Клапан - Valve

Эти водяные клапаны управляются поворотные ручки.

А клапан это устройство или природный объект который регулирует, направляет или контролирует поток текучей среды (газов, жидкостей, псевдоожиженных твердых частиц или суспензии ) путем открытия, закрытия или частичного перекрытия различных проходов. Клапаны технически арматура, но обычно обсуждаются как отдельная категория. В открытом клапане жидкость течет в направлении от более высокого давления к более низкому. Слово происходит от латинского вальва, движущаяся часть двери, в свою очередь от Вольвер, повернуть, катиться.

Самый простой и очень древний клапан - это просто свободно откидывающаяся заслонка, которая поворачивается вниз, чтобы препятствовать потоку жидкости (газа или жидкости) в одном направлении, но подталкивается самим потоком, когда поток движется в противоположном направлении. Это называется обратный клапан, поскольку он предотвращает или "сдерживает" поток в одном направлении. Современное регулирующие клапаны может регулировать давление или же поток вниз по течению и работать на сложных автоматизация системы.

Клапаны имеют множество применений, в том числе регулирование воды для орошение, промышленное использование для управления процессами, бытовое использование, такое как включение / выключение и контроль давления для посудомоечных машин, стиральных машин и смесителей в домашних условиях. Даже аэрозольные баллончики имеют встроенный крошечный клапан. Клапаны также используются в военной и транспортной сферах. В HVAC воздуховод и других потоков воздуха, близких к атмосферному, клапаны вместо этого называются демпферы. Однако в системах сжатого воздуха используются клапаны, наиболее распространенным типом которых являются шаровые краны.

Приложения

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

Люди в развитых странах используют клапаны в повседневной жизни, в том числе сантехника клапаны, такие как краны за водопроводная вода, газовые регулирующие клапаны на плитах, небольшие клапаны, установленные на стиральные машины и посудомоечные машины, устройства безопасности, установленные на системы горячего водоснабжения, и тарельчатые клапаны в автомобильных двигателях.

В природе есть клапаны, например односторонние клапаны в вены контроль над Циркуляция крови, и сердечные клапаны контролировать поток крови в покои сердца и поддержание правильного накачивание действие.

Клапанами можно управлять вручную, либо ручка, рычаг, педаль или руль. Клапаны также могут быть автоматическими, с приводом от изменения давление, температура, или поток. Эти изменения могут повлиять на диафрагма или поршень который, в свою очередь, приводит в действие клапан, обычно встречаются примеры этого типа клапана: предохранительные клапаны установлен в системах горячего водоснабжения или котлы.

Более сложные системы управления, использующие клапаны, требующие автоматического управления на основе внешнего входа (т. Е. Регулирование потока через трубу до изменяющейся уставки), требуют привод. Привод будет перемещать клапан в зависимости от его входа и настройки, обеспечивая точное позиционирование клапана и позволяя контролировать множество требований.

Вариация

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

Затраты на клапаны варьируются от простых до недорогих. одноразовый клапаны к специализированным клапанам, которые стоят тысячи Доллары США на дюйм диаметра клапана.

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

Распространенное использование термина клапан относится к тарельчатые клапаны обнаружены в подавляющем большинстве современных двигателей внутреннего сгорания, таких как двигатели большинства транспортных средств, работающих на ископаемом топливе, которые используются для контроля всасывания топливно-воздушной смеси и обеспечения вентиляции выхлопных газов.

Типы

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

Составные части

Схема в разрезе открытого шаровой вентиль.
1. тело
2. порты
3. сиденье
4. корень
5. диск когда клапан открыт
6. ручка или же маховик когда клапан открыт
7. капот
8. упаковка
9. гайка сальника
10. поток жидкости когда клапан открыт
11. положение диска, если клапан был закрыт
12. положение ручки или маховика, если клапан был закрыт

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

Тело

Клапана тело это внешний кожух большей части или всего клапана, который содержит внутренние части или подрезать. Капот является частью оболочка через который корень (см. ниже) проходит и образует направляющую и уплотнение для штока. Крышка обычно привинчивается к корпусу клапана или прикручивается к нему.

