Как работают клапана: Как работают клапаны двигателя

Содержание

Как работают клапаны двигателя

Клапан, который пропускает в цилиндр смесь воздуха и топлива, называется впускным. Клапан, через который отработанные газы покидают двигатель, называется выпускным. Для эффективной работы двигателя при любой скорости эти клапаны должны открываться в определенные моменты.

За этот процесс отвечают грушевидные детали (кулачки), которые крепятся к распределительному валу, вращающемуся под действием цепи, ремня или набора шестерен.

Распределительный вал может находиться в верхней части блока. В этом случае над каждым кулачком вала располагаются небольшие металлические цилиндры (толкатели). Когда конец толкателя упирается в коромысло, кулачок воздействует на ножку клапана, который удерживается в поднятом (закрытом) состоянии с помощью сильной пружины.

Двигатель с верхним расположением распределительного вала

В подобной конструкции вал, расположенный в верхней части двигателя, работает под управлением ремня с внутренними зубьями, и контуры кулачков напрямую взаимодействует с толкателями, расположенными над клапанами.

Когда толкатель давит на кулачок, он задействует коромысло, которое ослабляет пружину и открывает клапан. При дальнейшем вращении контура пружина возвращается в первоначальное положение, и клапан закрывается. Такая конструкция характерна для двигателя с верхним расположением клапанов в головке цилиндра.

В некоторых двигателях отсутствуют толкатели, и клапаны открываются и закрываются с помощью двойных или одинарных распределительных валов.

Такая конструкция носит название двигателя с одним распределительным валом и клапанами в головке. В ней меньше подвижных частей, поэтому она является более мощной и может работать на высоких скоростях. В любом случае, между деталями присутствует зазор, чтобы клапан мог свободно закрываться и открываться, когда те расширяются при нагревании.

Зазоры между ножкой клапана и коромыслом или кулачком необходимы для нормальной работы системы, а их отсутствие может вызвать серьезные повреждения составных частей.

При слишком большом зазоре клапаны будут открываться слишком рано, а закрываться слишком поздно, что снизит мощность двигателя и увеличит уровень производимого им шума.

При малом зазоре клапаны не будут нормально закрываться, что приведет к ослаблению компрессии.

В некоторых двигателях зазоры регулируются автоматически под давлением смазочной жидкости.

Распределительный вал с толкателями

При конструкции, согласно которой распределительный вал находится в блоке цилиндров, длинные штанги толкателей воздействуют на коромысла, открывающие клапаны. Двигатели с верхним расположением клапанов в головке цилиндра считаются менее эффективными, чем двигатели с одним распределительным валом и клапанами в головке, т.к. большое количество подвижных частей ограничивает скорость, при которой двигатель может безопасно работать.

В двигателе с верхним расположением распределительного вала и штангами коленчатый вал находится в головке цилиндров.

При вращении вала каждый клапан открывается с помощью толкателя, штанги и коромысла. Клапан удерживается в закрытом состоянии пружиной.

Количество зубьев на звездочке ведущей цепи в два раза превышает количество зубьев на шестерне распределительного вала, поэтому вал вращается в два раза медленнее, чем двигатель.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке

В некоторых моделях кулачки напрямую воздействуют на короткие рычаги, именуемые пальцами.

Двигатель с одним распределительным валом и клапанами в головке содержит меньше деталей для управления клапанами. Кулачки напрямую взаимодействуют с толкателями или короткими рычагами (пальцами), которые, в свою очередь, открывают и закрывают клапаны.

Такая система обладает меньшим весом и технической сложностью, т.к. в ней отсутствуют штанги толкателей и коромысла.

Для управления распределительным валом с помощью звездочки на коленчатом вале часто используется длинная цепь, которая иногда провисает. Эта проблема решается добавлением промежуточных звездочек и нескольких коротких цепей с большим натяжением.

Кроме того, могут быть использованы нерастягиваемые резиновые маслоупорные ремни с зубьями, которые цепляются к звездочкам на распределительном и коленчатом валах.

Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

Клапанный механизм – это основной исполнительный компонент ГРМ (газораспределительный механизм) современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно этот узел отвечает за безупречно точную работу мотора и обеспечивает в процессе работы:

  • своевременную подачу подготовленной топливовоздушной смеси в камеры сгорания цилиндров;
  • последующий отвод выхлопных газов.

Клапаны – ключевые детали механизма, которые должны гарантировать полную герметизацию камеры сгорания при воспламенении в ней топлива. Во время работы мотора они испытывают постоянно высокую нагрузку. Вот почему к процессу их изготовления, а также особенностям конструкции, регулировкам и непосредственно самой работе клапанов ДВС предъявляются жесткие требования.

Общее устройство

Для нормальной работы двигателя в конструкции газораспределительного механизма предусмотрена установка двух типов клапанов: впускных и выпускных. Первые отвечают за пропуск в камеру сгорания топливовоздушной смеси, вторые – за отвод отработанных газов.

Клапанная группа (одновременно является оконечным элементом системы ГРМ) включает в себя основные детали:

  • стальная пружина;
  • устройство (механизм) для крепления возвратного механизма;
  • втулка, направляющая движение;
  • посадочное седло.

Эксперты MotorPage.Ru обращают внимание автовладельцев на тот факт, что именно сопряжение «седло-клапан» при работе мотора подвергается самой высокой степени воздействия экстремальных температур и разнонаправленным (вверх, вниз, в стороны) механическим нагрузкам.

Кроме того, из-за скоростной работы образуется недостаточное количество смазки. В результате – интенсивный износ и необходимость проведения ремонта двигателя, замены и установки новых деталей ГРМ с последующей регулировкой зазоров.

К каждой паре и группе клапанов предъявляются следующие требования:

  • минимально возможный вес;
  • антикоррозийная устойчивость;
  • безупречная теплоотдача клапана;
  • устойчивость к высоким температурам;
  • герметичность работы при контакте с седлом;
  • повышенная механическая прочность и жесткость одновременно;
  • отличный показатель стойкости к механическим и ударным нагрузкам;
  • максимальный уровень обтекаемости при поступлении рабочей смеси в камеру сгорания и выпуске отработанных газов.

Конструктивные особенности

Главное предназначение клапана – своевременное открывание и закрывание технологических отверстий в блоке цилиндров для выпуска отработанных газов и впуска очередной порции топливовоздушной смеси.

В процессе работы двигателя основание выпускного клапана нагревается до высоких температур. У бензиновых моторов этот параметр достигает 800 - 900°С, у дизельных силовых агрегатов – 500 - 700°С. Впускные работают при температуре порядка 300°С.

Чтобы обеспечить необходимый уровень устойчивости к таким нагрузкам, для изготовления выпускных клапанов используют специальные жаропрочные сплавы и материалы, содержащие большое количество легирующих присадок.

Конструктивно деталь состоит из двух частей:

  • головка, изготавливаемая из материала, устойчивого к экстремальным нагревам;
  • стержень из высококачественной легированной углеродистой стали.

Для защиты от коррозии поверхность выпускных клапанов в местах контакта с цилиндром покрывается специальным сплавом толщиной 1,5 – 2,5 мм.

К впускным клапанам требования не столь жесткие, поскольку в процессе работы двигателя они охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. Для изготовления стержней используются низколегированные марки сплавов с повышенными параметрами прочности, а тарелки делают из жаропрочных сталей.

Требования к изготовлению пружин и втулок

Пружины. В системе ГРМ эта деталь работает в условиях экстремально высоких температурных и механических нагрузок. Задача – обеспечить плотный и надежный контакт между клапаном и седлом в момент их стыковки.

Нередко в процессе работы пружины ломаются, испытывая повышенные нагрузки, зачастую это происходит по причине вхождения ее в резонанс. Как отмечают эксперты Моторпейдж, риск подобных неисправностей гораздо ниже при использовании пружин с переменным шагом витков. Также достаточно эффективны конические или двойные (усиленные) модели.

Пружины для клапанов изготавливают из специальной легированной стальной проволоки. Ее закаляют и подвергают отпуску (технологические операции, используемые в металлургическом производстве). Защиту от коррозии обеспечивает дополнительная обработка оксидом цинка или кадмия.

Втулки. Обеспечивают отвод излишков тепловой энергии от стержня клапана, а также его перемещение в заданной (возвратно-поступательной) плоскости. Эти направляющие элементы системы постоянно омываются раскаленными парами и отработанными выхлопными газами. Функционируют также в условиях экстремальных температур.

Потому к материалу изготовления втулок тоже предъявляются высокие требования – хорошая износоустойчивость, стойкость к максимально допустимым температурам и трению. Данным запросам соответствуют некоторые виды чугуна, алюминиевая бронза, высокопрочная керамика. Именно эти материалы и используются для производства втулок.

Клапаны, устройство и назначение клапана

Кла́пан — это устройство, предназначенное для открытия, закрытия, а также регулирования потока горючей смеси, которая попадает в цилиндры двигателя и выпуска отработавших газов.

Для нормальной работы четырехтактного двигателя требуется, как минимум, по два клапана на каждый цилиндр — впускной клапан и выпускной клапан. В данный момент широкое распространение получили клапаны тарельчатого типа со стержнем. Для качественного наполнения цилиндра горючей смесью диаметр тарелки впускного клапана делается немного больше, чем у выпускного.

