Знайомство з поворотними клапанами

Поворотні клапани

Поворотний клапан – це клапан обертового руху на чверть оберту, який використовується для зупинки, регулювання та запуску потоку.

Поворотні затвори легко і швидко відкриваються. Поворот ручки на 90° забезпечує повне закриття або відкриття клапана. Великі Поворотні затвори зазвичай оснащені так званим редуктором, де маховик шестернями з'єднаний зі штоком. Це спрощує роботу клапана, але за рахунок швидкості.

Види поворотних клапанів

Поворотні затвори мають короткий круглий корпус, круглий диск, металеві або м'які сідла, верхні і нижні підшипники вала, сальник. Конструкція корпусу дросельного клапана різна. Зазвичай використовується конструкція пластинчастого типу, яка встановлюється між двома фланцями. Інший тип, конструкція пластини з вушками, утримується між двома фланцями за допомогою болтів, які з’єднують два фланці та проходять через отвори у зовнішньому корпусі клапана. Поворотні клапани навіть доступні з фланцевими, різьбовими та звареними кінцями, але вони не часто використовуються.

Поворотні клапани мають багато переваг перед шиберними, прохідними, пробковими та кульовими кранами, особливо для великих клапанів. Економія ваги, простору та вартості є найбільш очевидними перевагами. Витрати на технічне обслуговування зазвичай низькі, оскільки кількість рухомих частин мінімальна, а кишень для рідини немає.

Поворотні клапани особливо добре підходять для роботи з великими потоками рідин або газів при відносно низькому тиску, а також для роботи з суспензіями або рідинами з великою кількістю зважених твердих речовин.

Поворотні затвори побудовані за принципом трубної заслінки. Елемент регулювання потоку являє собою диск приблизно такого ж діаметру, як і внутрішній діаметр суміжної труби, який обертається навколо вертикальної або горизонтальної осі. Коли диск лежить паралельно трубопроводу, клапан повністю відкритий. Коли диск наближається до перпендикулярного положення, клапан закривається. Проміжні позиції для цілей дроселювання можуть бути закріплені на місці за допомогою ручок-фіксаторів.

Конструкція сідла дросельного клапана

Зупинка потоку досягається ущільненням диска клапана до сідла, яке знаходиться на периферії внутрішнього діаметра корпусу клапана. Багато поворотних клапанів мають еластомерне сідло, до якого ущільнюється диск. Інші поворотні клапани мають ущільнювальне кільце, яке використовує затискне кільце та опорне кільце на гумовому кільці з зубчастими краями. Така конструкція запобігає екструзії ущільнювальних кілець.

У ранніх конструкціях металевий диск використовувався для ущільнення металевого сидіння. Таке розташування не забезпечувало герметичного закриття, але забезпечувало достатнє закриття в деяких випадках (наприклад, лінії розподілу води).

Конструкція корпусу поворотного клапана

Конструкція корпусу дросельного клапана різна. Найбільш економічним є пластинчастий тип, який укладається між двома фланцями трубопроводу. Інший тип, конструкція пластини з наконечником, утримується між двома фланцями труби за допомогою болтів, які з’єднують два фланці та проходять через отвори у зовнішньому корпусі клапана. Дроссельні клапани доступні зі звичайними фланцевими кінцями для болтового кріплення до фланців труби та в конструкції з різьбовими кінцями.

Седловий диск і шток дросельного клапана

Шток і диск дросельного затвора є окремими частинами. Диск розточують для отримання штока. Для закріплення диска на штоку використовується два методи, щоб диск обертався під час повороту штока. У першому способі диск просвердлюється і кріпиться до штока за допомогою болтів або шпильок. Альтернативний метод передбачає розточування диска, як і раніше, а потім формування верхнього отвору штока, щоб відповідати квадратному або шестигранному штоку. Цей метод дозволяє диску «плавати» і шукати свій центр у гнізді. Досягається рівномірна герметизація та виключаються зовнішні кріплення штока. Цей спосіб складання є перевагою у випадку закритих дисків і корозійних застосувань.

