Класифікація запірних клапанів

Запірний клапан - різновид трубопровідної арматури, призначена для перекриття подачі транспортується по трубах робочого середовища за допомогою зміни свого прохідного перетину. Конструктивною особливістю клапана є те, що його запірний сідло розміщено паралельно руху циркулюючої середовища.

запірний клапан

У даній статті представлені запірні клапани. Ми розглянемо принцип роботи та конструктивні особливості виробів, їх різновиди та маркування.

Функціональне призначення та сфера застосування

Запірний клапан повинен використовуватися виключно в якості запірної арматури - його затвор необхідно тримати в крайніх положеннях (відкрито або закрито). Існують вироби з альтернативної конструкцією - регулюючі клапани, а також арматура комбінованого виконання.

Відзначимо, що згідно положень старих ГОСТ (діючих до 1982 г) клапана запірні, в яких для переміщення затвора використовується резьбовая пара (шпиндель + напрямна гайка), класифікувалися як вентилі. Дана класифікація зараз не використовується - як клапанів розглядається як арматура з гладким штоком, так і конструкції з шпинделем нарізного типу.

В клапанах з нарізним шпинделем зміна положення затвора здійснюється за рахунок передачі шпинделем від приводу крутного моменту, сам привід може бути механічним або електричним. Гладкий шток при регулюванні здійснює поступальний рух, такі конструкції комплектуються електромагнітним, гідравлічним або пневматичним приводом. В окрему категорію входять клапана запірні, укомплектовані швидкодіючими приводами поршневого типу - така арматура класифікується як захисна і називається отсечной.

Запірний клапан з ручним приводом в розрізі

Широке застосування клапанів в якості запірної арматури обумовлюється їх надійністю - такі конструкції забезпечують максимальну герметичність перекриття трубопроводу і мають досить просте конструктивне виконання. Їх використання можливе на наступних типах трубопроводів:

• тип робочого середовища - рідка або газоподібна;
• робочий тиск - від 2 до 250 МПа;
• робоча температура - від -200 до +500 градусів.

Як правило, запірний клапан встановлюється на трубопроводи порівняно малих діаметрів (до 200 мм). Використання клапанів на великогабаритних трубах слабо поширене через значного збільшення зусиль, які необхідно прикладати для управління арматурою, і необхідності ускладнення її конструкції.

Переваги і недоліки

Запірний клапан, крім надійності, має такі переваги:

• можливість технічного обслуговування і ремонту в процесі експлуатації, без демонтажу з трубопроводу;
• тривалий термін експлуатації арматури в умовах корозійної і хімічно агресивного середовища, підвищеної температури і робочого тиску.

Запірні клапани з електроприводом

У плані конструктивного виконання клапан схожий на вентиль, однак за рахунок того, що запірний вузол переміщається паралельно робочої середовищі трубопроводу, а не перпендикулярно їй, дана арматура має значно менший хід затвора і, як наслідок, мінімальні габарити і вага. Також при закритті клапана його затвор треться об сідло, що забезпечує відсутність зносу ущільнюючих поверхонь.

До недоліків конструкції відноситься високий гідравлічний опір, що призводить до втрат тиску середовища, що транспортується (особливо в трубопроводах великих діаметрів), і наявність застійних зон, де накопичуються містяться в циркулюючої рідини механічні домішки.

Принцип дії і особливості конструкції

Розглянемо конструктивні особливості на прикладі клапана марки 15с65Ж - найбільш поширеною арматури у вітчизняній промисловості. Схема компонування 15с65нж приведена на зображенні.

Схема компонування запірного клапана

На малюнку жовтим кольором позначені патрубки, на кінці яких розміщені фланці для кріплення арматури на трубопроводі. Усередині корпусу клапана 15с65нж розташоване сідло, яке при закритті перекривається золотником (№3). Шпиндель (№1), що проходить через сальниковий ущільнювач, з`єднує золотник з механічним приводом, за допомогою якого виконується управління арматурою. Під номером 2 на схемі зображено бугельний вузол, він же кришка клапана, всередині якого розташована направляюча різьблення з елементами ущільнювачів.

