Клапан

Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Valve»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2011 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) Эта статья в значительной степени или полностью основана на одном источнике . Соответствующее обсуждение можно найти на странице обсуждения . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив ссылки на дополнительные источники . Найти источники:  "Valve"  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( декабрь 2011 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Эти водяные клапаны приводятся в действие поворотными ручками .

Клапан представляет собой устройство или природный объект , который регулирует, направляет или контролируют поток текучей среды (газы, жидкости, псевдоожиженные твердые частицы или суспензии ) на открытии, закрытие, или частично препятствовании различные проходы. Клапаны технически являются фитингами , но обычно рассматриваются как отдельная категория. В открытом клапане жидкость течет в направлении от более высокого давления к более низкому давлению. Слово происходит от латинского valva , движущаяся часть двери, в свою очередь от volvere , поворачивать, катиться.

Самый простой и очень древний клапан - это просто свободно откидывающаяся заслонка, которая поворачивается вниз, чтобы препятствовать потоку жидкости (газа или жидкости) в одном направлении, но подталкивается самим потоком, когда поток движется в противоположном направлении. Это называется обратным клапаном , поскольку он предотвращает или « контролирует » поток в одном направлении. Современные регулирующие клапаны могут регулировать давление или расход на выходе и работать в сложных системах автоматизации .

Клапаны имеют множество применений, включая управление водой для орошения , промышленное использование для управления процессами, бытовое использование, такое как включение / выключение и регулирование давления в посудомоечных машинах и стиральных машинах и кранах в доме. Даже аэрозольные баллончики имеют встроенный крошечный клапан. Клапаны также используются в военной и транспортной сферах. В воздуховодах HVAC и других воздушных потоках, близких к атмосферному, клапаны называются заслонками . Однако в системах сжатого воздуха используются клапаны, наиболее распространенным типом которых являются шаровые краны.

Приложения

Клапаны используются практически во всех промышленных процессах, включая переработку воды и сточных вод, горнодобывающую промышленность, производство электроэнергии, переработку нефти, газа и нефти, производство продуктов питания, химическое и пластиковое производство и многие другие области.

Люди в развитых странах используют клапаны в своей повседневной жизни, включая водопроводные клапаны, такие как краны для водопроводной воды , газовые регулирующие клапаны на плитах, небольшие клапаны, установленные на стиральных и посудомоечных машинах , устройства безопасности, установленные на системах горячего водоснабжения , и тарельчатые клапаны в автомобиле. двигатели.

В природе существуют клапаны, например односторонние клапаны в венах, контролирующие кровообращение , и сердечные клапаны, контролирующие поток крови в камерах сердца и поддерживающие правильное насосное действие.

Клапаны могут управляться вручную с помощью ручки , рычага , педали или колеса. Клапаны также могут быть автоматическими, приводимыми в действие изменениями давления , температуры или расхода. Эти изменения могут воздействовать на диафрагму или поршень, который, в свою очередь, приводит в действие клапан. Примерами клапана этого типа обычно являются предохранительные клапаны, установленные в системах горячего водоснабжения или бойлерах .

Более сложные системы управления, использующие клапаны, требующие автоматического управления на основе внешнего входа (т. Е. Регулирования потока через трубу до изменяющейся уставки), требуют привода . Привод будет перемещать клапан в зависимости от его входа и настройки, позволяя точно позиционировать клапан и позволяя контролировать множество требований.

Вариация

Клапаны широко различаются по форме и применению. Размеры ^{[ неоднозначные ]} обычно составляют от 0,1 мм до 60 см. Специальные клапаны могут иметь диаметр более 5 метров. ^{[ какой? ]}

Затраты на клапаны варьируются от простых недорогих одноразовых клапанов до специализированных клапанов, стоимость которых составляет тысячи долларов США за дюйм диаметра клапана.

Одноразовые клапаны можно найти в обычных предметах домашнего обихода, включая дозаторы для мини-насосов и аэрозольные баллончики .

Термин « клапан» обычно используется для обозначения тарельчатых клапанов, которые используются в подавляющем большинстве современных двигателей внутреннего сгорания, например, в большинстве транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, которые используются для управления впуском топливно-воздушной смеси и обеспечения вентиляции выхлопных газов.