Для того, щоб диск утримувався в належному положенні, шток повинен виступати за нижню частину диска і входити у втулку в нижній частині корпусу клапана. Одна або дві подібні втулки також розташовані вздовж верхньої частини стебла. Ці втулки повинні бути або стійкими до середовища, з яким працюють, або герметичними, щоб корозійне середовище не могло контактувати з ними.

Ущільнення штока виконуються або з ущільненням у звичайній сальниковій коробці, або за допомогою кільцевих ущільнень. Деякі виробники клапанів, особливо ті, що спеціалізуються на роботі з корозійними матеріалами, розміщують ущільнення штока всередині клапана, щоб жоден матеріал, який обробляється клапаном, не міг контактувати зі штоком клапана. Якщо використовується сальник або зовнішнє ущільнювальне кільце, рідина, що проходить через клапан, контактуватиме зі штоком клапана.

Типове застосування поворотних клапанів

Дроссельний клапан можна використовувати в різних рідинних системах, і вони добре працюють у шламових системах. Нижче наведено кілька типових застосувань поворотних клапанів:

• Охолоджуюча вода, повітря, гази, протипожежний захист тощо.
• Гною та аналогічні послуги
• Вакуумна служба
• Вода та пара високого тиску та високої температури

Переваги поворотних клапанів

• Компактна конструкція займає значно менше місця в порівнянні з іншими клапанами
• Невелика вага
• Швидка робота вимагає менше часу для відкриття або закриття
• Доступний у дуже великих розмірах
• Падіння низького тиску та відновлення високого тиску

Недоліки поворотних клапанів

• Служба дроселювання обмежена низьким перепадом тиску
• Кавітація та забитий потік є двома потенційними проблемами
• Рух диска некерований і залежить від турбулентності потоку

Ванесса з потрійним зсувом

Зауваження автора…

Прокладки та монтаж дросельних заслінок

14 вересня 2012 року я отримав електронний лист із таким коментарем:

У мене є для вас пропозиція, яка, на мою думку, не розглядається на вашому сайті, яка полягає в тому, щоб описати, який тип прокладки використовувати для різних поворотних клапанів (тип E або F) і який тип супутнього фланця слід використовувати (RF або FF), а також коли прокладка не потрібна, оскільки певні поворотні клапани мають вбудовані прокладки. Я виявив, що з цього приводу часто виникає плутанина.

Гарне спостереження, а тому наступне:

Інструкції зі встановлення від постачальника поворотних клапанів:
Клапан призначений для використання між усіма типами плоских або рельєфних фланців.
НЕ ВИКОРИСТОВУЙТЕ ФЛАНЦЕВІ ПРОКЛАДКИ.Конструкція двостороннього клапана виключає потребу в прокладках. Для правильного встановлення простір між фланцями має бути достатнім, щоб дозволити вставити клапан, не порушуючи ущільнення фланця. Зверніть увагу, що ущільнювальний край діака знаходиться на одній лінії з плоскою поверхнею валу. Поверніть шток, щоб розмістити диск у корпусі, помістіть клапан між фланцями та затягніть болти вручну.
ПОВІЛЬНО ВІДКРИТИклапан проти годинникової стрілки, щоб перевірити достатній зазор диска.
ПОВЕРНІТЬ ДИСК У ВІДКРИТЕ ПОЛОЖЕННЯ НА 10%.& перехресно затягніть усі болти, ще раз перевірте наявність достатнього зазору між дисками.

Невірно
Диск у закритому положенні та встановлені прокладки
між клапаном і контрфланцями

Правильно
Не використовувалися фланцеві прокладки та диск у
майже закрите положення.

Ще одна інструкція зі встановлення від постачальника поворотних клапанів:

УВАГА
Для встановлення клапанів у трубопроводи слід використовувати наступні прокладки.

• Тип прокладки
  Посилена прокладка з PTFE (прокладка з оболонкою, спіральна прокладка або металева прокладка не можуть бути встановлені.)
• Розмір прокладки
  Розміри прокладки повинні відповідати ASME B16.21. (Мінімальна товщина прокладки 3 мм.)

