Що таке клапани?

Клапани — це механічні пристрої, які контролюють потік і тиск у системі або процесі. Вони є важливими компонентами системи трубопроводів, яка транспортує рідини, гази, пари, суспензії тощо.

Доступні різні типи клапанів: запірні, прохідні, пробкові, кулькові, дискові, зворотні, мембранні, пережимні, запобіжні клапани, регулюючі клапани тощо. Кожен із цих типів має кілька моделей, кожна з яких має різні функції та функціональні можливості. Деякі клапани працюють самостійно, тоді як інші управляються вручну або за допомогою приводу, пневматичних чи гідравлічних.

Функції Valves:

• Зупинка і початок потоку
• Зменшити або збільшити потік
• Контроль напрямку потоку
• Регулювання потоку або технологічного тиску
• Скинути трубопровідну систему певного тиску

Існує багато конструкцій, типів і моделей клапанів із широким діапазоном промислового застосування. Усі вони задовольняють одну або декілька функцій, визначених вище. Клапани є дорогими елементами, тому важливо, щоб відповідний клапан був визначений для функції, і він повинен бути виготовлений з відповідного матеріалу для технологічної рідини.

Незалежно від типу всі крани мають такі основні частини: корпус, кришку, обшивку (внутрішні елементи), привід і сальник. Основні частини клапана показано на зображенні праворуч.

Корпус клапана

Корпус клапана, який іноді називають оболонкою, є основною межею напірного клапана. Він служить основним елементом клапанного вузла, тому що це каркас, який утримує всі частини разом.

Корпус, перша границя тиску клапана, протистоїть тиску рідини від з’єднувальних трубопроводів. Він отримує вхідний і вихідний трубопроводи через різьбові, болтові або зварні з’єднання.

Кінці корпусу клапана призначені для з’єднання клапана з трубопроводом або патрубком обладнання за допомогою різних типів кінцевих з’єднань, таких як зварювання встик або розтруб, різьбове або фланцеве.

Корпуси клапанів відливаються або куються в різноманітних формах, і кожен компонент має певну функцію та виготовлений із матеріалу, який підходить для цієї функції.

Кришка клапана

Кришка для отвору в корпусі є кришкою, і це друга за важливістю межа напірного клапана. Як і корпуси клапанів, кришки доступні в багатьох дизайнах і моделях.

Кришка діє як кришка на корпусі клапана, відливається або кується з того самого матеріалу, що й корпус. Зазвичай він з’єднується з корпусом різьбовим, болтовим або зварним з’єднанням. Під час виготовлення клапана внутрішні компоненти, такі як шток, диск тощо, встановлюються в корпус, а потім прикріплюється кришка, щоб утримувати всі частини разом усередині.

У всіх випадках кріплення капота до кузова вважається межею тиску. Це означає, що зварювальне з’єднання або болти, які з’єднують капот з кузовом, є деталями, що утримують тиск. Хоча кришки клапанів є необхідністю для більшості клапанів, вони викликають занепокоєння. Кришки можуть ускладнювати виготовлення клапанів, збільшувати розмір клапана, становити значну частину вартості клапана та є джерелом потенційного витоку.

Обрізок клапана

Знімні та змінні внутрішні частини клапанаякі вступають у контакт із течією, разом називаються якОбрізка клапана. Ці частини включають сідло(я) клапана, диск, сальники, прокладки, напрямні, втулки та внутрішні пружини. Корпус клапана, кришка, ущільнення тощо, які також контактують із течією, не вважаються обшивкою клапана.

Продуктивність триммера клапана визначається взаємодією диска та сідла та співвідношенням положення диска з сідлом. Завдяки обрізці можливі основні рухи та керування потоком. У конструкціях триммерів з обертальним рухом диск ковзає повз сідло, щоб змінити прохідний отвір. У конструкціях обрізки з лінійним рухом диск піднімається перпендикулярно від сідла так, що з’являється кільцевий отвір.

Деталі кріплення клапана можуть бути виготовлені з різних матеріалів через різні властивості, необхідні для протистояння різним силам і умовам. Втулки та сальники не зазнають тих самих сил і умов, що й диск клапана та сідло(а).

Властивості текучого середовища, хімічний склад, тиск, температура, швидкість потоку, швидкість і в'язкість є одними з важливих міркувань при виборі відповідних матеріалів для обробки. Матеріали оздоблення можуть бути або не збігатися з матеріалами корпусу клапана або кришки.

Номер кріплення клапана API 600

Диск клапана та сідло (я)

диск

Диск – це частина, яка дозволяє, дроселює або зупиняє потік, залежно від його положення. У випадку пробки або кульового крана диск називається пробкою або кулькою. Диск є третьою за важливістю первинною межею тиску. Коли клапан закритий, повний тиск системи прикладається до диска, і з цієї причини диск є компонентом, пов’язаним з тиском.

