Вентили запорные (клапаны)

Популярная и надежная арматура для перекрытия трубопровода. Запорный клапан (вентиль) герметично отсекает часть потока при помощи затвора-золотника, который двигается параллельно среде. Данная арматура имеет важные достоинства, среди которых:

1. Высокая герметичность перекрытия.
2. Простая конструкция, которая обеспечивает надежную работу арматуры, ее легкое обслуживание и недорогой ремонт.
3. Широкие возможности применения. Это касается как параметров рабочей среды (температуры, давления, химической агрессивности), так и способов установки на трубопроводе.
4. Быстрое срабатывание. Золотник вентиля имеет очень малый ход, что позволяет закрывать/открывать просвет трубы с большой скоростью.
5. Долговечность. Обусловлена в основном низким трением между золотником и седлом. А износостойкие уплотнительные поверхности этих деталей дополнительно продлевают срок службы арматуры.

Некоторые из этих преимуществ теряются с увеличением условного прохода клапана. Так, для точной посадки золотника в седло приходится заметно усложнять конструкцию рабочего механизма. Кроме того, на перекрывание мощного потока большого диаметра требуются немалые усилия и больше времени. Частично проблему можно решить, использовав запорный клапан с электроприводом, гидроприводом или пневмоприводом. Такие устройства легко, плавно закрываются и открываются, а также могут управляться дистанционно, с пульта.

Недостатком всех запорных вентилей считается их сложный внутренний рельеф. Он обуславливает появление двух проблем:

1. Наличие застойных зон в корпусе клапана. В них накапливается шлам, который ускоряет коррозию деталей арматуры и снижает герметичность перекрывания. Чтобы защитить устройство, в загрязненных средах перед ним устанавливают фильтр. С суспензиями, шламами, пульпами использовать обычный запорный вентиль не рекомендуется.
2. Высокое гидравлическое сопротивление. Оно снижает скорость потока при прохождении через клапан.

Конструкция и ассортимент

По строению запорные клапаны очень похожи на обратные. Их отличие – резьбовой шпиндель, связывающий золотник с рукояткой. Благодаря этому работой вентиля управляют извне. При повороте маховика или срабатывании приводного механизма усилие передается к золотнику. Он опускается вниз, в седло, прижимается к уплотнителям и герметично перекрывает поток.

Изготавливают запорные клапаны из разных материалов, которые отличаются по цене и эксплуатационным характеристикам. В продаже можно найти вентили из сталей (углеродистых, легированных, нержавеющих), чугуна, латуни, титановых сплавов и пр. Уплотнительные поверхности золотника и седла могут быть как металлическими, так и полимерными (например, из каучуков).

Как и любая арматура, запорные вентили имеют большой ассортимент диаметров (от самых маленьких Ду 15, 40, 50 до больших Ду 1000). Они также различаются по способу монтажа к трубопроводу. На рынке есть приварные, фланцевые, муфтовые клапаны, а также устройства с комбинированным присоединением.

При одинаковом общем строении запорные вентили могут отличаться в деталях конструкции. В зависимости от формы корпуса и направления движения среды через арматуру затворы делят на три типа:

1. Проходные. Классический тип корпуса, в котором поток среды делает два поворота под прямым углом. В результате направление входного и выходного отверстий совпадают с общей осью трубы. Но внутри клапана среде приходится поворачивать, из-за чего заметно снижается скорость ее движения.
2. Угловые (поворотные). В таких клапанах среда делает лишь один поворот. При этом оси входного и выходного отверстий перпендикулярны друг другу. Здесь гидравлическое сопротивление заметно снижено по сравнению с проходными моделями. Но монтировать угловые клапаны можно только в точках, где труба поворачивает на 90°.
3. Прямоточные. Такие затворы по конструкции схожи с проходными, они также устанавливаются на прямых участках трубопровода. Но поток среды заметно выпрямлен за счет того, что ось шпинделя располагается под наклоном к оси корпуса. Это снижает гидросопротивление арматуры. Недостаток таких устройств – большая строительная длина и больший ход золотника.

По форме затвора клапаны могут быть:

• тарельчатыми (золотниковыми) – с плоским золотником;
• коническими (игольчатыми) – с конусообразным затвором.

Второй тип устройств отлично подходит для высоких давлений, от 16 МПа. Но игольчатый запорный клапан неэффективен при большом диаметре, поэтому его производят лишь с Ду до 25 мм включительно. Кроме того, существует множество моделей арматуры, оснащенных штуцерами. К примеру, довольно часто на трубопроводах разного назначения используют невозвратно-запорный угловой или проходной штуцерный клапан. Они являются разновидностью автоматической защитной арматуры с возможностью принудительного перекрытия потока, могут срабатывать как при появлении противотока, так и при повороте маховика.

Также ассортимент запорных вентилей расширяется за счет использования в их конструкции различных уплотнений шпинделя:

• Сальниковые устройства. Герметизируют камеру арматуры относительно внешней среды благодаря набивке сальника. Главный плюс такой конструкции – возможность дозаполнения или полной замены изношенного набивочного материала.
• Сильфонные механизмы. Оснащены сильфоном – гофрированной трубкой, которая обеспечивает полную изоляцию внутренней камеры. Сильфонный запорный клапан подходит для работы с токсичными, взрывоопасными и другими средами, утечка которых категорически недопустима.
• Мембранные перекрытия. В их конструкцию входит полимерная мембрана, которая надежно разделяет внутреннюю и внешнюю среду. Иногда она может параллельно выполнять функцию золотника, перекрывая поток при опускании. Применяют такую арматуру в лишь узком диапазоне температур и давлений, а сами мембраны довольно быстро изнашиваются.

Область применения запорных вентилей

В основном данная арматура используется только для полного перекрывания потока на трубопроводах самого разнообразного назначения:

• в коммунальных инженерных системах;
• на транспортных магистралях;
• на производственных технологических линиях;
• в оборудовании и машинах.

Но в последнее время созданы новые улучшенные модификации вентилей. Кроме классических устройств, сейчас существуют запорные клапаны, которые можно использовать для перекрывания и регулировки силы потока. Также есть специальные модели, способные работать с вязкими и густыми средами. Конкретная область применения каждого запорного клапана определяется его материальным и конструктивным исполнением. Ее надо уточнять по таблицам ГОСТов, ТУ или при заказе изделия.

Конструкция и материалы

• Корпус и рабочие детали – углеродистые, легированные, нержавеющие стали, чугун, латунные, титановые сплавы.
• Уплотнительные элементы – ТРГ, фторопласт, каучук.

Технические данные

• Рабочая среда: жидкие и газообразные среды, неагрессивные к материалам изделий.
• Условный диаметр DN: 15-1000.
• Максимальный диапазон рабочих температур (°С): -70…+625.
• Рабочее давление (МПа): 0-40.
• Тип присоединения: под приварку, муфтовое, фланцевое.
• Привод: ручной, ручной с редуктором, электрический, гидравлический, пневматический привод.
• Установочное положение: любое.
• Направление движения среды: по стрелке (под золотник).
• Рукоятка: маховик, ручка.