Клапан запорный (Вентиль): конструкция, принцип работы, типы, характеристики

Клапан запорный (вентиль)

Назначение

Клапан запорный (вентиль) – служит для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе, движущегося в одном направлении. Направление движения рабочей среды по стрелке на корпусе.

Применяют запорные клапаны, чаще всего, на паро- и водопроводах, поскольку они создают высокое сопротивление потоку, выше чем задвижки. При течении поток искривляется, меняет свое направление, сужается, затем расширяется до первоначальных размеров. При этом возникают интенсивные вихреобразования.

Поэтому их применяют когда движение среды происходит только в одном направлении и не вызывает больших гидравлических сопротивлений. Специальные клапаны применяют для ручного дросселирования давления (например, редукционный вентиль на установках термического крекинга).

Следует заметить, что до 1982 года клапаны, в которых затвор перемещается при помощи резьбовой пары шпиндель – ходовая гайка, назывались вентилями. В настоящее время клапаном называют и арматуру с резьбовым шпинделем и с гладким штоком.

Конструкция

Клапан состоит из следующих основных элементов:

  • корпус
  • крышка
  • штурвал
  • сальник
  • шпиндель (шток)
  • затвор (золотник)
  • седло

Запорным органом является затвор, поступательно перемещающийся в вертикальной плоскости. Уплотнительные поверхности затвора запорного клапана могут иметь форму:

  1. Плоскую (золотник) – хорошо работают в жидких и газообразных средах, не содержащих взвешенных частиц;
  2. Конусовидную – используются для высоких давлений со взвешенными частицами.

Клапан запорный (вентиль)

Седло клапана ввинчивается или вваривается в корпус изделия.

Конструкция верхнего уплотнения защищает сальниковую набивку, когда клапан находится в полностью открытом положении, чем исключается долговременное воздействие давления рабочей среды на набивку. Сальниковая набивка выполнена из терморасширенного графита и имеет хорошую уплотнительную способность.

Крышка крепится на корпусе при помощи шпилек с навернутыми на них шестигранными гайками, что позволяет быстро и удобно производить разборку изделия. Спирально навитая прокладка надежно уплотняет соединение крышки с корпусом даже при высокотемпературных условиях эксплуатации.

На клапанах высокого давления возможно применение металлической прокладки овального или восьмиугольного сечения. Втулка шпинделя изготавливается из латуни, что позволяет обеспечивать свободное и мягкое открытие клапана.

Уплотнение шпинделя

По способу герметизации соединения шпиндель-крышка, клапаны делятся на:

Сальниковая – для уплотнения места прохода шпинделя используется сальниковая набивка – пропитанная антисептическими и гидрофобными составами специальная формованная лента из материалов растительного происхождения. Набивка сжимается в направлении оси штока или шпинделя и, благодаря своим упругим свойствам, расширяется в радиальном направлении, плотно заполняя пространство зазора между стенкой и штоком. Сальниковое уплотнение наиболее распространенный тип уплотнения благодаря своей простоте, низкой стоимости и возможности ремонта.

Сальниковое уплотнение вентиля

Сальниковое уплотнение

Сильфонная, мембранная – отличается отсутствием подвижных соединений с зазорами, через которые рабочая среда может вытечь наружу, благодаря тому, что устройство управления движением затвора находится по одну сторону упругого элемента, а рабочая среда – по другую сторону. Иначе говоря, стенка сильфона или мембрана выступают в роли герметизирующего элемента подвижного соединения.

Классификация

Проходные

Самые распространенные. В таком вентиле поток делает два поворота на 90°, что приводит к высокому сопротивлению и появлению застойных зон в корпусе.

Иногда ось выходного патрубка смещена относительно входного.

Угловые

Размещаются на поворотных участках трубопровода, в них поток поворачивает на 90° один раз, что позволяет снизить сопротивление по сравнению с проходными.

Прямоточные (вентиль Косва)

Для снижения гидравлического сопротивления применяют вентили со шпинделем расположенным под углом 45 градусов к потоку (вентиль Косва). Это позволяет выпрямить поток внутри вентиля и уменьшить его сопротивление. Но при этом увеличивается ход штока, строительная длина и масса изделия.

вентиль Косва

Вентиль Косва

Принцип работы

При вращении штурвала происходит поступательное (перпендикулярно потоку) перемещение шпинделя, который прижимает золотник к седлу.

