Руководство по клапанам

Что такое клапаны?

Клапаны - это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе. Они являются важными компонентами системы трубопроводов, которая транспортирует жидкости, газы, пара, суспензии и т. д.

Доступны различные типы клапанов: задвижной, шаровый, запорный, клапан-бабочка, обратный клапан, диафрагменный клапан, шланговая задвижка, сброса давления, регулирующие клапаны и т. д. Каждый из этих типов имеет несколько моделей, каждая из которых имеет свои особенности и функциональные возможности. Некоторые клапаны управляются самостоятельно, в то время как другие приводятся в действие вручную или с помощью привода, пневматического или гидравлического привода.

Функции клапанов

• Остановка и запуск потока
• Уменьшить или увеличить поток
• Контроль направления потока
• Регулирование потока или давления процесса
• Сбросить трубопроводную систему от определенного давления

штурвал     шпиндель     крышка сальника     сальник   крышка   корпус    клин   седло

Существует множество конструкций, типов и моделей клапанов с широким спектром промышленного применения. Все они удовлетворяют одной или нескольким функциям, указанным выше. Клапаны являются дорогостоящими предметами, и важно, чтобы для этой функции был задан правильный клапан, и он должен быть изготовлен из материала, соответствующего рабочей жидкости.

Независимо от типа, все клапаны имеют следующие основные части: корпус, крышка, запорная часть (внутренние элементы), привод и уплотнение. Основные части клапана показаны на рисунке справа.

Корпус клапана

Корпус клапана, иногда называемый оболочкой, является основной границей клапана давления. Он служит основным элементом сборки клапана, потому что это каркас, который скрепляет все детали.

Корпус, первая граница давления клапана, противостоит нагрузкам давления жидкости из соединительных трубопроводов. Он принимает входной и выходной трубопроводы через резьбовые, болтовые или сварные соединения.

Концы корпуса клапана предназначены для соединения клапана с патрубком трубопровода или сопла для оборудования с помощью различных типов концевых соединений, таких как приварные или сварные враструб, резьбовые или фланцевые.

Корпуса клапанов отлиты или выкованы в различных формах, и каждый компонент имеет определенную функцию и изготовлен из материала, подходящего для этой функции.

Крышка клапана

Крышка для отверстия в теле клапана, и он является вторым наиболее важной границей клапана давления. Как и корпуса клапанов, крышки доступны во многих исполнениях и моделях.

Крышка действует как крышка на корпусе клапана, отливается или выковывается из того же материала, что и корпус. Обычно он соединяется с корпусом резьбовым, болтовым или сварным соединением. Во время изготовления клапана внутренние компоненты, такие как шток, диск и т. д., Помещаются в корпус, а затем крепится крышка, чтобы удерживать все детали вместе внутри.

Во всех случаях крепление крышки к корпусу считается границей давления. Это означает, что сварное соединение или болты, которые соединяют крышку с корпусом, являются элементами, удерживающими давление. Крышки клапанов, хотя и необходимы для большинства клапанов, представляют собой повод для беспокойства. Крышки могут усложнить изготовление клапанов, увеличить размер клапанов, составить значительную часть затрат на клапаны и стать источником потенциальной утечки.

Затвор арматуры

Съемные и сменные внутренние части клапанов, которые вступают в контакт с текучей средой, в совокупности называют затвором клапана. Эти детали включают седло (и) клапана, диск, сальники, проставки, направляющие, втулки и внутренние пружины. Корпус клапана, крышка, уплотнение и т. д., Которые также входят в контакт с текучей средой, не считаются затвором клапана.

Характеристики затвора клапана определяются интерфейсом диска и седла и отношением положения диска к седлу. Из-за отделки, основные движения и управление потоком возможны. В конструкциях с вращательным движением диск скользит вплотную к седлу, вызывая изменение отверстия потока. В конструкциях с линейным движением диск поднимается перпендикулярно от седла, так что появляется кольцевое отверстие.

Детали отделки клапана могут быть изготовлены из различных материалов из-за различных свойств, необходимых для противостояния различным силам и условиям. На втулки и сальники не действуют те же силы и условия, что и на диск и седло (и) клапана.