 

Из чего изготавливают клапана

Седла клапанов изготавливаются из чугуна или стали, затем запрессовываются в головку блока цилиндров. Клапаны во время работы двигателя подвержены значительным механическим и тепловым нагрузкам, поэтому необходимо подбирать специальный сплав для изготовления детали.

Клапана для высокофорсированных двигателей должны хорошо охлаждаться, поэтому в них применяют клапаны с полым стержнем, с наполнением натрия внутри. При достижении рабочей температуры натрий плавится и начинает перетекать от тарелки клапана, к стержню равномерно распределяя тепло. Для равномерности теплопередачи и уменьшения нагара на фасках клапана применяют механизмы вращения клапана.

 

Виды ГРМ


Существуют следующие виды газораспределительных механизмов: нижнеклапанный ГРМ и верхнеклапанный ГРМ. Сегодня, на современных автомобилях, используются только верхнеклапанные ГРМ, когда клапаны располагаются в головке цилиндров.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью клапанной пружины, а открывается при нажатии на стержень клапана. Клапанные пружины должны иметь определенную жесткость (оптимальную, чтобы не увеличивать ударную нагрузку на седло клапана) для гарантированного закрытия клапана во время работы.

Чтобы снизить потери на трение в ГРМ применяют ролики, которые установлены на рычагах и толкателях привода клапанов. Применение роликов в клапанном механизме заменяет трение скольжения, на трение качение, что значительно уменьшает потери на привод клапанов.

При открытии впускного клапана проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) наполняя цилиндр двигателя. Чем больше площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, что приводит к повышению выходных показателей цилиндра при рабочем ходе. Для улучшения очистки цилиндров от продуктов сгорания увеличивают диаметр тарелки выпускного клапана. Правда, размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Многое также зависит от регулировки клапанов. 

Применение четырех клапанов на цилиндр началось еще в 1912 г. на двигателе автомобиля PeugeotGranPrix. Широкое использование такой схемы в серийном производстве легковых автомобилях началось только в конце 1970-х гг. Сегодня ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей.

Mercedes выпускает двигатели, которые имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана).

Существует практика использования даже 5 клапанов на цилиндр (3 впускных и 2 выпускных). Такой технологией практикует автомобильная группа Volksvagen-Audi, но при этом значительно усложняется привод клапанного механизма.

МОТОРНЫЙ КЛАПАН | Yenmak Engine Parts

МОТОРНЫЙ КЛАПАН

Клапан регулирует потоки рабочего тела, поступающего и выходящего из цилиндра, благодаря пружине вертикально поднимаясь и опускаясь. Клапан в двигателях внутреннего сгорания регулирует прохождение газа или жидкого топлива в трубопроводных системах. Регулирует топливовоздушную смесь в двигателях или только заборвоздуха в двигатель. Клапаны, используемые в автомобилях, управляют впуском и выпуском топлива и воздуха двигателя с помощью их коммутирующих движений. Топливовоздушная смесь поступает в цилиндр двигателя когда впускной клапан открыт.Выхлопные газы, образующиеся после того, как топливовоздушная смесь выгорает, удаляются из двигателя когда открыт выпускной клапан. Когда оба клапана закрыты, обеспечивается герметичность цилиндра и происходит горение в камере.

Газ, образующийся после этого сгорания, выходит через выпускной клапан.

Клапаны являются деталями, подверженными высокой термической и механической нагрузке, а также коррозийным воздействиям. Механическая нагрузка возникает вследствие прогиба головки клапана под максимальным давлением цикла и посадки при закрывании (ударная нагрузка).

Благодаря соответствующей конструкции, например, толщине и форме головки клапана, а также выбору подходящего материала эти нагрузки сводятся к допустимому уровню. Кроме того, выпускной клапан во время открывания дополнительно нагревается за счет проходящих вокруг него горячих выхлопных газов. Когда клапаны открыты, выпускной клапан также подвергается воздействию тепла с выхлопными газами во время выпуска.

Охлаждение клапанов осуществляется, прежде всего, путем отвода тепла через кольцо седла клапана в головку блока цилиндров. Меньшая часть тепла отводится через направляющую клапана к головке блока цилиндров. Впускные клапаны достигают температуры примерно от 300 °C до 550 °C, выпускные клапаны могут нагреваться до 1.000 °C.

Рабочая Среда

Из-за высоких температур в рабочей среде, где работают клапаны, наблюдается их удлинение. Чтобы устранить эту проблему, клапаны размещаются на двигателе с определенной настройкой. Хотя этот параметр варьируется для каждого двигателя, его логика одинакова. При размещении клапана в двигателе остается определенный зазор относительно двигателя.

Как работает перепускной клапан масляного фильтра

Масло необходимо для смазки двигателя. Но загрязненное масло может приводить к сильному и дорогостоящему повреждению двигателя. Это значит, что рабочий масляный фильтр крайне важен для хорошего состояния вашего двигателя.

Масляный фильтр выполняет три основные задачи:

  • Удаляет загрязнения из масла. В том числе грязь, окисленное масло, частицы металла.
  • Улавливает и удерживает загрязнения до следующей замены масляного фильтра.
  • Устраняет избыточное сопротивление, позволяя достаточному количеству чистого масла попадать в двигатель для обеспечения оптимальной работы.

Можно увеличить срок службы масляного фильтра, если использовать хорошее синтетическое масло – оно лучше очищено, чем обычное масло, поэтому служит дольше, и в нем меньше загрязнений. Однако этого не всегда достаточно.

Назначение перепускного клапана масляного фильтра

Со временем фильтр забивается, и масло больше не может свободно проходить через него. Кроме того, иногда масляный насос в соответствии с потребностями двигателя подает больше масла в фильтр, чем фильтр может пропустить. Если в двигателе не окажется масла для смазки всех движущихся деталей, он будет серьезно поврежден. Даже грязное нефильтрованное масло лучше, чем никакого. Поэтому в хороших масляных фильтрах есть перепускной клапан, гарантирующий постоянную подачу масла при любых условиях.

Перед тем как рассмотреть принцип работы перепускного клапана, начнем с того, что является нормальными условиями работы масляного фильтра. В этом случае масло проходит через фильтр, очищающий его от загрязнений для защиты двигателя.

Однако если двигатель не прогрет или работает с высокой частотой оборотов, масла, проходящего через фильтр, недостаточно для полной смазки. В этом случае масло проходит через перепускной клапан, что гарантирует подачу достаточного количества масла для смазки. Если масло проходит через перепускной клапан, это означает, что оно отфильтровано лишь частично.

Кроме того, если фильтр забит, то пружина в масляном фильтре открывает подачу масла через перепускной клапан без какой-либо фильтрации.

Следует отметить, что при низкой частоте вращения двигателя, и если двигатель прогрет, перепускной клапан не открывается, и в двигатель попадает только очищенное масло.

Смотрите больше с Garage Gurus

Хотите узнать подробнее? Посмотрите ролик, в котором эксперт Garage Gurus рассказывает подробно о масляном фильтре и перепускном клапане.

Типы искусственных клапанов

Какие существуют искусственные клапаны сердца

В настоящее время имеется два основных типа искусственных клапанов сердца: механические и биологические, которые имеют свои особенности, преимущества и недостатки.

Механические клапаны сердца

Это протезы, которые служат для замены функции естественного клапана сердца человека. Сердце человека имеет четыре клапана: трехстворчатый, митральный, пульмональный и аортальный. Предназначение клапанов сердца — обеспечить беспрепятственный ток крови через сердце по малому и большому кругу кровообращения к органам и тканям. В результате различных заболеваний нарушается работа клапанов (одного или нескольких), что проявляется сужением отверстия клапана или его недостаточностью. Оба этих процесса могут привести к постепенному развитию сердечной недостаточности и ухудшению самочувствия. Механические клапаны сердца предназначены для замены пораженного клапана протезом, чтобы восстановить его функцию и тем самым восстановить адекватную работу сердца.

Типы механических клапанов сердца

Существует три типа механических клапанов сердца: шариковые, наклонный диск и двустворчатые — в различных модификациях.

Первый искусственный клапан сердца был шариковый, он состоит из металлического каркаса, в котором заключен шарик из силиконового эластомера. Когда давление крови в камере сердца превышает давление снаружи камеры, шарик выталкивается против каркаса и дает течь току крови. По завершении сокращения сердечной мышцы давление в камере снижается и становится ниже, чем за клапаном, поэтому шарик движется в обратную сторону, закрывая проход крови из одной камеры сердца в другую. В 1952 году Чарльз Хафнейджел имплоантировал шариковый клапан сердца десяти пациентам (шесть из них выжило после операции), что означало первый успешный опыт долгосрочного применения искусственных клапанов сердца. Подобный же клапан был изобретен Майлз «Лоуэлл» Эдвардсом и Альбертом Старром в 1960 году (в литературе он встречается под названием силастиковый шариковый клапан). Первый имплантат клапана сердца у человека был сделан 21 сентября 1960 года. Он состоял из силиконового шарика, заключенного в каркас, созданный из основания клапана. Шариковый клапан характеризуется высокой тенденцией к образованию тромбов, поэтому такие пациенты вынуждены постоянно принимать высокие дозы антикоагулянтов. Фирма «Edwards Lifesciences» прекратила производство этих клапанов в 2007 году.

