Запорный клапан и его роль в трубопроводах

Материалы.

Для изготовления клапанов применяются различные материалы: серый литейный или ковкий чугун, бронза, углеродистая или нержавеющая сталь и сплавы на основе никеля, такие, как монель и инконель. Эти материалы различаются по стоимости, диапазону рабочих температур и коррозионной стойкости и перечислены в порядке возрастания стоимости. Серый чугун пригоден для большинства не очень ответственных приложений, особенно в водопроводах. Бронза обладает высокой коррозионной стойкостью и применяется для коррозионно-активных сред. Углеродистая сталь прочна и может использоваться при высоких давлениях. Хромомолибденовая сталь отличается жаропрочностью и применяется при высоких температурах (порядка 600 ° С), например на теплоцентралях. Нержавеющая сталь и сплавы никеля обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем бронза, и высокой жаропрочностью. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ; МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Клапаны из этих материалов используются при давлениях от менее 0,5 МПа (городские системы водоснабжения) до 70 МПа (гидроприводы). Рабочая температура может изменяться в диапазоне от 255 ° С (жидкий водород) до 800 ° С (газовые турбины). Дешевые материалы типа серого чугуна иногда покрывают эпоксидной смолой для защиты от коррозии.

Внутренние части клапана могут быть выполнены из тех же материалов, что и корпус, но используются также пластмассы, резина и упрочняющие покрытия. В качестве уплотняющих материалов, герметизирующих седло, шток и затвор, обычно применяют хлопок, тефлон, резину или графит в зависимости от вида рабочей среды и температуры. Уплотняющие материалы должны обеспечивать хорошую герметизацию и в то же время низкое трение для обеспечения свободного перемещения штока.

Как работает трехходовой клапан в системе отопления

Принцип работы клапана заключается в смешивании потоков воды с разной температурой. Для чего это нужно делать? Если не вдаваться в технические подробности, можно ответить так: для продления срока службы отопительного котла и его более экономичной работы.

Трехходовой клапан смешивает нагретую воду с остывшей после прохождения по отопительным приборам и направляет ее снова в котел для нагрева. На вопрос, какую воду нагреть быстрее и легче – холодную или горячую – в состоянии ответить каждый.

Одновременно со смешиванием клапан потоки еще и разделяет. Возникает естественное желание автоматизировать сам процесс управления. Для этого клапан оснащается термодатчиком с терморегулятором. В этом случае лучше всего здесь справляется электрический привод. От устройства привода зависит качество функционирования всей системы отопления.

1. Такой клапан устанавливается в тех местах трубопровода, где необходимо разбить циркуляционный поток на два контура:
2. С постоянным гидравлическим режимом.
3. С переменным.

Обычно постоянный гидравлический поток используют потребители, для которых подается качественный теплоноситель определенного объема. Регулируется он в зависимости именно от качественных показателей.

Переменный поток потребляют те объекты, для которых качественные показатели не являются главными. Им важен количественный коэффициент. То есть для них регулировка подачи производится по требуемому количеству теплоносителя.

Есть в категории запорной арматуры и двухходовые аналоги. В чем отличие этих двух видов? Трехходовой клапан работает совершенно по-другому. В его конструкции шток не может перекрыть поток с постоянным гидравлическим режимом.

Он всегда открыт и настроен на определенный объем теплоносителя. А значит, потребители будут получать необходимый объем как в количественном, так и в качественном эквиваленте.

По сути, клапан не может перекрыть подачу на контур с постоянным гидравлическим потоком. А вот переменное направление он перекрывать способен, тем самым позволяя регулировать напор и расход.

Если совместить два двухходовых клапана, то получится трехходовая конструкция. При этом оба клапана должны работать реверсивно, то есть при закрытии первого обязательно открывается второй.

Виды трехходовых клапанов по принципу работы

• По принципу действия этот вид делится на два подвида:
• Смесительные.
• Разделительные.

Уже по названию можно понять, как работает каждый тип. У смесительного один выход и два входа. То есть он выполняет функцию смешивания двух потоков, что необходимо для понижения температуры теплоносителя. Кстати, для создания нужной температуры в системах теплых полов это идеальное устройство.

Регулировать температуру выходящего потолка достаточно просто. Для этого необходимо знать температуру двух входящих потоков и точно рассчитать пропорции каждого, чтобы на выходе получить требуемый температурный режим. Кстати, этот вид устройства, если его правильно установить и отрегулировать, может работать и по принципу разделения потоков.

