Різновидів регулювальних клапанів

Регулювальний клапан - різновид трубопровідної арматури, призначена для безперервного або дискретного зміни тиску, що транспортується робочого середовища за допомогою зменшення свого прохідного перетину.

Регулюючий клапан

У даній статті розглянуті конструктивні особливості і принцип дії регулювальних клапанів. Ви пізнаєте їх різновиди, маркування і способи монтажу на несучий трубопровід.

Класифікація та сфера застосування клапанів

Регулюючий клапан є найбільш поширеним типом арматури для зміни тиску циркулює по трубопроводу середовища. Такі конструкції використовуються в промислових і побутових системах водопостачання, газопостачання і магістралях дли транспортування нафти і газу.

Також існує клапан запірно-регулюючий, який дозволяє не тільки змінювати витрата подачі, але і повністю перекривати циркуляцію середовища. У такій арматурі в якості запірного механізму застосовується плунжер, профільна частина якого при переміщенні змінює перетин прохідного отвору, а при повному контакті з сідлом, за рахунок ущільнювальних поверхонь, забезпечує герметичність відсікання.

Регулювальний клапан може виготовлятися з нержавіючої сталі, чавуну, високолегованих сплавів або латуні. Вибір матеріалів безпосередньо залежить від типу робочого середовища, з якої буде контактувати арматура.

Клапан з ручним приводом

Раніше на ринок поставлялися виключно клапани з ручним приводом, управління якими здійснювалося за рахунок обертання штурвала. Такі конструкції, зважаючи на необхідність прикладання значних зусиль, не використовувалися на трубопроводах великих діаметрів (понад 150 мм).

У сучасній практиці такі конструкції використовуються в побутовій сфері, тоді як в промисловості широкого поширення набули аналоги з автоматичним управлінням. Автоматичний клапан регулятор комплектується датчиками, які фіксують рівень тиску в системі, і відповідно до заданого алгоритму дій змінюють витрата робочого середовища за допомогою переміщення затвора електричним, гідравлічним або пневмоприводом.

Залежно від форми корпусу клапани діляться на наступні типи:

• прохідні - не змінюють напрямок руху робочого середовища, монтуються на прямих ділянках трубопроводу;
• кутові - змінюють напрямок трубопроводу на 90⁰;
• триходові - корпус укомплектований трьома патрубками (2 - вхідні, 1 - подає), використовуються для змішування двох видів робочого середовища в один потік.

Кутовий клапан з електроприводом фланцевого типу

Також класифікація виконується за способом фіксації клапанів на трубопроводі, згідно з яким арматура може бути приварной, фланцевої, муфтової або штуцерної. У побутовій експлуатації найбільш поширені муфтові конструкції, стикуються з трубами за допомогою нарізного сполучення, в промисловості - фланцева (з`єднується болтами і гайками через спеціальну заставну пластину) і приварна арматура.

Особливості конструкції і принцип дії

Як приклад розглянемо клапан регулюючий фланцевий прохідного типу, конструкція якого наведена на зображенні.

Конструкція регулюючого клапана

На схемі представлені наступні вузли компонування:

• В - корпус клапана;
• F - фланці, за допомогою яких арматура фіксується на трубопроводі;
• Р - ущільнювальний блок, що забезпечує герметичність клапана і запобігає вихід середовища, що транспортується за межі його корпусу;
• S - шток, що сполучає привід арматури з затворним механізмом;
• Т - плунжер, який виступає в якості запірного вузла;
• V - пропускне отвір (сідло), в яке при регулюванні тиску входить запірний плунжер.

Принцип роботи арматури досить простий - шток передає виходить від приводу зусилля на плунжер, який опускається і змінює перетин пропускного отвору, внаслідок чого зменшується обсяг проходить через клапан рідини або газу. Це призводить до падіння рівня тиску в трубопроводі і зростання швидкості переміщення робочого середовища. Якщо плунжер повністю перекриває пропускний отвір тиск в системі стає нульовим, за умови повної герметичності контактують вузлів.

Особливості використання регулюючих клапанів (відео)

Різновиди регулюючої клапанів

Залежно від конструкції регулюючих органів, арматура поділяється на:

• сідельну;
• клітинну;
• мембранну;
• золотникову.

Сідельний клапан, в свою чергу, може мати 1 або 2 сідла. Односідельними арматура має одне пропускне отвори, такі конструкції встановлюються на трубопроводи малих діаметрів (до 150 мм). 2-ух сідельний клапан має перевагу в плані врівноваженого плунжера, він може експлуатуватися в системах з тиском до 6.5 МПа і діаметром до 300 мм. Запірний плунжер може виконуватися в голчастою, тарельчатой або стрижневий конфігурації.

Схема конструкції клітинного клапана

В арматурі клітинного типу затвор має форму порожнього циліндра, що переміщається усередині отвору - клітини, яка одночасно виступає в якості направляючого пристрою і пропускного вузла. Сам циліндр має радіальної перфорацією, за рахунок якої виконується регулювання тиску в трубопроводі. Особливості конструкції клітинної арматури забезпечують мінімальний рівень шуму і вібрації при роботі клапана.

На відміну від сідельних і клітинних клапанів, які можуть комплектуватися ручним приводом, мембранна арматура випускається виключно з пневматичними або гідро-приводами. Затвором в ній служить еластична гумова мембрана (рідше - мембрана з фторопласту). Привід може бути винесеним або вбудованим.

Оскільки гнучкість мембрани може ставати причиною похибок в регулюванні тиску, клапан комплектується додатковим вузлом - позиционером, контролюючим просторове положення з`єднує мембрану з приводом штока. До переваг мембранних конструкцій відноситься стійкість гумового затвора до хімічно агресивних середовищ і корозії, що дозволяє використовувати таку арматуру на трубопроводах хімічної промисловості і транспортують нафтопродукти лініях.

Конструкція мембранного клапана

Золотниковий клапан регулює рівень тиску робочого середовища за рахунок повороту затвора (золотника) на певний кут, що призводить до часткового відкриття або закриття пропускного отвору. За принципом дії така арматура схожа зі звичайними кульовими кранами, найчастіше вона застосовується в енергетичної промисловості.

Перевагою золотникової арматури є необхідність прикладання мінімальних зусиль при управлінні клапаном, оскільки тиск рідини в пропускному отворі практично не чинить опір на переміщення запірного елемента. Однак такі конструкції не способи забезпечити повну герметичність відсікання робочого середовища при закритті сідла, тому вони практично не застосовуються на трубопроводах з високим тиском.

маркування

Технічні вимоги до регулюючої арматури наведені в нормативному документі ГОСТ №12893 «Клапани регулюючі односідельні, двосідельні і клітинні». Згідно з положеннями ГОСТу, всі клапани мають уніфіковану маркування типу 21ч10нж, в якій:

• 21 - тип арматури (регулятори тиску мають числову номенклатуру 21 і 19);
• ч - матеріал виготовлення корпусу (ч - чавун, з - вуглецева сталь, б - латунь або бронза, тн - титан, п - пластик);
• 10 - тип приводу (в даному випадку - механічний, 6 - пневматичний, 7 - гідравлічний);
• нж - матеріал виготовлення ущільнюючих поверхонь, нержавіюча сталь.

Основним вітчизняним виробників клапанів є компанія «Авангард» (Старооскольский арматурний завод). Серед зарубіжних компаній відзначимо фірми Dafnoss (Данія), Bugatti (Італія) і FAR (Італія).