Клапаны

Классификация клапанов (вентилей) по направлению потока рабочей среды:

По конструкции корпуса и расположению на трубопроводе (связанным с направлением потока рабочей среды) запорные клапаны делятся на три группы:

• проходные клапаны — направление потока среды на входе и выходе одинаковое. Ось выходного патрубка может быть смещена параллельно входному патрубку. В таком клапане поток среды в корпусе делает как минимум два поворота на 90^о, что приводит к высокому гидросопротивлению и появлению застойных зон в корпусе;
• угловые клапаны — в этих клапанах поток поворачивает на 90°, но один раз, что позволяет снизить гидросопротивление. Недостатком таких клапанов является то, что область их применения ограничивается поворотными участками трубопроводов;
• прямоточные клапаны — в них, как и в проходных, направление потока сохраняется, но ось шпинделя расположена не перпендикулярно, а наклонно к оси прохода. Такая конструкция позволяет существенно спрямить поток и уменьшить гидросопротивление, однако при этом увеличивается ход затвора, строительная длина и масса изделия.

Классификация клапанов (вентилей) по типу затвора:

Уплотнительные поверхности тарельчатого затвора могут быть плоскими или конусными, в последнем случае седло в корпусе выполняется в виде фаски. Плоские уплотнения позволяют изготавливать их из различных металлов и неметаллических материалов. Они хорошо работают в жидких и газообразных средах, не содержащих взвешенных частиц. Конусные уплотнения, металл по металлу, используются для клапанов на высокие давления со взвешенными частицами в рабочей среде.

Конический затвор применяется в клапанах номинальным диаметром не более 25, для номинальных давлений от 16 МПа и выше. Такие клапаны называются игольчатыми.

Как и другие виды запорной арматуры, запорные клапаны (вентили) применяются для полного перекрытия своего проходного сечения, а, следовательно, потока рабочей среды; то есть запирающий элемент, которым в запорном клапане чаще всего является золотник, в процессе эксплуатации находится в крайних положениях «открыто» или «закрыто».

Клапаны (вентили) запорные, сальниковые. Принцип работы:

В сальниковом клапане (вентиле) герметичность соединения крышки клапана с подвижной деталью затвора обеспечивается сальниковым устройством.

Сальниковое устройство клапана представляет из себя сальниковую камеру, в которой находится уплотнитель - сальниковая набивка.

В клапанах (вентилях) с диаметром проходного отверстия до 50 мм уплотнение чаще поджимается нажимной втулкой, для оборудования больших диаметров уплотнение сальника достигается использованием откидных либо анкерных болтов с гайками.

Применение ходовой резьбы, обладающей свойствами самоторможения, не позволяет оставлять затвор в любом положении с уверенностью, что это положение сохранится и не будет самопроизвольно изменяться под действием давления среды. Использование резьбы заставляет использовать существенные усилия на маховике для управления клапаном. Клапан запорный сальниковый создает хорошие условия для надежной герметичности запорного органа в закрытом состоянии. В связи с этим клапаны запорные сальниковые получили широкое распространение в запорной арматуре.

Достоинства сальниковых клапанов (вентилей):

• возможность изготовления сальниковой набивки из различных материалов, позволяющих обеспечить хорошее уплотнение в широком спектре рабочих давлений и температур;
• простота конструкции;
• ремонтопригодность;
• низкая стоимость клапана для диаметров до Ду50;
• быстрое перемещение затвора;
• возможность технического обслуживания и ремонта в процессе эксплуатации, без демонтажа с трубопровода;
• длительный срок эксплуатации арматуры в условиях коррозионной и химически агрессивной среды, повышенной температуры и рабочего давления.

Недостатки сальниковых клапанов (вентилей):

• большое гидравлическое сопротивление;
• при больших диаметрах клапанов усилие на шпинделе возрастает настолько, что клапан становится трудноуправляемым;
• наличие застойных зон, где накапливаются содержащиеся в циркулирующей жидкости механические примеси;

Клапаны (вентили) запорные, сильфонные. Принцип работы:

В сильфонной арматуре уплотнение подвижных элементов относительно внешней среды обеспечивается сильфонным узлом. Главным его элементом является сильфон — гофрированная металлическая трубка. Сильфон при помощи сварки или пайки соединяется с верхними или нижними кольцами (или деталями другой формы), образуя так называемую сильфонную сборку. Сильфонная сборка своей верхней частью неподвижно и герметично соединяется с корпусными деталями арматуры, а нижней — со штоком или золотником клапана. Поступательное перемещение штока для управления золотником происходит внутри сильфона, который может изменять свою длину за счёт деформации гофров.

Сильфонные клапаны используются для работы в таких средах, утечка которых в окружающую среду недопустима. Преимущество таких клапанов перед сальниковыми — исключение утечки рабочей среды в атмосферу в пределах срока службы сильфонного узла. Но это преимущество достигается путём существенного усложнения конструкции и соответственно более высокой стоимости клапана. Кроме того, ремонт сильфона клапана  представляет собой сложную операцию и на практике не производится.

Достоинства сильфонных клапанов (вентилей):

• отсутствие сальникового узла;
• отсутствие утечки рабочей жидкости во внешнюю среду;
• длительный срок эксплуатации арматуры в условиях коррозионной и химически агрессивной среды, повышенной температуры и рабочего давления.

Недостатки сильфонных клапанов (вентилей):

• клапан не ремонтируется;
• высокая цена клапана;

Мембранные клапаны (вентили):

1. Корпус; 2. Шток; 3. Мембрана.

В мембранной арматуре внешнее уплотнение обеспечивается при помощи мембраны, изготовленной в виде упругого диска из эластичных материалов (резина, фторопласт, полиэтилен и др.). Профиль мембраны позволяет в центральной её части осуществлять возвратно-поступательное движение, достаточное для закрывания или открывания запорного или регулирующего органа арматуры. Мембрана устанавливается и зажимается по наружному диаметру между корпусом и крышкой клапана. Такое устройство клапана (вентиля) обеспечивает герметичность соединения корпусных деталей и полностью изолирует внутреннюю полость клапана от штока. Внутренние рабочие поверхности мембранного клапана (вентиля) покрываются (футеруются) коррозионостойкими материалами (фторопласт, резина, полиэтилен, эмаль). Такая конструкция позволяет отказаться от дорогостоящей нержавеющей стали и эксплуатировать чугунные клапаны для агрессивных сред.

Достоинства мембранных клапанов (вентилей):

• простота конструкции;
• ремонтопригодность;
• низкая стоимость клапана (вентиля);

Недостатки мембранных клапанов (вентилей):

• небольшой срок службы мембраны;
• использование мембраны ограничивает использование клапана по давлению и температуре;