Диски, як правило, ковані, а в деяких конструкціях мають тверду поверхню для забезпечення хороших характеристик зносу. Більшість клапанів мають назву, конструкцію їх дисків.

Місця

Сідло або ущільнювальні кільця забезпечують посадкову поверхню для диска. Клапан може мати одне або кілька сідел. У випадку шарового або поворотного зворотного клапана зазвичай є одне сідло, яке утворює ущільнення з диском, щоб зупинити потік. У випадку з шибером є два сідла; один на верхній стороні, а інший на нижній. Диск засувки має дві посадочні поверхні, які стикаються з сідлами клапанів, утворюючи ущільнення для зупинки потоку.

Щоб підвищити зносостійкість ущільнювальних кілець, поверхню часто наплавляють шляхом зварювання, а потім механічної обробки контактної поверхні ущільнювального кільця. Тонка обробка поверхні посадочної зони необхідна для гарного ущільнення, коли клапан закритий. Ущільнювальні кільця зазвичай не вважаються граничними частинами, оскільки корпус має достатню товщину стінки, щоб витримувати розрахунковий тиск без залежності від товщини ущільнювальних кілець.

Шток клапана

Шток клапана забезпечує необхідний рух диска, пробки або кульки для відкриття або закриття клапана, а також відповідає за правильне розташування диска. Він з’єднаний з маховиком клапана, приводом або важелем одним кінцем, а з іншого боку – до диска клапана. У шиберних або запірних клапанах для відкриття або закриття клапана необхідний лінійний рух диска, тоді як у пробкових, кульових і поворотних клапанах диск обертається, щоб відкрити або закрити клапан.

Стовбури зазвичай кують і з'єднують з диском за допомогою різьблення або іншим способом. Щоб запобігти протіканню, в області ущільнення необхідна тонка обробка поверхні штока.

Існує п'ять типів штоків клапанів:

• Підйомний шток із зовнішнім гвинтом і хомутом
  Зовнішня частина штока має різьбу, а частина штока в клапані гладка. Нитки штока ізольовані від текучого середовища ущільненням штока. Доступні два різних стилі цих дизайнів; один з маховиком, прикріпленим до штока, щоб вони могли підніматися разом, а інший із різьбовою втулкою, яка змушує шток підніматися через маховик. Цей тип клапана позначається «O. С. і Ю.» є загальною конструкцією для клапанів NPS 2 і більше.
• Підйомний шток із внутрішнім гвинтом
  Різьбова частина штока знаходиться всередині корпусу клапана, а шток ущільнюється вздовж гладкої частини, яка піддається впливу атмосфери зовні. У цьому випадку нитки стебла контактують із течією. При обертанні шток і махове колесо піднімаються разом, щоб відкрити клапан.
• Не піднімається шток із внутрішнім гвинтом
  Різьбова частина штока знаходиться всередині клапана і не піднімається. Диск клапана рухається вздовж штока, як гайка, якщо шток обертати. Нитки штока піддаються впливу текучого середовища і, таким чином, піддаються удару. Ось чому ця модель використовується, коли простір обмежений, щоб забезпечити лінійний рух, а течія не викликає ерозії, корозії або стирання матеріалу штока.
• Розсувний шток
  Цей шток клапана не обертається і не повертається. Він ковзає всередину та назовні клапана, щоб відкрити або закрити клапан. Така конструкція використовується в ручних важільних клапанах швидкого відкриття. Він також використовується в регулюючих клапанах, які керуються гідравлічними або пневматичними циліндрами.
• Поворотний шток
  Це широко використовувана модель у кульових, пробкових і поворотних клапанах. Рух штока на чверть оберту відкриває або закриває клапан.

У головному меню «Клапани» ви знайдете кілька посилань на докладні (великі) зображення клапанів з висхідним і НЕ піднімаючим штоком.

Ущільнення штока клапана

Для надійного ущільнення між штоком і кришкою необхідна прокладка. Це називається упаковкою, і воно оснащене, наприклад, такими компонентами:

• Наконечник сальника, гільза, яка стискає сальник, сальником у так звану сальникову коробку.
• Сальник, свого роду втулка, яка стискає набивку в сальник.
• Сальникова камера, в якій пресується набивка.
• Упаковка, доступна з кількох матеріалів, таких як Teflon®, еластомерний матеріал, волокнистий матеріал тощо.
• Заднє сидіння — це місце для сидіння всередині капота. Він забезпечує ущільнення між штоком і кришкою та запобігає створенню тиску в системі проти ущільнення клапана, коли клапан повністю відкритий. Задні сідла часто застосовуються в шиберних і запірних клапанах.