Вскоре были созданы дисковые клапаны сердца. Первым доступным в клинике искусственным дисковым клапаном сердца был клапан Бйорк-Шили, который с момента изобретения в 1969 году претерпел различные значительные изменения. Дисковый клапан состоит из одного кругового обтуратора, который регулируется металлической распоркой. Они производятся из металлического кольца, покрытого пористым политетрафторэтиленом, Механические протезы значительно более долговечны, но требуют пожизненной антикоагулянтной терапии, менее физиологичны. В общем, проблема выбора протеза — действительно большая проблема как для хирурга, так и для пациента. Поэтому девиз «Каждому больному — свой протезочень актуален и вряд ли утратит актуальность в обозримом будущем.в котором подшиты нити для удерживания клапана на месте. Металлическое кольцо с помощью двух металлических опор, держит диск, который открывается и закрывается во время выполнения сердца своей насосной функции. Сам диск такого клапана обычно делается из чрезвычайно твердого углеродного материала (пиролитический углерод), для того, чтобы клапан мог работать без изнашивания в течение многих лет. В США наиболее популярной моделью дискового клапана сердца является модель Medtronic-Hall. В некоторых моделях механических клапанов сердца диск разделен на две части, которые открываются и закрываются как двери.

St. Jude Medical является лидером в производстве двустворчатых клапанов, который состоит из двух полукружных клапанов, которые вращаются вокруг распорки, прикрепленной к основанию клапана. Этот дизайн был предложен в 1979 году и, хотя, они помогали справиться с некоторыми проблемами, которые отмечались с некоторыми клапанами, двустворчатые клапаны подвержены наличию обратного тока крови (регургитации) и поэтому они не могут считаться идеальными. Однако, двустворчатые клапаны обеспечивают более естественный ток крови, по сравнению с шариковыми или дисковыми клапанами. Одним из преимуществ этих клапанов является то, что они хорошо переносятся пациентом.

Механические клапаны сердца сегодня являются наиболее надежными и заслуживающими доверия и позволяют пациенту жить нормальной жизнью. Большинство механических клапанов служат минимум в течение 20-30 лет.

Гидравлика

Многие осложнения, связанные с механическими клапанами сердца могут быть объяснены гидравликой. Например, образование тромба является побочным эффектом врезающего воздействия, созданного формой клапанов. Идеальный искусственный клапан в перспективе должен быть с минимальным давлением на свои компоненты, характеризоваться минимальной регургитацией, минимальной турбулентностью и не разделять ток крови в области клапана.

Воздействие на кровь

Одним из главных недостатков механических клапанов сердца является то, что пациенты с такими клапанами вынуждены постоянно принимать препараты, разжижающие кровь (антикоагулянты). Тромбы, которые формируются в результате разрушения эритроцитов и тромбоцитов могут блокировать просвет сосудов, что ведет к серьезным последствиям.

Все модели механических клапанов сердца подвержены образованию тромбов ввиду высокой стрессовой активности, стагнации и разделения потока крови. Шариковый дизайн клапана приводит к воздействию на стенки, что повреждает клетки, а также разделению поток крови. Дисковый клапан также страдает разделением потока крови за распоркой клапана и диском в результате сочетания быстрого и медленного потоков. Двустворчатые клапаны характеризуются высокой стрессовой активностью, а также протечкой и замедлением тока крови рядом с клапаном.

В целом, повреждение клеток крови отмечается как в митральном, так и аортальном искусственных клапанах. Вальвулярный тромбоз характерен чаще всего для искусственного митрального клапана.

Так как механические клапаны сердца подвержены стрессовому воздействию, пациентам требуется постоянный прием антикоагулянтов. Биопротезы менее подвержены образованию тромбов, но учитывая их срок службы, они обычно наиболее применимы у людей старше 55 лет.

Механические клапаны сердца также могут вызывать гемолитическую анемию и гемолиз эритроцитов, когда они проходят через клапан.

Биологические клапаны

Биологическое клапаны — это клапаны, которые создаются из животных тканей, например, из ткани клапанов сердца свиньи, при этом они проходят предварительно некоторую химическую обработку для того, чтобы они были пригодны для имплантации в сердце человека. Все дело в том, что свиное сердце больше других схоже с сердцем человека, и поэтому лучше всего подходит для использования в замене клапанов сердца. Имплантация свиных клапанов сердца — это тип т.н. ксенотрансплантации.

В другом типе биологических клапанов применяется биологическая ткань, которая подшивается к металлическому каркасу. Ткань для таких клапанов берется из бычьего или лошадиного перикарда. Ткань перикарда очень подходит для клапанов ввиду своих чрезвычайных физических свойств. Этот тип биологических клапанов очень эффективен для замены. Ткань для таких клапанов стерилизуется, ввиду чего они перестают быть чужеродными для организма, и реакции отторжения не отмечается. Такие клапаны гибкие и прочные.

Механические протезы значительно более долговечны, но требуют пожизненной антикоагулянтной терапии, менее физиологичны. В общем, проблема выбора протеза — действительно большая проблема как для хирурга, так и для пациента. Поэтому девиз «Каждому больному — свой протез» очень актуален и вряд ли утратит актуальность в обозримом будущем.

Сердечная недостаточность - Кардиология | Хирсланден Швейцария

Человеческое сердце имеет 4 клапана сердца. 2 на левой и 2 на правой стороне сердца. Слева митральный клапан контролирует кровоток между предсердием и желудочком, а аортальный клапан – кровоток между желудочком и аорта (основной магистральный сосуд тела человека). Справа тикуспидальный клапан регулирует кровоток между предсердием и желудочком, а клапан лёгочной артерии – между желудочком и лёгочной артерией. При недостаточности сердечного клапана створки клапана не полностью, т.е. негерметично смыкаются, и часть крови вытекает из клапана назад. При стенозе сердечного клапана клапан сужен, и сердцу приходится работать, преодолевая большое сопротивление, поскольку клапан больше не открывается полностью. Обе эти патологии нагружают сердце и со временем приводят к слабости сердечной мышцы (сердечной недостаточности). Самые частые заболевания клапанов сердца - это недостаточность митрального клапана и стеноз аортального клапана.

Пороки клапанов сердца могут быть обусловлены разными причинами. Одна из них, скорее, редкая форма – это врожденные пороки сердца (ВПС), которые необходимо лечить ещё в младенческом возрасте. Кроме этого к пороку клапанов сердца могут приводить воспаления клапанов сердца на фоне заболевания эндокардита или на фоне ревматической лихорадки. После такого кардиоваскулярного события, как инфаркт сердца с образованием рубца также может развиться порок клапанов сердца. Хотя сегодня на фоне, в целом увеличившейся продолжительности жизни, пороки клапанов сердца всё чаще становятся возрастным заболеванием, это означает, что они обусловлены „естественным“ износом клапанов.

Картина жалоб при болезни клапанов сердца, в зависимости от поражённого клапана и выраженности порока клапана, может быть различной. Часто пороки клапанов сердца долгое время вообще никак не проявляют себя и их обнаруживают случайно. Если развивается слабость сердечной мышцы (сердечная недостаточность), то могут появиться такие жалобы, как одышка с нехваткой воздуха, боли в груди, ограниченная выносливость к физической нагрузке, нарушения ритма сердца и отёчности. Кроме того, повышен риск инсульта головного мозга, поскольку на больных клапанах могут образовываться тромбы.

Пороки клапанов сердца могут обусловливать возникновение патологических шумов в сердце. Опытный врач может определить вид порока клапана сердца во время выслушивания сердца методом аускультации. Но важнейшим диагностическим исследованием для диагностики порока клапанов сердца является эхокардиография, ультразвуковое исследование сердца.

Лечение при пороке клапанов сердца зависит от степени тяжести дефекта клапана. Лёгкие формы порока не требуют немедленного проведения операции. Хотя протекание заболевания клапана сердца необходимо регулярно контролировать в динамике. Если есть угроза устойчивого необратимого повреждения сердца или такое повреждение уже имеет место, то рекомендовано оперативное лечение. В зависимости от ситуации, в распоряжении врачей есть различные хирургические техники выполнения реконструктивной пластики клапанов для устранения дефектов, имплантации искусственных клапанов сердца или клапанов сердца из биоматериала, взятого у животного.

Как работают клапаны | Типы клапанов

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 29 ноября 2020 г.

Какой вид транспорта самый любимый в мире? Машина? В велосипед? Реактивный самолет? Если бы мне пришлось рискнуть предположить, я бы не выбрал ни одного из этих вещей. Вместо этого я бы выбрал скромный конвейер. Ты можешь не замечаем трубы, но по ним транспортируется огромное количество жидкости (жидкость и газ) по всему миру тихо и эффективно, изо дня в день выходной. Для эффективной работы трубам необходим способ регулирования через них может проходить жидкость; им также нужен способ переключения стечь полностью.Это та работа, которую выполняет клапанов : клапаны похожи на механические переключатели, которые могут включать и выключать трубы, поднимать или опускать количество жидкости, протекающей через них. Давайте внимательнее посмотрим на как они работают!

Фото: Этот запорный клапан управляется вручную: вы открываете и закрываете его, поворачивая колесо. Такое колесо облегчает открытие клапана, поскольку оно увеличивает усилие, прилагаемое к ободу. производят большую и более полезную силу в центре. Если вы не знаете, почему, взгляните на нашу статью об инструментах и ​​машинах.Фото Брайана Слоана любезно предоставлено

Что такое клапаны?

