Запорный клапан и его роль в трубопроводах

Запорный клапан

Запорные клапаны широко применяются как в бытовых условиях, так и в промышленности, чтобы обеспечить полное перекрытие потока рабочей среды, будь то жидкость или газ. Когда возникают непредвиденные ситуации, такие как аварии или повреждения трубопроводов, эти клапаны служат надежной защитой, позволяя изолировать поврежденный участок для проведения необходимых ремонтных работ.

Запорные клапаны широко используются на различных типах трубопроводов, включая технические, магистральные, а также системы водоснабжения, газоснабжения и отопления в бытовых условиях. Они находят применение в различных отраслях, таких как газовая и нефтехимическая промышленность, металлургия, а также в сфере ЖКХ и других областях.

Что такое запорный клапан?

Запорные клапаны – виды кранов и вентилей, предназначенные для регулирования и перекрытия потока воды, газа и других рабочих сред. В качестве узла обслуживания они имеют ряд особенностей и характеристик. Шаровые краны и задвижки, контакты шпинделя и движение посредством поступательного способа – все это добавляет в механизмы запорных клапанов конструктивную надежность. Ходовая крышка позволяет быстро получить доступ к информации о размерах и характеристиках устройства.

Запорные клапаны входят в состав системы регулирования расхода воды или газа. Их главная функция — это обеспечение запирания прохода и контроля расхода рабочей среды. Время службы запорных клапанов зависит от различных факторов, и для поддержания их работоспособности необходимо проводить регулярный ремонт и обслуживание. Выбор самых подходящих и надежных запорных клапанов производится на основе технических данных и требований к системе.

Принцип работы

Принцип работы запорного клапана состоит в том, чтобы полностью перекрыть проходное отверстие трубопровода с помощью золотника, который плотно прилегает к седлу внутри корпуса. Золотник установлен на штоке и связан с ним с помощью шарнирного соединения.

При вращении маховика шток начинает двигаться вперед-назад, перемещая золотник. У запорного клапана существуют два положения: полностью закрытое, при котором проходное сечение полностью перекрыто, и полностью открытое. Ориентация оси штока относительно оси трубопровода может быть перпендикулярной или наклонной в зависимости от конструкции устройства. Клапаны с наклонной осью имеют большую пропускную способность по сравнению с клапанами, у которых ось перпендикулярна трубопроводу.

Преимущества и недостатки

Преимущества запорных клапанов:

1. Ремонтопригодность — устройство позволяет заменять любые поврежденные компоненты при необходимости.
2. Высокая надежность и герметичность — клапаны обеспечивают надежное перекрытие проходного отверстия трубопровода, обеспечивая герметичность системы.
3. Плавное открытие — мягкое открытие клапана предотвращает удары среды и резкие скачки давления в системе.
4. Легкость в использовании — открытие и закрытие клапана не требует значительных усилий.
5. Высокая прочность — запорные клапаны способны выдерживать значительное давление в системе.
6. Работа с широким диапазоном температур — в зависимости от материала изделия, клапаны могут работать при температурах от -200 до +600 °C.
7. Простота монтажа — клапаны легко монтируются на системы без сложных процедур.
8. Устойчивость к агрессивной среде — клапаны способны выдерживать воздействие агрессивных сред без потери функциональности.
9. Возможность электропривода — многие модели запорных клапанов могут быть оснащены электроприводом, позволяющим установить определенный алгоритм открывания и закрывания по времени или давлению.

1. Высокая стоимость — запорные клапаны могут иметь более высокую стоимость по сравнению с другими устройствами.
2. Повышенное гидравлическое сопротивление — использование клапанов может приводить к потере давления и скоплению примесей в некоторых участках системы.
3. Сложная форма проточной части — некоторые модели клапанов имеют сложную форму проточной части, что может затруднять прохождение среды.
4. Потенциальная деформация уплотнительных поверхностей — при неправильной эксплуатации или износе могут возникать проблемы с полной герметизацией в закрытом положении.
5. Однонаправленность потока — рабочая среда может перемещаться только в одном направлении через клапан.

Запорные клапаны не предназначены для регулировки потока и имеют только два фиксированных положения — «открыто» и «закрыто». Их основная функция состоит в обеспечении полного перекрытия потока среды и не предоставляет возможности для изменения уровня протока в процессе эксплуатации.

Виды

Запорные клапаны бывают ручными и поворотными. В крайних положениях они устанавливаются для действия по открытию или закрытию прохода. Обратные клапаны проходят по ходу потока и требуют усилия для их открытия. Для обслуживания и регулирования запорных клапанов необходимо правильно выбрать механический способ управления. Внешняя обработка металлического корпуса производится производителями, а для монтажа и ремонта необходимо обратиться к специалистам.