Трехходовой кран разделительного действия разбивает основной поток на два. Поэтому у него два выхода и один вход. Этот прибор обычно используется для разделения горячей воды в системах горячего водоснабжения. Нередко специалисты устанавливают его в обвязках воздухонагревателей.

По внешнему виду оба устройства ничем не отличаются между собой. Но если рассмотреть их чертеж в разрезе, то есть одно различие, которое сразу же бросается в глаза. В смесительном приборе установлен шток с одним шаровым клапаном.

Он располагается в центре и перекрывает седло главного прохода. В разделительном таких клапанов два на одном штоке, и они устанавливаются в выходных патрубках. Принцип их действия таков — первый закрывает один проход, прижимаясь к седлу, а второй в это время открывается другой проход.

1. Современный трехходовой кран делится на два типа по способу управления:
2. Ручной.
3. Электрический.

Чаще приходится сталкиваться с ручным вариантом, который похож на обычный шаровой кран, только с тремя патрубками — выходами. Электрические автоматические системы чаще всего используются для распределения тепла в частном домостроении.

Как и любое устройство, трехходовой кран определяется по диаметру подводящей трубы и давлению теплоносителя. Отсюда и ГОСТ, который позволяет провести сертификацию. Несоблюдение ГОСТа является грубым нарушением, особенно, когда дело касается давления внутри трубопровода.

Вентиль

Отличие вентиля от задвижки в том, что у него запорный элемент (тарельчатый (золотниковый), игольчатый) движется параллельно относительно потока вещества в трубе. Вентиль запорный (правильно — клапан) также используется преимущественно для перекрывания движения среды в трубе, но может применяться и для регулирования гидравлического сопротивления в трубопроводе (интенсивности потока).

Вентили запорные обеспечивают лучшую герметизацию при перекрытии потока, потому применяются в гораздо более тяжелых условиях (давление в системе от полного вакуума до 250 атм, температурный режим от –200 до +600 °С). Но за это приходится расплачиваться размером — клапаны применяются только на трубах с относительно небольшим сечением (Ду 15–150). На трубах большего диаметра сила давления потока вещества на параллельно движущийся золотник значительно утяжеляет управление им.

Конструкция вентильного клапана существенно отличается — состоит из корпуса с внутренним седлом, которое перекрывается золотниковым затвором. Золотник приводится в движение поворотным шпинделем, двигающимся по ходовой гайке бугельного узла. Вращение шпинделю придается ручным штурвальным колесом или приводным электродвигателем.

По характеру подсоединения патрубков к трубопроводной сети бывают: вентиль фланцевый, муфтовый, штуцерный. По способу и материалу изготовления обычно бывают литыми (вентиль чугунный фланцевый, из алюминиевых, латунных сплавов) или стальными штамповано-сварными.

Вентиль водопроводный: ремонт

При повреждении запорного элемента вентиля его заменяют аналогичным неизношенным или новым узлом. Для этого участок трубопровода освобождают от жидкости, перекрывая его с обеих сторон. Затем производится демонтаж запорного элемента клапанного типа. Шаровый вентиль снимается полностью рожковыми или На фланцах гайки скручивают параллельно и постепенно — по 3-4 витка на каждой.

Сначала следует проверить исправность уплотнителей, которые заменяют при износе. Протечки большей частью происходят по причине деформации прокладок и при срыве резьбы при неправильной установке. Затем производится осмотр корпуса и седла. При отсутствии трещин узел собирается снова. Корпус ремонту не подлежит, если на нем появятся механические повреждения. Прирастание к трубопроводу требует его обрезки и необходимости проведения в дальнейшем сварочных работ.

В этом случае придется устанавливать вентиль водопроводный новый или отремонтированный. Неподготовленному человеку браться за сложный ремонт не стоит из-за незнания его особенностей.

Запорная арматура создает дополнительное сопротивление, поэтому в местах соединений могут образоваться засоры. Снимать вентили не всегда следует. Порой достаточно просто промыть трубопроводы, открыв все краны.

Замену сальника можно сделать аккуратно своими руками. Для этого надо перекрыть подачу воды со стояка, разобрать запорный механизм, заменить прокладки и смазать подвижные части.

Общие характеристики разных видов запорной арматуры

Запорная арматура используется при устройстве газопроводных и канализационных систем. Ее можно увидеть на трубопроводах общего назначения, промышленного типа, промышленных трубопроводах с особыми условиями работы, сантехнических трубопроводах и на многих других. Они предназначены для того, чтобы перекрывать любые водные либо газовые потоки.

Ремонт смесителя своими руками.

