Устройство вентиля и отличие его от задвижки

Клапан запорный (вентиль)

Клапан запорный (вентиль) – служит для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе, движущегося в одном направлении. Направление движения рабочей среды по стрелке на корпусе. Запирающий элемент перемещается параллельно оси потока.

Применяют запорные клапаны, чаще всего, на паро- и водопроводах, поскольку они создают высокое сопротивление потоку, выше чем задвижки. При течении поток искривляется, меняет свое направление, сужается, затем расширяется до первоначальных размеров. При этом возникают интенсивные вихреобразования.

Поэтому их применяют когда движение среды происходит только в одном направлении и не вызывает больших гидравлических сопротивлений. Специальные клапаны применяют для ручного дросселирования давления (например, редукционный вентиль на установках термического крекинга).

Следует заметить, что до 1982 года клапаны, в которых затвор перемещается при помощи резьбовой пары шпиндель – ходовая гайка, назывались вентилями. В настоящее время клапаном называют и арматуру с резьбовым шпинделем и с гладким штоком.

Запорные клапаны должны соответствовать требованиям ГОСТ 5761 (в части клапанов сальниковых и сильфонных, стальных и из цветных металлов), ТУ и КД.

Номинальные давления от PN1,6 МПа (PN16) до PN25МПа (PN250) включительно.

Конструкция

Клапан состоит из следующих основных элементов:

• корпус
• крышка
• штурвал
• сальник
• шпиндель (шток)
• затвор (золотник)
• седло

Запорным органом является затвор, поступательно перемещающийся в вертикальной плоскости. Уплотнительные поверхности затвора запорного клапана могут иметь форму:

1. Плоскую (золотник) – хорошо работают в жидких и газообразных средах, не содержащих взвешенных частиц;
2. Конусовидную – используются для высоких давлений со взвешенными частицами.

Клапан запорный (вентиль)

Седло клапана ввинчивается или вваривается в корпус изделия.

Конструкция верхнего уплотнения защищает сальниковую набивку, когда клапан находится в полностью открытом положении, чем исключается долговременное воздействие давления рабочей среды на набивку. Сальниковая набивка выполнена из терморасширенного графита и имеет хорошую уплотнительную способность.

Крышка крепится на корпусе при помощи шпилек с навернутыми на них шестигранными гайками, что позволяет быстро и удобно производить разборку изделия. Спирально навитая прокладка надежно уплотняет соединение крышки с корпусом даже при высокотемпературных условиях эксплуатации.

На клапанах высокого давления возможно применение металлической прокладки овального или восьмиугольного сечения. Втулка шпинделя изготавливается из латуни, что позволяет обеспечивать свободное и мягкое открытие клапана.

Уплотнение шпинделя

По способу герметизации соединения шпиндель-крышка, клапаны делятся на:

Сальниковая – для уплотнения места прохода шпинделя используется сальниковая набивка – пропитанная антисептическими и гидрофобными составами специальная формованная лента из материалов растительного происхождения. Набивка сжимается в направлении оси штока или шпинделя и, благодаря своим упругим свойствам, расширяется в радиальном направлении, плотно заполняя пространство зазора между стенкой и штоком. Сальниковое уплотнение наиболее распространенный тип уплотнения благодаря своей простоте, низкой стоимости и возможности ремонта.

Сальниковое уплотнение

Сильфонная, мембранная – отличается отсутствием подвижных соединений с зазорами, через которые рабочая среда может вытечь наружу, благодаря тому, что устройство управления движением затвора находится по одну сторону упругого элемента, а рабочая среда – по другую сторону. Иначе говоря, стенка сильфона или мембрана выступают в роли герметизирующего элемента подвижного соединения.

Классификация

Проходные

Самые распространенные. В таком вентиле поток делает два поворота на 90°, что приводит к высокому сопротивлению и появлению застойных зон в корпусе.

Иногда ось выходного патрубка смещена относительно входного.

Угловые

Размещаются на поворотных участках трубопровода, в них поток поворачивает на 90° один раз, что позволяет снизить сопротивление по сравнению с проходными.

Прямоточные (вентиль Косва)

Для снижения гидравлического сопротивления применяют вентили со шпинделем расположенным под углом 45 градусов к потоку (вентиль Косва). Это позволяет выпрямить поток внутри вентиля и уменьшить его сопротивление. Но при этом увеличивается ход штока, строительная длина и масса изделия.

Вентиль Косва

Принцип работы

При вращении штурвала происходит поступательное (перпендикулярно потоку) перемещение шпинделя, который прижимает золотник к седлу.

Положения открыто/закрыто

Основной особенностью конструкции запорного клапана является уплотнение затвора. При закрытии клапана золотник плотно прилегает к седлу.

