Клапан запорно регулирующий угловой направление потока. Разновидностей регулировочных клапанов. В положении "закрыто"
Регулирующий клапан - это один из типов регулирующей арматуры, предназначенный для работы в системах отопления, горячего водоснабжения, холодного водоснабжения, циркуляционных, а также других видах систем. Благодаря применению электрических приводов, регулирующий клапан позволяет управлять термодинамическими процессами в системе: непрерывного (аналогового 4-20мА, 0-10В), а также, для дискретного (3 -х позиционного) регулирования.
Регулирующие клапана (иногда их называют регулирующими вентилями) наиболее часто применяющийся тип регулирующей арматуры который используется в основном для регулирования расхода и давления. Принцип работы прост: за счет конуса клапана (цилиндрического и седельного) регулируется расход рабочей среды через проходное сечение клапана. Импульс на открытие и закрытие клапана может подаваться различными системами управления (от контроллеров) в зависимости, например от показаний датчиков температуры. Управляющим органом клапана является электрический, пневматический или гидравлический приводы. Однако иногда используется ручное управление, например в сериях клапанов RV111 и RV113 с приводами ANT40.11, которое служит для управления в случае аварийных ситуаций или при отсутствии привода. Запорно-регулирующие клапаны, с помощью этих устройств осуществляется как регулирование по заданной характеристике, так и уплотнение затвора по Европейским нормам герметичности для запорной арматуры, что обеспечивается специальной конструкцией плунжера, имеющего профильную часть для регулирования, а также уплотнительную поверхность для плотного контакта с седлом в положении «закрыто».
Для присоединения регулирующих клапанов к трубопроводам применяются все известные способы (фланцевый, муфтовый, штуцерный, цапковый, приварной), но приварка к трубопроводу используется только для клапанов, изготовленных из сталей. Большинство из регулирующих клапанов весьма схожи по конструкции с запорными клапанами, но есть и свои специфические особенности.
По направлению потока рабочей среды регулирующие клапаны делятся на: проходные - такие клапаны устанавливаются на прямых участках трубопровода, в них направление потока рабочей среды не изменяется; угловые - меняют направление потока на 90°; - имеют входной и выходной патрубок и служат для регулирования потока рабочей среды - имеют три патрубка для присоединения к трубопроводу (два входных и один выходной) для смешивания двух потоков сред с различными параметрами в один или разделения потоков среды. Основные различия регулирующих клапанов заключаются в конструкциях регулирующих органов.
Смотрите также статьи.
Регулирующие клапаны используют для управления давлением передаваемых по трубопроводам жидких и газообразных веществ. Регулирующий клапан позволяет непрерывно или дискретно регулировать поступление рабочей среды в трубопровод.
Для систем, в которых особенно важно точно распределить потоки рабочей среды, необходим узел регулирования давления.
Это особенно актуально, например, для теплосетей, так как от объемов поступающего в трубы и радиаторы теплоносителя зависит климат в помещениях. Пропускная способность трубопровода снижается или увеличивается соответственно при уменьшении или увеличении сечения отверстия внутри клапана.
Проблема решается путем постоянного изменения пропускной способности трубы, по которой движется жидкость или газ с помощью регулирующего клапана.
По назначению различают три основных вида регулирующих клапанов:
- двухходовой проходной – служит только для управления расходом жидкости или газа, используется на прямых участках трубопровода;
- двухходовой угловой – регулирует напор и изменяет его направление, используется на местах поворота трубопровода;
- трехходовой – смешивает два вида рабочей среды в общий поток или разделяет один поток на два.
Простейший регулирующий клапан – проходной, он состоит из следующих деталей:
- корпус в виде тройника, имеющего внутри проходное отверстие;
- фланец или резьба на концах патрубков;
- узел уплотнения, поддерживающий герметичность клапана;
- затвор – регулирующий орган клапана;
- шток – деталь, служащая для изменения положения затвора.
Регулирование потока рабочей среды происходит путем изменения размера проходного отверстия при перемещении положения затвора по отношению к проходному отверстию.
Конструкция частично меняется и дополняется новыми элементами в зависимости от назначения регулировочного клапана.
Обратите внимание! Существуют запорно-регулирующие клапаны, которые доработаны так, чтобы можно было полностью прекратить поступление рабочей среды. В этом случае затвор изготавливается таким образом, чтобы в закрытом положении его части смыкались герметично.
