Что такое клапан двигателя

КЛАПАН

КЛАПАН, запорно-регулирующая трубопроводная арматура, механическое устройство для пропускания, перекрытия или регулирования потока жидкости, пара или газа в трубопроводах. По существу, такое устройство представляет собой временное препятствие в трубе. Трубопроводная арматура находит широкое применение в разнообразных технических устройствах и системах с расходом рабочего тела. Например, поворотом крана газовой плиты регулируется расход газа (дроссель), клапан в автомобильной шине позволяет ее накачивать и в то же время не дает воздуху выходить обратно (обратный клапан), а краны в паровых радиаторах позволяют стравливать воздух из радиатора и замещать его паром (дренажно-предохранительный клапан). Размер клапана может составлять от миллиметров до метров в зависимости от размеров трубы, на которой он установлен. Соединения клапанов с трубопроводом могут быть резьбовыми, фланцевыми или сварными. См. также ВИНТ; СВАРКА.

Основные элементы конструкции.

Клапан состоит из корпуса, крышки (головки), седла, затвора (заслонки) и штока (шпинделя) с маховичком или автоматическим устройством для его перемещения. Корпус объединяет все части в одно целое. Рабочая среда поступает внутрь клапана с одной стороны корпуса, и шток, который располагается в головке вместе с уплотняющим сальником, перемещает затвор, открывая или закрывая отверстие седла. Среда проходит через отверстие в седле и вытекает с другой стороны корпуса. При этом поток может сохранять направление движения или поворачиваться под углом.

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.

Типы клапанов.

В зависимости от принципа работы различают два больших класса клапанов – с линейным и поворотным движением затвора. В клапанах первого типа при открытии клапана затвор поднимается и открывает седло. В клапанах второго типа (кранах) затвор поворачивается вокруг оси, открывая или закрывая проход.

В зависимости от назначения различают дроссельные, обратные, регулирующие и редукционные клапаны. Обычно клапаны рассчитаны на многократное использование, но бывают и клапаны одноразового действия (например, мембранные пироклапаны).

КЛАПАНЫ С ЛИНЕЙНЫМ ПЕРЕМЕЩЕНИЕМ ЗАТВОРА

Задвижка.

Задвижки (шиберы) обычно используются в промышленных трубопроводных системах, когда клапан должен быть либо полностью закрыт, либо полностью открыт. Такой клапан называется запорным. Когда клапан открыт, поток проходит, практически не встречая сопротивления. В шиберах заслонка опускается в направляющих. В двухседельных задвижках с клином диски прижимаются к седлам за счет их расклинивания при перемещении штока. В задвижках с вращением штока нижний конец штока ввинчен в заслонку; вращение штока вызывает подъем и опускание заслонки. В клапанах с подъемным штоком, которые в открытом положении занимают больше места, верхняя часть штока имеет резьбу, а маховичок – гайку с упорными кольцами. Гайка перемещает шток при вращении маховичка.

Вентиль.

Вентиль создает большее сопротивление потоку, чем задвижка. На вентиле происходит перепад давления, и он применяется для регулирования расхода или давления в трубопроводе (дросселирование потока). Вентили всегда имеют вращающийся шток. При вращении маховичка винт штока перемещается по резьбе головки, вызывая подъем или опускание затвора. Вентили имеют много разновидностей.

Игольчатый клапан.

Конструктивно игольчатые клапаны и вентили различаются незначительно. Обычно это клапаны небольшого размера, у которых рабочая часть штока имеет форму узкого конуса, что позволяет плавно регулировать расход рабочего тела.

Мембранный клапан.

Клапаны этого типа представляют собой вентиль, в котором на штоке между корпусом и крышкой располагается гибкая мембрана (сильфон). Посредством штока сильфон перемещается, регулируя проходное сечение клапана или полностью перекрывая его. В этой конструкции движущиеся детали клапана изолированы от потока жидкости, и потому такой клапан не нуждается в замене уплотнений или затвора. Клапаны этого типа предназначены для работы с агрессивными жидкостями или жидкостями, содержащими взвесь твердых частиц.

Обратный клапан.