Важливим аспектом терміну служби клапана є ущільнення. Майже всі клапани, як-от стандартні кульові, кулісні, шиберні, пробкові та поворотні, мають ущільнення, засноване на зсувній силі, терті та розриві.

Тому упаковка клапана має бути правильно встановлена, щоб запобігти пошкодженню штока та втраті рідини чи газу. Якщо ущільнювач занадто вільний, клапан протікає. Якщо ущільнення занадто щільне, це вплине на рух і можливе пошкодження штока.

Порада щодо технічного обслуговування: 1. Як встановити сальник

Порада щодо обслуговування: 2. Як встановити сальник

Хомут клапана та гайка бугеля

Ярмо

Хомут з’єднує корпус або кришку клапана з приводним механізмом. Верхня частина бугеля, що тримає гайку бугеля, гайку штока або втулку бугеля, і шток клапана проходить через нього. Обойма зазвичай має отвори для доступу до сальникової коробки, ланок приводу тощо. Конструктивно обойма має бути достатньо міцною, щоб витримувати зусилля, моменти та крутний момент, створювані приводом.

Хомут гайка

Хомутова гайка — це гайка з внутрішнім різьбленням, яка розміщується у верхній частині бугеля, через яку проходить шток. У засувці, наприклад, гайку хомута повертають, і шток рухається вгору або вниз. У прохідних клапанів гайка фіксується, а шток обертається через неї.

Привід клапана

Клапани з ручним керуванням, як правило, оснащені маховиком, прикріпленим до штока клапана або гайкою, яку обертають за або проти годинникової стрілки, щоб закрити або відкрити клапан. Таким чином відкриваються і закриваються засувки.

Чвертьобертові клапани з ручним керуванням, такі як кульові, пробкові або батерфляйні, мають важіль для приведення в дію клапана.

Існують випадки застосування, де неможливо або не бажано приводити в дію клапан вручну за допомогою штурвала або важеля. Ці програми включають:

• Великі клапани, які повинні працювати проти високого гідростатичного тиску
• Клапанами вони повинні управлятися з віддаленого місця
• Коли час на відкриття, закриття, дросель або ручне керування клапаном довший, ніж вимагається критеріями проектування системи

Ці клапани зазвичай оснащені приводом.
Актуатор у найширшому розумінні — це пристрій, який забезпечує лінійний і обертальний рух джерела енергії під дією джерела керування.

Основні приводи використовуються для повного відкриття або повного закриття клапана. Приводи для керування або регулювання клапанів отримують сигнал позиціонування для переміщення в будь-яке проміжне положення. Існує багато різних типів приводів, але нижче наведено деякі з часто використовуваних приводів клапанів:

• Редукторні приводи
• Приводи з електродвигуном
• Пневматичні приводи
• Гідравлічні приводи
• Електромагнітні приводи

Для отримання додаткової інформації про приводи дивіться головне меню «Клапани»-Приводи клапанів-

Класифікація клапанів

Нижче наведено деякі з типових класифікацій клапанів на основі механічного руху:

• Клапани лінійного руху. Клапани, в яких запірний елемент, як-от у затворних, прохідних, діафрагмових, затискних і підйомних зворотних клапанах, рухається по прямій лінії, щоб дозволити, зупинити або дроселювати потік.
• Клапани обертового руху. Коли запірний елемент рухається по кутовій або круговій траєкторії, як у поворотних, кулькових, пробкових, ексцентричних і поворотних зворотних клапанах, клапани називаються клапанами обертового руху.
• Чверть поворотні клапани. Деякі клапани з поворотним рухом потребують приблизно чверті оберту, від 0 до 90°, рух штока, щоб перейти до повного відкриття з повністю закритого положення або навпаки.

Класифікація клапанів на основі руху

Рейтинги класу

Номінальні показники тиску і температури клапанів позначаються номерами класів. ASME B16.34, клапани з фланцями, різьбою та зварюванням є одним із найбільш широко використовуваних стандартів клапанів. Він визначає три типи класів: стандартні, спеціальні та обмежені. ASME B16.34 поширюється на клапани класів 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 і 4500.

Резюме

На цій сторінці визначено ряд основних відомостей про клапани.

Як ви, можливо, бачили в головному меню «Клапани», ви також можете знайти інформацію про кілька часто використовуваних клапанів у нафтовій та хімічній промисловості.
Це може створити враження та добре зрозуміти відмінності між різними типами клапанів і те, як ці відмінності впливають на функцію клапана. Це допоможе правильно застосувати кожен тип клапана під час проектування та правильно використовувати кожен тип клапана під час експлуатації.