Фото: Клапаны бывают всех размеров. Некоторые из них крошечные, как этот тарельчатый клапан, который скользит вверх и вниз по бутылке с напитками, позволяя воде входить и выходить, когда вы тянете или толкаете ее зубами.

Клапан - это механическое устройство, которое частично блокирует трубу. или полностью изменить количество проходящей через него жидкости. Когда вы включаете кран (кран), чтобы почистить зубы, вы открываете клапан, позволяющий воде под давлением выходить из трубы.По аналогии, когда вы спускаете воду в туалете, вы открываете два клапана: один (сифон), который пропускает воду чтобы убежать, чтобы опорожнить кастрюлю и другую (называемую шаровым краном или шаровой кран), который впускает больше воды в бак, готовый к следующему румянец.

Клапаны регулируют как газы, так и жидкости. Если у вас есть газовая варочная панель (варочная панель) На вашей плите регуляторы, которые включают или выключают газ, - это клапаны. Когда вы увеличиваете огонь, вы открываете клапан, который позволяет больше газ поступает через трубу. Больше газа горит с большим пламенем так вы получите больше тепла.

Клапаны

практически гарантированно установлены на любой машине, использующей жидкости или газы. В вашей стиральной машине есть клапан, который вращается подача воды включается или выключается каждый раз при ополаскивании барабана. Есть также клапаны в цилиндрах двигателя вашего автомобиля, открывающиеся и закрывающиеся несколько раз в секунду, чтобы впустить воздух и топливо и дать возможность сгореть выхлопные газы для выхода.

Клапаны используются не только в машинах. У твоего тела есть красивое важные клапаны внутри вашего сердца, которые позволяют ему перекачивать кровь ваши легкие (где он забирает кислород), а затем вокруг вашего тела.

Фото: Клапаны большие и малые. 1) Этот дроссельный клапан диаметром 7,3 м (24 фута) из аэродинамической трубы затмевает человека, стоящего рядом с ним! Фото любезно предоставлено НАСА, доступное для общего пользования. 2) Этот гораздо меньший по размеру дроссельный клапан работает точно так же, откидываясь в центре, позволяя воздуху проходить через трубу. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как изготавливаются клапаны?

Фото Перекрытие воды с помощью запорного клапана.Поворот этого рычага на девяносто градусов закрывает шаровой кран в середине трубы, перекрывая протекающую воду. В большинстве домов есть такие клапаны на входящей «подаче» холодной воды и на трубах, ведущих в резервуары для воды и выходящие из них. Запорные клапаны очень полезны во время аварийной ситуации (например, при разрыве водопровода) или для выполнения планового технического обслуживания. После закрытия клапана вы можете безопасно проводить ремонт, не допуская вытекания жидкости.

Клапаны обычно изготавливаются из металла или пластика и имеют несколько различные части.Внешняя часть называется сиденьем и часто имеет прочный металлический внешний корпус и мягкое внутреннее резиновое или пластиковое уплотнение, поэтому клапан закрывается абсолютно плотно. Внутренняя часть клапан, который открывается и закрывается, называется корпусом и подходит для седло, когда клапан закрыт. Также есть некоторая форма механизм открытия и закрытия клапана - ручной рычаг или колесо (как кран или запорный кран) или автоматизированный механизм (как в автомобильном или паровом двигателе).

Часто критически важно, чтобы клапаны были выключены, чтобы не допустить выхода жидкость или газ по трубе, чтобы избежать несчастных случаев, взрывов, загрязнения или потери ценных химикатов (даже капающий кран может быть дорогим, если у вас есть вода с дозатором). Вот почему уплотнение клапана должно быть абсолютно надежным, а закрытый клапан должен быть плотно закрыт. Отключение потока жидкости или газа под высоким давлением путем его перекрытия с клапаном - это физически тяжелая работа: другими словами, вам нужно приложить много усилий, чтобы сделай это.Вот почему некоторые клапаны приводятся в действие рычагами (как на фото здесь, но некоторые из них могут быть намного длиннее, чтобы обеспечить большее усилие поворота) или большие колеса (как на верхнем фото в этой статье). Если действительно большие клапаны требуют от человека слишком большого усилия, они управляются гидроцилиндрами.

Выбор подходящего материала

Не все клапаны - большие, мощные, промышленные изделия из металла. Внимательно посмотрите на контейнеры для еды на кухне, и вы обнаружите во многих из них есть клапаны.Бутылки с водой (как та, которую я изображал выше) часто имеют тарельчатые клапаны вместо винтовые колпачки. Верхняя часть емкости для еды, которую я сфотографировал ниже, - еще один действительно гениальный пример клапана, сделанного из упругий эластомер (на практике эластичный синтетический силиконовый каучук). Он закрывает банку для раздачи еды, которая обычно стоит вверх дном, поэтому, теоретически, еда может просто капать на стол под ним! Этот оригинальный клапан останавливает его. В резиновом материале есть четыре прорези, через которые проходит еда, но он также довольно твердый, поэтому открывается только тогда, когда вы сжимаете банку.Давление, которое вы оказываете, когда вы сжимаете, заставляет пищу проходить через четыре щели, которые открываются. Когда вы отпускаете давление, эластичность клапана заставляет щели снова опуститься вниз и снова запечатать банку. Это так просто и обыденно что вы, вероятно, даже не замечали этого, но это гениальная инженерная разработка, которая опирается на очень осторожные подбор именно подходящего материала.

Фото: Эластомерный клапан для герметизации пищевых продуктов. Слева: вид снизу на запечатанный клапан.В центре: вид сверху на тот же запечатанный клапан. Справа: глядя сверху, мой палец поднимается вверх, чтобы увидеть, как работает самоуплотняющийся щелевой механизм. (Если вам интересно, я считаю, что это щелевой клапан SimpliSqueeze® производства Aptar, и вы можете прочитать все технические подробности о том, как это работает, в их US10287066B2: Дозирующий клапан.)

И выбор материалов для клапанов - это не просто вопрос того, как они будут работать в течение всего срока службы, но что с ними происходит после этого.Например, в случае упаковки для пищевых продуктов вторичная переработка становится все более важным фактором. Возьмите маленькие клапаны, которые вы найдете на пакетиках для кофе. После того, как кофе обжаривается и разливается по пакетам, ему, возможно, придется простоять на полке магазина до года, в течение которого он продолжает выделять углекислый газ. Без клапана на сумке он взорвался бы и потенциально лопнул в магазине (или на вашей кухне), разлетев кофе повсюду. На пакетиках с кофе есть оригинальные односторонние «дегазирующие» клапаны, состоящие из мембран, которые открываются, когда внутри повышается давление.Вот почему вы можете «проснуться и почувствовать запах кофе», даже не открывая пакет. Когда воздух пытается проникнуть внутрь снаружи, он сглаживает мембрану и плотно закрывает мешок. Пока все хорошо, но как насчет переработки? Если вы начнете ставить сложные пластиковые клапаны на пакеты, это сделает мешки намного сложнее утилизировать. Каков ответ? Сейчас производители делают кофейные пакеты и клапаны полностью из компостируемые биопластики для устранения проблемы утилизации отходов.

Фото: Принцип работы кофейных клапанов.Верхний ряд: Слева: Типичный клапан внутри пакета с кофе. В центре: этот компостируемый клапан из биопласта (производства швейцарской компании Wipf) имеет фиксированное внешнее седло (черное) и внутренний корпус (красный) с выпускным отверстием для газа. Справа: Разберите его, и вы обнаружите, что внутри него также пластиковая мембрана. (синий). На рисунке ниже показано, как эти три части работают вместе. Мембрана изгибается, позволяя Углекислый газ улетучивается, затем снова становится плоской, чтобы не допустить попадания воздуха и водяного пара.

Типы клапанов

Изображение: Восемь распространенных типов клапанов, значительно упрощенных.Цветовой ключ: серая часть - это труба, по которой течет жидкость; красная часть - это клапан и его ручка или элемент управления; синие стрелки показывают, как клапан движется или поворачивается; а желтая линия показывает, в каком направлении движется жидкость при открытом клапане.

Многие типы клапанов имеют разные названия. В самые распространенные - бабочка, петух или пробка, ворота, глобус, игла, тарелка и катушка:

  • Шар : В шаровом кране полая сфера (шар) плотно сидит внутри трубы, полностью перекрывая поток жидкости.Когда вы поворачиваете ручку, она заставляет шар поворачиваться на девяносто градусов, позволяя жидкости течь через его середину.
  • Butterfly : Дроссельная заслонка - это диск, который сидит в середина трубы и поворачивается вбок (для впуска жидкости) или в вертикальном положении (чтобы полностью перекрыть поток).
  • Кран или пробка : В кране или пробковом клапане расход равен заблокирован конической заглушкой, которая отодвигается при повороте колеса или ручка.
  • Задвижка или шлюз : Задвижки открывают и закрывают трубы опускать через них металлические ворота.Большинство клапанов этого типа спроектирован так, чтобы быть полностью открытым или полностью закрытым и не может работают правильно, когда они открыты только частично. В водопроводных трубах используются такие клапаны.
  • Globe : Водопроводные краны (краны) являются примерами глобуса клапаны. Когда вы поворачиваете ручку, вы закручиваете клапан вверх или вниз, и это позволяет воде под давлением течь вверх по трубе и выходить через носик ниже. В отличие от затвора или шлюза, такой клапан можно настроить так, чтобы пропускать через него больше или меньше жидкости.
  • Игла : игольчатый клапан использует длинную скользящую иглу для точно регулируют поток жидкости в таких машинах, как карбюраторы двигателей автомобилей и системы центрального отопления.
  • Тарельчатый клапан : Клапаны в цилиндрах двигателя автомобиля являются тарелками. Этот Тип клапана подобен крышке, сидящей на верхней части трубы. Время от времени крышка поднимается, чтобы выпустить или впустить жидкость или газ.
  • Золотник : Золотниковые клапаны регулируют поток жидкости в гидравлические системы. Клапаны, подобные этому, скользят назад и вперед, чтобы поток жидкости в одном или другом направлении вокруг контура трубы.