Классификация

Запорные клапаны различаются по своей конструкции, типу уплотнения и методу крепления к трубопроводу. Кроме того, они могут быть изготовлены из различных материалов, таких как чугун, латунь, углеродистая сталь и нержавеющая сталь. Выбор материала для изготовления клапана зависит от области его применения и рабочей среды.

Латунные клапаны широко используются в системах отопления, а также в водо- и газопроводах. Чугунные клапаны часто применяются на технических трубопроводах. Нержавеющие стальные клапаны находят свое применение в пищевой и химической промышленности, так как они способны работать с агрессивными средами.

Классификация по конструкции:

1. Угловые клапаны — предназначены для соединения двух труб, которые расположены перпендикулярно друг другу.
2. Проходные клапаны — подходят для установки как на вертикальные, так и на горизонтальные трубопроводы. Они имеют высокое гидравлическое сопротивление и большую массу, что делает их более сложными в монтаже и перемещении. В некоторых конструкциях таких клапанов могут образовываться зоны застоя жидкости, что может привести к коррозии.
3. Прямоточные клапаны — это устройства с шаровидной формой, оснащенные патрубками, встроенными в корпус под небольшим углом.
4. Игольчатые клапаны — они имеют конический затвор и применяются в небольших трубопроводных системах с диаметром до 25 мм.

Классификация по методу герметизации:

Запорные клапаны могут быть классифицированы в соответствии с методом герметизации, включая следующие типы:

1. Клапаны с сальниковым уплотнением — в таких клапанах герметичность обеспечивается сальниковым блоком, содержащим уплотнительный материал (набивку). Сальниковый блок помещается внутри клапана и обеспечивает надежное герметичное соединение.
2. Клапаны с сильфонным уплотнением — такие клапаны оснащены специальной гофрированной трубкой, внутри которой находится шток устройства. Сильфон (гофрированная труба) сваривается с корпусом в верхней части конструкции и с затвором в нижней части, что полностью перекрывает выход рабочей среды из системы. Этот тип уплотнения обеспечивает надежное герметичное закрытие клапана.

Установка патрубков на входе и выходе системы может помочь снизить избыточное гидравлическое давление.

Различия по методу крепления:

Запорные клапаны могут быть подсоединены к трубопроводу с использованием следующих методов крепления:

1. Муфтовое соединение (резьбовое соединение) — это распространенный метод крепления в бытовых условиях для запорных клапанов с условным диаметром менее 150 мм. Он отличается простотой и удобством монтажа, не требует специального оборудования и специализированных навыков у монтажника.
2. Фланцевое соединение — в этом случае клапаны крепятся с помощью фланцев, которые затягиваются с ответными фланцами на трубе с помощью болтов/шпилек и гаек. Этот метод широко применяется на трубопроводах различных типов с давлением до 20 МПа и диаметром от 10 до 1000 мм. Фланцы могут иметь круглую или квадратную форму, а также уплотнительные прокладки и закладные пластины для обеспечения герметичности соединения.

Запорные клапаны являются важным элементом трубопроводных систем, способных регулировать поток рабочей среды и полностью перекрывать поток переносимых веществ. Компания «Марвел БМТ» предлагает широкий выбор высококачественной запорной арматуры, подходящей для различных климатических условий и требований трубопроводов, в своем каталоге.

Запорный клапан и его роль в трубопроводах

Ни одна, даже самая примитивная гидравлическая или пневматическая система не обходится без запорно го клапана. Устройство используется в трубопроводах для регулировки подачи жидкости.

Это вид запорной арматуры, выполненный в форме клапана, который используется в трубопроводах для полного перекрытия проходного сечения.

Для чего нужен запорный кран

В первую очередь запорный клапан предназначен для регулирования подачи жидкостей или газа. В случае непредвиденной аварии, повреждения трубопровода, клапан позволяет оперативно перекрыть нужный участок, для проведения ремонтных работ.

Помимо этого, перекрывая определенные участки трубопровода, можно производить техническое обслуживание требуемых деталей.

Обратите внимание! Запорные клапаны нашли применение не только в трубопроводах, используемых в быту, но и в химической, целлюлозно-бумажной промышленности и нефтеперерабатывающих областях.

Принцип работы и особенности устройства

Принцип действия подобного клапана прост — при вращении штурвала (деталь трубопроводной арматуры) шпиндель, через резьбу, передает прокрутку на затвор (золотник), который поступательно перемещается и перекрывает собой отверстие, блокируя ход рабочей среде.