Эти клапаны применяются для предотвращения обратного течения жидкости в трубопроводе. Существуют два основных типа обратных клапанов: откидные и подъемные. Первые имеют шарнирную заслонку, которая крепится над седлом. Под действием потока со стороны отверстия заслонка открывается, и жидкость свободно проходит через клапан. Если поток жидкости меняет направление, заслонка опускается и закрывает проходное отверстие, а давление жидкости плотно прижимает ее к седлу. Клапан с подъемной заслонкой работает по тому же принципу, за исключением того, что заслонка перемещается в вертикальном направляющем цилиндре. При изменении направления потока заслонка опускается и плотно прижимается к седлу.

Тарельчатый клапан.

Обычно это односедельный клапан, который открывается с помощью кулачков и рычагов, а закрывается с помощью пружин. Такие клапаны используются для подачи топливовоздушной смеси в цилиндры автомобильного или любого другого двигателя внутреннего сгорания и последующего выброса отработавших газов. Тарельчатые клапаны применяются также для подачи пара в некоторых типах паровых машин и в большинстве паровых турбин.

Редукционный клапан.

Эти клапаны применяются для понижения давления в трубопроводе. В них автоматически изменяется величина проходного отверстия клапана, за счет чего изменяется расход и обеспечивается заданное давление. Это осуществляется перемещением штока и регулирующего органа клапана относительно седла. Регулирующий орган обычно выполняется профилированным для обеспечения нужных характеристик. В простых конструкциях регулируемое давление воздействует на мембрану, прикрепленную к штоку клапана. Это давление уравновешивается пружиной или грузом; величина требуемого давления устанавливается путем изменения натяжения пружины или перемещения груза на рычаге. На мембрану обычно воздействует давление потока выше или ниже клапана. Силовые приводы, как правило, не применяются. Конструктивно редукционные клапаны похожи на вентили.

КЛАПАНЫ С ПОВОРОТНЫМ ЗАТВОРОМ

Дроссельный клапан.

Клапаны этого типа используются для регулирования и перекрытия расхода газа, жидкости или двухфазных потоков. Заслонка, толщина которой мала по сравнению с ее диаметром, похожа на две столовые тарелки, сложенные навстречу друг другу. Корпус клапана сравнительно короткий, а проходное отверстие обычно имеет уплотнение из мягкого материала. Шток клапана проходит через заслонку. Когда клапан закрыт, заслонка располагается перпендикулярно потоку, плотно прилегая к мягкой прокладке в корпусе. При вращении штока в подшипниках заслонка поворачивается; когда клапан полностью открыт, заслонка располагается параллельно потоку.

Шаровой клапан.

В этом клапане регулирующий элемент представляет собой шар со сквозным отверстием. Шар расположен между двумя соосными седлами. Шток клапана может поворачивать шар на 90 ° . Когда клапан открыт, отверстие в шаре совпадает с отверстиями седел и жидкость движется беспрепятственно. В закрытом положении отверстие в шаре располагается перпендикулярно отверстиям в седлах, которые оказываются плотно перекрытыми поверхностью шара.

Пробковый кран.

Кран состоит из конической пробки, поворачивающейся в коническом отверстии корпуса. Когда кран открыт, жидкость проходит через отверстие, просверленное в пробке. Когда пробка повернута на 90 ° , своей сплошной частью она, подобно шару в описанном выше клапане, перекрывает поток. Краны бывают проходные, угловые и трехходовые.

Регулирующий клапан.

Этот клапан похож на редукционный. Регулирующий клапан имеет специальный привод, обычно пневматический или электрический, подключенный к автоматическому регулятору. Блок управления представляет собой устройство, которое измеряет расход жидкости, температуру или давление и сравнивает их с требуемым уровнем. Блок управления выдает команду, по которой устанавливается нужное положение рабочего органа. Движение рабочего органа в регулирующих клапанах может быть поступательным или вращательным; конструктивно они чаще всего бывают вентильного или дроссельного типа. Регулирующие клапаны широко применяются для регулирования давления или расхода жидкости. Такой клапан редко бывает полностью закрытым или открытым. В регулирующем клапане происходит дросселирование потока, которое сопровождается падением давления. В связи с этим такой клапан должен иметь высокую стойкость к эрозионному воздействию потока жидкости. Падение давления может приводить к возникновению кавитации в жидкости и шума в потоках газа или пара (см. КАВИТАЦИЯ). Разработаны специальные конструкции регулирующих клапанов с повышенной кавитационной стойкостью и пониженным шумом. Регулирующие клапаны работают в более неблагоприятных условиях, чем большинство клапанов других типов.