Как работают предохранительные клапаны?

Клапаны часто используются для хранения опасных жидкостей или газов - возможно, токсичных химикатов, легковоспламеняющейся нефти, пара высокого давления, или сжатый воздух - его нельзя выпускать ни при каких обстоятельствах. Теоретически клапан должен быть полностью защищен и, будучи закрытым, никогда не должен пропускать жидкость или газ через него. На практике это не совсем так. Иногда лучше, чтобы клапан вышел из строя намеренно, чтобы защитить какую-то другую часть системы или машины.Например, если у вас есть паровая машина, приводимая в действие водогрейным котлом, в котором накапливается пар, но давление внезапно становится слишком высоким, вам нужен клапан, который бы открылся, позволил пару уйти и безопасно сбросить давление перед тем, как все котел катастрофически взрывается. Клапаны, работающие таким образом, называются предохранительными клапанами. Они предназначены для автоматического открытия, когда жидкость или газ, которые они содержат, достигают определенного давления (хотя многие системы и машины имеют предохранительные клапаны, которые можно открывать вручную для той же цели).

Изображение: Пример предохранительного клапана, установленного в обычный водопроводный кран (кран).

В обычном смесителе вы поворачиваете оранжевую ручку вверху по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы повернуть клапан вверх или вниз. Это позволяет воде течь слева направо через горизонтальную трубу, вокруг изгиба (через зазор, где был клапан) и наружу через вертикальную трубу справа.

Вы можете повернуть ручку на разную величину, чтобы открыть клапан на разную высоту, пропуская разное количество воды.

В этой конструкции Пола Вессона, запатентованной в 1923 году, внизу имеется дополнительный предохранительный клапан зеленого цвета. Он имеет коническую форму и обычно плотно удерживается на месте с помощью обмотанной вокруг него желтой пружины. Однако, если давление воды увеличивается слишком сильно, она давит на конус, открывает клапан, и вода уходит вниз, сбрасывая давление.

Изображение из патента США: 1 449 472: предохранительный кран Пола Б. Вессона и компании Hampden Brass, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Если вам понравилась эта статья ...

... вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Справочник по клапанам Филиппа Л. Скоузена. McGraw-Hill Education, 2011. Исчерпывающее руководство по различным типам клапанов, их выбору, размеру и типам проблем, с которыми вы можете столкнуться.
  • Справочник по клапанам и приводам Брайана Несбитта.Баттерворт-Хайнеманн, 2007/2011. Практическое руководство по выбору и использованию клапанов, включая руководство для покупателя.
  • Справочник по клапанам, трубопроводам и трубопроводам Т. Кристофера Дикенсона. Elsevier, 1999. Подробный технический справочник. Много информации о различных типах клапанов и о том, как выбрать клапаны для конкретного применения.

Статьи

  • Создание улучшенного клапана, Джина Колата. Нью-Йорк Таймс. 20 июня 2015 г. Новый тип операции на сердечном клапане (транскатетерная замена аортального клапана) снижает риск хирургического вмешательства для пациентов.
  • Мужчина из Великобритании получил искусственное сердце из пластика: NHS Choices, 3 августа 2011 г. Описывает структуру искусственного сердца, в котором используются пластиковые клапаны.
  • Предохранительные клапаны предотвращают опасность ожога: BBC News, 5 сентября 2005 г. Отчет о разработке термостатических кранов для защиты пожилых людей.

Патенты

Патенты

дают прекрасное представление о технических деталях того, как все работает на самом деле. Существуют тысячи, охватывающие множество различных типов клапанов; вот небольшой и довольно случайный выбор для начала:

  • US3425439: Дисковый затвор Дона В. Даффи.Duriron Co. Inc., 4 февраля 1969 г.
  • US3394915: Шаровой кран с кольцевым уплотнением от Жана Гашо. Duriron Co. Inc., 4 февраля 1969 г.
  • US20030159737A1: Шаровой клапан большой пропускной способности от Джеймса Стареса. ООО "Дрессер", 30 августа 2005 г.
  • US20030159737A1: Тарельчатый клапан и способ его изготовления Чарльз Питер Деклер. Colder Products Co, 16 марта 2004 г.
  • US10287066B2: Дозирующий клапан Джейсона Хаттона и др., AsparGroup. 14 мая 2019 г. Техническое описание желтого самоуплотняющегося пищевого клапана на фотографии выше.

Клапаны 101: типы, размеры, стандарты и др. Клапаны

Вы также можете увидеть клапаны, классифицированные по функциям, а не по конструкции.

Общие функциональные обозначения и их общие конструктивные типы включают:

  • Запорные клапаны: Шаровые, дисковые, диафрагменные, запорные, пережимные, поршневые и пробковые клапаны
  • Регулирующие клапаны: Шаровые, дисковые, диафрагменные, шаровые, игольчатые, пережимные и пробковые клапаны
  • Безопасность Предохранительные клапаны: Клапаны сброса давления и сброса вакуума
  • Обратные клапаны: Поворотные обратные и подъемные обратные клапаны
  • Клапаны специального назначения: Многопортовые, поплавковые, опорные, ножевые задвижки и линейные заглушки

Объяснение размеров клапана: обеспечение бесперебойной работы

Хотя клапаны могут составлять небольшую часть вашего трубопроводного процесса или системы с точки зрения пространства, они часто составляют значительную часть бюджета на проектирование и строительство.Они также оказывают значительное влияние на долгосрочные затраты и общую производительность системы.

Выбор клапана подходящего размера важен как для оптимизации затрат, так и для обеспечения безопасной, точной и надежной работы.

Первое, что следует учитывать, - это общий размер клапана - как с точки зрения физических размеров, так и с точки зрения внутреннего размера и расхода (CV).

Выбор клапана, который не помещается должным образом в требуемом пространстве, может привести к дополнительным расходам.Выбор клапана, который не обеспечивает идеального расхода, может привести как минимум к неточному регулированию расхода, а в худшем - к полному отказу системы.

Например, если ваш клапан слишком мал, это может привести к снижению потока на выходе и созданию противодавления на входе. Если клапан слишком большой, вы обнаружите, что управление потоком резко ухудшается по мере того, как вы продвигаетесь от полностью открытого или полностью закрытого.

При выборе правильного размера убедитесь, что учитывает как диаметр соединителя, так и общий расход клапана по сравнению с вашими потребностями.Некоторые клапаны обеспечивают отличный поток, в то время как другие сужают поток и увеличивают давление.

Это означает, что иногда для регулировки расхода необходимо установить клапан большего размера, чем может предполагать только диаметр адаптера.

Торцевые соединения клапана: ключ к правильной подгонке и правильной работе

Учитывая размер и дизайн, важно также учитывать торцевые соединения клапана.

Распространенные типы концов клапана. Источник: Unified Alloys

Хотя наиболее очевидным следствием здесь является выбор торцевого соединения, совместимого с вашим трубопроводом, существуют также функциональные характеристики распространенных типов концов, которые могут сделать один клапан более подходящим для ваших нужд, чем другой.

Общие клапанные соединения и концы включают:

  • Резьбовые или резьбовые: Часто используются в соединениях приборов или в точках отбора проб
  • Фланцевые: Наиболее распространенные концы трубопровода
  • Приварные встык: Обычно используются в операциях высокого давления или высоких температур
  • Приварной штуцер: Обычно используется на трубопроводах с малым внутренним диаметром, где резьбовые соединения не допускаются.
  • Межфланцевое соединение и выступ: Часто используется для компактных клапанов, устанавливаемых в системах с ограниченным пространством.

Материалы клапана: обеспечение безопасности и долговечности. Производительность

В зависимости от вашего предполагаемого использования материалы, из которых изготовлены ваши клапаны, могут иметь решающее значение для обеспечения безопасной эксплуатации и снижения затрат на техническое обслуживание и замену в течение всего срока эксплуатации.

Клапаны из нержавеющей стали

- отличные варианты в различных производственных средах, в том числе в агрессивных средах (например, химикаты, соленая вода и кислоты), в средах со строгими санитарными стандартами (например, при производстве продуктов питания и напитков и фармацевтических препаратов), а также в процессах, требующих высоких давление или высокие температуры.

Однако, если вы обрабатываете растворители, топливо или летучие органические соединения (ЛОС), выбор материала клапана из неискрящего материала, такого как латунь, бронза, медь или даже пластик, часто является лучшим вариантом.Помимо выбора правильного материала корпуса, внутренние (смачиваемые) детали отделки также должны быть оценены на химическую совместимость. Если ваш клапан содержит эластомеры, их также следует проверить на химическую совместимость, а также ограничения по давлению и температуре.