Типы

Клапаны весьма разнообразны и могут быть разделены на несколько основных типов. Клапаны также можно классифицировать по способу срабатывания:

• Гидравлический
• Пневматический
• Руководство
• Соленоидный клапан
• Мотор

Составные части

Основными частями клапана самого обычного типа являются корпус и крышка . Эти две части образуют кожух, удерживающий жидкость, проходящую через клапан.

Тело

Шток клапан тело является внешней оболочкой большинства или все клапана , который содержит внутренние детали или облицовку . Капот часть заключените , через которую стебель (см ниже) и проходит , что образует направляющую и уплотнение для штока. Крышка обычно привинчивается к корпусу клапана или прикручивается к нему.

Корпуса клапанов обычно бывают металлическими или пластиковыми . Латунь , бронза , бронза , чугун , сталь , легированные стали и нержавеющие стали очень распространены. ^{[1] В} системах с морской водой, таких как опреснительные установки, часто используются дуплексные клапаны, а также супердуплексные клапаны из-за их коррозионных свойств, особенно против теплой морской воды. Клапаны из сплава 20 обычно используются на заводах по производству серной кислоты, в то время как клапаны из монеля используются на заводах по производству плавиковой кислоты (HF). Хастеллойклапаны часто используются в высокотемпературных приложениях, таких как атомные электростанции, в то время как клапаны из инконеля часто используются в системах с водородом. Пластиковые корпуса используются при относительно низких давлениях и температурах. ПВХ , ПП , ПВДФ и нейлон, армированный стекловолокном, являются обычными пластиками, используемыми для корпусов клапанов. ^{[ необходима цитата ]}

Капот

Капота выступает в качестве крышки на корпусе клапана. Обычно он наполовину ввинчивается в корпус клапана или прикручивается к нему болтами. Во время изготовления клапана внутренние части вставляются в корпус, а затем прикрепляется крышка, которая удерживает все вместе внутри. Чтобы получить доступ к внутренним частям клапана, пользователь снимал крышку, обычно для обслуживания. Многие клапаны не имеют крышек; например, пробковые клапаны обычно не имеют крышек. Многие шаровые краны не имеют крышек, так как корпус клапана собирается в другом стиле, например, скручивается в середине корпуса клапана.

Порты

Порты - это проходы, через которые жидкость проходит через клапан. Порты перекрываются элементом клапана или диском для управления потоком. Клапаны обычно имеют 2 порта, но их может быть до 20. Клапан почти всегда подсоединяется своими портами к трубам или другим компонентам. Способы соединения включают резьбу , компрессионные фитинги , клей , цемент , фланцы или сварку .

Ручка или привод

Ручка используется для ручного управления клапаном снаружи корпуса клапана. Автоматически управляемые клапаны часто не имеют ручек, но некоторые из них могут иметь ручку (или нечто подобное) , в любом случае , чтобы вручную отключить автоматическое управление, например, стоп-обратный клапан . Привод представляет собой механизм или устройство для автоматического или дистанционного управления клапаном снаружи тела. У некоторых клапанов нет ни ручки, ни привода, потому что они автоматически управляют собой изнутри; например, обратные клапаны и предохранительные клапаны могут не иметь ни того, ни другого.

Диск

Диск или клапанный элемент представляет собой подвижную обструкцию внутри неподвижного тела , которое подвижно ограничивает поток через клапан. Хотя традиционно диски имеют форму диска, они бывают разных форм. В зависимости от типа клапана диск может двигаться линейно внутри клапана или вращаться на штоке (как в дроссельной заслонке ), или вращаться на шарнире или цапфе (как в обратном клапане ). Мяч круглый клапанный элемент с одним или несколькими путями между портами , проходящих через него. Вращая шар, поток можно направлять между разными портами. В шаровых кранах используются сферические роторы с цилиндрическим отверстием, просверленным как проход для жидкости. Пробковые клапаныиспользуйте цилиндрические или конические роторы, называемые заглушками . ^{[ неоднозначно ]} Другие круглые формы роторов также возможны в роторных клапанах , если ротор может вращаться внутри корпуса клапана. Однако не все круглые или сферические диски являются роторами; например, шаровой обратный клапан использует шар для блокирования обратного потока, но не является ротором, поскольку работа клапана не требует вращения шара.