Преимущества регулирующих клапанов
Этот вид регулятора используется в бытовых и промышленных системах водо– и газоснабжения, теплосетях и нефтяных магистралях.
Седельный регулирующий клапан (линейный) — выполнен на базе седельного клапана. Регулирование осуществляется за счёт изменения проходного сечения между затвором и седлом. Линейными регулирующие клапаны этого типа называются потому, что управляются электрическими приводами с поступательным движением штока. Универсальная конструкция регулирующего клапана позволяет создать практически любую расходную характеристику за счёт модификаций затвора и седла, а отличные регулирующие характеристики и простое устройство регулирующего клапана с седельным затвором способствовали его широкому распространению в инженерных системах зданий. Единственный недостаток линейных клапанов – сложная форма проточной части непригодная для применения с вязкими средами.
Шаровый регулирующий клапан (ротационный) — выполнен на базе шарового крана. Регулирование осуществляется за счёт изменения проходного сечения поворотом шара вокруг оси перпендикулярной направлению потока воды. Проходное сечение шара может быть круглой или иной формы. Ротационными регулирующие клапаны этого типа называются потому, что они управляются приводами с радиальным вращением штока. Шаровые регулирующие клапана используются совместно с ротационными приводами с высоким усилием закрытия и управляются радиальным движением штока. Недостатками шаровых регулирующих клапанов является необходимость использования дорогостоящих электроприводов с высоким усилием закрытия и сложность создания линейной или равнопроцентной расходной характеристики - как следствие низкая точность регулирования. К достоинствам можно отнести простую форму проточной части пригодную для использования с вязкими рабочими средами.
По наличию защитной функции регулирующие клапана делятся на:
- Нормально открытые - при отключении питания открывают проходное сечение.
- Нормально закрытые - при отключении питания перекрывают поток.
- Без защитной функции - при отключении питания электропривода останавливаются.
Запорно-регулирующая арматура используется для контроля потока среды на объектах промышленного производства, и бытовых системах жизнедеятельности. Магистральные трубопроводы , месторождения нефти и газа и заводы по их переработке , сталеплавильные и химические предприятия, очистные сооружения и городской водопровод – вот лишь небольшая часть предприятий, где требуется огромное количество запорно-регулирующей арматуры.
Существует множество типов и модификаций запорно-регулирующей арматуры . Мы рассмотрим принцип действия наиболее распространенных типов изделий, таких как шаровые краны, дисковые поворотные затворы , шиберные задвижки , запорные клапаны и мембранные клапаны.
Принцип действия всех вышеперечисленных типов запорной арматуры примерно одинаков. Все эти устройства либо ограничивают поток среды (воздуха, жидкостей, пара, газа, сыпучих тел), либо полностью перекрывает его. Различаются лишь элементы конструкции типов запорной арматуры, (мембрана, диск, шар) с помощью которых и происходит перекрытие потока.
Шаровый кран – один из самых надежных элементов запорной арматуры. Краны такого типа обеспечивают очень хорошую возможность полного перекрытия потока, в случае поворота запорного элемента на четверть оборота (90°). К достоинствам шарового крана следует также отнести низкое время закрытия, и низкую вероятность протечки, в случае износа уплотнения
Шаровые краны можно разделить на неполнопроходные, и полнопроходные. Неполнопроходной кран в открытом состоянии имеет диаметр прохода меньший, чем диаметр трубопровода, полнопроходный кран имеет диаметр прохода равный диаметру трубопровода. Полнопроходный шаровый кран более эффективен, т.к. позволяет свести к минимуму падение давления в клапане.
Шаровые краны рекомендуются только для использования в полностью открытом, или полностью закрытом положении. Они не приспособлены для точного регулирования потока, или функционирования в частично открытом положении, так как создается избыточное давление на часть корпуса, что может привести к его деформированию. Деформирование корпуса приводит к протечкам и поломкам.
В положении "открыто" |  |
|---|---|
Шаг 1 |  |
Шаг 2 |  |
В положении "закрыто" |  |
Дисковый поворотный затвор регулирует поток при помощи специального элемента – диска, закреплённого на валу, и поворачивающегося вокруг своей оси. Также, как и шаровый кран, дисковый затвор способен осуществить перекрытие за достаточно короткое время, так как диск осуществляет такой же оборот на 90 °, из-за чего этот затвор называют также четверть-оборотным.