Коэффициенты местного сопротивления

Коэффициенты местного сопротивления для различных элементов трубопровода:

Подбор запорного клапана (вентиля)

Поскольку запорные клапаны создают высокое сопротивление потоку применяют их, чаще всего, на паро- и водопроводах.

Выбор запорного клапана будет зависеть от следующих параметров:

• Назначение и условия работы.
• Управление: ручное, редукторное, электрическое
• Гидравлические характеристики: класс герметичности, удельный расход и прочие.
• Монтажные условия: масса и размеры, вид соединения с трубопроводом, условный диаметр прохода.
• Дополнительные требования, если имеются.

Движение потока рабочей среды относительно запорного клапана, выбирается в зависимости от давления:

• При низком давлении – движение потока над седлом
• При высоком давлении – движение потока над золотником

В клапанах низкого давления рабочая среда протекает непосредственно над седлом. Крутящий момент при закрытии клапана будет более высоким.

В клапанах высокого давления поток рабочей среды поднимается над золотником, создавая прижимающие усилия, уменьшающие крутящий момент при закрытии затвора. При открытии золотник поднимается на расстояние 25-40% от своего полнопроходного положения.

Преимущества и недостатки

По сравнению с задвижками клиновыми, также являющимися запорной трубопроводной арматурой, конструкция клапанов позволяет использовать внутреннее рабочее пространство изделия более рационально.

Простота конструкции клапанов обеспечивает быстроту их производства и обслуживания. Надежное уплотнение затвора и незначительная сила трения сопрягаемых поверхностей позволяют эксплуатировать вентиля в течение продолжительного периода.

Устройство вентиля и отличие его от задвижки

В водопроводных и газовых магистралях не обойтись без такого устройства, которое называется вентилем. Вентиль – это устройство, предназначающееся для перекрытия подачи различных жидкостей и газов. Однако перекрытие подачи воды – это не основное предназначение рассматриваемого изделия. С его помощью можно также регулировать напор подачи воды или газа по трубопроводу, а также применять в качестве предохранительного устройства и конденсатоотвода.

Конструкция устройства

Устройство вентиля является достаточно простым, а состоит изделие из следующих основных частей:

1. Корпус.
2. Запорное устройство.
3. Маховик или запорная ручка.

Корпус изделия изготавливается путем литья. Внутри корпуса установлено запорное устройство, а наружу выведен маховик. Корпус также имеет резьбу с двух сторон, посредством которой происходит соединение вентиля с водопроводным или газовым трубопроводом. Схема запорной арматуры в разрезе имеет следующий вид:

Классификация изделий

Вентиль для воды классифицируется по ряду различных признаков, к которым относятся:

1. Тип и конструкция запорного устройства.
2. Материал изготовления.
3. Особенности соединения с водонапорными или газовыми трубопроводами.

По типу и конструкции запирающего устройства вентили подразделяются на следующие виды:

• Клапанные.
• Пробковые или конусные.
• Шаровые.

Выясним основные особенности каждого типа вентилей, а также определим их предназначение.

Клапанные устройства

Клапанный вентиль еще называют вентильным краном, так как корпус изделия разделяется на две части горизонтальной и наклонной перегородками. В конструкции изделия с наклонной перегородкой имеется отверстие, которое имеет проточку под клапан. Такое отверстие называется седлом.

Клапан представляет собой часть штока, который располагается в нижней части изделия. В конструкцию изделия вставлена эластичная прокладка, упирающаяся в седло. Посредством такого упора в седло происходит перекрытие подачи жидкости, протекающей через устройство. В верхней части шток оснащен резьбой, которая соединяется с резьбовым соединением посадочной гайки. При помощи этого резьбового соединения происходит поднятие и опускание клапана, тем самым перекрывая и регулируя напор подающей жидкости.

У изделий такого типа имеются преимущества и недостатки. К плюсам относятся:

1. Выдерживание высокого давления.
2. Регулировка объема и напора воды.
3. Простота в управлении.
4. При выходе из строя запорного устройства, его можно заменить.

Недостатками такого устройства считаются:

1. Высокая скорость стирания прокладки, так как при частом открытии и закрытии устройства, происходит контакт резины с металлом.
2. Относительно небольшой срок эксплуатации.
3. Для полного перекрытия подачи жидкости нужно долго вращать маховик.

Изделие конусного типа

Конусный вентиль – это разновидность клапанного изделия. Различия между этими двумя устройствами заключаются в конструкции запорного механизма. Если в предыдущем варианте запорный механизм представлен в виде перегородки, то в данной конструкции прибор имеет пробку в виде конуса. При вращении штока происходит опускание запорного клапана в отверстие перегородки, тем самым прекращается подача жидкости.