Стандарты клапанов: соответствие требованиям и нормативным требованиям

В зависимости от предполагаемого использования вы можете обнаружить, что клапаны должны соответствовать определенным стандартам, чтобы соответствовать нормативным требованиям по безопасности, санитарии или другим вопросам.

Несмотря на то, что существует слишком много организаций по стандартизации и потенциальных нормативов, чтобы подробно описать их, организаций по общим стандартам включают:

Также следует учитывать отраслевые стандарты.

Основные организации по стандартизации по отраслям:

  • Стандарты клапанов ASHRAE
  • Стандарты клапанов ASME BPVC
  • Стандарты клапанов ASSE
  • Стандарты клапанов ISA
  • Стандарты клапанов NFPA
  • Стандарты клапанов SAE

Заключительные мысли

Выбор правильного клапана для вашего проекта может показаться сложным.Однако, начав с общих характеристик, таких как конструкция клапана , размер клапана и метод срабатывания , вы можете быстро ограничить свои возможности, чтобы определить наилучшие клапаны для ваших нужд.

Независимо от того, разрабатываете ли вы новую систему обработки или хотите обновить или обслужить существующую систему, выбор клапанов и фитингов Unified Alloys поможет вам найти идеальное решение для вашего приложения и среды использования. Как ведущий поставщик сплавов из нержавеющей стали, клапанов, фланцев и т. Д., Наши специалисты уже более 4 десятилетий помогают промышленным предприятиям Канады и Северной Америки.Нужна помощь или есть вопрос? Свяжитесь с нами для индивидуальной помощи.

Руководство по клапанам

- Клапаны - это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе.

Что такое клапаны?

Клапаны - это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе. Они являются важными компонентами трубопроводной системы, по которой транспортируются жидкости, газы, пары, шламы и т. Д.

Доступны различные типы клапанов: запорные, проходные, пробковые, шаровые, дроссельные, обратные, мембранные, пережимные, предохранительные, регулирующие и т. Д.У каждого из этих типов есть несколько моделей, каждая из которых имеет разные характеристики и функциональные возможности. Некоторые клапаны являются самоуправляемыми, в то время как другие управляются вручную или с приводом, пневматическим или гидравлическим приводом.

Функции клапанов:

  • Остановка и запуск потока
  • Уменьшить или увеличить расход
  • Управление направлением потока
  • Регулировка расхода или давления процесса
  • Сбросить определенное давление в трубопроводной системе

Существует множество конструкций, типов и моделей клапанов для широкого диапазона промышленных применений.Все они удовлетворяют одной или нескольким функциям, указанным выше. Клапаны - дорогостоящие изделия, и важно, чтобы для их функции был указан правильный клапан, и он должен быть изготовлен из материала, подходящего для технологической жидкости.

Независимо от типа, все клапаны имеют следующие основные части: корпус, крышку, трим (внутренние элементы), привод и набивку. Основные части клапана показаны на изображении справа.

Корпус клапана

Корпус клапана, иногда называемый оболочкой, является первичной границей клапана давления.Он служит основным элементом клапана в сборе, потому что это каркас, который скрепляет все части вместе.

Корпус, первая граница давления клапана, выдерживает нагрузки давления жидкости от соединительного трубопровода. Он принимает впускной и выпускной трубопровод через резьбовые, болтовые или сварные соединения.

Концы корпуса клапана предназначены для соединения клапана с патрубком трубопровода или оборудования с помощью различных типов торцевых соединений, таких как приварные встык или раструб, резьбовые или фланцевые.

Корпуса клапанов отливаются или кованы в различных формах, и каждый компонент выполняет определенную функцию и изготовлен из материала, подходящего для этой функции.

Крышка клапана

Крышка отверстия в корпусе - это крышка, и это вторая по важности граница напорного клапана. Как и корпуса клапанов, крышки доступны во многих конструкциях и моделях.

Крышка служит крышкой корпуса клапана, она отлита или выкована из того же материала, что и корпус.Обычно он соединяется с корпусом с помощью резьбового, болтового или сварного соединения. Во время изготовления клапана внутренние компоненты, такие как шток, диск и т. Д., Вставляются в корпус, а затем прикрепляется крышка, чтобы удерживать все части вместе внутри.

Во всех случаях крепление крышки к кузову считается границей давления. Это означает, что сварное соединение или болты, соединяющие крышку с корпусом, являются деталями, удерживающими давление. Крышки клапанов, хотя и необходимы для большинства клапанов, представляют собой повод для беспокойства.Крышки могут усложнить производство клапанов, увеличить размер клапана, составляют значительную часть стоимости клапана и являются источником потенциальных утечек.

Трим клапана

Съемные и заменяемые внутренние части клапана , которые контактируют с протекающей средой, вместе именуются Трим клапана . К этим деталям относятся седло (а) клапана, диск, сальники, проставки, направляющие, втулки и внутренние пружины. Корпус клапана, крышка, набивка и т. Д., Которые также контактируют с текучей средой, не считаются тримом клапана.

A Характеристики трима клапана определяются поверхностью сопряжения диска и седла и соотношением положения диска к седлу. Благодаря триммированию возможны основные движения и управление потоком. В конструкции трима с вращательным движением диск скользит близко к седлу, чтобы изменить отверстие для потока. В конструкциях трима с линейным перемещением диск поднимается перпендикулярно от седла, так что появляется кольцевое отверстие.

Детали трима клапана могут быть изготовлены из различных материалов, поскольку они обладают разными свойствами, необходимыми для противодействия различным силам и условиям.Втулки и сальники не испытывают таких же сил и условий, как диск клапана и седло (а).

Свойства проточной среды, химический состав, давление, температура, расход, скорость и вязкость - вот некоторые из важных соображений при выборе подходящих материалов для затвора. Материалы трима могут быть или не совпадать с материалом корпуса клапана или крышки.

Трим клапана API 600 №

Диск клапана и седло (а)

Диск

Диск - это часть, которая позволяет, дросселировать или останавливать поток, в зависимости от его положения.В случае пробки или шарового крана диск называется пробкой или шаром. Диск - третья по важности первичная граница давления. При закрытом клапане к диску прикладывается полное давление системы, и по этой причине диск является компонентом, связанным с давлением.

Диски обычно кованые, а в некоторых конструкциях имеют твердое покрытие для обеспечения хороших износостойких свойств. Большинство клапанов названы, конструкция их дисков.

Сиденье (а)

Седло или уплотнительные кольца обеспечивают посадочную поверхность для диска.Клапан может иметь одно или несколько седел. В случае шарового клапана или обратного клапана обычно имеется одно седло, которое образует уплотнение с диском, чтобы остановить поток. В случае задвижки имеется два седла; один на стороне входа, а другой на стороне выхода. Диск задвижки имеет две посадочные поверхности, которые контактируют с седлами клапана, образуя уплотнение для остановки потока.

Для повышения износостойкости уплотнительных колец поверхность часто наплавляется наплавкой путем сварки с последующей механической обработкой контактной поверхности уплотнительного кольца.Для хорошего уплотнения при закрытом клапане необходима чистовая обработка поверхности посадочного места. Уплотнительные кольца обычно не считаются частями, ограничивающими давление, потому что корпус имеет достаточную толщину стенки, чтобы выдерживать расчетное давление, не полагаясь на толщину уплотнительных колец.

Шток клапана

Шток клапана обеспечивает необходимое перемещение диска, плунжера или шара для открытия или закрытия клапана и отвечает за правильное положение диска.Он соединен с маховиком клапана, приводом или рычагом на одном конце, а на другом конце - с диском клапана. В задвижках или шаровых клапанах для открытия или закрытия клапана требуется линейное движение диска, в то время как в плунжерных, шаровых и дисковых затворах диск вращается для открытия или закрытия клапана.

Штоки обычно кованые и соединяются с диском резьбой или другими способами. Для предотвращения утечки в области уплотнения необходима чистовая обработка поверхности штока.

Существует пять типов штоков клапана:

  • Подъемный шток с наружным винтом и вилкой
    Наружная часть штока имеет резьбу, а часть штока в клапане гладкая.Резьба штока изолирована от рабочей среды уплотнением штока. Доступны два разных стиля этих дизайнов; один с маховиком, прикрепленным к штоку, чтобы они могли подниматься вместе, а другой с резьбовой втулкой, которая заставляет шток подниматься через штурвал. Клапан этого типа обозначается буквами «O. S. and Y.» это обычная конструкция для клапанов NPS 2 и более.
  • Подъемный шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри корпуса клапана, а уплотнение штока - вдоль гладкой части, которая подвергается воздействию атмосферы снаружи.В этом случае резьба штока находится в контакте с текучей средой. При вращении шток и маховик поднимаются вместе, чтобы открыть клапан.
  • Невыдвижной шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана движется по штоку, как гайка, если шток вращается. Резьба стержня подвергается воздействию текучей среды и, как таковая, подвергается ударам. Вот почему эта модель используется, когда пространство ограничено для обеспечения линейного движения, а текучая среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.
  • Скользящий шток
    Шток клапана не вращается и не поворачивается. Он скользит внутрь и наружу клапана, чтобы открыть или закрыть клапан. Эта конструкция используется в рычажных быстро открывающихся клапанах с ручным управлением. Он также используется в регулирующих клапанах, приводимых в действие гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
  • Поворотный шток
    Это обычно используемая модель в шаровых, пробковых и дисковых затворах. Движение штока на четверть оборота открывает или закрывает клапан.

