Что такое клапаны?

Клапаны — это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе. Они являются важными компонентами трубопроводной системы, по которой транспортируются жидкости, газы, пары, суспензии и т. д.

Доступны различные типы клапанов: задвижки, проходные, пробковые, шаровые, дроссельные, обратные, мембранные, пережимные, предохранительные, регулирующие клапаны и т. д. Каждый из этих типов имеет несколько моделей, каждая из которых имеет разные характеристики и функциональные возможности. Некоторые клапаны управляются автоматически, другие управляются вручную, с помощью привода, пневматического или гидравлического привода.

Функции клапанов:

• Остановка и запуск потока
• Уменьшить или увеличить поток
• Контроль направления потока
• Регулирование расхода или технологического давления
• Сбросьте из трубопроводной системы определенное давление

Существует множество конструкций, типов и моделей клапанов с широким спектром промышленного применения. Все они удовлетворяют одной или нескольким функциям, указанным выше. Клапаны являются дорогостоящими изделиями, и важно, чтобы для этой функции был выбран правильный клапан, который был изготовлен из материала, подходящего для технологической жидкости.

Независимо от типа все клапаны имеют следующие основные части: корпус, крышку, трим (внутренние элементы), привод и набивку. Основные части клапана показаны на рисунке справа.

Корпус клапана

Корпус клапана, иногда называемый кожухом, является основной границей клапана давления. Он служит основным элементом арматурного узла, поскольку представляет собой каркас, скрепляющий все детали вместе.

Корпус, первая граница давления клапана, противостоит нагрузкам давления жидкости от соединительных трубопроводов. К нему подводятся впускные и выпускные трубопроводы через резьбовые, болтовые или сварные соединения.

Концы корпуса клапана предназначены для соединения клапана с патрубком трубопровода или оборудования с помощью торцевых соединений различных типов, таких как приварные встык или раструб, резьбовые или фланцевые.

Корпуса клапанов отливаются или куются в различных формах, и каждый компонент выполняет определенную функцию и изготовлен из материала, подходящего для этой функции.

Крышка клапана

Крышкой отверстия в корпусе является крышка, и это вторая по важности граница напорного клапана. Как и корпуса клапанов, крышки доступны во многих конструкциях и моделях.

Крышкой на корпусе клапана выступает крышка, отлитая или кованая из того же материала, что и корпус. Обычно он соединяется с корпусом посредством резьбового, болтового или сварного соединения. Во время изготовления клапана внутренние компоненты, такие как шток, диск и т. д., помещаются в корпус, а затем прикрепляется крышка, чтобы скрепить все детали внутри.

Во всех случаях крепление капота к кузову считается границей давления. Это означает, что сварное соединение или болты, соединяющие крышку с корпусом, являются деталями, удерживающими давление. Крышки клапанов, хотя и необходимы для большинства клапанов, вызывают беспокойство. Крышки могут усложнить изготовление клапанов, увеличить размер клапана, составить значительную часть стоимости клапана и стать источником потенциальных утечек.

Трим клапана

Съемные и сменные внутренние части клапана.которые вступают в контакт с текучей средой, называютсяТрим клапана. К этим деталям относятся седло(а) клапана, диск, сальники, проставки, направляющие, втулки и внутренние пружины. Корпус клапана, крышка, уплотнение и т. д., которые также контактируют с текучей средой, не считаются тримом клапана.

Характеристики трима клапана определяются стыком диска и седла, а также соотношением положения диска и седла. Благодаря триму возможны базовые движения и управление потоком. В конструкциях триммеров с вращательным движением диск скользит близко к седлу, вызывая изменение отверстия для потока. В конструкциях триммеров с линейным перемещением диск поднимается перпендикулярно от седла, образуя кольцевое отверстие.

Детали трима клапана могут быть изготовлены из различных материалов из-за различных свойств, необходимых для противостояния различным силам и условиям. Втулки и сальники не подвергаются таким же нагрузкам и условиям, как диск и седло клапана.

Свойства текучей среды, химический состав, давление, температура, скорость потока, скорость и вязкость являются важными факторами при выборе подходящих материалов трима. Материалы трима могут совпадать, а могут и не совпадать с материалом корпуса клапана или крышки.

Номер трима клапана API 600

Диск клапана и седло(а)

Диск

Диск — это деталь, которая пропускает, дросселирует или останавливает поток, в зависимости от его положения. В случае с пробкой или шаровым краном диск называется пробкой или шаром. Диск является третьей по важности первичной границей давления. Когда клапан закрыт, на диск подается полное давление системы, и по этой причине диск является компонентом, зависящим от давления.