Для этих целей служат задвижка, кран, вентиль, клапан, а также иные запирающие механизмы. Бытовая сантехника не обходится без подобных механизмов, но мало кто понимает, чем отличается кран от задвижки. Без этого просто невозможно подключить бытовую технику, устранить течь, перекрыть газ или поменять смеситель. Сантехника окружает нас сплошь и рядом, а запорная арматура – неотъемлемая ее часть.

Но, исходя из их функциональных характеристик и области применения, выбирается тот или иной вид устройства. Для правильного выбора следует знать, чем может отличаться принцип их работы, и какую функцию каждый из них выполняет.

Как установить вентиль на трубу

Способ установки зависит от выбранного вида вентиля.

Монтаж резьбового вентиля

Установка резьбового вентиля водоснабжения производится по следующей схеме:

1. если резьбы на трубах нет, то ее можно нарезать при помощи специального оборудования. Для этого используется плашка нужного размера. Нарезка резьбы производится при вращении плашки по трубе. Для удобства можно применять плашкодержатель;

Нарезка резьбы плашкой и плашкодержателем

1. на концы труб надеваются контргайки, являющиеся фиксаторами вентиля;
2. резьба герметизируется. В качестве герметика можно использовать ФУМ-ленту, льняную нить ил специальную нить Тангит Унилок;

Уплотнение резьбового соединения для устранения протечек

1. вентиль накручивается на уплотненную резьбу и фиксируется контргайками.

Крепление вентиля к трубам

Процесс замены резьбового крана на водопроводной трубе представлен на видео:

• часть 1;
• часть 2.

Монтаж фланцевого вентиля

Установить вентиль на водопроводную трубу при помощи фланцев можно по следующей схеме:

1. на концы труб методом дуговой сварки крепятся фланцы;
2. между фланцами на трубах и фланцами на кране устанавливаются резиновые прокладки, позволяющие достичь герметичности соединения;
3. фланцы скрепляются между собой болтами.

Технология обустройства фланцевого соединения

После установки вентиля любым способом рекомендуется проверить герметичность соединений. Для этого вода подается в систему постепенно.

Таким образом, выбрать вентиль для водопровода и установить его, зная простые инструкции, можно своими силами. Для этого не требуется специальных навыков и большого набора инструментов.

Разновидности регулирующих вентилей

Выделяют такие виды регулирующих клапанов:

• стандартные (вентили);
• редукторы для сниженного давления;
• обратного вида;
• перепускного вида;
• подпиточные.

По конструктивным особенностям регулировочный клапан бывает односедельный и двухседельный. В первом варианте расчетное сечение прохода запорно-регулирующей арматуры образуется одним затвором, во втором – двумя. Затворы двухседельных клапанов расположены на единой оси и работают параллельно.

В зависимости от вида перекрытия потока можно выделить запорно-регулирующие вентили и регулирующие проходные. Последние обычно располагают на прямолинейных участках трубопровода.

Конструктивные особенности корпуса достаточно разнообразны. В связи с этим существует деление вентилей на проходные, прямоточные, смесительные, угловые.

Конструкция регулирующих вентилей бывает самой разной и классифицируются они в зависимости от назначения типа перекрытия потока

В прямоточных вентилях патрубки располагаются противоположно один другому. В конструкции смесительного типа предусматривается разное количество патрубков, благодаря чему существует возможность соединения потоков, имеющих различные параметры.

Типы трубопроводной арматуры

Несмотря на многообразие видов устройств, относящихся к арматуре трубопроводных систем, специалисты выделяют их четыре основных типа. Отнесение арматуры к тому или иному типу осуществляется с учетом конструкционных особенностей оборудования. Они могут выражаться в направленности движения запирающего/регулирующего элемента по отношению к направлению перемещения транспортируемого вещества.

• Задвижка отличается перпендикулярным движением запирающего/регулирующего элемента относительно оси движения жидкости или газа по трубопроводной системе.

• Клапан – это тип устройств с запирающим/регулирующим элементом, который может перемещаться параллельно оси движения, транспортируемого по трубопроводной системе вещества. Специалисты рекомендуют избегать названия «вентиль» в отношении арматуры этого типа, так этот термин может иметь несколько неоднозначных трактовок.

• В кране запирающий/регулирующий элемент вращается вокруг своей оси, совершая при этом поступательные перемещения. Рабочий элемент оборудования кранового типа имеет форму тела вращения и может перемещаться под разным углом к направлению оси перемещения рабочей среды.

