Сідельні і поршневі регулюючі клапани

L1.T3.3. Регулююча арматура. Клапани.

Клапани в основному використовуються для перекриття та регулювання потоку. По принципу дії клапани розрізняють на запірні і регулюючі (функції виконуються разом) а також на запобіжні, зворотні та редукційні клапани.

Запірні та регулюючі клапани служать для перекривання потоку і, в рівній мірі, для регулювання потоку на рівні тонкої градації.

Розрізняють три основних види регулюючих клапанів. Це сідельні, поршневі та мембрамні клапани. Сідельні та поршневі по конструкції споріднені між собою.

Сідельний клапан (рис.3.12) складається з корпуса, в якому є горизонтальна перегородка та кришки, яка вкручується герметично в корпус. На кришці монтується сальник, що затискається накидною гайкою, та шпиндель з різьбою до якого приєднаний затвор. З допомогою шпинделя затвор можна опускати до сідла зменшуючи прохід для потоку. В крайній точці, затвор притискається до сідла повністю перекриваючи прохід.

У випадку поршневого клапану (Рис.3.13), закривання та регулювання відбувається за рахунок поршня, який прикріплений до шпинделя і рухається ним через верхнє кільце. При тому верхнє кільце відіграє роль як сальника так і направляючої для поршня. Повне перкривання відбувається при входженні поршня в нижнє кільце. Найбільш широке поширення найшли сідельні клапани, тому розглядатися дальше будуть лише їхні конструктивні особливості. На рис. 3.14 приведена залежність коефіцієнту втрат напору від відносного ходу шпинделя для сідельних клапанів, яка дає уявлення про регулюючі властивості клапанів. По діаграмі сили звернути увагу, що для клапанів є область слабої параметричної чутливості залежності коефіцієнту втрат від відносного ходу шпинделя. Регулювання в з використанням цієї області є недоцільним. Крім того, коефіцієнт втрат для всіх клапанів навіть в повністю відкритому стані є високими в порівнянні з іншими типами арматури. Так у сідельних прохідних(вісь вхідного патрубка співпадає з віссю вихідного патрубка) клапанів (рис.3.15) в повністю відкритому стані цей коефіцієнт становить від 3 до 6,6 для різних виконань та умовних діаметрів, в той же час для засувок – 0,1 до 0,65, заслінок – 0,05 до 1,5 а кранів – 0,02 до 0,15. Тому, якщо немає необхідності в тонкому регулюванню потоку використання регулюючих клапанів недоцільне. Для грубого регулювання в певних умовах можна використати заслінку типу «батерфляй».

Для зменшення опору виробляються клапани з нахиленим сідлом (рис. 3.16). Коефіцієнт втрат напору при повністю відкритому положенні для цього виконання клапана становить від 0,6 до 3, що суттєво менше ніж у клапанів з нормальним розміщенням сідла. Конструктивно такі клапани ослаблені і їх ресурс менший. Доцільно їх використовувати для регулювання потоку в лініях де особливо гострим є питання опору лінії. Переважно це стосується трубопроводів з невеликим прохідним діаметром, тому дане виконання засувок розраховане на ці трубопроводи.

Крім прохідних регулюючих клапанів використовуються кутові клапани. В даного виконання вісь вхідного патрубка перпендикулярна осі вихідного патрубка (рис.3.17). Використовують клапани даного виконання в тих випадках коли за допомогою нього можна економити на одному повороті (клапан одночасно є і поворотом трубопровода), тим самим зменшити загальний опір лінії або коли важливо забезпечити хороший доступ до маховика для комфортного управління потоком (переважно це зведений щит для управління витратою декількох трубопроводів).

Різним по виконанню є конструкції затворів в сідельних клапанах. Найбільш поширеними з них відображені на рис.3.18.

Виконання (в) можна вважати класичним. Це конусний затвор в сідлі з конусоподібною проточкою, обтюрація метал-метал. Така конструкція забезпечує надійне запирання потоку. Ресурс клапана невеликий – будь яка раковина в сідлі (переважно в результаті корозії) чи затворі (корозія, брак при виробництві) вимагає ремонту. Виконання (а) та (б) – сідельні клапани з дульними затворами. При відриві клапана від сідла утворюється канал дроселювання і в залежності від його геометрії, яка регулюється положенням затвора, відбувається регулювання потоку. Завдяки цьому регулюючі характеристики клапана з дросельним затвором є значно кращими з регулюючі властивості клапана з конусним затвором. Через більшу площу контакту між сідлом і затвором даний тип клапана більш має більший ресурс. Тому клапани з таким виконанням затвору є більш поширеними. Проте для надійного перекривання потоку в виконанні (а), у якого обтюрація метал-метал, необхідно прикладати більше зусилля. Цього недоліку немає у виконання (б) – затвор має прокладку з еластичного матеріалу, яке, при деформації об сідло, забезпечує герметизацію. Завдяки цьому навантаження на шток є меншим, але при тому зменшується температурний діапазон використання цього типу клапанів. Набуває поширення клапани з розвантаженим виконанням затвору. Особливо для трубопроводів більших діаметрів. Якщо для всіх попередніх виконань рідина в клапан поступає таким чином, що протидіє притисканню затвору до сідла (рис.3.12 та 3.13) то в даного типу виконання рідина поступає таким чином щоб притискала затвор до сідла. При закритому затворі тиск рідини на нього дозволяє розвантажити шток. Але при спробі відкрити клапан, ця превага перетворюються в недолік – штоку слід переборювати тиск рідини. Для уникнення цього передбачено пілотний затвор – затвор значно меншого діаметра змонтований на основному затворі. Шток в першу чергу відкриває пілотний затвор, що приводить до відкривання частину проходу. Протидія відкриванню пілотного затвору з боку тиску рідини незначний через його невеликий діаметр але прохід, що він відкриває дозволяє вирівняти тиск під основним затвором і без значних зусиль його відкрити. Правда така система працює добре лише на закритий об’єм. В тому випадку, якщо такий клапан встановлений на відкритий об’єм вирівнювання тиску не відбудеться і використовувати цей тип клапана таким чином є беззмістовним.

Дата добавления: 2014-01-04