Устройство и принцип действия запорного клапана

Назначение и устройство запорного крана

Запорные клапаны применяются в быту и промышленности для полного перекрытия потока рабочей среды (жидкости или газа). При возникновении нештатной ситуации (аварии, повреждении трубопровода) клапан помогает изолировать поврежденный участок для выполнения ремонтных работ.

Устройство запорного клапана

Эти изделия монтируются на технических трубопроводах, магистральных линиях, в бытовых системах водо- и газоснабжения, отопления. Они используются в газовой, нефтехимической промышленности, металлургии, сфере ЖКХ и т. п.

Как работает запорный клапан

Принцип работы изделия заключается в полном перекрытии проходного отверстия трубопровода золотником, плотно прилегающим к седлу корпуса. Золотник монтируется на штоке с помощью шарнирного соединения.

При вращении маховика шток начинает поступательное движение, приводя в движение золотник. У запорного клапана есть два положения: крайнее нижнее («закрыто», при котором проходное сечение полностью перекрыто) и крайнее верхнее («открыто»). В зависимости от конструктивного исполнения устройства ось штока может иметь перпендикулярное или наклонное положение относительно оси трубопровода. «Косые» вентили имеют большую пропускную способность, чем «прямые».

Преимущества запорных клапанов:

• Это ремонтопригодное устройство, в котором можно заменить любой узел при поломке.

• Высокая надежность и герметичность перекрытия проходного отверстия трубопровода.

• Плавное открытие, из-за чего в системе не возникает ударов среды и скачков давления.

• Открытие/закрытие клапана не требует больших усилий.

• Способность выдерживать значительное давление.

• Работа с разными температурами — от −200 до +600 °С в зависимости от материала изделия.

• Простота монтажа.

• Устойчивость к агрессивным воздействиям среды.

• Многие модели могут оснащаться электроприводом, позволяющим задавать алгоритм срабатывания по времени или давлению.

Недостатки изделий:

• Высокая стоимость устройств.

• Повышенное гидравлическое сопротивление, потеря давления и скопление примесей в зонах застоя.

• Сложная форма проточной части.

• Возможная деформация уплотнительных поверхностей может привести к неполноценной герметизации в закрытом положении.

• Рабочая среда может перемещаться только в одном положении.

Классификация запорных клапанов

Клапаны различаются по конструкции, типу уплотнения и методу фиксации к трубопроводу. Также они могут изготавливаться из чугуна, латуни, углеродистой и нержавеющей стали. Материал изготовления запорной арматуры влияет на сферу применения изделий (вид рабочей среды).

Латунные изделия применяются в отопительных системах, в водо- и газопроводах. Чугунные клапаны устанавливаются на технических трубопроводах. Нержавеющие изделия нашли применение в пищевой и химической промышленности, могут эксплуатироваться с агрессивными средами.

Классификация по конструкции

По типу конструкции запорные клапаны бывают:

• Угловыми, предназначенными для соединения двух труб, расположенных перпендикулярно друг к другу.

• Проходными, подходящими для монтажа на вертикальных и горизонтальных трубопроводах. Отличаются высоким гидравлическим сопротивлением и внушительной массой из-за чего их сложнее монтировать и перемещать. В конструкции изделия имеются зоны, подверженные застою жидкости, что может привести к коррозии.

• Прямоточными — устройствами с шаровидной формой, оснащенными патрубками, встроенными в корпус под небольшим углом.

• Игольчатыми, имеющими конический затвор. Выпускаются для небольших трубопроводных систем с Ду до 25 мм.

Классификация по способу герметизации

По методу герметизации различают следующие типы запорных клапанов:

• С сальниковым уплотнением, в которых герметичность обеспечивается сальниковым блоком с уплотнительным материалом внутри (набивкой).

• С сильфонным уплотнением, имеющим специальную гофрированную трубку, внутри которой расположен шток устройства. Сильфон приваривается к корпусу в верхней части конструкции и к затвору — в нижней, полностью перекрывая выход рабочей среды из системы.

Различия по методу фиксации

Запорные клапаны могут подсоединяться к трубопроводу с помощью:

• Муфт (резьбовое соединение). Это распространенный метод фиксации в бытовом применении запорных клапанов, используется для устройств с условным диаметром менее 150 мм. Отличается простотой и удобством монтажа, не требует специального оборудования и навыков от монтажника.

• Фланцев. Такие изделия стягиваются с ответным фланцем на трубе с помощью болтов/шпилек и гаек. Широко применяется на трубопроводах всех типов с давлением до 20 Мпа и диаметром от 10 до 1 000 мм. Фланцы могут быть круглой или квадратной формы, иметь уплотнительные прокладки и закладные пластины для повышения герметичности узла.