Корпуса клапанов обычно металлический или же пластик. Латунь, бронза, бронза, чугун, стали, легированные стали и нержавеющая сталь очень распространены.^[1] В системах с морской водой, таких как опреснительные установки, часто используются дуплексные клапаны, а также супердуплексные клапаны из-за их коррозионных свойств, особенно против теплой морской воды. Сплав 20 клапаны обычно используются на заводах по производству серной кислоты, в то время как монель клапаны используются в плавиковая кислота (HF Acid) заводы. Хастеллой клапаны часто используются в высокотемпературных приложениях, таких как атомные электростанции, в то время как инконель клапаны часто используются в водородных приложениях. Пластиковые корпуса используются при относительно низких давлениях и температурах. ПВХ, PP, ПВДФ и армированный стекловолокном нейлон обычные пластмассы, используемые для корпусов клапанов.^{[нужна цитата ]}

Капот

А капот действует как крышка на корпусе клапана. Обычно он наполовину ввинчивается в корпус клапана или прикручивается к нему. В течение производство клапана, внутренние части вставляются в корпус, а затем прикрепляется крышка, чтобы удерживать все вместе внутри. Чтобы получить доступ к внутренним частям клапана, пользователь снимал крышку, обычно для обслуживания. Многие клапаны не имеют крышек; Например, пробковые клапаны обычно не имеют чепчиков. Многие шаровые краны не имеют крышек, так как корпус клапана выполнен в другом стиле, например, он скручен в середине корпуса клапана.

Порты

Порты представляют собой проходы, по которым жидкость проходит через клапан. Порты закрыты элемент клапана или же диск для управления потоком. Клапаны чаще всего имеют 2 порта, но их может быть до 20. Клапан почти всегда подсоединяется своими портами к трубам или другим компонентам. Способы подключения включают резьбы, компрессионные фитинги, клей, цемент, фланцы, или же сварка.

Ручка или привод

А ручка используется для ручного управления клапаном извне корпуса клапана. Клапаны с автоматическим управлением часто не имеют ручек, но некоторые из них в любом случае могут иметь ручку (или что-то подобное) для ручного обхода автоматического управления, например Стоп-обратный клапан. An привод представляет собой механизм или устройство для автоматического или дистанционного управления клапаном извне. У некоторых клапанов нет ни ручки, ни привода, потому что они автоматически управляют собой изнутри; Например, обратные клапаны и предохранительные клапаны может не иметь ни того, ни другого.

Диск

Диск клапана

А диск или же элемент клапана представляет собой подвижное препятствие внутри неподвижного корпуса, которое регулируемым образом ограничивает поток через клапан. Хотя диски традиционно имеют форму диска, они бывают разных форм. В зависимости от типа клапана диск может двигаться линейно внутри клапана или вращаться на штоке (как в двустворчатый клапан ) или повернуть на петля или же цапфа (как в обратный клапан ). А мяч представляет собой круглый элемент клапана с проходящими через него одним или несколькими путями между портами. Вращая шар, поток можно направлять между разными портами. Шаровые краны используйте сферические роторы с цилиндрическим отверстием, просверленным как канал для жидкости. Пробковые клапаны использовать цилиндрические или конические роторы, называемые пробки.^{[двусмысленный ]} Возможны также другие круглые формы роторов в роторные клапаны, пока ротор может вращаться внутри корпуса клапана. Однако не все круглые или сферические диски являются роторами; например мяч обратный клапан использует шар для блокирования обратного потока, но не является ротором, потому что работа клапана не требует вращения шара.

Сиденье

Запорный дроссельный клапан для Турбина Фрэнсиса в Электростанция Гордон, Тасмания

Шаровой кран

В сиденье это внутренняя поверхность корпуса, которая контактирует с диском, образуя герметичное уплотнение. В дисках, которые движутся линейно или качаются на шарнире или цапфа, диск входит в контакт с седлом только при закрытом клапане. В дисках, которые вращаются, седло всегда находится в контакте с диском, но площадь контакта изменяется по мере вращения диска. Сиденье всегда остается неподвижным относительно тела.

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

Жесткие сиденья являются неотъемлемой частью корпуса клапана. Почти все металлические клапаны с жестким седлом имеют небольшое количество утечка.
Мягкие сиденья установлены на корпус клапана и изготовлены из более мягких материалов, таких как PTFE или различные эластомеры Такие как NBR, EPDM, или же FKM в зависимости от максимума Рабочая Температура.

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

Корень

Инконель X750 весна

В корень передает движение от ручки или управляющего устройства к диску. Шток обычно проходит через капот когда присутствует. В некоторых случаях шток и диск могут быть объединены в одно целое или шток и ручка объединены в одно целое.

Движение, передаваемое штоком, может быть линейным. сила, ротационный крутящий момент или их комбинация (Угловой клапан с использованием штифта реактора крутящего момента и узла ступицы). Клапан и шток могут иметь резьбу, так что шток можно ввинчивать в клапан или вынимать из него, поворачивая его в одном или другом направлении, таким образом перемещая диск назад или вперед внутри корпуса.^{[двусмысленный ]} Упаковка часто используется между штоком и крышкой для поддержания уплотнения. Некоторые клапаны не имеют внешнего управления и не нуждаются в штоке, как в большинстве обратные клапаны.