Вентиль

Положения открыто/закрыто

Основной особенностью конструкции запорного клапана является уплотнение затвора. При закрытии клапана золотник плотно прилегает к седлу.

Коэффициенты местного сопротивления

Коэффициенты местного сопротивления для различных элементов трубопровода:

Подбор запорного клапана (вентиля)

Поскольку запорные клапаны создают высокое сопротивление потоку применяют их, чаще всего, на паро- и водопроводах.

Выбор запорного клапана будет зависеть от следующих параметров:

  • Назначение и условия работы.
  • Управление: ручное, редукторное, электрическое
  • Гидравлические характеристики: класс герметичности, удельный расход и прочие.
  • Монтажные условия: масса и размеры, вид соединения с трубопроводом, условный диаметр прохода.
  • Дополнительные требования, если имеются.

Движение потока рабочей среды относительно запорного клапана, выбирается в зависимости от давления:

  • При низком давлении – движение потока над седлом
  • При высоком давлении – движение потока над золотником

В клапанах низкого давления рабочая среда протекает непосредственно над седлом. Крутящий момент при закрытии клапана будет более высоким.

В клапанах высокого давления поток рабочей среды поднимается над золотником, создавая прижимающие усилия, уменьшающие крутящий момент при закрытии затвора. При открытии золотник поднимается на расстояние 25-40% от своего полнопроходного положения.

Преимущества и недостатки

По сравнению с задвижками клиновыми, также являющимися запорной трубопроводной арматурой, конструкция клапанов позволяет использовать внутреннее рабочее пространство изделия более рационально.

Простота конструкции клапанов обеспечивает быстроту их производства и обслуживания. Надежное уплотнение затвора и незначительная сила трения сопрягаемых поверхностей позволяют эксплуатировать вентиля в течение продолжительного периода.

Основные преимущества клапанов запорных:

  • Высокие эксплуатационные характеристики изделия совместно с его простой и надежной конструкцией позволяют эффективно эксплуатировать запорные клапаны в различных отраслях промышленности.
  • малый ход затвора для полного открытия (обычно не более 0,25 номинального диаметра, в то время как у задвижек – не менее диаметра) и, соответственно, малая строительная высота и масса;
  • в клапанах гораздо проще, чем в задвижках, обеспечить требуемую герметичность затвора (путём применения уплотнительных колец из различных неметаллических материалов);
  • при закрытии и открытии клапана в отличие от задвижки практически исключается трение уплотнения затвора о седло, что существенно уменьшает износ уплотнительных поверхностей;
  • возможность применения сильфона в качестве уплотнения арматуры по отношению к внешней среде.
  • высокое (по сравнению с шаровыми кранами и задвижками) гидравлическое сопротивление, что при больших диаметрах прохода и высоких скоростях среды создаёт большие потери энергии и вызывает необходимость соответственно повышать начальное давление в системе;
  • ограничение пределов применения по диаметру, о котором было сказано выше;
  • наличие в большинстве конструкций застойных зон, в которых скапливаются механические примеси из рабочей среды, шлам, что приводит к интенсификации процессов коррозии в корпусе арматуры.

Технические характеристики

Основные технические характеристики клапанов запорных:

  • Управление клапанными запорными: ручное, редукторное, электрическое.
  • Технические условия по ГОСТ 3326, ГОСТ 9697,
  • Номинальный диаметр: DN 15-400 мм,
  • Номинальное давление: от вакуума 5·10−3 мм рт. ст. до 250 МПа.
  • Температура: от -200 до +600 °C

Материальные исполнения из сталей:

  • углеродистая,
  • легированная холодостойкая,
  • жаростойкая нержавеющая,
  • нержавеющая сталь со специальными свойствами.

Вентиль водопроводный запорный: виды и назначение

Данный вид запорной арматуры выполняется в виде клапана. Запирающий элемент перемещается параллельно направлению потока проходящей по трубам среды. В отличие от запорно-регулирующего устройства, запорный вентиль может находиться только в двух крайних положениях – «открыто» или «закрыто». Использование такой сантехнической арматуры обеспечивает надёжную герметизацию запирающей конструкции.

Запорные вентили устанавливаются на трубопроводы для перекрытия движения рабочей среды Запорные вентили устанавливаются на трубопроводы для перекрытия движения рабочей среды

  • 1 Виды и преимущества
  • 2 Виды запирающих элементов
  • 3 Замена вентилей

Виды и преимущества

Данные изделия принято классифицировать по нескольким критериям.