• В дисковом затворе запирающий/регулирующий элемент совершает вращение вокруг оси, расположенной под определенным углом к оси направления потока вещества, которое транспортируется по трубопроводной системе. Отличие арматуры этого типа заключается в рабочем элементе, имеющем форму диска.

Все вышеперечисленные типы арматуры могут быть структурированы по отдельным составляющим. К примеру, по форме седел и затворов различают клиновые и параллельные задвижки (они имеют выдвижной либо невыдвижной шток/шпиндель).

В зависимости от формы, которую имеют затворы, трубопроводная арматура типа клапана также разделяется на несколько разновидностей. Существуют затворы тарельчатые и игольчатые (имеют конусную форму). Встречаются также одно- или двухседельные клапаны.

Трубопроводная арматура типа крана по форме рабочего элемента может быть конусной, шаровой и цилиндрической.

Разные типы арматуры имеют свои преимущественные характеристики и определенные недочеты. В зависимости от таких характеристик устройства арматура каждого типа имеет свою сферу применения.

Для устройств типа задвижки отличительными параметрами являются:

• значительная строительная высота (расстояние от горизонтальной оси трубопроводной системы до верха шпинделя (штока/привода) в состоянии полного открытия устройства);

• малая строительная длина (расстояние от одной наружной торцевой присоединительной плоскости до другой);

• малое гидравлическое сопротивление;

• значительное усилие на привод затвора;

• медленное срабатывание;

• повышенный износ поверхности седел при использовании в трубопроводах, транспортирующих жидкости с высоким уровнем загрязнения.

Нужно отметить, что задвижки более предпочтительны при использовании в качестве запорной арматуры.

Наиболее распространенным типом трубопроводной арматуры являются клапаны. Их отличительные характеристики выглядят следующим образом:

• небольшая строительная высота;

• значительная строительная длина;

• быстрое срабатывание;

• большое гидравлическое сопротивление с высоким уровнем герметизации.

Клапаны используют во многих устройствах регулирующего вида.

В арматуре кранового типа сочетаются характеристики присущие клапанам (строительная высота и скорость срабатывания) и задвижкам (небольшая строительная длина).

Для дисковых затворов характерными признаками являются:

• небольшая строительная высота;

• малая строительная длина;

• небольшое усилие на затворный привод;

• быстрое срабатывание;

• невысокие параметры гидравлического сопротивления.

Преимущества регулирующих клапанов

Этот вид регулятора используется в бытовых и промышленных системах водо– и газоснабжения, теплосетях и нефтяных магистралях.

Рекомендуем ознакомиться: Вакуумный клапан для систем канализации

Широкая популярность регулирующих клапанов обусловлена их достоинствами:

• Надежность и долговечность. Корпус изготавливают из прочных материалов, таких как нержавеющая сталь, латунь, чугун, легированные сплавы металлов, устойчивых к воздействию агрессивных химических веществ.
• Простота конструкции и эффективность. Механизм работы клапана прост и при этом достаточен для выполнения задачи точного регулирования напора рабочей среды.

Защитные устройства пневматических приводов

Многоконтурные тормозные приводы характеризуются автономностью каждого контура, что проявляется в сохранении их работоспособности при разгерметизации или выходе из строя одного или нескольких контуров, входящих в привод.
В пневматических многоконтурных приводах автономность контуров осуществляется посредством защитных клапанов – тройного, двойного и одинарного.

***

Двойной защитный клапан

Двойной защитный клапан (рис. 1, а) служит для распределения поступающего из компрессора сжатого воздуха по двум контурам и поддержания давления в одном контуре при повреждении другого. Сжатый воздух из компрессора, пройдя регулятор давления и предохранитель от замерзания, поступает в центральную полость и, отжав два плоских клапана, через вывод проходит в контур вспомогательной тормозной системы, и одновременно, через другой вывод – в контур стояночной и запасной систем тягача и прицепа.

Если в одном из контуров, например, соединенным с правым выводом, произошла утечка воздуха, то центральный поршень вместе с правым пластинчатым клапаном под действием давления воздуха в левом выводе переместится вправо и прижмется к к упорному поршню (клапан при этом остается закрытым).
Как только давление в центральной полости будет больше усилия пружины первого упорно поршня, правый пластинчатый клапан отойдет от центрального поршня и избыточный воздух выйдет в негерметичный контур.
То же самое произойдет в случае повышенного расхода воздуха в одном из контуров. При повреждении одного из контуров двойной защитный клапан поддерживает в другом контуре давление 0,52…0,54 МПа.

