, увеличить размер клапана, составляют значительную часть стоимости клапана и являются источником потенциальных утечек.

Трим клапана — это собирательное название заменяемых частей клапана. Типичная конструкция трима включает диск, седло, шток и втулки, необходимые для направления штока.

Характеристики клапана определяются поверхностью сопряжения диска и седла и отношением положения диска к седлу. Благодаря дифференту возможны основные движения и управление потоком.В конструкции трима с вращательным движением диск скользит близко к седлу, чтобы изменить отверстие для потока. В конструкциях трима с линейным перемещением диск поднимается перпендикулярно от седла, так что появляется кольцевое отверстие.

Диск

Диск — это часть, которая позволяет, дросселировать или останавливать поток, в зависимости от его положения. В случае пробки или шарового крана диск называется пробкой или шаром. Диск является третьей по важности первичной границей давления.При закрытом клапане к диску прикладывается полное давление системы, и по этой причине диск является компонентом, связанным с давлением.

Диски обычно кованые и в некоторых конструкциях имеют твердое покрытие для обеспечения хороших износостойких свойств. Большинство клапанов названы, конструкция их дисков.

Сиденье (а)

Седло или уплотнительные кольца обеспечивают посадочную поверхность для диска. Клапан может иметь одно или несколько седел. В случае шарового или обратного клапана обычно имеется одно седло, которое образует уплотнение с диском, чтобы остановить поток.В случае задвижки имеется два седла; один на стороне входа, а другой — на стороне выхода. Диск задвижки имеет две посадочные поверхности, которые соприкасаются с седлами клапана, образуя уплотнение для остановки потока.

Для повышения износостойкости уплотнительных колец поверхность часто наплавляется наплавкой путем сварки с последующей механической обработкой контактной поверхности уплотнительного кольца. Для хорошего уплотнения при закрытом клапане необходима чистовая обработка поверхности посадочного места.Уплотнительные кольца обычно не считаются частями, ограничивающими давление, потому что корпус имеет достаточную толщину стенок, чтобы выдерживать расчетное давление, не полагаясь на толщину уплотнительных колец.

Шток клапана обеспечивает необходимое перемещение диска, плунжера или шара для открытия или закрытия клапана и отвечает за правильное положение диска. Он соединен с маховиком клапана, приводом или рычагом с одного конца, а с другой стороны с диском клапана.В задвижках или шаровых клапанах для открытия или закрытия клапана требуется линейное движение диска, в то время как в плунжерных, шаровых и дисковых затворах диск вращается для открытия или закрытия клапана.

Штоки обычно кованые и соединяются с диском резьбой или другими способами. Чтобы предотвратить утечку, в области уплотнения необходима чистовая обработка поверхности штока.

Существует пять типов штоков клапана:

  • Подъемный шток с внешним винтом и вилкой
    Наружная часть штока имеет резьбу, а часть штока в клапане гладкая.Резьба штока изолирована от рабочей среды уплотнением штока. Доступны два разных стиля этих дизайнов; один с маховиком, прикрепленным к штоку, чтобы они могли подниматься вместе, а другой с резьбовой втулкой, которая заставляет шток подниматься через штурвал. Этот тип клапана обозначается «O. S. & Y.» это обычная конструкция для клапанов NPS 2 и более.
  • Подъемный шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри корпуса клапана, а уплотнение штока — вдоль гладкой части, которая подвергается воздействию атмосферы снаружи.В этом случае резьба штока находится в контакте с текучей средой. При вращении шток и маховик поднимаются вместе, чтобы открыть клапан.
  • Невыдвижной шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана перемещается по штоку, как гайка, если шток вращается. Резьба штока подвергается воздействию текучей среды и, как таковая, подвергается ударам. Вот почему эта модель используется, когда пространство ограничено для обеспечения линейного движения, а текучая среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.
  • Скользящий шток
    Шток клапана не вращается и не вращается. Он скользит внутрь и наружу клапана, чтобы открыть или закрыть клапан. Эта конструкция используется в рычажных быстро открывающихся клапанах с ручным управлением. Он также используется в регулирующих клапанах, приводимых в действие гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
  • Поворотный шток
    Это широко используемая модель в шаровых, пробковых и дисковых затворах. Движение штока на четверть оборота открывает или закрывает клапан.

В главном меню «Клапаны» вы найдете несколько ссылок на подробные (большие) изображения клапанов с восходящим и НЕ поднимающимся штоком.

Для надежного уплотнения между штоком и крышкой необходима прокладка. Это называется упаковкой, и она оснащена, например, следующие компоненты:

  • Толкатель сальника, втулка, которая сжимает набивку, посредством сальника в так называемую сальниковую камеру.
  • Сальник, разновидность втулки, которая сжимает сальник в сальник.
  • Сальник, камера, в которой сальник сжимается.
  • Уплотнение, доступное из нескольких материалов, таких как Teflon®, эластомерный материал, волокнистый материал и т. Д.,
  • Заднее сиденье — это сиденье внутри капота. Он обеспечивает уплотнение между штоком и крышкой и предотвращает повышение давления в системе против уплотнения клапана, когда клапан полностью открыт. Задние сиденья часто применяются в задвижках и запорных клапанах.