Диски обычно кованые, а в некоторых конструкциях имеют твердое покрытие для обеспечения хороших износостойких свойств. Большинство клапанов имеют названия, конструкции их дисков.

Сиденье(а)

Седло или уплотнительные кольца обеспечивают посадочную поверхность для диска. Клапан может иметь одно или несколько седел. В случае проходного или обратного клапана обычно имеется одно седло, которое образует уплотнение с диском и останавливает поток. В случае задвижки имеется два седла; один на стороне входа, а другой на стороне выхода. Диск задвижки имеет две посадочные поверхности, которые соприкасаются с седлами клапана, образуя уплотнение для остановки потока.

Для повышения износостойкости уплотнительных колец поверхность часто наплавляют сваркой, а затем подвергают механической обработке контактную поверхность уплотнительного кольца. Для обеспечения хорошей герметизации при закрытом клапане необходима качественная обработка поверхности посадочной зоны. Уплотнительные кольца обычно не считаются частями, ограничивающими давление, поскольку корпус имеет достаточную толщину стенок, чтобы выдерживать расчетное давление, не полагаясь на толщину уплотнительных колец.

Шток клапана

Шток клапана обеспечивает необходимое перемещение диска, плунжера или шара для открытия или закрытия клапана и отвечает за правильное положение диска. Он соединен с маховиком клапана, приводом или рычагом на одном конце, а на другой стороне - с диском клапана. В задвижках или шаровых кранах для открытия или закрытия клапана необходимо линейное движение диска, а в пробковых, шаровых и поворотных клапанах диск вращается для открытия или закрытия клапана.

Стержни обычно куют и соединяют с диском с помощью резьбы или других методов. Для предотвращения утечек в области уплотнения необходима тщательная обработка поверхности штока.

Существует пять типов стержней клапанов:

• Подъемный шток с внешним винтом и хомутом
  Наружная часть штока имеет резьбу, а часть штока в клапане гладкая. Резьба штока изолирована от текучей среды уплотнением штока. Доступны два разных стиля этих дизайнов; один с маховиком, прикрепленным к штоку, чтобы они могли подниматься вместе, а другой с резьбовой втулкой, которая заставляет шток подниматься через маховик. Этот тип клапана обозначается «O. С. и Ю. является стандартной конструкцией для клапанов номинального размера трубы 2 и более крупных размеров.
• Подъемный стержень с внутренним винтом
  Резьбовая часть штока находится внутри корпуса клапана, а набивка штока по гладкому участку, контактирующему с атмосферой, снаружи. При этом резьба штока контактирует с текучей средой. При вращении шток и маховик поднимаются вместе, открывая клапан.
• Невыдвижной шток с внутренним винтом
  Резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана перемещается вдоль штока, как гайка, если шток вращается. Резьба штока подвергается воздействию текучей среды и, как таковая, подвергается ударам. Вот почему эта модель используется, когда пространство ограничено, чтобы обеспечить линейное перемещение, а текучая среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.
• Сдвижной стержень
  Шток этого клапана не вращается и не поворачивается. Он вдвигается и выдвигается из клапана, открывая или закрывая клапан. Эта конструкция используется в рычажных быстрооткрывающихся клапанах с ручным управлением. Он также используется в регулирующих клапанах, приводимых в действие гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
• Вращающийся шток
  Это широко используемая модель в шаровых, пробковых и поворотных клапанах. Движение штока на четверть оборота открывает или закрывает клапан.

В главном меню «Клапаны» вы найдете ссылки на подробные (большие) изображения клапанов с выдвижным и НЕвыдвижным штоком.

Уплотнение штока клапана

Для надежного уплотнения между штоком и крышкой необходима прокладка. Это называется набивкой и состоит, например, из следующих компонентов:

• Сальниковый толкатель, втулка, которая сжимает набивку через сальник в так называемую сальниковую коробку.
• Сальник, своего рода втулка, сжимающая набивку в сальник.
• Сальниковая камера, камера, в которой сжимается набивка.
• Набивка доступна из нескольких материалов, таких как тефлон®, эластомерный материал, волокнистый материал и т. д.
• Заднее сиденье — это место для сидения внутри капота. Он обеспечивает уплотнение между штоком и крышкой и предотвращает возникновение давления в системе на уплотнении клапана, когда клапан полностью открыт. Задние седла часто применяются в задвижках и шаровых кранах.