В главном меню «Клапаны» вы найдете несколько ссылок на подробные (большие) изображения клапанов с поднимающимся и НЕ поднимающимся штоком.

Уплотнение штока клапана

Для надежного уплотнения между штоком и крышкой необходима прокладка. Это называется упаковкой, и она оснащена, например, следующие компоненты:

  • Толкатель сальника, втулка, которая сжимает набивку, посредством сальника в так называемую сальниковую камеру.
  • Сальник, разновидность втулки, которая сжимает сальник в сальник.
  • Сальник, камера, в которой сальник сжимается.
  • Уплотнение, доступное из нескольких материалов, таких как Teflon®, эластомерный материал, волокнистый материал и т. Д..
  • Заднее сиденье - это сиденье внутри капота. Он обеспечивает уплотнение между штоком и крышкой и предотвращает повышение давления в системе против уплотнения клапана, когда клапан полностью открыт. Задние сиденья часто применяются в задвижках и запорной арматуре.

Важным аспектом срока службы клапана является узел уплотнения. Почти все клапаны, такие как стандартные шаровые, проходные, задвижки, пробки и дроссельные заслонки, имеют свой узел уплотнения, основанный на усилии сдвига, трения и разрыва.

Следовательно, упаковка клапана должна быть правильно упакована, чтобы предотвратить повреждение штока и утечки жидкости или газа. Если уплотнение слишком ослаблено, клапан будет протекать. Если набивка будет слишком тугой, это повлияет на движение и может повредить шток.

Типовой уплотнительный узел

1. Сальник Follover 2. Сальник 3. Сальник с набивкой 4. Заднее сиденье

Совет по обслуживанию
: 1. Как установить сальник
Совет по обслуживанию
: 2.Как установить сальник

Бугель клапана и гайка бугеля

Хомут

Хомут соединяет корпус клапана или крышку с приводным механизмом. Верхняя часть бугеля, удерживающая гайку бугеля, гайку штока или втулку бугеля, и шток клапана проходят через нее. Ярмо обычно имеет отверстия для доступа к сальниковой коробке, звеньям привода и т. Д. Конструктивно ярмо должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать силы, моменты и крутящий момент, развиваемые приводом.

Гайка хомута

Гайка траверсы - это гайка с внутренней резьбой, которая помещается в верхней части траверсы, через которую проходит шток.Например, в задвижке гайка вилки поворачивается, а шток перемещается вверх или вниз. В случае шаровых клапанов гайка закреплена, а шток вращается через нее.

Привод клапана

Клапаны с ручным управлением обычно оснащены маховиком, прикрепленным к штоку клапана или гайке хомута, который вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы закрыть или открыть клапан. Таким образом открываются и закрываются запорные и задвижки.

Ручные четвертьоборотные клапаны, такие как шаровые, заглушки или бабочки, имеют рычаг для приведения в действие клапана.

Есть приложения, в которых невозможно или нежелательно приводить в действие клапан вручную с помощью маховика или рычага. Эти приложения включают:

  • Большие клапаны, которые должны работать против высокого гидростатического давления
  • Клапаны должны управляться удаленно
  • Когда время открытия, закрытия, дросселирования или ручного управления клапаном больше, чем требуется по критериям проектирования системы

Эти клапаны обычно оснащены приводом.
Исполнительный механизм в самом широком смысле - это устройство, которое производит линейное и вращательное движение источника энергии под действием источника управления.

Базовые приводы используются для полного открытия или полного закрытия клапана. Приводы для управления или регулирования клапанов получают сигнал позиционирования для перемещения в любое промежуточное положение. Существует много различных типов приводов, но вот некоторые из наиболее часто используемых приводов клапанов:

  • Редукторные приводы
  • Приводы электродвигателей
  • Пневматические приводы
  • Гидравлические приводы
  • Электромагнитные приводы

Для получения дополнительной информации о приводах см. Главное меню «Клапаны» - Приводы клапанов -

Классификация клапанов

Ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых классификаций клапанов, основанных на механическом движении:

  • Клапаны линейного перемещения.Клапаны, в которых запорный элемент, как в запорных, шаровых, диафрагменных, сжимающих и подъемных обратных клапанах, движется по прямой линии, чтобы позволить, остановить или дросселировать поток.
  • Клапаны поворотного действия. Когда запорный элемент клапана движется по угловой или круговой траектории, как в дисковых, шаровых, плунжерных, эксцентриковых и поворотных обратных клапанах, клапаны называются клапанами вращательного движения.
  • Четвертьоборотные клапаны. Некоторым поворотным клапанам требуется примерно четверть оборота, от 0 до 90 °, чтобы шток полностью открылся из полностью закрытого положения или наоборот.

Классификация клапанов на основе движения

Типы клапанов Линейное движение Вращательное движение Четверть оборота
Ворота ДА НЕТ НЕТ
Глобус ДА НЕТ НЕТ
Заглушка НЕТ ДА ДА
Мяч НЕТ ДА ДА
Бабочка НЕТ ДА ДА
Поворотный механизм НЕТ ДА НЕТ
Мембрана ДА НЕТ НЕТ
Зажим ДА НЕТ НЕТ
Безопасность ДА НЕТ НЕТ
Разгрузка ДА НЕТ НЕТ
Типы клапанов Линейное движение Вращательное движение Четверть оборота

Рейтинг класса

Номинальные значения давления и температуры клапанов обозначены номерами классов.ASME B16.34, Клапаны с фланцевыми, резьбовыми и сварными соединениями - один из наиболее широко используемых стандартов клапанов. Он определяет три типа классов: стандартные, специальные и ограниченные. ASME B16.34 охватывает клапаны классов 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 и 4500.

Сводка

На этой странице определен ряд основной информации от клапанов.

Как вы, возможно, видели в главном меню «Клапаны», вы также можете найти информацию о нескольких и часто используемых клапанах в нефтегазовой и химической промышленности.
Это может дать вам представление и хорошее понимание различий между различными типами клапанов и того, как эти различия влияют на работу клапана. Это поможет правильному применению каждого типа клапана во время проектирования и правильному использованию каждого типа клапана во время работы.

Клапаны в двигателе - как они работают

Газы поступают в камеру сгорания и выходят из нее через каналы в головке блока цилиндров, называемые портов .Этот поток газов регулируется клапанами. Есть два набора клапанов: один для управления впуском, а другой - для выпуска. Клапаны должны создавать минимальные препятствия для потока газов, когда они открыты, и создавать газонепроницаемое уплотнение, когда они закрыты.

На такте впуска впускной клапан будет открыт, и в него может войти смесь воздуха и топлива. Затем клапан закроется, чтобы смесь можно было сжать и сжечь, затем выпускной клапан открывается на такте выпуска, так что сгоревшая смесь может быть вытеснена движением поршня вверх.

Клапаны управляются распределительным валом, который в нужное время открывает каждый клапан - напрямую или через рычажный механизм. Клапаны должны быть синхронизированы с поршнем, чтобы они открывались и закрывались в правильный момент хода поршня. А ремень ГРМ (cambelt по-английски) или же цепь привода ГРМ проходит между коленчатым валом и распределительным валом, связывая их вместе, удерживая их синхронизированными.

Клапан в сборе

В ранних двигателях экспериментировали со всеми типами клапанов, но в течение примерно ста лет автомобильные двигатели использовали одну и ту же конструкцию: тарельчатый клапан.

Каждый клапан расположен в круглом отверстии в крыше камеры сгорания. В закрытом состоянии между клапаном и поверхностью, к которой он прижимается, будет плотное уплотнение, известное как седло клапана . Клапан удерживается закрытым за счет пружина клапана который прижимается к диску, прикрепленному к штоку клапана, который называется фиксатор .

Давление, вытесняющее выхлопные газы, сильнее, чем вакуум, вытягивающий воздух и топливо. Давить газы легче, чем всасывать их с помощью вакуума.Вы можете попробовать это самостоятельно, дыша через соломинку для питья, это займет больше времени, чтобы наполнить легкие, чем их опорожнить. Это означает, что выхлопные газы движутся легче, и поэтому впускные клапаны больше (или их больше), чем впускные клапаны, чтобы обеспечить большую площадь для впускного потока.

Клапан

Сам клапан состоит из круглой головки, соединенной с длинным штоком. Шток проходит в направляющей клапана и гарантирует, что клапан может только двигаться вверх и вниз, а не покачиваться из стороны в сторону.

Клапан состоит из двух частей, которые затем свариваются. Головка обычно изготавливается из нержавеющей стали, а шток - из высокоуглеродистой стали. Клапаны в основном изготавливаются из закаленной стали или из более экзотических материалов, таких как титан в высокопроизводительных двигателях.

Когда клапан закрыт, он контактирует с поверхностью по периметру порта клапана. Эта поверхность, на которой находится клапан, называется седло клапана . Седло должно быть гладким, поскольку оно обеспечивает уплотняющую поверхность, а максимальный контакт между клапаном и седлом гарантирует, что головка цилиндра может поглощать тепло от клапана.С чугунной головкой седло клапана будет обработано непосредственно в головке, тогда как для более мягких алюминиевых головок, которые не могут противостоять коррозии выхлопных газов, седло клапана будет сделано из более прочного металла и запрессовано в головку.