Модели запорных клапанов отличаются в различных моделях в основном способом монтажа.

Достоинства и недостатки

Запорный клапан имеет следующие достоинства:

• Выдерживает давление с вакуума 5·10−3 мм рт. ст. до 250 МПа.
• Переносит температуры — начиная от — 200°C и заканчивая 600°C.
• Работает в агрессивных средах так же продуктивно, как и в гомогенных.
• Прост в монтаже, не требует демонтажа всей системы при ремонте.
• Обладает устойчивостью к внешним воздействиям.

Однако, выбирая запорную арматуру, нельзя не учитывать и недостатки устройства:

• Стоимость запорных клапанов достаточно высока. Хотя отчасти цена устройства компенсируется возможностью заменить практически любую его часть.
• Высокое гидравлическое сопротивление, которое приводит к потере давления при транспортировке, особенно это касается трубопроводов большого диаметра, и скопление механических примесей в некоторых зонах, где отмечаются застои жидкости.
• Неполноценная герметизация в положении закрытия из-за деформации уплотнений.
• Возможность выбора только одного направления течения рабочей среды.

Рекомендуем ознакомиться: Виды и типы современной трубопроводной арматуры

Обратите внимание! Есть вероятность прикипания затвора к седлу, в результате чего может произойти отрыв затвора от штока.

Классификация запорных клапанов

Классифицируют клапаны по типу крепления к трубопроводу и способу герметизации конструкции, строению.

По способу фиксации клапаны бывают:

• Муфтовый. Фиксируется совместно с трубопроводом посредством резьбового соединения. Способ распространен, и применяется для бытового использования. Устанавливается на трубы диаметром до 150 миллиметров. Этот вид прост и удобен в монтаже и эксплуатации, для установки потребуется только разводной ключ и минимум времени на установку.
• Фланцевый клапан. Фиксируется при помощи болтов и гаек, для которых на патрубках корпуса существует закладная пластина либо круглой, либо квадратной формы с посадочными отверстиями для болтов. Фланцевый способ соединения изначально предназначен для арматуры, устанавливаемой на трубопроводы с давлением не более 20 МПа диаметром от 10 до 1000 миллиметров.

В зависимости же от способа герметизации, клапан может быть:

• Сальниковым, когда за герметизацию конструкции отвечает сальниковый блок (камера), внутри которой находится дополнительная уплотняющая набивка.
• Сильфонным, при котором за герметичность отвечает специальная трубка (гофрированная), внутри которой находится стержень клапана. Сильфон соединяется посредством приварки с корпусом в верхней половине конструкции, и затвором — в находящейся ниже, чем он перекрывает пути выхода рабочей среды из клапана. При перемещении штока внутри сильфона гофрированная трубка, за счет сжатия гофры, также укорачивает свою длину.

Обратите внимание! Расположение патрубков на входе и выходе, помимо всего прочего, позволяет снизить присутствующее в системе избыточное гидравлическое давление.

В зависимости от строения клапаны делят на угловые и проходные конструкции:

• Угловые представляют собой конструкцию, которая служит для соединения находящихся перпендикулярно друг другу труб.
• Проходные клапаны устанавливаются либо на горизонтальном, либо вертикальном узле трубопровода. Из недостатков такой детали можно выделить высокое гидравлическое сопротивление, и довольно большой вес, зачастую мешающий проводить различные манипуляции. К тому же, проблемы при монтаже доставляет и сложная конструкция корпуса. Устройство имеет зоны, где может образовываться застой жидкости, скапливаются частицы ржавчины, что обычно приводит к коррозии.
• Прямоточные клапаны представляют собой шаровидное устройство с патрубками, которые встроены в корпус и осью, расположенной под небольшим уклоном.
• Игольчатые клапаны — небольшое устройство с затвором конической формы, используется в клапанах с диаметром не более 25.

Рекомендуем ознакомиться: Применение запорной арматуры для перекрытия потока в водопроводах

Запорные устройства могут работать и без применения физической силы человека, а в автоматическом режиме. Клапаны оснащены электромагнитным устройством, к которому крепится затвор в виде поршня или диска. При подаче электрического тока затвор перемещается и открывает проход для транспортировки рабочей среды.

Обратите внимание! Отдельную группу составляют термозапорные клапаны, которые работают в системах пожарной безопасности. При повышении t выше максимальной отметки он блокирует подачу газа к приборам в целях безопасности.

Источник https://klapanregada.ru/blog/detail/zapornyy-klapan/

Источник https://infotruby.ru/armatura/zapornyj-klapan