Важным аспектом срока службы клапана является уплотнительный узел. Почти все клапаны, такие как стандартные шаровые, проходные, задвижки, пробковые и поворотные клапаны, имеют уплотнительный узел, основанный на силе сдвига, трении и разрыве.

Поэтому упаковка клапана должна быть произведена правильно, чтобы предотвратить повреждение штока и потерю жидкости или газа. Если набивка слишком слабая, клапан будет протекать. Если набивка слишком плотная, это повлияет на движение и может привести к повреждению штока.

Совет по техническому обслуживанию: 1. Как установить сальниковую набивку

Совет по техническому обслуживанию: 2. Как установить сальниковую набивку

Хомут клапана и гайка бугеля

ярмо

Хомут соединяет корпус клапана или крышку с приводным механизмом. Верхняя часть траверсы удерживает гайку траверсы, гайку штока или втулку траверсы, и через нее проходит шток клапана. Хомут обычно имеет отверстия для доступа к сальнику, звеньям привода и т. д. Конструктивно хомут должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать силы, моменты и крутящий момент, развиваемые приводом.

Хомут Гайка

Гайка хомута представляет собой гайку с внутренней резьбой и размещается в верхней части хомута, через который проходит шток. Например, в задвижке гайка бугеля поворачивается, и шток перемещается вверх или вниз. В случае с проходными клапанами гайка фиксируется, а шток вращается через нее.

Привод клапана

Клапаны с ручным управлением обычно оснащены маховиком, прикрепленным к штоку клапана или гайке бугеля, который вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы закрыть или открыть клапан. Таким образом открываются и закрываются шаровые и задвижки.

Четвертьоборотные клапаны с ручным управлением, такие как шаровые, пробковые или поворотные, имеют рычаг для приведения в действие клапана.

Существуют случаи, когда невозможно или нежелательно приводить клапан в действие вручную с помощью маховика или рычага. Эти приложения включают в себя:

• Большие клапаны, которые должны работать в условиях высокого гидростатического давления.
• Клапаны ими необходимо управлять удаленно.
• Когда время открытия, закрытия, дросселирования или ручного управления клапаном больше, чем требуется по критериям проектирования системы.

Эти клапаны обычно оснащены приводом.
Исполнительный механизм в самом широком определении — это устройство, производящее линейное и вращательное движение источника энергии под действием источника управления.

Базовые приводы используются для полного открытия или полного закрытия клапана. Приводам для управления или регулирования клапанов подается сигнал позиционирования для перемещения в любое промежуточное положение. Существует множество различных типов приводов, но ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых приводов клапанов:

• Шестеренчатые приводы
• Электродвигатели Приводы
• Пневматические приводы
• Гидравлические приводы
• Соленоидные приводы

Дополнительную информацию о приводах см. в главном меню «Клапаны».-Приводы клапанов-

Классификация клапанов

Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых классификаций клапанов, основанных на механическом движении:

• Клапаны линейного перемещения. Клапаны, в которых запорный элемент, например, в шиберных, проходных, мембранных, пережимных и подъемных обратных клапанах, движется по прямой линии, пропуская, останавливая или дросселируя поток.
• Поворотные клапаны. Когда запорный элемент клапана перемещается по угловой или круговой траектории, как в дроссельных, шаровых, плунжерных, эксцентриковых и поворотных обратных клапанах, такие клапаны называются поворотными клапанами.
• Четвертьоборотные клапаны. Некоторым поворотным клапанам требуется движение штока примерно на четверть оборота, от 0 до 90 °, чтобы полностью открыться из полностью закрытого положения или наоборот.

Классификация клапанов по движению

Рейтинги классов

Номинальные значения давления и температуры клапанов обозначаются номерами классов. ASME B16.34, Клапаны с фланцевыми, резьбовыми и приварными концами — один из наиболее широко используемых стандартов клапанов. Он определяет три типа классов: стандартные, специальные и ограниченные. ASME B16.34 охватывает клапаны классов 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 и 4500.

Краткое содержание

На этой странице определен ряд основной информации о клапанах.

Как вы, возможно, видели в главном меню «Клапаны», вы также можете найти информацию о нескольких часто применяемых клапанах в нефтяной и химической промышленности.
Это может дать вам представление и хорошее понимание различий между различными типами клапанов и того, как эти различия влияют на функцию клапана. Это поможет правильному применению каждого типа клапана при проектировании и правильному использованию каждого типа клапана во время эксплуатации.