Дренажно-предохранительные клапаны.

Предохранительные и дренажные клапаны – устройства для автоматического снижения давления в замкнутых сосудах, когда оно достигает опасного предела. Эти клапаны используются в самых разнообразных технических устройствах от кофеварок, кастрюль-скороварок и бойлерных систем отопления до электростанций, где давление достигает 30 МПа, и силовых гидравлических систем, в которых давление может достигать 70 МПа. Между предохранительными и дренажными клапанами имеется определенное различие. Предохранительный клапан представляет собой специальный тип дренажного клапана с пружиной, который предназначен для мгновенного открытия, чтобы выпустить сразу большое количество пара или газа, а затем снова резко закрыться. Дренажные клапаны используются для связи с атмосферой в системах с жидкостью, а предохранительные – в газовых и паровых системах высокого давления.

Дренажный клапан приоткрывается, когда давление в сосуде достигает установленного (невысокого) значения, и медленно увеличивает выпуск жидкости при возрастании давления. Дренажный клапан обычно используется там, где нежелательно или нет необходимости выпускать большие объемы рабочего тела.

ПРИВОДЫ

Клапаны обычно имеют тот или иной привод. Простейшим приводом является маховичок линейного клапана или рычаг поворотного. Для вращения маховичка могут быть использованы специальные устройства, например зубчатая передача. Часто применяются силовые гидро- или пневмоприводы. Такие приводы могут развивать значительные усилия, необходимые для перемещения штока клапанов, работающих в системах с высоким давлением либо расположенных в удаленных местах, а также для управления работой нескольких клапанов с одного пульта. В приводах мембранных клапанов с пружиной обычно используется сжатый воздух. Сжатый воздух перемещает мембрану со штоком в одном направлении, а пружина – в противоположном. В качестве приводов часто используются также электродвигатели. См. также СЕРВОМЕХАНИЗМ; АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ.

Что такое клапан двигателя

Слово «клапан» пришло в русский язык из немецкого языка не так давно ─ в XVIII веке. В нем Klappe означает крышка. И действительно, словно крышка клапан способен открывать и закрывать проход для чего-либо.

Клапаны окружают человека повсюду. Они ─ часть его самого. Регулирующие движение крови сердечные клапаны есть у всех живых существ, в груди которых бьется сердце.

Клапаны закрывают карманы пиджаков, пальто, сумок. Клапаны используются в типографии (клапан обложки книги). Они не чужды искусству ─ с помощью клапанов духовых инструментов выдыхаемый из легких воздух превращается в звуки музыки.

Клапаны широко применяются в технике: клапан двигателя, клапан насоса, клапан компрессора. Каждому автолюбителю известно, что такое регулировка клапанов или замена клапанов. И, наконец,

Клапан ─ один из типов трубопроводной арматуры

Кто первым применил клапан в этом качестве, установить доподлинно уже никогда не удастся, но прообразы современных клапанов использовались много веков назад в акведуках Древнего Рима.

В трубопроводной арматуре клапаном называют один из ее типов наряду с задвижкой, краном и дисковым затвором. Отличительный признак клапана ─ запирающий или регулирующий элемент, перемещающийся параллельно оси потока рабочей среды.

Существует большое число разновидностей клапанов. В качестве основного узла они входят в конструкцию большинства регуляторов, воздухоотводчиков и немалой части конденсатоотводчиков.

Главные свойства клапанов:

• малая строительная высота;
• быстрое срабатывание;
• высокая герметичность;
• наличие противодавления рабочей среды;
• большое гидравлическое сопротивление;
• значительное усилие на привод затвора;
• большая строительная длина.

Первые три позиции в этом списке относятся к безусловным достоинствам клапанов. Три последних ─ к его не самым сильным сторонам.

Клапаны одновременно «родственники» и в чем-то антиподы другого типа арматуры ─ задвижек. У тех, и других перемещение запорного или регулирующего элемента ─ линейное, в отличие от кранов и дисковых затворов, у которых оно вращательное. И в то же время многие из перечисленных в предыдущем абзаце свойств у клапанов и задвижек разнонаправлены. У последних большая строительная высота, малая строительная длина, незначительное гидравлическое сопротивление, медленное срабатывание. Запорные клапаны открывают и закрывают проход быстрее, чем задвижки, что востребовано при частых переключениях. Но, в отличие от задвижек, при проходе запорного клапана потоку приходится изменять направление движения.