В зависимости от способа монтажа в системе запорные вентили подразделяются на:

Муфтовые. Рассчитаны исключительно под резьбовой монтаж. Поэтому торцы вентиля запорного муфтового оформлены под внутреннюю или наружную резьбу. Изготавливается запорная арматура данного типа из латуни либо стали. В первом случае она применяется лишь в бытовых трубопроводах. Причём и латунный, и стальной вентили устанавливаются в магистралях с низким давлением рабочей среды – до 15,792 атмосферы (1,6 МПа). Существует и другое конструктивное исполнение подобной сантехнической арматуры. Так, сегодня можно купить латунный запорный муфтовый вентиль под установку на резьбовые обжимные фитинги;

Фланцевые. Изготавливается корпус фланцевой детали из стали или чугуна. Её монтаж выполняется по совершенно иной схеме. Магистральные торцы корпуса этой арматуры заканчиваются фланцами. Эта конструкция более прочная. Поэтому приоритетной сферой применения вентиля запорного фланцевого являются инженерные коммуникации со средним уровнем давления – 10 МПа. Такая особенность позволяет применять данные устройства в промышленных и коммунальных магистральных трубопроводах. Практикуется фланцевый монтаж на трубах диаметром 10 ≤ D ≤ 1600 мм.

Оформление торцов – не единственное отличие вышеуказанных типов запорной арматуры. Фланцевый вентиль намного больше по сравнению со своим муфтовым аналогом. В цифрах это выглядит следующим образом: размер фланцевого вентиля может достигать 300 мм, в то время как размерный ряд муфтовых изделий заканчивается на отметке 63 мм.

Вентили различаются способом соединения — резьбовым, муфтовым, фланцевымВентили различаются способом соединения — резьбовым, муфтовым, фланцевым

Помимо этих двух групп запорных деталей существует ещё и третья разновидность – вентили, конструкция которых рассчитана на сварной монтаж. Их магистральные торцы оформлены в виде гладких патрубков. Сфера применения сварного запорного вентиля – промышленные трубопроводы, работающие под давлением более 10 МПа.

В зависимости от конструкции корпуса вентили бывают:

Угловые. Соединяют расположенные перпендикулярно друг по отношению другу две трубы. Вентиль запорный угловой обладает следующими преимуществами:

  • эффективность и простота конструкции предоставляют возможность легко эксплуатировать и ремонтировать изделие.
  • по сравнению с задвижкой – небольшая строительная высота;
  • перекрытие потока рабочих сред обеспечивается малым ходом крана.

На заметку! Перпендикулярное расположение патрубков на входе и выходе помимо всего прочего позволяет снизить присутствующее в системе избыточное гидравлическое давление.

Проходные. Монтируются такие изделия на горизонтальном либо вертикальном узле трубопровода. Конструкция вентиля запорного проходного бывает двух видов: сильфонная (с высокой степенью герметичности) и сальниковая. Из недостатков такой детали эксперты выделяют:

  • высокое гидравлическое сопротивление;
  • довольно большой вес;
  • сложность конструкции корпуса. Это обусловливает тот факт, что для облегчения манипуляций проходной вентиль часто комплектуется электроприводом;
  • большие строительные размеры;
  • наличие зоны застоя. Там могут скапливаться частицы ржавчины, что, как правило, приводит к коррозии.

Конструкция сильфонного вентиля обеспечивает более высокую степень герметичности, чем сальниковые устройстваКонструкция сильфонного вентиля обеспечивает более высокую степень герметичности, чем сальниковые устройства

Корпус запорного проходного муфтового вентиля имеет 2 штуцера, на которых нарезана внутренняя или наружная резьба. В последнем случае муфта накручивается на корпус, а в сгон трубопровода монтируется её свободный конец. При наличии на запорной арматуре внутренней резьбы соединение с трубой выполняется путём вкручивания сгона в корпус проходного стального или латунного запорного муфтового вентиля.

Прямоточные. По внешнему виду устройство данного типа схоже с проходным вентилем, но длиннее и намного больше по размерам. Его конструктивное исполнение характеризуется тем, что патрубки располагаются противоположно друг другу. Регулировка потока в этом запорном вентиле осуществляется за счёт поперечного перемещения пропускного элемента, когда седло устройства совмещается с границами пропускного отверстия. Несомненным достоинством такой запорной арматуры является отсутствие зон застоя и малое гидравлическое сопротивление.