Клапани не можна встановлювати на заглушках. Клапан необхідно встановити відповідно до стрілки, наведеної збоку монтажного фланця оператора. У закритому положенні клапана стрілка повинна вказувати від сторони вищого тиску до сторони нижчого тиску.

Тому рекомендується дотримуватися інструкцій постачальника поворотних клапанів!

Уникнення проблем із поворотними клапанами

Більшість усіх проблем із двосторонніми затворами безпосередньо пов’язана з неправильними процедурами встановлення. З цієї причини доцільно враховувати найкращі практики під час прокладки трубопроводу та встановлення самого клапана.

Сідло в поворотному клапані з пружним сидінням зазвичай простягається до обох сторін клапана. Як наслідок, прокладки не потрібні, оскільки ці сидіння виконують функцію прокладки. Матеріал сідла, який простягається за лицьову поверхню, стискається під час встановлення та тече до центру сідла клапана. Будь-яка зміна в цій конфігурації через неправильне встановлення безпосередньо впливає на номінальний тиск і крутні моменти встановлення/відключення.

На відміну від більшості типів клапанів, диск двостороннього клапана фактично виходить за межі корпусу клапана під заданими кутами відкриття (скажімо, 30° або більше) при встановленні між фланцями. Тому дуже важливо перед встановленням переконатися, що диск може вільно обертатися та входити у фланці та труби.

Відвантаження та зберігання

• Розташуйте диски на 10% відкриті, щоб вони не закріпилися.
• Поверхні кожного клапана повинні бути закриті, щоб запобігти пошкодженню поверхні сідла, краю диска або внутрішньої частини клапана.
• Зберігати в приміщенні, бажано при температурі навколишнього середовища від 5°C до 30°C.
• Відкривайте та закривайте вентилі кожні 3 місяці.
• Транспортуйте та зберігайте клапани так, щоб на корпуси не застосовувались великі навантаження.

Розташування клапана

• Дроссельні клапани повинні бути встановлені, якщо це можливо, на відстані мінімум 6 діаметрів труби від інших елементів лінії, тобто колін, насосів, клапанів тощо. Іноді це неможливо, але важливо досягти якомога більшої відстані.
• Якщо дросельний клапан під’єднано до зворотного клапана або насоса, залиште між ними достатньо місця, щоб диск не заважав сусідньому обладнанню.

Орієнтація клапана

Як правило, поворотні затвори встановлюються зі штоком у вертикальному положенні з приводом, встановленим вертикально безпосередньо над ним, однак у деяких випадках шток має бути горизонтальним. У наведеному нижче файлі .pdf пояснюється, чому шток інколи має розташовуватися горизонтально.

Dodge Engineering and Controls Inc
(Інструкції зі встановлення дросельної заслінки)

Процедури встановлення

1. Переконайтеся, що поверхня трубопроводу та фланця чиста. Будь-які сторонні матеріали, такі як металеві стружки, трубна окалина, зварювальний шлак, зварювальні стрижні тощо, можуть обмежити рух диска або пошкодити диск чи гніздо.
2. Прокладки не потрібні на клапанах з пружним сідлом, оскільки вони проходять до обох сторін клапана.
3. Вирівняйте трубопровід і розведіть фланці настільки, щоб можна було легко вставити корпус клапана між фланцями без контакту з фланцями труби.
4. Перевірте, щоб диск клапана був відкритий приблизно на 10%, щоб він не заклинив у повністю встановленому положенні.
5. Вставте клапан між фланцями, як показано, обережно, щоб не пошкодити поверхні сідла. Завжди піднімайте клапан за фіксуючі отвори або за допомогою нейлонового ременя на шиї чи тілі. Ніколи не піднімайте клапан за привід або оператор, встановлений на клапані.
6. Помістіть клапан між фланцями, відцентруйте його, вставте болти та затягніть їх вручну. Обережно відкрийте диск, переконавшись, що він не торкається внутрішньої частини сусідніх труб.
7. Дуже повільно закрийте диск клапана, щоб забезпечити відстань краю диска від фланця сусідньої труби.
8. Повністю відкрийте диск і затягніть усі болти фланців, як показано.
9. Повторіть обертання диска від повного закриття до повного відкриття, щоб забезпечити відповідні зазори.