Шток клапана используется для открытия / закрытия и жидкости, когда он перемещает диск. Шток соединен с приводом клапана или с ручным маховиком (или рычагом) на одном конце и соединен с диском клапана на другом конце.

Для типов запорной и шаровой задвижки, шток выполняет линейное движение на диске, тогда как для шарового типа, клапана-бабочки и пробкового клапана диск вращается, чтобы открыть или закрыть устройство («четвертьоборотные клапаны»).

Штоки изготовлены из кованой стали и соединены с диском с помощью резьбы или других средств. Правильная обработка поверхности стебля необходима для предотвращения утечек.

Существует пять основных типов штоков:

• Поворотный: это стандартный тип шаровых, пробковых клапанов и клапана-бабочки. Для открытия / закрытия устройства требуется четвертьоборотное движение штока.
• Скольжение: в этом случае шток не выполняет никакого вращения. Шток скользит в и из клапана, чтобы открыть или закрыть его. Эта конструкция распространена в ручных клапанах с быстрым открытием. Он также используется в регулирующих клапанах, управляемых гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
• Восходящий тип с наружным винтом и хомутом («OS & Y»): наружная сторона штока имеет резьбу, а часть штока, которая находится внутри клапана, ровная. Резьбы штока изолированы от среды упаковкой. Доступны два альтернативных дизайна. Конструкция «OS & Y» является общей для клапанов выше 2″.
• Подъемный тип с внутренним винтом («IS & Y»): резьбовая часть штока расположена внутри корпуса клапана, а уплотнение штока находится снаружи. Благодаря такой конструкции резьба стержня соприкасается со средой, протекающей по трубопроводу. После вращения шток и маховик поднимаются вместе и открывают клапан.
• Невыпадающий тип штока с внутренним винтом: резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана плавает на штоке, как гайка, если шток вращается. Стержневые нити находятся в контакте со средой трубопровода и, как таковые, могут подвергаться его коррозионному воздействию. Это причина, по которой такая конструкция используется, когда доступное пространство для позиционирования клапана слишком узкое для линейного перемещения, а среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.

Клапан и виды трубопроводной арматуры

Фактически любой вид арматуры нашел свое конструктивное воплощение в клапанах. Клапаны присутствуют во всех разновидностях арматуры по назначению и области применения: общепромышленной, санитарно-технической, редукционной, контрольной, энергетической и других. Выполненная в виде клапана предохранительная арматура носит название предохранительный клапан, обратная ─ обратный клапан, регулирующая ─ клапан регулирующий и т. д.

Есть клапаны запорные, смесительные, распределительные, разделительные, отсечные, отключающие. Клапаны ─ составная часть конструкции значительной части технических устройств ─ представителей фазоразделительной арматуры.

Предохранительный клапан служит для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды. Обратный клапан ─ для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды. Регулирующий клапан ─ для регулирования ее параметров путем изменения расхода или проходного сечения.

Пример обратного клапана─ приемный клапан, устанавливаемый на конце трубопровода перед насосом.

Разновидность регулирующей арматуры ─ дыхательный клапан (другие названия ─ впускной или выпускной клапан), предназначенный для герметизации емкостей, в которых содержатся газ, воздух или пар. Также составной частью регулирующей арматуры является перепускной клапан, служащий для периодического снижения давления в трубопроводе и оборудовании «до себя» в случае превышения им установленного значения.

Классификация клапанов основанная на движении

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.

Корпус клапана

В зависимости от способа формообразования корпуса клапаны бывают кованые, литые, сварные, штампованные или комбинированные: литосварные (в них изготовленные методом литья корпусные детали соединены сваркой), штампосварные (сваркой соединены корпусные детали, полученные методами штамповки, ковки или вальцовки), литоштампосварные.

По типу конфигурации присоединительных патрубков различаются клапаны угловые и проходные. У угловых клапанов оси входного и выходного патрубков расположены перпендикулярно или хотя бы непараллельны друг другу. У проходных они взаимно параллельны. Проходя угловой клапан, поток делает один поворот, поэтому падение давления в нем меньше, чем в прямоточном (проходном) клапане.