Сиденье

Сиденье является внутренней поверхностью корпуса , который контактирует с диском , чтобы образовать герметичное уплотнение. В дисках, которые движутся линейно или качаются на шарнире или цапфе , диск входит в контакт с седлом только тогда, когда клапан закрыт. В дисках, которые вращаются, седло всегда находится в контакте с диском, но площадь контакта изменяется по мере вращения диска. Сиденье всегда остается неподвижным относительно тела.

Сиденья классифицируются по тому, врезаны ли они непосредственно в корпус или сделаны из другого материала:

• Жесткие седла встроены в корпус клапана. Почти все металлические клапаны с жесткими седлами имеют небольшую утечку .
• Мягкие седла устанавливаются на корпус клапана и изготавливаются из более мягких материалов, таких как PTFE, или различных эластомеров, таких как NBR , EPDM или FKM, в зависимости от максимальной рабочей температуры .

Закрытый клапан с мягким седлом гораздо менее подвержен утечкам при закрытии, в то время как клапаны с жестким седлом более долговечны. Задвижки, запорные и обратные клапаны обычно имеют жесткое седло, в то время как дроссельные, шаровые, пробковые и мембранные клапаны обычно имеют мягкое седло.

Корень

Штока передает движение от ручки или контрольного устройства к диску. Шток обычно проходит через крышку, если присутствует. В некоторых случаях шток и диск могут быть объединены в одно целое или шток и ручка объединены в одно целое.

Движение, передаваемое штоком, может быть линейной силой , крутящим моментом или некоторой их комбинацией (угловой клапан с использованием штифта реактора крутящего момента и узла ступицы). Клапан и шток могут иметь резьбу, так что шток можно ввинчивать в клапан или из него, поворачивая его в одном или другом направлении, таким образом перемещая диск назад или вперед внутри корпуса. ^{[ Неоднозначная ]} Упаковка часто используются между штоком и крышкой , чтобы поддерживать уплотнение. Некоторые клапаны не имеют внешнего управления и не нуждаются в штоке, как в большинстве обратных клапанов .

Клапаны, диск которых находится между седлом и штоком и где шток перемещается в направлении клапана, чтобы закрыть его, обычно имеют седло или переднее седло . Клапаны, седло которых находится между диском и штоком и где шток перемещается в направлении от клапана для его закрытия, имеют обратное или обратное седло . Эти условия не применяются к клапанам без штока или клапанам с роторами.

Прокладки

Прокладки - это механические уплотнения или набивки, используемые для предотвращения утечки газа или жидкостей из клапанов.

Шарики клапана

Шар клапана также используется для тяжелых условий эксплуатации, высокого давления и высоких допусков . Обычно они изготавливаются из нержавеющей стали , титана , стеллита , хастеллоя , латуни или никеля . Они также могут быть изготовлены из различных видов пластика, таких как АБС , ПВХ , ПП или ПВДФ .

Весна

Многие клапаны имеют пружину для подпружинения, которая обычно по умолчанию перемещает диск в какое-либо положение, но позволяет управлять перемещением диска. В предохранительных клапанах обычно используется пружина для удержания клапана в закрытом состоянии, но при избыточном давлении клапан открывается против нагрузки пружины. Обычно используются винтовые пружины . Типичные пружинные материалы включают оцинкованную сталь , нержавеющую сталь и Inconel X750 для высокотемпературных применений .

Подрезать

Внутренние элементы клапана собирательно называют клапан аккуратным . В соответствии со стандартами API 600 «Стальные задвижки с фланцами и стыковой сваркой, крышки на болтах», трим состоит из штока, посадочной поверхности в корпусе, посадочной поверхности затвора, втулки или наплавленного сварного шва для заднего седла и направляющей отверстия под шток. и небольшие внутренние детали, которые обычно контактируют с рабочей жидкостью, за исключением штифта, который используется для соединения штока с затвором (этот штифт должен быть изготовлен из аустенитной нержавеющей стали).

Рабочие положения клапана

Положения клапана - это рабочие условия, определяемые положением диска или ротора в клапане. Некоторые клапаны предназначены для плавного переключения между двумя или более положениями. Обратные клапаны и обратные клапаны позволяют жидкости перемещаться в 2 или 1 направлении соответственно.