Принцип дії клапана 15с65нж досить простий - при обертанні штурвала шпиндель, через різьбу, передає крутний момент на затвор (золотник), який поступально переміщається і перекриває прохідний отвір в сідлі.

Запірна арматура має типову маркування типу 15с65нж, в якій:

• 15 - позначення типу арматури;
• с - матеріал виготовлення (з - сталь);
• 65 - тип приводу (ручний, маховик);
• нж - матеріал поверхонь ущільнювачів (нж - нержавіюча сталь).

Розглянутий нами запірний клапан 15с65нж випускається в розмірах 15-150 мм (Для установки на трубопроводи відповідного діаметру). Він здатний витримувати тиск до 16 кгс / см2 і температуру до 200 градусів, згідно гост №954 класифікується за класом герметичності «А».

Різновиди запірної арматури

Класифікація клапанів на різновиди виконується за двома ознаками: типом кріплення до трубопроводу і способу герметизації конструкції. Залежно від способу фіксації клапан запірної прохідний може бути:

• муфтовий;
• фланцеве;
• зварений.

Запірний клапан муфтового типу

Фланцеве фіксується за допомогою болтів і гайок, для яких на патрубках корпусу передбачена заставна пластина круглої або квадратної форми з посадочними отворами під болти. Фланцеве спосіб з`єднання призначений для арматури, яка встановлюється на трубопроводи з тиском не більше 20 МПа діаметром від 10 до 1000 мм.

Муфтовий клапан стикується з трубопроводом за допомогою нарізного сполучення. Муфтовий спосіб найбільш поширений серед арматури, призначеної для побутової експлуатації, яка встановлюється на труби діаметром до 150 мм. У плані простоти установки муфтовий спосіб кращий - монтаж не вимагає застосування спеціальних інструментів (потрібен лише розвідний ключ) і займає мінімум часу.

Залежно від способу герметизації, клапан може бути Сальникова або сільфонний. У різні електронні арматурі герметичність з`єднання бугельного вузла і затвора забезпечує Сальникова блок (камера), всередині якого розміщена ущільнювальна набивка.

Конструкція сильфонного клапана

Арматура сильфонного типу отримує герметичність за рахунок гофрованої трубки, усередині якої розміщений шток клапана. Сильфон за допомогою зварювання з`єднується з корпусом у верхній частині конструкції, і затвором - в нижній, перекриваючи тим самим шляхи виходу робочого середовища з клапана. При переміщенні штока всередині сильфона гофрована трубка, за рахунок стиснення гофри, також змінює свою довжину.

Особливості арматури електромагнітного типу

Електромагнітний, він же соленоїдний вентиль (клапан), може встановлюватися на водопроводі або газопроводі, транспортуючому газ і всі типи рідин. Електромагнітний вентиль має принципово відрізняється конструкцію - він не обладнаний механічним приводом, замість якого всередині арматури розташований електромагніт з сердечником, на якому зафіксовано затвор у вигляді диска або поршня.

електромагнітний вентиль функціонує в автоматичному режимі - при подачі на котушку струму електромагнітний сердечник втягується всередину соленоїда і переміщує разом з собою затвор, що відкриває пропускний отвір всередині корпусу.

Електромагнітний запірний клапан від Danfoss

Залежно від конструктивного виконання електромагнітний вентиль може бути нормально відкритим (АЛЕ - без подачі електроенергії пропускне отвір відкрито) і нормально закритим (НЗ). Основний компанією, що поставляють такі вентилі на вітчизняний ринок, є датська фірма Danfoss.

Також в окрему категорію можна виділити клапан термозапорний КТЗ, який використовується в системах пожежної безпеки. Дана арматура застосовується для автоматичного відсікання подачі газу до споживають приладів при підвищенні температури навколишнього середовища вище допустимого максимуму.