Свойства текучей среды, химический состав, давление, температура, скорость потока, скорость и вязкость являются одними из важных факторов при выборе подходящих материалов отделки. Материалы отделки могут быть, а могут и не совпадать с материалом корпуса или крышки.

Диск клапана и седло

Диск

Диск - это та часть, которая позволяет регулировать или останавливать поток, в зависимости от его положения. В случае заглушки или шарового крана диск называется заглушкой или шариком. Диск является третьей наиболее важной границей первичного давления. Когда клапан закрыт, на диск подается полное давление системы, и по этой причине диск является компонентом, связанным с давлением.

Диски обычно кованые, а в некоторых конструкциях имеют твердую поверхность, обеспечивающую хорошие износостойкие свойства. Большинство клапанов названы, дизайн их дисков.

Седло

Седло или уплотнительные кольца обеспечивают посадочную поверхность для диска. Клапан может иметь одно или несколько седел. В случае с шаром или поворотным обратным клапаном обычно имеется одно седло, которое образует уплотнение с диском для остановки потока. В случае задвижки есть два сиденья; один на стороне вверх по течению, а другой на стороне ниже по течению. Диск задвижки имеет две посадочные поверхности, которые входят в контакт с седлами клапана, образуя уплотнение для остановки потока.

Чтобы улучшить износостойкость уплотнительных колец, поверхность часто подвергается твердому воздействию при сварке и последующей обработке контактной поверхности уплотнительного кольца. Точная обработка поверхности посадочного места необходима для хорошей герметизации при закрытии клапана. Уплотнительные кольца обычно не считаются деталями, ограничивающими давление, потому что корпус имеет достаточную толщину стенки, чтобы выдерживать расчетное давление, не полагаясь на толщину уплотнительных колец.

Шток вентиля

Шток клапана обеспечивает необходимое движение к диску, пробке или шару для открытия или закрытия клапана и отвечает за правильное расположение диска. Он соединен с маховиком клапана, приводом или рычагом на одном конце, а на другой стороне - с диском клапана. В запорных или шаровых клапанах линейное движение диска необходимо для открытия или закрытия клапана, в то время как в плунжерных, шаровых и дроссельных клапанах диск вращается для открытия или закрытия клапана.

Штоки обычно кованый и соединяют с диском с помощью резьбовых или других технологий. Чтобы предотвратить утечку, в области уплотнения необходима тонкая обработка поверхности штока.

Существует пять типов стержней клапанов:

• с выдвижным штоком 

Внешняя часть штока имеет резьбу, а часть штока в клапане гладкая. Резьба штока изолирована от проточной среды уплотнением штока. Два различных стиля этих конструкций доступны; 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 обозначен как "O. S. and Y." это общая конструкция для клапанов NPS 2 и более.

• с внутренним выдвижным винтом

Резьбовая часть штока находится внутри корпуса клапана, а уплотнение штока - вдоль гладкого участка, который снаружи подвергается воздействию атмосферы. В этом случае резьба штока находится в контакте с текучей средой. При вращении шток и маховик поднимаются вместе, чтобы открыть клапан.

• с внутренним не выдвижным винтом

Резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана движется вдоль штока, как гайка, если шток вращается. Стержневые нити подвергаются воздействию текучей среды и, как таковые, подвергаются воздействию. Вот почему эта модель используется, когда пространство ограничено для обеспечения линейного перемещения, а текучая среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.

• раздвижной шток

Этот шток клапана не вращается и не поворачивается. Он скользит внутрь и наружу клапана, чтобы открыть или закрыть клапан. Эта конструкция используется в ручных рычагах с быстрым открытием клапанов. Он также используется в регулирующих клапанах, управляемых гидравлическими или пневматическими цилиндрами.

• вращающийся шток

Это часто используемая модель для шаровых, пробковых и дроссельных клапанов. Четвертьоборотный ход штока открывает или закрывает клапан.