Преимущества и недостатки такого типа изделия аналогичные, как и у вентиля клапанного типа. Конусный вентиль имеет следующую конструкцию, как показано ниже.

Устройство шарового типа

Принцип работы такого типа вентиля полностью отличается от функционирования предыдущих вариантов. Если предыдущие изделия обеспечивают перекрытие воды перпендикулярно трубопроводу, то с устройством шарового типа все по-другому.

Основным запирающим устройством является шар, которые имеет сквозную прорезь, пропорциональную потоку жидкости. Перекрытие подачи жидкости обеспечивается за счет перемещения шара с прорезью в перпендикулярное положение. Такие вентили еще называют кранами задвижками.

К преимуществам таких изделий относят:

1. Простота конструкции, что позволяет эксплуатировать устройство продолжительное время.
2. Герметичность конструкции. С водой контактирует только запорный шар, что также влияет на длительный срок службы изделия.
3. Перекрытие и открытие подачи жидкости осуществляется путем поворота ручки на 90 градусов или половину оборота. Такие устройства благодаря быстрому перекрытию подачи жидкости еще называют пол оборотными.

Как показывает практика, существенную роль на срок службы оказывает качество производства вентиля. Водяные вентили европейского производства имеют срок службы до 10 лет, в то время как китайские дешевые аналоги выходят из строя спустя несколько лет.

К недостаткам рассматриваемых видов вентилей относятся:

1. Невозможность отремонтировать водопроводный шаровой вентиль. В китайских изделиях нарушается целостность соединения ручки с запорным шаром. Это приводит к тому, что ручка продолжает вращаться, а шар остается на месте в заклинившем положении.
2. Невозможность регулирования потока жидкости. Регулировать поток жидкости с помощью такого изделия можно, но производители в таком случае не гарантируют продолжительный срок службы устройства.

Чем отличается вентиль от крана и задвижки

Разница заключается не в типе задвижек, как привыкли думать многие, причем даже сантехники. Краны и вентили отличаются, хотя их часто называют одним названием. Это отличие заключается в конструкции корпуса. Если вентиль предназначается для установки на стыке двух труб, чтобы при необходимости обеспечить перекрытие подачи жидкости, то кран располагается на окончании трубопровода. Кран – это своего рода концевик, который служит для подачи воды при возникновении такой необходимости.

Теперь нужно выяснить, в чем отличие вентиля и задвижки. Многие считают, что разницы между вентилем и задвижкой нет, однако, это не так. Что такое вентиль и для чего он нужен, уже известно. Теперь проанализируем задвижку, чтобы выяснить основные ее отличия от вентиля.

Задвижка выполняет аналогичные задачи, что и рассматриваемые в материале устройства. Однако задвижка не способна регулировать скорость потока, поэтому она только закрывает и открывает поток. Регулировать напор жидкости задвижка не может в силу своих конструктивных особенностей. Заслонка в таком устройстве перемещается только вверх и вниз. Чем отличается задвижка от вентиля, можно посмотреть наглядно на фото ниже.

Из чего изготавливают запорные устройства

Перед тем, как выяснить из чего изготавливаются вентили, необходимо разделить их на два вида:

• устанавливающиеся во внутренних водопроводных сетях;
• монтируемые на наружных водопроводах и газопроводах.

Если изделие предназначается для внутренних сетей водоснабжения, то применяются приборы из латуни, бронзы, нержавеющей стали и пластика. Если изделия применяются для выполнения наружных работ, то для этого используются вышеперечисленные материалы, а также дополнительно сталь и чугун.

1. Водопроводные устройства из латуни и бронзы относятся к дорогостоящим вариантам. Однако их стоимость оправдана качеством и долговечностью. Такие устройства имеют небольшой вес, малые габариты, а также могут быть установлены не только на водопровод для подачи холодной воды, но и горячей. Используются такие изделия и в системах отопления, так как на их поверхностях не оседает накипь.
2. Вентили из нержавейки. Еще один хороший вариант, который имеет продолжительный срок службы. Они дешевле в несколько раз, чем латунные и бронзовые устройства.
3. Пластиковые изделия являются одними из самых дешевых, но они ничуть не уступают по качеству вышеперечисленным моделям. Их недостатком является возможность установки только в пластиковые трубопроводы.

Устройства из нержавейки не рекомендуется устанавливать в систему ГВС и отопления. Ведь от воздействия горячей воды происходит образование накипи, которая впоследствии снижает диаметр пропускного канала.

Чугунные и стальные вентили пользуются популярностью для их установки на наружных трубопроводах. Для изготовления таковых изделий используется чугун и сталь, что позволит значительно удешевить цену устройства. Ведь аналогичные изделия из латуни и бронзы обойдутся в десятки раз дороже.