Клапаны, диск которых находится между седлом и штоком и где шток перемещается в направлении клапана, чтобы закрыть его, являются нормально сидящий или же сидящий спереди. Клапаны, седло которых находится между диском и штоком и где шток перемещается в направлении от клапана, чтобы закрыть его, являются перевернутый или же сидящий сзади. Эти условия не применяются к клапанам без штока или клапанам с роторами.

Прокладки

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

Шарики клапана

Шар клапана также используется для тяжелых условий эксплуатации, высокого давления, высокая терпимость Приложения. Обычно они сделаны из нержавеющая сталь, титан, Стеллит, Хастеллой, латунь, или же никель. Они также могут быть изготовлены из разных видов пластика, например АБС, ПВХ, PP или же ПВДФ.

Весна

Многие клапаны имеют весна для пружинной нагрузки, чтобы нормально сдвинуть диск в какое-либо положение по умолчанию, но позволяет управлять перемещением диска. Предохранительные клапаны обычно используют пружину для удержания клапана в закрытом состоянии, но допускают чрезмерное давление, чтобы заставить клапан открыться против нагрузки пружины. Винтовые пружины обычно используются. Типичные пружинные материалы включают оцинкованная сталь, нержавеющая сталь, и для высокотемпературных применений Инконель X750.

Подрезать

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

Рабочие положения клапана

А морской замок для охлаждения морская вода, на морской дизель. Морские краны обычно представляют собой шаровые краны, но могут быть и других типов.

Клапан позиции рабочие условия, определяемые положением диска или ротора в клапане. Некоторые клапаны предназначены для плавного переключения между двумя или более положениями. Обратные клапаны и обратные клапаны позволить жидкости двигаться в 2 или 1 направлениях соответственно.

Двухходовые клапаны

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

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

Хотя многие двухходовые клапаны сделаны, в которых поток может идти в любом направлении между двумя портами, когда клапан помещается в определенное приложение, часто ожидается, что поток будет идти из одного определенного порта на вверх по течению стороне клапана, к другому порту на вниз по течению сторона. Регуляторы давления являются разновидностями клапанов, в которых поток регулируется для получения определенного давление, если возможно. Они часто используются для управления потоком газа из газовый баллон. Регулятор обратного давления - это разновидность клапана, в котором поток регулируется для поддержания определенного давления на входе, если это возможно.

Трехходовые клапаны

Схема 3-ходового шарового крана: Г-образный шар справа, Т-образный левый

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

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

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

Смесители с одной ручкой производить переменную смесь горячей и холодной воды с переменным расходом под управлением одной ручки.

Термостатические смесительные клапаны смешайте горячую и холодную воду, чтобы обеспечить постоянную температуру при наличии переменного давления и температуры на двух входных портах.

Четырехходовые клапаны

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

Его можно использовать для изоляции и одновременного обхода цилиндр для отбора проб установлен на водопроводе под давлением. Полезно принимать жидкость образец без воздействия на давление в гидравлической системе и во избежание дегазация (без утечки, без утечки газа или попадания воздуха, без внешнего загрязнения) ....

Контроль

Моряк на борту корабля управляет штурвалом, управляя топливный клапан.

Многие клапаны управляются вручную с помощью ручка прикреплен к стеблю. Если ручка повернута девяносто градусов между рабочими положениями клапан называется четвертьоборотный клапан. Дисковые, шаровые краны и пробковые клапаны часто представляют собой четвертьоборотные клапаны. Если ручка круглая со стержнем в качестве оси вращения в центре круга, то ручка называется маховик. Клапаны также могут управляться приводы прикреплен к стеблю. Это могут быть электромеханические приводы, такие как электрический двигатель или же соленоид, пневматические приводы, которые управляются давление воздуха, или же гидравлический приводы, которые управляются давление жидкости, такой как масло или вода. Приводы могут использоваться в целях автоматического управления, например, в циклах стиральной машины, дистанционного управления, например, при использовании централизованного управления. пункт управления или потому, что ручное управление слишком сложно, например, когда клапан очень большой. Пневматические приводы и гидравлические приводы нуждаются в линиях сжатого воздуха или жидкости для питания привода: входная линия и выходная линия. Пилотные клапаны это клапаны, которые используются для управления другими клапанами. Пилотные клапаны в линиях привода управляют подачей воздуха или жидкости, идущей к приводам.

В заправочный клапан в туалет резервуар для воды представляет собой клапан с регулируемым уровнем жидкости. Когда достигается высокий уровень воды, механизм закрывает клапан, наполняющий бак.

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

Прочие соображения

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

Некоторые конструкции гидравлических систем, особенно на химических или энергетических установках, схематически представлены на схемы трубопроводов и КИПиА. На таких схемах разные типы клапанов представлены определенными символы.

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