Важным аспектом срока службы клапана является узел уплотнения. Почти все клапаны, такие как стандартные шаровые, проходные, задвижки, пробки и дроссельные заслонки, имеют свой узел уплотнения, основанный на усилии сдвига, трения и разрыва.

Следовательно, упаковка клапана должна быть выполнена надлежащим образом, чтобы предотвратить повреждение штока и потери жидкости или газа. Когда набивка слишком ослаблена, клапан протекает. Если набивка будет слишком плотной, это повлияет на движение и может повредить шток.

1. Сальник Follover 2. Сальник 3. Сальник с набивкой 4. Заднее сиденье

Хомут

Хомут соединяет корпус клапана или крышку с исполнительным механизмом.Верхняя часть бугеля, удерживающая гайку бугеля, гайку штока или втулку бугеля, и шток клапана проходят через нее. Ярмо обычно имеет отверстия для доступа к сальниковой коробке, звеньям привода и т. Д. Конструктивно ярмо должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать силы, моменты и крутящий момент, развиваемые приводом.

Гайка вилки

Гайка траверсы — это гайка с внутренней резьбой, которая помещается в верхней части вилки, через которую проходит шток. Например, в задвижке гайка вилки поворачивается, а шток перемещается вверх или вниз.В случае шаровых клапанов гайка закреплена, а шток вращается через нее.

Клапаны с ручным управлением обычно оснащены маховиком, прикрепленным к штоку клапана или гайке хомута, который вращается по или против часовой стрелки для закрытия или открытия клапана. Таким образом открываются и закрываются запорные и задвижки.

Ручные четвертьоборотные клапаны, такие как шаровые, заглушки или бабочки, имеют рычаг для приведения в действие клапана.

Есть приложения, в которых невозможно или нежелательно приводить в действие клапан вручную с помощью маховика или рычага.Эти приложения включают:

  • Большие клапаны, которые должны работать против высокого гидростатического давления
  • Клапаны должны управляться удаленно
  • Когда время для открытия, закрытия, дросселирования или ручного управления клапаном больше, чем требуется по критериям проектирования системы

Эти клапаны обычно оснащены приводом.
Привод в самом широком определении — это устройство, которое производит линейное и вращательное движение источника энергии под действием источника управления.

Базовые приводы используются для полного открытия или полного закрытия клапана. Приводы для управления или регулирования клапанов получают сигнал позиционирования для перемещения в любое промежуточное положение. Существует много различных типов приводов, но вот некоторые из наиболее часто используемых приводов клапанов:

  • Редукторные приводы
  • Приводы электродвигателей
  • Пневматические приводы
  • Гидравлические приводы
  • Электромагнитные приводы

Для получения дополнительной информации о приводах см. Главное меню «Клапаны» Приводы клапанов

Ниже приведены некоторые из часто используемых классификаций клапанов, основанных на механическом движении:

  • Клапаны линейного перемещения.Клапаны, в которых запорный элемент, как в запорных, шаровых, диафрагменных, сжимающих и подъемных обратных клапанах, движется по прямой линии, чтобы позволить, остановить или дросселировать поток.
  • Клапаны поворотного действия. Когда запорный элемент клапана движется по угловой или круговой траектории, как в дисковых, шаровых, пробковых, эксцентриковых и поворотных обратных клапанах, клапаны называются клапанами вращательного движения.
  • Четвертьоборотные клапаны. Некоторым поворотным клапанам требуется примерно четверть оборота, от 0 до 90 °, чтобы шток полностью открылся из полностью закрытого положения или наоборот.

Классификация клапанов на основе движения

Типы клапанов

Линейное движение Поворотное движение на четверть оборота

Ворота ДА НЕТ НЕТ

Глобус ДА НЕТ НЕТ

Вилка НЕТ ДА ДА

Мяч НЕТ ДА ДА

Бабочка НЕТ ДА ДА

Проверка поворота НЕТ ДА НЕТ

Диафрагма ДА НЕТ НЕТ

защемление ДА НЕТ НЕТ

Безопасность ДА НЕТ НЕТ

Разгрузка ДА НЕТ НЕТ

Номинальные значения давления и температуры клапанов обозначены номерами классов.ASME B16.34, Клапаны с фланцевыми, резьбовыми и приварными соединениями — один из наиболее широко используемых стандартов клапанов. Он определяет три типа классов: стандартные, специальные и ограниченные. ASME B16.34 распространяется на клапаны классов 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 и 4500.

,