Соединение устройств с трубами

Вентили по способу монтажа подразделяются на два вида:

1. Муфтовые и резьбовые. Главный соединительный элемент при таком способе соединения – это резьба. Она может быть внутренней и внешней на вентиле (в народе называют «мама-папа»). Арматура такого типа устанавливается в трубопроводы с давлением не более 1,6 Мпа.
2. Фланцевые. На торцевых частях патрубков имеются фланцы, при помощи которых осуществляется соединение чугунных или стальных изделий. Монтаж таких устройств осуществляется на магистральных и промышленных трубопроводах, в которых давление воды превышает 10 МПа.

Пластиковые вентили соединяются с трубопроводами посредством специальной сварки. Зная особенности рассматриваемых устройств, можно подобрать оптимальный вариант для соответствующего монтажа. В последнее время широкой популярностью пользуются шаровые вентили, которые имеют высокий срок службы, несмотря на отсутствие возможности проведения их ремонта.

От вентиля запорного к запорному клапану с сильфонным уплотнением

– наиболее популярные виды запорной арматуры, применяемые для оперативного перекрывания потока рабочей среды в технологических трубопроводах, инженерных коммуникациях и магистральных линиях. Вентили и задвижки различаются по конструктивному исполнению запорного органа, а также по направлению его перемещения относительно потока транспортируемой среды. Существенные конструктивные различия влияют на особенности режима эксплуатации, что учитывается при выборе оптимального оборудования для определенных условий применения.

Рис. 1 Внешний вид вентиля

Запорный узел вентиля перемещается параллельно потоку рабочей среды. По этой причине корпус вентиля визуально отличается от аналогичного элемента чугунной или стальной задвижки. Более сложная конфигурация металлического корпуса вентиля обусловлена необходимостью поворота потока рабочей среды. Чугунные и стальные корпуса задвижек отличаются лаконичной простотой форм за счет простой конструкции запорного узла, перемещающегося перпендикулярно потоку рабочей среды.

Потребитель, задающийся вопросом как отличить вентиль от задвижки, прежде всего может обратить внимание на внешние особенности корпуса запорной арматуры. Заметные внешние различия, основанные на особенностях перемещения запорного органа, дополняются специфическими характеристиками внутренних компонентов запорной арматуры. Задвижки могут использоваться для оборудования трубопроводов большого диаметра с высоким давлением транспортируемой среды. Одностороннее давление на запорный орган задвижки способствует максимально плотному примыканию заслонки арматуры к седлу. При большом напоре вентилем легче перекрыть подачу, но сложнее ее открыть.

Особенности применения вентилей

Вентили, именуемые запорными клапанами, отличаются относительно небольшими размерами в сравнении с задвижками, предназначенными для оснащения трубопровода аналогичного диаметра. Перемещение запирающего органа параллельно оси потока рабочей среды производится с уменьшенными физическими усилиями.

Относительно небольшой ход шпинделя запорного клапана не превышает четверти диаметра трубопроводной магистрали. Необходимость разворота потока среды внутри металлического корпуса приводит к заметному увеличению строительной длины вентилей. Увеличение гидравлического сопротивления провоцируется конструктивным исполнением, изменяющим направление потока, а также относительно небольшим проходным сечением седла запорной арматуры. Преимущества вентилей:

• Высокая скорость выполнения технологических операций;
• Малый ход затвора, необходимый для полного открытия;
• Относительно небольшая масса и строительная высота;
• Для перекрытия потока требуется небольшое механическое усилие;
• Высокая герметичность за счет применения эластичных уплотнительных колец;
• Отсутствие трения затвора, обеспечивающее минимизацию износа запорного органа;
• Простое техническое обслуживание;
• Возможность ремонтного восстановления изношенного оборудования;
• Применение в трубопроводах с агрессивными рабочими средами;
• Эксплуатация при высоком давлении транспортируемой среды;
• Широкий диапазон рабочих температур.

Более высокое гидравлическое сопротивление вентилей, обусловленное особенностями конструктивного исполнения запорной арматуры, провоцирует значительные потери энергии за счет необходимости повышения рабочего давления в эксплуатируемой системе. В большинстве случаев увеличение гидравлического сопротивления системы за счет применения вентилей относительно невелико, но этот фактор необходимо учитывать при проектировании трубопроводных систем и планировании рабочих режимов.

При эксплуатации вентилей необходимо соблюдать определенное направление потока рабочей среды, указанное на корпусе запорной арматуры. Противоположная ориентация вентиля приводит к заметным затруднениям при открывании, а также может спровоцировать срыв тарелки со стального штока и полный выход оборудования из строя.