В зависимости от положения диска и вала относительно корпуса, дисковые затворы могут быть трехэксцентриковыми и двухэксцентриковыми . Затвор со смещенным эксцентриситетом означает, что ось диска смещена относительно геометрической оси корпуса, что обеспечивает более плотное прилегание диска к уплотнению затвора, а следовательно – исключает протечки.
Дисковые поворотные затворы характеризуются простотой конструкции, легкостью веса, и компактными размерами. Но материалы, используемые при производстве затворов, могут ограничить их применение при очень высоких температурах, или крайне агрессивных средах. В основном это касается уплотнений затвора, изготовляемых из полимерных материалов.
В положении "открыто" |  |
|---|---|
Шаг 1 |  |
Шаг 2 |  |
В положении "Закрыто" |  |
Запорно-регулирующий клапан подходит для использования на различных технологических объектах, исключая лишь трубопроводы больших диаметров , для контроля и регуляции потока среды.
Принцип действия клапанов не сильно отличается от принципа действия прочей запорно-регулирующей арматуры. Достоинства этих клапанов состоят в малом ходе затвора для полного открытия, соответственно такой клапан обычно имеет малые габариты и приемлемую массу. Также клапан обладает высокой герметичностью, и отсутствием трения уплотнения затвора о седло, что значительно сокращает их износ.
Недостатки подобного типа клапанов заключаются в сильном гидравлическом сопротивлении, и, соответственно, в больших потерях энергии, ограничении максимального диаметра трубопроводов, на которые их можно установить, а также в существовании застойных зон (по причине S-образного внутреннего сечения), где могут накапливаться примеси и мусор.
В положении "открыто" |  |
|---|---|
Шаг 1 |  |
Шаг 2 |  |
В положении "закрыто" |  |
Конструкция шиберной задвижки напоминает шлюз - поток регулируется путем его разделения при помощи металлической пластины – шибера. Шиберная задвижка – одно из наиболее простых приспособлений для регуляции потока.
Шиберные задвижки, в зависимости от конструкции запирающего элемента могут быть межфланцевыми, двусторонними и ножевыми.
К достоинствам шиберной задвижки следует отнести то, что этот тип задвижек в открытом состоянии не содержит никаких элементов, препятствующих потоку.
В положении "открыто" |  |
|---|---|
Шаг 1 |  |
Шаг 2 |  |
В положении "закрыто" |  |
Мембранные клапаны используют в качестве запорного элемента гибкую мембрану (диафрагму) метод «щипать», чтобы остановить поток клапана, используя гибкую мембрану.
Одним из преимуществ мембранного клапана является то, что компоненты самого клапана отделены от потока среды, что в случае агрессивных сред увеличивает срок службы клапана, при условии регулярного обслуживания и своевременной замены мембраны.
Эти типы клапанов, как правило, не подходит для агрессивных сред, и сред с высокими температурами, в основном, они применяются для водопроводных систем.
Ниже представлено видео, в котором наглядно показан принцип работы трехэксцентрикового дискового затвора
Регулировочный клапан – разновидность трубопроводной арматуры, предназначенная для непрерывного либо дискретного изменения давления транспортируемой рабочей среды посредством уменьшения своего проходного сечения.
В данной статье рассмотрены конструктивные особенности и принцип действия регулировочных клапанов. Вы узнаете их разновидности, маркировку и способы монтажа на несущий трубопровод.
Cодержание статьи
Классификация и сфера применения клапанов
Регулирующий клапан является наиболее распространенным типом арматуры для изменения давления циркулирующей по трубопроводу среды. Такие конструкции используются в промышленных и бытовых системах водоснабжения, газоснабжения и магистралях дли транспортировки нефти и газа.
В зависимости от формы корпуса клапаны делятся на следующие типы:
- проходные – не меняют направление движения рабочей среды, монтируются на прямых участках трубопровода;
- угловые – изменяют направление трубопровода на 90 0 ;
- – корпус укомплектован тремя патрубками (2 – входные, 1 – подающий), используются для смешивания двух видов рабочей среды в один поток.
Также классификация выполняется по способу фиксации клапанов на трубопроводе, согласно которому арматура может быть приварной, фланцевой, муфтовой либо штуцерной . В бытовой эксплуатации наиболее распространены муфтовые конструкции, стыкующиеся с трубами посредством резьбового соединения, в промышленности – фланцевая (соединяется болтами и гайками через специальную закладную пластину) и приварная арматура.