Двухходовые клапаны

Рабочие положения для 2-ходовых клапанов могут быть либо закрытыми (закрытыми), чтобы поток не проходил вообще, полностью открытыми для максимального потока, либо иногда частично открытыми до любой степени между ними. Многие клапаны не предназначены для точного регулирования промежуточной степени потока; такие клапаны считаются открытыми или закрытыми. Некоторые клапаны специально разработаны для регулирования различных объемов потока. Такие клапаны получили различные названия, такие как регулирующие , дроссельные , дозирующие или игольчатые клапаны.. Например, игольчатые клапаны имеют удлиненные конические диски и соответствующие седла для точного регулирования потока. Для некоторых клапанов может быть механизм, указывающий, насколько открыт клапан, но во многих случаях используются другие показатели расхода, например, отдельные расходомеры .

На заводах с дистанционным управлением технологическим процессом, таких как нефтеперерабатывающие и нефтехимические заводы, некоторые двухходовые клапаны могут быть обозначены как нормально закрытые (NC) или нормально открытые (NO) во время нормальной работы. Примерами нормально закрытых клапанов являются пробоотборные клапаны , которые открываются только во время отбора пробы. Другими примерами нормально закрытых клапанов являются клапаны аварийного отключения , которые остаются открытыми во время работы системы и автоматически закрываются при отключении источника питания. Это происходит, когда есть проблема с агрегатом или участком гидравлической системы, например, утечка.чтобы изолировать проблему от остальной системы. Примерами нормально открытых клапанов являются клапаны подачи продувочного газа или аварийные предохранительные клапаны. Когда возникает проблема, эти клапаны открываются (путем их «выключения»), вызывая промывку и опорожнение агрегата.

Хотя многие 2-ходовые клапаны выполнены в котором поток может идти в любом направлении между двумя портами, когда клапан находится в определенное применение, поток часто , как ожидаются, перейти от одного определенного порта на входе стороны клапана, к другому порту на выходной стороне. Регуляторы давления представляют собой разновидности клапанов, в которых поток регулируется для создания определенного давления на выходе , если это возможно. Их часто используют для управления потоком газа из газового баллона . Регулятор противодавления - это разновидность клапана, в котором поток регулируется для поддержания определенного давления на входе, если это возможно.

Трехходовые клапаны

Клапаны с тремя портами выполняют множество различных функций. Здесь перечислены некоторые из возможностей.

Трехходовые шаровые краны имеют Т- или L-образные каналы для жидкости внутри ротора. Т-образный клапан может использоваться для подключения одного входа к одному или к обоим выходам или для соединения двух выходов. L-клапан может использоваться для обеспечения возможности отключения обоих или подключения одного, но не обоих, двух входов к одному выходу.

Челночные клапаны автоматически соединяют впускное отверстие с более высоким давлением с выпускным отверстием, предотвращая (в некоторых конфигурациях) поток от одного впускного отверстия к другому.

Клапаны-смесители с одной ручкой производят переменную смесь горячей и холодной воды с переменным расходом под управлением одной ручки.

Термостатические смесительные клапаны смешивают горячую и холодную воду для получения постоянной температуры при наличии переменного давления и температуры на двух входных портах.

Четырехходовые клапаны

Четырехходовой клапан - это клапан, корпус которого имеет четыре отверстия, равномерно распределенных по корпусу, а диск имеет два канала для соединения соседних отверстий. Управляется двумя позициями.

Его можно использовать для изоляции и одновременного обхода пробоотборного цилиндра, установленного на линии подачи воды под давлением. Полезно брать пробу жидкости, не влияя на давление в гидравлической системе и избегая дегазации (отсутствие утечки, потери газа или попадания воздуха, отсутствие внешнего загрязнения) ....