Запорные вентили обеспечивают высокий уровень герметизации при перекрытии потока рабочей среды, что позволяет использовать компактные устройства для оборудования трубопроводов, эксплуатируемых в сложных условиях. Прочный стальной корпус выдерживает высокое давление и большие колебания температур. Запорные клапаны применяются на трубопроводах относительно небольшого диаметра. Более сложная конфигурация корпуса сопряжена с потенциальным риском наличия застойных зон, накапливающих загрязнения, проникающие в систему.

Конструкция

Клапан состоит из следующих основных элементов:

• корпус
• крышка
• штурвал
• сальник
• шпиндель (шток)
• затвор (золотник)
• седло

Запорным органом является затвор, поступательно перемещающийся в вертикальной плоскости. Уплотнительные поверхности затвора запорного клапана могут иметь форму:

1. Плоскую (золотник) – хорошо работают в жидких и газообразных средах, не содержащих взвешенных частиц;
2. Конусовидную – используются для высоких давлений со взвешенными частицами.

Клапан запорный (вентиль)
Седло клапана ввинчивается или вваривается в корпус изделия.

Конструкция верхнего уплотнения защищает сальниковую набивку, когда клапан находится в полностью открытом положении, чем исключается долговременное воздействие давления рабочей среды на набивку. Сальниковая набивка выполнена из терморасширенного графита и имеет хорошую уплотнительную способность.

Крышка крепится на корпусе при помощи шпилек с навернутыми на них шестигранными гайками, что позволяет быстро и удобно производить разборку изделия. Спирально навитая прокладка надежно уплотняет соединение крышки с корпусом даже при высокотемпературных условиях эксплуатации.

На клапанах высокого давления возможно применение металлической прокладки овального или восьмиугольного сечения. Втулка шпинделя изготавливается из латуни, что позволяет обеспечивать свободное и мягкое открытие клапана.

Уплотнение шпинделя

По способу герметизации соединения шпиндель-крышка, клапаны делятся на:

Сальниковая – для уплотнения места прохода шпинделя используется сальниковая набивка – пропитанная антисептическими и гидрофобными составами специальная формованная лента из материалов растительного происхождения. Набивка сжимается в направлении оси штока или шпинделя и, благодаря своим упругим свойствам, расширяется в радиальном направлении, плотно заполняя пространство зазора между стенкой и штоком. Сальниковое уплотнение наиболее распространенный тип уплотнения благодаря своей простоте, низкой стоимости и возможности ремонта.

Сальниковое уплотнение

Сильфонная, мембранная – отличается отсутствием подвижных соединений с зазорами, через которые рабочая среда может вытечь наружу, благодаря тому, что устройство управления движением затвора находится по одну сторону упругого элемента, а рабочая среда – по другую сторону. Иначе говоря, стенка сильфона или мембрана выступают в роли герметизирующего элемента подвижного соединения.

Особенности применения задвижек

Стальные и чугунные задвижки различного конструктивного исполнения применяются для герметичного перекрывания технологических линий, инженерных коммуникаций и магистральных трубопроводов. Запорная арматура, отличающаяся простым конструктивным исполнением, оптимизирована для безаварийного применения в различных условиях технической эксплуатации.

Рис. 2 Фланцевая чугунная задвижка

Малое гидравлическое сопротивление за счет полнопроходного исполнения корпуса позволяет применять задвижки для комплектации магистральных трубопроводов с высокой скоростью движения транспортируемой среды. Преимущества задвижек:

• Стабильная эксплуатация при любых характеристиках среды;
• Простота конструктивного исполнения;
• Герметичное перекрытие потока транспортируемой среды;
• Широкий диапазон предельно допустимых температурных показателей;
• Минимальное гидравлическое сопротивление;
• Надежная конструкция запорного механизма;
• Широкое разнообразие типоразмеров;
• Относительно небольшая строительная длина;
• Ремонтопригодность эксплуатируемого оборудования;
• Возможность выполнения операций при различном уровне давления в системе;
• Удобное техническое обслуживание.

Для минимизации физических усилий, при выполнении технологических операций открывания и перекрывания потока, задвижки могут оснащаться редукторными механизмами с прочным металлическим штурвалом. Штурвалы маркированы указателями направления вращения для безошибочных действий персонала при открывании или закрывании запорного механизма. Некоторые модели задвижек оснащаются дублирующими указателями направления на крышке.

Для чего нужна задвижка, основные плюсы и нюансы

Вид арматуры, где деталь регулировки перемещается в перпендикулярном положении, движется по направлению потока. Среди представителей данной категории, задвижка считается более актуальной.