Клапаны могут иметь не только два патрубка ─ входной и выходной, но и быть многоходовыми. «Много-» ─ это, как правило, три (трехходовой клапан) или четыре (четырехходовой клапан) патрубка.

Как и другие типы трубопроводной арматуры, клапаны бывают полнопроходными и неполнопроходными. В первом случае диаметр седла составляет не менее 9/10 диаметра отверстия входного патрубка, во втором ─ площадь сечения проточной части меньше этой величины.

Конструкции клапанов

Общий принцип устройства клапанов одинаков ─ перемещение подвижных частей затвора относительно неподвижных приводит к изменению проходного сечения, а, значит, изменению пропускной способности. Но устройство затвора клапана бывает различным.

Например, подвижный элемент затвора ─ золотник ─может быть игольчатым (в виде узкого конуса), поршневым (цилиндрическим), сферическим, тарельчатым.

Иногда ссылка на тип подвижного элемента затвора оказывается в названии клапана. Например, игольчатый клапан или поршневой клапан.

Игольчатый клапан отличается высокими эксплуатационными характеристиками и обеспечивает эффективное регулирование потока.

В предохранительном поршневом клапане поршень является чувствительным элементом, воспринимающим воздействие давления рабочей среды.

В регулирующем клеточном клапане затвор представляет собой неподвижную деталь, называемую клеткой из-за большого количества профилированных отверстий, служащих для пропуска рабочей среды. Перемещающийся внутри клетки плунжер, изменяя площадь их открытых сечений, регулирует пропускную способность клапана.

По количеству седел различают клапаны односедельные и двухседельные, когда два седла находятся на одной оси.

Если проходное сечение клапана образовано двумя или более затворами, расположенными последовательно, он носит название многоступенчатого клапана.

По типу уплотнения, обеспечивающего требуемую герметичность соединений арматуры относительно внешней среды, можно отметить сальниковые и сильфонные клапаны. В предохранительном сильфонном клапане сильфон служит не только для герметизации штока, но и является чувствительным или силовым элементом. Сильфонные уплотнения используются во многих клапанах: запорных, регулирующих, предохранительных.

По способу действия клапаны могут быть нормально-закрытыми (клапан НЗ) и нормально-открытыми (клапан НО). Клапаны НЗ при отсутствии или прекращении подачи энергии, создающей усилие для перемещения запирающего (регулирующего) элемента, автоматически обеспечивают положение «закрыто», а клапаны НО при тех же условиях ─ положение «открыто».

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.

Присоединение клапана к трубопроводу

От качества монтажа клапанов во многом зависит эффективность и продолжительность их работы в составе трубопроводной системы. При присоединении клапанов к трубопроводу используются все известные технологии.

Муфтовые соединения, когда присоединительные патрубки имеют внутреннюю резьбу, особенно широко применяются для клапанов, корпус которых изготовлен из сплавов цветных металлов.

Для присоединения клапанов небольших размеров используются штуцерное и цапковое соединения ─ присоединительные патрубки с наружной резьбой, а в цапковом ─ с наружной резьбой и буртиком.

Фланцевые соединения обеспечивают удобный монтаж-демонтаж, но требуют более тщательного контроля затяжки скрепляющих болтов, ослабление которой грозит потерей герметичности. Для усиления герметичности служат уплотнительные прокладки, устанавливаемые между поверхностями фланцев. Слабая сторона фланцевых соединений ─ возможность деформации фланцев. Лучше других материалов ей противостоят фланцы из чугуна.

Сварные соединения являются неразъемными, поэтому их демонтаж сопряжен с трудностями. Зато они широко применяются для стальных клапанов в трубопроводных системах, транспортирующих взрывоопасные, радиоактивные, токсичные жидкости и газы. Сварные соединения, сделанные «раз и навсегда», не требуют ухода и подтяжки в отличие, например, от фланцевых. Это актуально для тянущихся на сотни и тысячи километров магистральных трубопроводов, выполнять техническое обслуживание которых не так просто. Сварные соединения не приводят к увеличению массы трубопроводной арматуры, а, значит, и трубопроводов в целом. Главное, чтобы место сварки не стало слабым местом трубопроводной системы в части механических свойств.