Контроль

Многие клапаны управляются вручную с помощью ручки, прикрепленной к штоку. Если ручка повернута на девяносто градусов между рабочими положениями, клапан называется четвертьоборотным . Поворотные, шаровые краны и пробковые клапаны часто представляют собой четвертьоборотные клапаны. Если рукоятка круглая, а шток в качестве оси вращения находится в центре круга, то рукоятка называется маховиком . Клапаны также могут управляться приводами, прикрепленными к штоку. Это могут быть электромеханические приводы, такие как электродвигатель или соленоид , пневматические приводы, которые управляются давлением воздуха , или гидравлические приводы.приводы, которые управляются давлением жидкости, такой как масло или вода. Приводы могут использоваться в целях автоматического управления, например, в циклах стиральных машин, дистанционного управления, например, при использовании централизованной диспетчерской , или потому, что ручное управление слишком сложно, например, когда клапан очень большой. Пневматические приводы и гидравлические приводы нуждаются в линиях подачи сжатого воздуха или жидкости для питания привода: входная линия и выходная линия. Пилотные клапаны - это клапаны, которые используются для управления другими клапанами. Пилотные клапаны в линиях привода управляют подачей воздуха или жидкости, идущей к приводам.

Наполнительный клапан в туалет резервуар для воды является уровень жидкости , приводимые в действие клапан. Когда достигается высокий уровень воды, механизм закрывает клапан, наполняющий резервуар.

В некоторых конструкциях клапанов давление самой текучей среды или разница давлений текучей среды между портами автоматически регулирует поток через клапан.

Прочие соображения

Клапаны обычно рассчитаны производителем на максимальную температуру и давление . Также обычно идентифицируются смачиваемые материалы в клапане. Доступны некоторые клапаны, рассчитанные на очень высокое давление. Когда проектировщик, инженер или пользователь решает использовать клапан для приложения, он / она должен убедиться, что номинальные максимальные температура и давление никогда не превышаются и что смачиваемые материалы совместимы с жидкостью, которой подвергается внутренняя часть клапана. В Европе конструкция клапана и номинальное давление подлежат законодательному регулированию в соответствии с Директивой 97/23 / EC (PED) по оборудованию, работающему под давлением . ^[2]

Некоторые конструкции жидкостных систем, особенно на химических или энергетических установках, схематически представлены на диаграммах трубопроводов и приборов . На таких схемах разные типы клапанов представлены определенными символами .

Клапаны в хорошем состоянии не должны иметь утечек. Однако клапаны в конечном итоге могут изнашиваться от использования и вызывать утечку либо между внутренней и внешней стороной клапана, либо, когда клапан закрывается для остановки потока, между диском и седлом. Частица, застрявшая между седлом и диском, также может вызвать такую ​​утечку.

Изображений

• Шаровой вентиль

• Клапан, управляемый колесом (на вертикальной линии)

• Большой дроссельный клапан

• Дроссельная заслонка из чугуна

• Дроссельная заслонка из чугуна

• Шаровой кран из хастеллоя

• Нержавеющая сталь задвижки

• Нержавеющая сталь задвижки

• Обратные клапаны из хастеллоя

• Дуплексный шаровой кран

• Инконель задвижки

• Вафельный обратный клапан из нержавеющей стали

• Обратный клапан из инконеля

• Шаровой кран из нержавеющей стали

• Криогенные 254 SMO задвижки

• Обратный клапан из инконеля, вид изнутри

• Дуплексные шаровые краны

• Криогенная супердуплексная задвижка замерзла во время работы

• Супердуплексные шаровые краны

• Фланцевое сопло обратный клапан из инконеля или осевой обратный клапан

• Внутренний обратный клапан из хастеллоя , конфигурация вафли

• Поворотный обратный клапан из углеродистой стали большого диаметра

• Диск для обратного клапана из сплава, также известного как осевой обратный клапан

• Шары для шаровых кранов из сплава

• Вафельный обратный клапан

• Гайки и болты для клапанов incoloy

• Пружины обратного клапана из инконеля

• Шар для титанового шарового крана

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

Викискладе есть медиафайлы по теме клапанов .

• ISO-15926-4 - Около 500 базовых классификаций и определений клапанов из стандарта ISO 15926 .
• Анимация, показывающая внутреннюю функцию различных типов клапанов , tlv.com
• Расход в известных типах конструкции запорных клапанов , home.arcor.de
• Клапаны: стандартные обозначения схем трубопроводов и КИП , controls.engin.umich.edu
• Справочник по основам Министерства энергетики, Механика, Клапаны модуля 4