Уплотнение штока клапана

Для надежного уплотнения между штоком и крышкой необходима прокладка. Это называется уплотнением, и она снабжена, например, следующими компонентами:

• толкатель сальника, рукав, сжимающий набивку, сальником в так называемую сальниковую коробку.
• сальник, своего рода втулка, которая сжимает упаковку в сальник.
• сальниковая камера, камера, в которой упаковывается сжатый материал.
• упаковка, доступная в нескольких материалах, таких как тефлон, эластомер, волокнистый материал и т. д.
• заднее седло - это расположение сидений внутри затвора. Оно обеспечивает уплотнение между штоком и крышкой и предотвращает повышение давления в системе против заклинивания клапана, когда клапан полностью открыт. Заднее седло часто применяется в задвижках.

Важным аспектом срока службы клапана является уплотнительный узел. Почти все клапаны, такие как стандартные шаровые, запорные клапаны и дроссельные заслонки, имеют свою уплотнительную сборку, основанную на силе сдвига, трении и разрыве.

Поэтому уплотнение клапана должна выполняться надлежащим образом, чтобы предотвратить повреждение штока и потери жидкости или газа. Если уплотнение слишком слабо, клапан будет протекать. Если уплотнение слишком тугое, это повлияет на движение и возможное повреждение штока.

1. Крышка сальника  2. Сальник  3. Набивочная камера с уплотнением  4. Заднее седло

Хомут клапана и гайка вилки

Хомут клапана

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

Гайка вилки

Гайка вилки - это гайка с внутренней резьбой, которая расположена в верхней части хомута, по которому проходит шток. В запорном например, гайка поворачивается и шток перемещается вверх или вниз. В случае клапанов шаровых гайка фиксируется, и шток вращается через нее.

Привод запорного устройств

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

Клапаны с ручным управлением на четверть оборота, такие как шаровые, запорные или дроссельные, имеют рычаг для приведения в действие клапана.

В некоторых случаях невозможно или не желательно приводить клапан в действие вручную с помощью маховика или рычага. Эти приложения включают в себя:

Большие клапаны, которые должны работать против высокого гидростатического давления

Клапаны они должны эксплуатироваться из удаленного места

Когда время открытия, закрытия, дроссельной заслонки или ручного управления клапаном больше, чем требуется согласно критериям проектирования системы

Эти клапаны обычно оснащены приводом.

Привод в самом широком определении - это устройство, которое производит линейное и вращательное движение источника энергии под действием источника управления.

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

• Зубчатые приводы
• Электроприводы
• Пневматические приводы
• Гидравлические приводы
• Электромагнитные приводы

Классификация клапанов

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

• Клапаны линейного движения. Клапаны, в которых закрывающий элемент, как, например, запорные клапаны, задвижка, мембрана, зажим и подъемный клапан, движутся по прямой линии, чтобы позволить, остановить или регулировать поток.
• Клапаны поворотного движения. Когда запорный элемент клапана движется по угловой или круговой траектории, как в случае с дроссельными, шаровыми, заглушками, эксцентриковыми и поворотными обратными клапанами, клапаны называются клапанами поворотного движения.
• Клапаны четверть оборота. Некоторые поворотные клапаны требуют примерно четверти оборота, от 0 до 90 °, движения штока, чтобы полностью открыться из полностью закрытого положения или наоборот.

Классификация клапанов основанная на движении

Тип клапана	Линейное движение	Поворотное движение	Четверть оборота
шиберная задвижка	да	нет	нет
шаровой клапан	да	нет	нет
пробковый клапан	нет	да	да
шаровый клапан	нет	да	да
дроссельный вентиль	нет	да	да
поворотный обратный клапан	нет	да	нет
диафрагменный клапан	да	нет	нет
шланговая задвижка	да	нет	нет
клапан сброса давления	да	нет	нет
компенсационный клапан	да	нет	нет

Классы давления

Значения давления и температуры клапанов обозначены номерами классов. ASME B16.34, фланцевые, резьбовые и сварные концы является одним из наиболее широко используемых стандартов для клапанов. Он определяет три типа классов: стандартный, специальный и ограниченный. ASME B16.34 охватывает клапаны классов 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 и 4500.