Количество клапанов в двигателе

Когда речь заходит о клапанах, многие задаются вопросом: «сколько клапанов в двигателе должно быть?» Однозначного ответа нет, определить чёткое количество можно только изучив конструктивные особенности мотора. Учитывая, что в четырёхтактной силовой установке клапан осуществляет такты впуска и выпуска, значит минимальное количество на один цилиндр — два, один впускной и один выпускной.

Современные силовые установки наиболее часто используют конструкцию с четырьмя клапанами (двух впускных и двух выпускных) на каждый цилиндр. При открытии клапана в образовавшееся отверстие происходит заброс топливной смеси, или выход отработанных газов. Чем больше отверстие, тем эффективней будет наполнение или очистка. Соответственно коэффициент полезного действия мотора так же увеличится.

Увеличить отверстие за счёт увеличения тарелки клапана нельзя, поскольку её размер ограничен размером камеры сгорания. Поэтому для улучшения качества смесеобразования устанавливают большее количество клапанов на один цилиндр.

Встречаются схемы, в которых применяются два, три, и даже пять клапанов на цилиндр. Учитывая, что процесс наполнения более важен для работы двигателя, количество впускных клапанов в нечётных схемах всегда больше.

Приводы для управления клапанами

Для управления клапанами ─ перемещения запирающего или регулирующего элемента ─ применяют разнообразные приводы: ручной, электрический, электромагнитный, гидравлический, пневматический или их комбинации.

Примеры комбинированного привода ─ пневмогидропривод, использующий энергию сжатого газа и гидравлическую энергию, и электрогидравлический привод.

Передача поступательного усилия от привода к запирающему или регулирующему элементу осуществляется посредством штока (шпинделя).

Электрические приводы широко используются для управления регулирующими клапанами в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. Современный электропривод представляет собой сложное техническое устройство, включающее систему управления, электродвигатель и редуктор.

Если в электрическом приводе электрическая энергия используется «напрямую», то в электромагнитном ее преобразование в механическую происходит в результате взаимодействия электромагнитного поля и сердечника, выполненного из ферромагнитного материала.

Электромагнитный клапан, оснащенный встроенным или выносным электромагнитным приводом, ─ распространенная конструкция.

Электромагнитные клапаны могут работать от переменного тока централизованных электрических сетей или от постоянного тока автономных источников ─ батарей или генераторов постоянного тока.

Электромагнитные клапаны широко используются в контрольно-измерительной арматуре; для управления процессами дозирования, отключения, смешивания, сброса, распределения потоков рабочих сред.

Уже много лет для управления арматурой служат пневматические приводы, применимые почти ко всем размерам клапанов, кроме самых больших, где на помощь им приходит способный обеспечить высокий крутящий момент гидропривод.

Использование приводов позволяет автоматизировать работу клапанов. Требования, предъявляемые к приводам клапанов: гарантия требуемых значений рабочего диапазона (выходной крутящий момент), износостойкость, герметичность, соответствие требованиям безопасности, коррозионная устойчивость.

Запорный клапан и его роль в трубопроводах

Ни одна, даже самая примитивная гидравлическая или пневматическая система не обходится без запорно го клапана. Устройство используется в трубопроводах для регулировки подачи жидкости.

Это вид запорной арматуры, выполненный в форме клапана, который используется в трубопроводах для полного перекрытия проходного сечения.

Для чего нужен запорный кран

В первую очередь запорный клапан предназначен для регулирования подачи жидкостей или газа. В случае непредвиденной аварии, повреждения трубопровода, клапан позволяет оперативно перекрыть нужный участок, для проведения ремонтных работ.

Помимо этого, перекрывая определенные участки трубопровода, можно производить техническое обслуживание требуемых деталей.

Обратите внимание! Запорные клапаны нашли применение не только в трубопроводах, используемых в быту, но и в химической, целлюлозно-бумажной промышленности и нефтеперерабатывающих областях.

Принцип работы и особенности устройства

Принцип действия подобного клапана прост — при вращении штурвала (деталь трубопроводной арматуры) шпиндель, через резьбу, передает прокрутку на затвор (золотник), который поступательно перемещается и перекрывает собой отверстие, блокируя ход рабочей среде.

Модели запорных клапанов отличаются в различных моделях в основном способом монтажа.