Рис 5. Задвижка

Инструмент популярен в эксплуатации:

• Транспортной деятельности, где диаметр изделий колеблется – 15-2000мм;
• В создании водо-газоснабжения;
• В сфере обслуживания ЖКХ;
• Добыче нефти.

Распространенность использования задвижек обусловлена следующими аспектами:

• Простота в эксплуатации;
• Небольшие размеры;
• Допускается эксплуатация в различных условиях;
• В гидравлике присутствует небольшое сопротивление.

Последний аспект важен при возведении строительных магистралей. Постоянно осуществляется в среде, характеризующееся высокой скоростью.

Механизм не лишен серьезных нюансов. Специалисты при выборе необходимых инструментов и материалов, не рекомендуют использовать конструкции, где шпиндель выдвижной. Ход при затворе составляет минимум один диаметр.

Принято выделять два вида задвижек:

Рис 6. Полнопроходная

Рис 7. Суженная
Первый является самым распространенным. В нем полнопроходный диаметр приравнивается к значению трубопровода, на который устанавливается инструмент. Для снижения количества крутящихся моментов, задвижки используются, чтобы контролировать управление арматуры, в том числе снизить скорость изнашиваемости других составляющих частей трубопровода.

Существует несколько принципов управления задвижками:

• Вручную;
• Посредством электроприводной системы;
• Посредством пневмоприводной системы;
• Посредством гидроприводной системы.

Рассматривая сравнительные характеристики между краном и задвижкой, можно сделать вывод, что оба элемента имеют ряд схожих признаков и различий.

Правильное положение при монтаже

Оснащение различных типов запорной арматуры типовыми стальными фланцами обеспечивает простое выполнение монтажных операций. Фланцевые соединения позволяют оперативно заменять неисправную запорную арматуру без необходимости выполнения сложных подготовительных операций. Замена арматуры, оснащенной фланцами, производится без демонтажа соседних участков и проведения сварочных операций. Для герметизации соединений, стягиваемых стальными шпильками с гайками, применяются прокладки соответствующей конфигурации, размещаемые между ответными фланцами, идентичными по размеру.

При монтаже задвижек, нет необходимости учитывать направление потока рабочей среды. В задвижках рабочая среда может транспортироваться в обе стороны.

Рис. 3 Типоразмеры задвижек

При установке задвижек допускается любая ориентация устройства независимо от потока рабочей среды. Конструктивное исполнение запорного элемента клиновых и параллельных задвижек обеспечивает гарантированную работоспособность оборудования при любом направлении потока транспортируемой жидкой или газообразной среды.

Классификация клапанов по конструктивным особенностям

Клапана могут классифицироваться по достаточно большому количеству признаков. При этом можно выделить следующие разновидности клапанов:

1. Двухседельные и односедельные.
2. Клеточные.
3. Мембранные.
4. Золотниковые.

Следует выбирать вариант исполнения клапана, который наиболее подходит под определенные эксплуатационные качества конкретной системы.

Выбор оптимального технического решения

При выборе оптимальной разновидности запорной арматуры учитываются индивидуальные особенности режима предстоящей эксплуатации. Кроме технических параметров на выбор оборудования влияют ценовые показатели, особо актуальные при необходимости приобретения большого количества запорной арматуры.

Сферы применения вентилей

Для комплектации трубопроводов относительно небольшого диаметра могут применяться запорные клапаны (вентили), отличающиеся простым конструктивным исполнением и низкой себестоимостью. Вентили стабильно функционируют при скачках и перепадах давления в системе. Компактные устройства с небольшой строительной высотой оптимальны для оборудования участков трубопроводов, пролегающих внутри тесных промышленных и подсобных помещений.

Конструктивное исполнение запорного механизма вентиля позволяет применять практичную арматуру для комплектации трубопроводов с различными характеристиками транспортируемой среды, обеспечивая стабильную работу технологического оборудования. Ручное управление, исключающее необходимость стабильного электроснабжения для функционирования электропривода, обеспечивает гарантированную работоспособность вентиля при аварийных ситуациях, когда особо актуальна возможность оперативного перекрывания трубопровода. Малый ход маховика позволяет предельно ускорить выполнение операции перекрывания или открывания трубопровода. Уплотнение затвора вентиля при перемещении не перетирается о седло, что позитивно отражается на периоде безаварийной эксплуатации арматуры.

Особенности применения задвижек

При оборудовании трубопроводных сетей диаметром более 300 мм целесообразно применение задвижек, адаптированных для бесперебойной работы в сложных технических условиях. Небольшая строительная длина задвижек позволяет максимально плотно выполнять монтаж оборудования, что особо актуально в промышленных условиях при необходимости рациональной компоновки многочисленных устройств. В зависимости от режима эксплуатации применяются задвижки с выдвижным или не выдвижным шпинделем, обладающие индивидуальными техническими преимуществами.