Особенности конструкции и принцип действия
В качестве примера рассмотрим клапан регулирующий фланцевый проходного типа, конструкция которого приведена на изображении.
На схеме представлены следующие узлы компоновки:
- В – корпус клапана;
- F – фланцы, посредством которых арматура фиксируется на трубопроводе;
- Р – уплотнительный блок, обеспечивающий герметичность клапана и предотвращающий выход транспортируемой среды за пределы его корпуса;
- S – шток, соединяющий привод арматуры с затворным механизмом;
- Т – плунжер, выступающий в качестве запорного узла;
- V – пропускное отверстие (седло), в которое при регулировке давления входит запорный плунжер.
Принцип работы арматуры достаточно прост – шток передает исходящее от привода усилие на плунжер, который опускается и изменяет сечение пропускного отверстия, вследствие чего уменьшается объем проходящей через клапан жидкости либо газа. Это приводит к падению уровня давления в трубопроводе и росту скорости перемещения рабочей среды. Если плунжер полностью перекрывает пропускное отверстие давление в системе стает нулевым, при условии полной герметичности контактирующих узлов.
Особенности использования регулирующих клапанов (видео)
Разновидности регулирующей клапанов
В зависимости от конструкции регулирующих органов, арматура разделяется на:
- седельную;
- клеточную;
- мембранную;
- золотниковую.
Седельный клапан, в свою очередь, может иметь 1 либо 2 седла. Односедельная арматура имеет одно пропускное отверстия, такие конструкции устанавливаются на трубопроводы малых диаметров (до 150 мм). 2-ух седельный клапан имеет преимущество в плане уравновешенного плунжера, он может эксплуатироваться в системах с давлением до 6.5 МПа и диаметром до 300 мм . Запорный плунжер может выполняться в стержневой, тарельчатой либо .
В арматуре клеточного типа затвор имеет форму полого цилиндра, перемещающегося внутри отверстия – клетки, которая одновременно выступает в качестве направляющего устройства и пропускного узла. Сам цилиндр обладает радиальной перфорацией, за счет которой выполняется в трубопроводе. Особенности конструкции клеточной арматуры обеспечивают минимальный уровень шума и вибрации при работе клапана.
В отличие от седельных и клеточных клапанов, которые могут комплектоваться ручным приводом, мембранная арматура выпускается исключительно с либо гидро-приводами. Затвором в ней служит эластичная резиновая мембрана (реже – мембрана из фторопласта). Привод может быть вынесенным либо встроенным.
Поскольку гибкость мембраны может ставать причиной погрешностей в регулировке давления, клапан комплектуется дополнительным узлом – позиционером, контролирующим пространственное положение соединяющего мембрану с приводом штока. К преимуществам мембранных конструкций относится устойчивость резинового затвора к химически агрессивным средам и коррозии, что позволяет использовать такую арматуру на трубопроводах химической промышленности и транспортирующих нефтепродукты линиях.
Золотниковый клапан регулирует уровень давления рабочей среды за счет поворота затвора (золотника) на определенный угол, что приводит к частичному открытию либо закрытию пропускного отверстия. По принципу действия такая арматура схожа с , чаще всего она применяется в энергетической промышленности.
Преимуществом золотниковой арматуры является необходимость прикладывания минимальных усилий при управлении клапаном, поскольку давление жидкости в пропускном отверстии практически не оказывает сопротивление на перемещение запорного элемента. Однако такие конструкции не способы обеспечить полную герметичность отсечения рабочей среды при закрытии седла, поэтому они практически не применяются на трубопроводах с высоким давлением.
Маркировка
Технические требования к регулирующей арматуре приведены в нормативном документе ГОСТ №12893 “Клапаны регулирующие односедельные, двухседельные и клеточные”. Согласно положениям ГОСТа, все клапаны имеют унифицированную маркировку типа 21ч10нж , в которой:
- 21 – тип арматуры (регуляторы давления имеют числовую номенклатуру 21 и 19);
- ч – материал изготовления корпуса (ч – чугун, с – углеродистая сталь, б – латунь либо бронза, тн – титан, п – пластик);
- 10 – тип привода (в данном случае – механический, 6 – пневматический, 7 – гидравлический);
- нж – материал изготовления уплотнительных поверхностей, нержавейка.
Основным отечественным производителей клапанов является компания “Авангард” (Старооскольский арматурный завод). Среди зарубежных компаний отметим (Дания), и FAR (Италия).