Достоинства и недостатки

Запорный клапан имеет следующие достоинства:

• Выдерживает давление с вакуума 5·10−3 мм рт. ст. до 250 МПа.
• Переносит температуры — начиная от — 200°C и заканчивая 600°C.
• Работает в агрессивных средах так же продуктивно, как и в гомогенных.
• Прост в монтаже, не требует демонтажа всей системы при ремонте.
• Обладает устойчивостью к внешним воздействиям.

Однако, выбирая запорную арматуру, нельзя не учитывать и недостатки устройства:

• Стоимость запорных клапанов достаточно высока. Хотя отчасти цена устройства компенсируется возможностью заменить практически любую его часть.
• Высокое гидравлическое сопротивление, которое приводит к потере давления при транспортировке, особенно это касается трубопроводов большого диаметра, и скопление механических примесей в некоторых зонах, где отмечаются застои жидкости.
• Неполноценная герметизация в положении закрытия из-за деформации уплотнений.
• Возможность выбора только одного направления течения рабочей среды.

Обратите внимание! Есть вероятность прикипания затвора к седлу, в результате чего может произойти отрыв затвора от штока.

Классификация запорных клапанов

Классифицируют клапаны по типу крепления к трубопроводу и способу герметизации конструкции, строению.

По способу фиксации клапаны бывают:

• Муфтовый. Фиксируется совместно с трубопроводом посредством резьбового соединения. Способ распространен, и применяется для бытового использования. Устанавливается на трубы диаметром до 150 миллиметров. Этот вид прост и удобен в монтаже и эксплуатации, для установки потребуется только разводной ключ и минимум времени на установку.
• Фланцевый клапан. Фиксируется при помощи болтов и гаек, для которых на патрубках корпуса существует закладная пластина либо круглой, либо квадратной формы с посадочными отверстиями для болтов. Фланцевый способ соединения изначально предназначен для арматуры, устанавливаемой на трубопроводы с давлением не более 20 МПа диаметром от 10 до 1000 миллиметров.

В зависимости же от способа герметизации, клапан может быть:

• Сальниковым, когда за герметизацию конструкции отвечает сальниковый блок (камера), внутри которой находится дополнительная уплотняющая набивка.
• Сильфонным, при котором за герметичность отвечает специальная трубка (гофрированная), внутри которой находится стержень клапана. Сильфон соединяется посредством приварки с корпусом в верхней половине конструкции, и затвором — в находящейся ниже, чем он перекрывает пути выхода рабочей среды из клапана. При перемещении штока внутри сильфона гофрированная трубка, за счет сжатия гофры, также укорачивает свою длину.

Обратите внимание! Расположение патрубков на входе и выходе, помимо всего прочего, позволяет снизить присутствующее в системе избыточное гидравлическое давление.

В зависимости от строения клапаны делят на угловые и проходные конструкции:

• Угловые представляют собой конструкцию, которая служит для соединения находящихся перпендикулярно друг другу труб.
• Проходные клапаны устанавливаются либо на горизонтальном, либо вертикальном узле трубопровода. Из недостатков такой детали можно выделить высокое гидравлическое сопротивление, и довольно большой вес, зачастую мешающий проводить различные манипуляции. К тому же, проблемы при монтаже доставляет и сложная конструкция корпуса. Устройство имеет зоны, где может образовываться застой жидкости, скапливаются частицы ржавчины, что обычно приводит к коррозии.
• Прямоточные клапаны представляют собой шаровидное устройство с патрубками, которые встроены в корпус и осью, расположенной под небольшим уклоном.
• Игольчатые клапаны — небольшое устройство с затвором конической формы, используется в клапанах с диаметром не более 25.

Запорные устройства могут работать и без применения физической силы человека, а в автоматическом режиме. Клапаны оснащены электромагнитным устройством, к которому крепится затвор в виде поршня или диска. При подаче электрического тока затвор перемещается и открывает проход для транспортировки рабочей среды.

Обратите внимание! Отдельную группу составляют термозапорные клапаны, которые работают в системах пожарной безопасности. При повышении t выше максимальной отметки он блокирует подачу газа к приборам в целях безопасности.

Источник https://www.krugosvet.ru/enc/tehnologiya-i-promyshlennost/klapan

Источник https://spark-welding.ru/montazh-i-remont/naznachenie-klapana.html

Источник https://infotruby.ru/armatura/zapornyj-klapan