Выдвижной шпиндель

Арматура с выдвижным шпинделем, отличающаяся увеличенной строительной высотой, может устанавливаться исключительно в просторных помещениях при отсутствии физических ограничений. Свободный доступ к ходовому узлу задвижки обеспечивает удобное техническое обслуживание оборудования в процессе эксплуатации.

Отсутствие негативного воздействия рабочей среды помогает сохранить безупречную функциональность ходового узла для удобного управления и бесперебойной эксплуатации технологического оборудования. Основной недостаток применения задвижек с выдвижным шпинделем – необходимость планирования места для свободного хода рабочего узла при закрывании и открывании потока транспортируемой среды.

Не выдвижной шпиндель

Задвижки, оборудованные не выдвижным шпинделем, отличаются уменьшенной строительной высотой, оптимальной для монтажа оборудования в условиях ограниченного пространства. Отсутствие технического обслуживания ходового узла, погруженного в рабочую среду, сокращает период безремонтной эксплуатации оборудования. Задвижки с не выдвижным шпинделем не рекомендованы к применению на ответственных объектах.

Сфера применения необслуживаемых задвижек с не выдвижным шпинделем ограничена водой, и неагрессивными нефтепродуктами. Рабочая среда должна не иметь абразивных частиц, твердых примесей и коррозионных свойств. Компактные задвижки удобно размещаются в небольших помещениях, технологических колодцах, нефтяных скважинах и подземных коммуникациях.

Температурные режимы

Диапазон допустимых температур при эксплуатации запорной арматуры зависит от материала корпуса внутренних компонентов. Стальные вентили и различные модификации стальных задвижек способны безотказно функционировать при высокой температуре транспортируемой среды, достигающей несколько сотен градусов. Применение термостойких компонентов, не подверженных коррозии, обеспечивает высокий уровень герметичности при транспортировке холодной воды, пара, нефтепродуктов и технологических жидкостей. Шпиндель из углеродистой стали обладает высокой прочностью и неизменной функциональностью при работе в различных температурных режимах.

Задвижка

Задвижки — это трубная арматура, в которой запирающая деталь движется под прямым углом к направлению движения среды в трубопроводе. Используются преимущественно для полного перекрывания и открывания потока, редко — для его регулирования. Сферой их применения являются трубопроводы различного хозяйственного назначения, диаметром от 15 мм до 2 м, с рабочим давлением в системе p ≤ 25 атм и T ≤ 560 °C.

Размер задвижки обычно соответствует сечению трубопровода. В ее корпусе имеется два внутренних седла, внутрь корпуса через крышку помещен затвор, присоединенный к шпинделю. Шпиндель в свою очередь соединен с ходовой гайкой. При вращении одного из них (вручную за штурвальное колесо, либо с помощью электропривода) производится перемещение затвора для перекрывания/открывания потока.

Достоинства и недостатки

Основным отличием задвижки является ее низкое гидравлическое сопротивление, что особенно ценно применительно к магистральным трубопроводам, где важны низкие энергетические потери при прокачивании жидкостей и газов на значительные расстояния.

К минусам данного устройства относят:

• значительную строительную высоту (за счет выдвижного шпинделя);
• большое требуемое время на закрывание и открывание;
• изнашиваемость уплотнительных элементов в процессе эксплуатации;
• опасность заклинивания при загрязнении, низких рабочих температурах.

По типу затвора, задвижки бывают

1. Клиновые (седла располагаются под углом одно к другому, затвор — клиновидный):

• задвижка клиновая с жестким клином (ее вариант — задвижка с обрезиненным клином);
• двухдисковые (клинкетная задвижка);
• с упругим клином.

2. Параллельные (седла — параллельно расположенные, запирающие диски затвора — тоже).

3. Шиберные задвижки (тип с единственным запирающим диском, в т.ч. задвижка шиберная с электроприводом).

4. Шланговая — запирание потока производится путем передавливания затвором гибкого резинового шланга.

По способу изготовления и материалу бывают

• литые (задвижка чугунная, из алюминиевого, стального литья);
• стальные штамповано-сварные.

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.

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.

Что такое затвор

Затвор – специальный механизм, предназначенный для регулировки силы напора или полного его закрытия. Применяется подобное устройство при большом диаметре трубопровода. Наибольшее распространение получили дисковые затворы. Их особенность заключается в нижеприведенных моментах:

1. Элемент конструкции, которые препятствует движению потока выполнен в виде диска, диаметр которого соответствует диаметру поперечного сечения.
2. Открытие или закрытие запорного элемента проводится путем вращения вокруг оси. При этом элемент конструкции связан напрямую с рукояткой, но усилие может передаваться и через специальное устройство, которые упрощает поворот рукоятки при сильном давлении.
3. Особенности конструкции определяют то, что она не может использоваться при сильном давлении в системе.

