Клапаны

Запорный клапан – общие характеристики и применение

Запорный клапан – элемент запорной арматуры, который обеспечивает перекрытие пути движения рабочего вещества в трубопроводе, параллельно перемещаясь относительно оси движения потока.

Данная особенность является отличительной, по сравнению с конструкцией задвижек (в которых движение затвора происходит перпендикулярно движению транспортируемого вещества).

Клапан, как и другая запорная арматура, может выполнять две основные функции:

• Запорную – полное перекрытие пути движения рабочего вещества;
• Регулирующую – изменяя ширину проходного сечения, клапан позволяет увеличить или уменьшить поток рабочего вещества.

Клапаны, которые выполняют данные функции одновременно, называются запорно-регулирующими.

Элементом затвора в конструкции клапана служит золотник.

Существует два типа запорных клапанов, которые отличаются особенностью конструкции и способом перемещения затвора:

• Клапаны, в которых перемещение затвора обеспечивается благодаря штоку с резьбой и ходовой гайке (с использованием привода). Такие устройства ранее были названы вентилями;
• Клапаны, перемещение затвора в которых обеспечивается движением безрезьбового (гладкого) штока, который передает движение поступательного характера, полученное от привода.

Эти два типа клапанов управляются с использованием таких приводов:

• Вентили – при помощи ручного или электрического привода;
• Клапаны с использованием гладкого штока – гидравлическим, пневматическим, электромагнитным, или же посредством механического привода с применением дополнительных приводимых устройств.

Основной областью применения запорных клапанов является конструирование линий транспортировки газовых веществ и жидкостей, с такими их рабочими параметрами:

• Показатель давления 5·10⁻³–250 МПа;
• Показатель температуры -200…+600 °C.

В большинстве случаев, клапаны устанавливаются на трубах со сравнительно небольшим диаметром.

Использование запорных клапанов на трубопроводах большого диаметра не всегда является оптимальным, поскольку в данном случае, его стандартная конструкция не обеспечит корректного движения и поворота затвора. К  тому же, необходимое для управления усилие существенно возрастет, что также создаст определенное неудобство. Потому, конструкцию его необходимо специально (с применением определенных тонкостей) усложнять.

Стоит также отметить, что запорные клапаны отличаются от шаровых кранов и задвижек относительно высоким уровнем гидравлического сопротивления. Это означает, что в случае использования клапана на трубопроводе большого диаметра, необходимо будет искусственно повышать начальный уровень давления в системе. То же самое относится к применению клапана, когда транспортируемое вещество перемещается в системе с большим показателем скорости.

Преимущества запорного клапана

• Высокий уровень герметичности затвора и посадки клапана. Данная особенность является основным преимуществом, которое определяет запорные клапаны наиболее популярным элементом запорной арматуры;
• Простота конструкции, при этом – качественное выполнение основных функций;
• Простота эксплуатации и обслуживания;
• Допустимое применение клапана в системах с высоким показателем рабочего давления, температуры;
• Возможность использования клапана в вакуумной среде;
• Высокая степень стойкости к воздействию коррозии, и других агрессивных воздействий.

Если сравнивать запорный клапан с задвижкой, можно также определить ряд его преимуществ:

• Меньшие габариты и вес;
• Обеспечение высокого воздействия, с применением малого поворота клапана;
• Более простое обеспечение герметичности затвора  - с использованием неметаллических колец уплотнения;
• Для герметизации посадки клапана допускается использование сильфона;
• Меньшая степень износа уплотняющей конструкции (что обеспечивается более оптимальной конструкцией клапана).

Классификация запорного клапана по типу уплотнения

Существует три типа клапанов:

• Сальниковые;
• Сильфонные;
• Мембранные (диафрагмовые).

Классификация запорных клапанов по размещению относительно направления потока

Существуют три типа клапанов:

• Проходные — в которых направление потока на входе совпадает с его направлением на выходе. При этом, в некоторых случаях, допускается расположение оси входного патрубка параллельно оси выходного. Для данного типа клапанов присущий высокий показатель гидравлического сопротивления и вероятность наличия зон застоя в корпусе клапана;
• Угловые — устанавливаются в местах поворота трубы. В основе принципа работы такого клапана – поворот потока транспортируемого вещества единожды на 90°. Такая особенность работы клапана позволяет добиться снижения гидравлических потерь;
• Прямоточные — транспортируемое вещество движется в одном и том же направлении как на входе, так и на выходе. Конструкция отличается большими габаритами, недели у остальных типов клапанов, и расположением штока – он размещен под наклоном к проходной оси. Данная особенность также позволяет снизить коэффициент гидравлических потерь.