***

Тройной защитный клапан

Тройной защитный клапан (рис. 1, в) распределяет воздух, поступающий из компрессора, по трем автономным контурам и, при повреждении одного из них, сохраняет давление в исправных контурах.

Сжатый воздух из компрессора поступает в левую и правую полости и при возрастании давления до 0,52 МПа открывает левый и правый клапаны, преодолевая сопротивление своих пружин. Прогибая левую и правую мембраны, сжатый воздух поступает через выводы в контуры рабочих тормозных механизмов колес переднего моста и прицепа, а также колес задней тележки и прицепа.
В то же время сжатый воздух открывает левый и правый перепускные клапаны, поступает в центральную полость и при давлении 0,51 МПа, открыв центральный клапан, проходит через вывод в контур системы растормаживания.

При разгерметизации одного из контуров давление в связанной с ним полости защитного клапана уменьшится и под действием пружины клапан поврежденного контура закроется.

Если разгерметизируется питающая магистраль, идущая от компрессора, то все клапаны закроются под действием своих пружин и в контурах сохранится имеющееся в них давление.

***

Одинарный защитный клапан

Одинарный защитный клапан (рис. 2) служит для соединения двух контуров тормозной системы и обеспечения их независимо работы. В его функции входит сохранение давления в ресивере тягача при аварийном падении давления в магистрали прицепа, и предохранения прицепа от самопроизвольного затормаживания при внезапном падении давления в ресивере тягача.

При давлении 0,55 МПа сжатый воздух, поступающий через входной канал, преодолевая сопротивление возвратной пружины поршня, поднимает мембрану и проходит в выходной канал, а оттуда через обратный клапан поступает в питающую магистраль прицепа.

При падении давления в входном канале ниже 0,545 МПа возвратная пружина поршня возвращает мембрану на место. Обратный клапан не позволяет сжатому воздуху из питающей магистрали попасть в выходной канал под мембрану.

***

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Как монтируются обратные клапаны для насосных станций

Обратный клапан для совместной работы с насосной станцией следует выбрать на этапе составления проекта. В некоторых моделях насосов такие затворы включены в конструкцию, для остальных существует несколько правил:

• Для насосов вакуумного типа (всасывающих) затвор монтируется на выходе насоса, до гидроаккумулятора.
• При большой глубине скважины и при большом расстоянии от скважины на поверхности следует установить дополнительное устройство на водозаборе.
• Для напорных насосов, опускаемых в скважину, затвор монтируется на выходной патрубок.

Кроме того, при монтаже следует строго соблюдать направление потока, указанное на корпусе, и тщательно уплотнять все соединения.

Разница между клапаном и затвором

Обратные клапаны используются для предотвращения обратного потока среды в трубопроводе, который может стать причиной аварии, например, в случаи внезапной остановки насоса и др.

Затвор – это основной узел обратного клапана. Он пропускает среду в одном направлении и перекрывает ее поток в обратном.

По принципу действия и по конструкции обратные клапаны подразделяют на:

• подъемные (Изображение № 1)
• поворотный обратный затвор (Изображение № 2)

Изображение № 1 — Обратный затвор подъемного типа 1– корпус; 2– золотник; 3– пружина; 4– крышка; 5 – болт Изображение № 2 — Обратный затвор 1– корпус; 2– захлопка; 3– крышка; 4 – серьга

• в качестве подпиточных клапанов гидроприводов, работающих с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости;
• в гидроприводах, представляющих собой несколько насосов, с целью исключения взаимовлияния при одномоментной работе;
• в системах фильтрации — гарантируют движение потока только в одном заданном направлении;
• в гидролиниях, требующих строго направления движения.

Выводы сайт

1. Запорные органы вентиля перемещаются параллельно потоку, задвижки – перпендикулярно. Это делает задвижки более надежными, но обеспечивает более легкое вращение вентилей при больших нагрузках.
2. Вентиль имеет более простую конструкцию и, соответственно, более низкую стоимость.
3. Задвижка может находиться только в двух положениях (открыто-закрыто), а установка вентиля позволяет регулировать уровень наполнения трубопроводов или объем расходуемых газов и жидкостей.

Все трубопроводы снабжаются соответствующей арматурой. Ее назначение — открывать и перекрывать поток жидкости (газа), регулировать ее температуру, давление или расход, а также предохранять оборудование от нерасчетных режимов. В соответствии с назначением арматура бывает запорной, регулирующей, предохранительной, приводной и др. К какому же типу арматуры относятся краны и вентили, и в чем состоит их различие?