Виды запирающих элементов

Современная промышленность выпускает вентили с тремя типами запирающих элементов. Собственно, их форма и лежит в основе общепринятых названий этих деталей:

  • цилиндрический;
  • конусный;
  • шаровый.

Шаровые вентили — это современная конструкция, которая отличается большей надежностью, чем конусные моделиШаровые вентили — это современная конструкция, которая отличается большей надежностью, чем конусные модели

Конусные потихоньку теряют свою былую востребованность. Их, практически, вытеснили другие два вида запорной арматуры. Тому причиной послужило наличие у конусных вентилей следующих недостатков:

  • для управления потоком воды необходимо прикладывать значительный по величине крутящий момент.
  • коническая пробка из-за быстрого износа требует постоянной притирки и подгонки.

Зато вентили с цилиндрическими и шаровыми запирающими элементами прочно обосновались на лидирующих позициях данного сегмента сантехнического рынка. Обусловлено это простотой конструкции, не предусматривающей при эксплуатации дополнительного технического обслуживания. Однако здесь есть свои нюансы. Так, например, затвор цилиндрического вентиля не прижимается вплотную к седлу, из-за чего не обеспечивается высокая степень герметичности. Поэтому использовать такие устройства лучше для регулирования потока на каких-либо промежуточных сегментах магистрали, а не для его полного перекрытия.

Сферический запорный элемент шарового вентиля имеет сквозное отверстие и устанавливается в прямоточный корпус.

На заметку! В большинстве случаев прямоточные вентили, оснащённые шаровым затвором, выполняют функции только запорной арматуры. Регулировка потока с их помощью выполняется достаточно сложно.

Шаровые вентили применяют чаще всего для перекрытия или подачи рабочей жидкости, например, на водопроводных стояках в домах Шаровые вентили применяют чаще всего для перекрытия или подачи рабочей жидкости, например, на водопроводных стояках в домах

Открытие движения воды осуществляется поворотом рукояти до совмещения продольных осей корпуса и пропускного отверстия. Для того чтобы перекрыть поток, пропускное отверстие необходимо развернуть в направлении, перпендикулярном к оси корпуса.

Замена вентилей

Владельцы квартир в домах, сданных в эксплуатацию более 15 лет тому назад, зачастую вынуждены заниматься вопросом не только замены вентиля на стояке, но и ревизией всей запорной арматуры. Выполнение подобных работ сложным не назовёшь, однако без наличия слесарных инструментов (ключей, отвёрток, льна) и определённых навыков здесь не обойтись.

Все стояки являются общедомовым имуществом, поэтому проводить замену их комплектующих должна управляющая организация. Однако на практике добиться от неё оказание такого рода услуг очень сложно. Иногда бывает проще выполнить эту работу своими руками.

Сначала подбирается подходящая запорная арматура. Здесь необходимо прислушаться к мнению профессионалов. Независимо от того, идёт ли речь о замене вентиля на воду холодную или горячую, они советуют остановить свой выбор на устройствах шарового типа. Причина кроется в их долговечности и высокой надёжности. И даже если такой вентиль выйдет из строя, произвести его очередную замену будет очень легко.

Прежде, чем приступить к замене вентиля, необходимо перекрыть стояк. Если имеется беспрепятственный доступ в подвал, сделать это можно самостоятельно. В противном случае придётся писать заявление в управляющую организацию.

Сложность установки или замены запорного вентиля зависит от типа труб и вида соединенияСложность установки или замены запорного вентиля зависит от типа труб и вида соединения

После перекрытия стояка производится слив воды. Демонтаж старой запорной арматуры необходимо проводить очень осторожно, чтобы не допустить повреждения трубы и присутствующей на ней резьбе.

Сделав это, на резьбу труб намотайте ФУМ-ленту или лён. Так вы повысите герметичность соединений и исключите возможность подкапываний, которые в будущем непременно перерастут в течи.

Наворачивайте вентиль на трубу без спешки, чтобы не возник его перекос, из-за которого может повредиться резьба. Выполняя монтаж, следите за расположением рукоятки запорного устройства. Она должна оставаться вверху. Иначе перекрыть воду в дальнейшем будет очень сложно. Перетягивать гайки тоже не следует, чтобы тело трубы не лопнуло. В завершение работ нанесите на места соединений силиконовый герметик.

Источник Источник Источник https://pronpz.ru/armatura/ventil.html
Источник Источник https://sanitarywork.ru/publications/ventili-i-zadvizki/ventil-vodoprovodnyi-zapornyi-vidy-i-naznacenie

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *