Автор: Католицкий Н. А.
Источник: Электронный научно-практический журнал Nauka-rastudent.ru, № 4 (16), 2015 г.
Католицкий Н. А. Клапаны В статье описаны виды клапанов, их конструктивная характеристика, разъясняется принцип работы. Подробно описана их сравнительная характеристика, достоинства и недостатки, область применения.
Клапан – специальное устройство, позволяющее регулировать поток при изменяющихся условиях (например, при повышении давления в сосуде или изменении направления потока). Независимо от свойств потока (газ, жидкость), а так же свойств среды (проводник, вакуум, сосуд и прочие), клапан несет запорно-регулирующую функцию и может пропускать, останавливать и регулировать поток по интенсивности.
Запорный клапан. Имеет два крайних положения: открыто и закрыто. Запорный элемент такого клапана чаще всего представлен золотником и располагается строго параллельно проходящему потоку. Такой клапан не предназначен для регулирования силы потока и расхода среды с помощью уменьшения/увеличения проходного сечения. Запорные клапаны используют на трубах небольшого диаметра, так как в противном случае система управления клапаном сильно усложняется.
Отдельно можно выделить отсечный запорный клапан. Он отличается высокой скоростью работы благодаря поршневому пневматическому приводу.
Регулирующий клапан. Довольно часто встречающийся вид регулирующей арматуры, подходящий и для непрерывного (аналогового), и для дискретного регулирования. Для выполнения своей задачи, регулирующий клапан изменяет расход среды через проходное сечение. На сегодняшний день ручное управление регулирующих клапанов в промышленности практически не встречается, уступив место электрическим и электромагнитным, а также пневматическим и гидравлическим приводам. Современное оборудование делает возможным управление через микроконтроллеры по данным от датчиков, установленных в трубопроводе и фиксирующих параметры потока. Виды управления регулирующей арматурой меняются в зависимости от необходимости и условий эксплуатации.
Запорно-регулирующий клапан. Имеет и уплотнение затвора (для более плотного контакта с седлом при режиме закрыто
), и специальную конструкцию плунжера для регулирования потока, благодаря чему несет в себе свойства и функции как запорного, так и регулирующего клапана.
В зависимости от направления потока, запорно-регулирующие клапаны делятся на несколько видов:
Обратный клапан. Служит для предотвращения изменения направления потока рабочей среды. Чаще всего это необходимо для защиты рабочего оборудования (такого как насосы, трубопроводы, сосуды под давлением) и для первой помощи
при разрушении участка системы (клапан дает возможность существенно уменьшить течь).
Обратные клапаны представлены двумя видами:
Обратный клапан можно применять в трубах большого диаметра, он почти нечувствителен к загрязнению рабочей среды и работает почти бесшумно в вертикальном и горизонтальном положении. Кроме того, к достоинствам обратного клапана можно отнести несущественные гидравлические потери при использовании.
Предохранительный клапан. Служит для предотвращения механического разрушения труб под действием избыточного давления, которое могут создавать пар и жидкости в процессе работы системы. Он, соответственно, отвечает за сброс высокого давления, остановку сброса давления при достижении им рабочей нормы и последующее возобновление функционирования системы. Опасно-избыточное давление может образоваться при эксплуатации системы под действием внешних факторов или в результате внутрисистемных процессов, если произошло событие, не предусмотренное правилами нормальной эксплуатации системы. Предохранительный клапан рекомендуется устанавливать везде, где возможна вероятность такого события, но принципиально важно их применение в производствах, использующих промышленные и бытовые сосуды под давлением.
Редукционный клапан. Задача этого клапана – создание и поддержание рабочего уровня давления на выходе. Поэтому сопротивление редукционного клапана в каждый момент времени может меняться и определяется разницей между переменным давлением в точке входа и постоянным (редуцированным) в точке выхода. В зависимости от наличия внешнего привода, редукционные клапаны делятся на клапаны прямого действия, которым не требуется внешний источник питания и на клапаны с приводом (как правило, с электрическим или поршневым). Редукционные клапаны чаще всего применяются в системах с одним источником гидравлической энергии и несколькими потребителями, которые работают одновременно и с разными нагрузками, так как после подключения одного потребителя к работе, меняется давление на входе остальных гидродвигателей. Редукционный клапан является обязательным для применения в системах с пневмоприводом. Это вызвано тем, что пневмосистемы склонны к повышенным колебаниям давления из-за сжимаемости воздуха.
Гидравлический клапан. Фактически представляет собой гидроаппарат, где проходное сечение регулируется потоком жидкости, который влияет на положение запорно-регулирующего элемента. Встречаются два вида гидроклапанов:
Достоинства клапанов:
Недостатки клапанов:
Кроме клапанов применяются и другие виды предохранительной арматуры, но более простых в настройке и использовании, более доступных и распространенных не найти. Благодаря разнообразию видов и различному внутреннему наполнению, для любой цели можно подобрать клапан, который подойдет идеально и выполнит поставленную задачу.