Запорный клапан и его роль в трубопроводах

Ни одна, даже самая примитивная гидравлическая или пневматическая система не обходится без запорного 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.