Что лучше, задвижка или вентиль?

При всей их внешней схожести, разница между вентилем и задвижкой (в их инженерном понимании) заключается именно в способе запирания потока относительно его направления (параллельно и перпендикулярно, соответственно). Из этого вытекает различие свойств этих типов запорной арматуры, и отличие сфер их применения. Таким образом, постановка вопроса «что лучше?» является как минимум некорректной. Для каждого из этих типов в трубопроводном хозяйстве предусмотрено его особое место, где наиболее полным образом раскрываются его характеристики.

Осталось указать, что в обиходе существует значительная путаница в терминах, когда запоры вентильного типа несправедливо называют кранами. А полуоборотные краны, имеющие запирающие пробки в виде проворачивающихся тел вращения (шары, конусы, цилиндры) со сквозным отверстием в их теле, могут называть вентилями. Например, вентиль шаровый — это на самом деле шаровый кран, а терморегулирующий вентиль — клапан с термочувствительным элементом.

Запорная арматура используется при устройстве газопроводных и канализационных систем. Такие приспособления заметны на разных видах труб, их прямое предназначение — перекрытие любых потоков (водных или газовых). Кран и клапан относятся к основным механизмам данного типа. Исходя из характеристик данных механизмов, выбирается определенный тип приспособлений. Чтобы сделать верный выбор, необходимо знать, что и как работает. В чем разница между краном и клапаном?

Главное отличие — предназначение в работе, их функции. Главная задача клапана — обеспечение процесса плавной регулирование напора газа за счет конструктивных особенностей. Безусловно, такую работу способен выполнять и кран, он имеет способность регулировать поток жидкостей и газов, но из-за специальных условий использования неполное перекрывание строго запрещено.

Необходимо сказать, что ни кран, ни клапан не могут изменить направления потоков, они применяются только при необходимости частичного или полного перекрывания потока. При установке кранов и клапанов в трубопроводную систему необходимо посмотреть на стрелку — она показывает верное направление движения. Неправильный монтаж способствует возникновению лишнего гидравлического сопротивления, это повлияет на срок службы, может привести к неправильной работе и неисправностям. Структура клапана включает в себя грун-буксы что позволяет герметично садится на седло отверстия.

Существуют и визуальные отличия. Рукоятки данных запорных приспособлений различны — клапан имеет «барашек», который необходим для плавного регулирования потока, кран же имеет простую рукоятку, которая крепится к штоку

Ответа на вопрос «что лучше: кран или клапан?» нет. Дать такой ответ невозможно, так как каждый тип запорной арматуры предназначен для выполнения определенных задач. Кран, в отличие от клапана, имеет конструктивные особенности, которые способствуют его работе при необходимости быстрого перекрытия потока. Это происходит из-за более простого строения рукоятки, так как на заворачивание «барашка» клапана тратится больше времени. По сроку работы клапан уступает крану, в его конструкции предполагаются уплотнительные элементы, которые периодически ломаются и нуждаются в починке или замене. Однако по ремонтопригодности преимущества у клапана, так как в его строении возможна замена деталей, вышедших из строя. При деформации крана необходима полная замена.

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КРАНА И ВЕНТИЛЯ

Основным различием между краном и вентилем является регулировка напора рабочей среды. Вентиль может производить такую регулировку, а вот кран нет. Более того, учитывая правила эксплуатации кранов, регулировать с их помощью напор категорически запрещено. Функций у крана всего две: открывать и закрывать поток среды. А вот клапан может легко регулировать напор жидкости или газа.

Такое различие обусловлено конструкцией. Запорный элемент в этом устройстве перемещается в направлении потока и в итоге садится на седло. В кранах же он вращается вокруг своей оси. Кроме того, существуют шаровые краны. В их конструкции запорным элементом выступает поворачивающейся перпендикулярно потоку шар, вследствие чего изменяется диаметр трубы. А вот вентиля оборудуются грун-буксой. Данное конструктивное решение подразумевает, что, перемещая шток грун-буксы, производят поднятие или опускание клапана, который прикреплен к штоку. Таким образом, происходит открытие или закрытие отверстия, которое находится в седле.

Визуально несложно отличить вентиль от крана. Если у запорной арматуры простая ручка, а конец этой ручки крепится к штоку, то это — кран. Если же на месте ручки на штоке находится барашек — это клапан.

Источник https://pronpz.ru/armatura/ventil.html

Источник https://gidpotrubam.ru/fitingi/ventil

Источник https://spark-welding.ru/montazh-i-remont/ventil-i-klapan-otlichie.html