Впускные и выпускные клапаны нагреваются во время работы. Это тепло должно рассеиваться, и это тепло в основном передается через поверхность клапана, через седло клапана в головку цилиндров, где оно уносится протекающей охлаждающей жидкостью.Тепло также проходит вверх по штоку и через направляющие клапана попадает в головку. Штоки некоторых рабочих клапанов заполнены натрием, который плавится и разбрызгивается внутри штока для улучшения теплопередачи.

[Схема теплового потока в клапанах]

Выхлопные клапаны имеют более жесткий срок службы, чем впускные клапаны, они подвергаются более высоким температурам, потому что горячие выхлопные газы текут вокруг них и за ними. Они проводят свою рабочую жизнь в тесном контакте с горячими, едкими выхлопными газами и поэтому изготовлены из особо прочных, жаропрочных и устойчивых к коррозии материалов.

Направляющие клапана

Клапаны проходят через отверстие в порту, это отверстие будет облицовано прецизионной фрезерованной трубкой, называемой направляющая клапана . Направляющая клапана очень плотно прилегает к штоку клапана, чтобы предотвратить любое движение из стороны в сторону или покачивание. Плотная посадка означает, что поверхность клапана идеально совмещена с седлом клапана.

Этот тесный зазор предотвращает утечку масла в порт, а также помогает предотвратить попадание сжатых газов через шток клапана в головку блока цилиндров.

Направляющие клапана дополнительно уплотнены уплотнение штока клапана , которое в основном представляет собой уплотнительное кольцо, которое плотно прилегает к штоку клапана, предотвращая попадание избыточного масла и газов через направляющую клапана в порт. Некоторое количество масла желательно в направляющей клапана для предотвращения износа и обеспечения плавной работы.

Пружина клапана

Каждый клапан удерживается закрытым с помощью пружина клапана . Пружина удерживает клапан в закрытом состоянии, а также удерживает узел клапана в контакте с распределительным валом или коромыслом, когда клапан открыт.Чтобы открыть клапан, клапанный механизм должен противостоять натяжению пружины. Прочность пружины клапана имеет большое значение.

[Иллюстрация с плавающей запятой клапана]

Слишком сильный, и мы тратим энергию на открытие и закрытие клапанов, а также увеличиваем износ клапанного механизма. Но если пружина слишком слабая, она не сможет закрыть клапан достаточно быстро на высоких скоростях, клапан не будет контактировать с распределительным валом в состоянии, известном как клапан поплавковый чего мы хотим всегда избегать.

Пружина клапана сидит вокруг штока клапана и толкает вверх круглую пластину, называемую фиксатор клапана который заблокирован вокруг штока клапана.

Фиксатор фиксируется на штоке с помощью двух держатели клапанов (также известные как фиксаторы клапана, цанги или замки). Держатели клапана имеют коническую форму и входят в канавки на штоке клапана, предотвращая скольжение фиксатора вверх по штоку.

Подъемники клапанов

Толкатели клапана , также называемый толкатели клапанов или же толкатели , представляют собой цилиндрические прокладки, которые устанавливаются между верхней частью штока клапана и выступом кулачка или коромыслом.О них мы подробно поговорим в статье о распредвале.

Распредвал

Функция клапанов очень тесно связана с функцией распределительного вала, и они действуют вместе, при этом распределительный вал управляет открытием и закрытием клапанов. Прочтите статью о распределительном валу, чтобы получить полное представление о клапанной передаче.

Неисправности клапана

Поврежденные клапаны вызовут плохую компрессию и серьезные проблемы с двигателем.Результат отказа клапана в одном цилиндре будет находиться где-то по шкале между неработающим двигателем и плохой работой - в зависимости от количества цилиндров в двигателе.

Отказ клапана почти всегда приводит к потере компрессии в пораженных цилиндрах из-за того, что клапан не герметизирует камеру.

Сгоревшие клапаны

А сгоревший клапан происходит, когда часть поверхности клапана повреждается из-за нагрева или коррозии.Если клапан не сидит идеально из-за изгиба или небольшой трещины, выхлопные газы могут просачиваться через небольшой участок клапана. Концентрация газов в этой области будет иметь тенденцию разъедать головку клапана, вызывая дальнейший износ. Сгоревший клапан вызовет плохое уплотнение вокруг клапана, что приведет к потере сжатия в цилиндре.

Гнутый клапан

Клапаны находятся в постоянном танце с поршнями, синхронизированными с помощью ремня ГРМ или цепи.Если ремень ГРМ щелкает или подпрыгивает, то мощный поршень может коснуться клапана, и это вызовет коленчатый клапан . Двигатель, в котором поршень и клапан могут перекрываться, известен как интерференционная конструкция - большинство современных двигателей имеют интерференционная конструкция . А двигатель невмешательства имеет зазор между поршнем и клапаном, даже когда клапан полностью открыт и поршень находится в верхней части своего хода.

Если клапан изогнут, он не сможет правильно сесть, что приведет к плохому сжатию.В зависимости от силы контакта между поршнем и клапаном направляющая клапана может быть повреждена в дальнейшем.

7 клапанов, используемых в жилищном водопроводе

Клапаны используются для остановки и регулирования потока воды, и каждый тип клапана имеет свои плюсы и минусы и области применения, для которых он лучше всего подходит. Большинство клапанов в водопроводной системе жилых домов являются частью системы водоснабжения и используются для управления потоком воды под давлением из водопровода или частного колодца.В зависимости от конструкции клапана они могут лучше всего подходить для простого двухпозиционного управления потоком воды, или они могут быть разработаны вместо регулировки объема потока воды.

Большинство клапанов доступны из различных материалов, включая бронзу, латунь и ПВХ-пластик. Обязательно выбирайте материалы, соответствующие типу трубы, используемой в водопроводной системе.

Задвижка

Задвижки являются одними из наиболее часто используемых клапанов в сантехнике.Задвижки регулируют поток воды, поднимая или опуская внутреннюю заслонку с помощью поворотной ручки или ручки, расположенной в верхней части клапана. Запорные клапаны никогда не должны использоваться для регулирования объема потока - они разработаны, чтобы быть полностью открытыми (обеспечивая полный поток) или полностью закрытыми (полностью останавливая поток). Использование их для регулировки расхода воды может привести к износу этих клапанов. Задвижки очень надежны для перекрытия водоснабжения и обычно используются в качестве запорной арматуры на магистральных и отводных линиях водоснабжения, хотя шаровые краны постепенно становятся все более популярными в этих применениях.Поскольку внутренние металлические части могут подвергаться коррозии, задвижка нередко застревает в положении ВКЛ или ВЫКЛ. Чаще всего они используются в тех случаях, когда подачу воды необходимо отключать нечасто.

Шаровой кран

Шаровые краны - это, пожалуй, самый надежный тип клапана, который обычно используется для перекрытия основных водопроводов и ответвлений. Как и задвижки, шаровые краны спроектированы по принципу «все или ничего» - они должны быть либо полностью открытыми, чтобы обеспечить полный поток, либо полностью закрытыми, чтобы остановить весь поток воды.Внутри эти клапаны имеют шар с отверстием посередине, который соединен с внешней ручкой рычажного типа. Когда ручка параллельна трубопроводу подачи воды, клапан открыт; когда он перпендикулярен, клапан закрыт. Эта ручка служит наглядным пособием, поэтому вы сразу узнаете, включена вода или нет.

Клапан запорный

Проходные клапаны используются для регулирования или дросселирования потока воды в сантехнике. Этот тип клапана получил свое название от выпуклости в корпусе клапана, формы которой нет в других типах клапанов.Ручка запорного клапана обычно представляет собой поворотную ручку.

Проходные клапаны обычно устанавливаются, когда необходимо регулировать поток воды или когда его необходимо регулировать регулярно. Внутренние элементы конструкции содержат стопор на конце штока клапана, который поднимается и опускается поворотной ручкой клапана. Когда шток прижимает стопор к внутреннему седлу клапана, поток воды полностью прекращается. Шток можно постепенно поднимать от седла клапана, чтобы точно контролировать объем воды, протекающей через клапан.

Поскольку шаровые краны хороши для регулирования потока, они часто используются для наружных кранов (нагрудников для шлангов) и аналогичных коммунальных кранов.

Клапан-бабочка

Внешне дроссельные заслонки напоминают шаровые краны, так как имеют ручку рычажного типа, открывающую и закрывающую задвижку. Внутри конструкции используется металлический диск, который вращается для регулирования потока воды. Поскольку вода течет вокруг диска, который находится в центре клапана, поток воды несколько уменьшается, даже когда клапан полностью открыт.В отличие от шарового крана, который задуман как двухпозиционный клапан, дроссельные заслонки могут точно регулировать объем потока. Одним из заметных недостатков дроссельной заслонки является то, что прокладка внутри клапана может вызвать проблемы с обслуживанием через несколько лет.

Поворотные дисковые затворы используются в основном в промышленности и не часто встречаются в бытовых сантехнических системах.

Приспособление для запорного клапана (запорный клапан)

Запорные клапаны для арматуры - это небольшие клапаны с небольшими поворотными ручками или ручками, используемые для управления потоком воды к отдельным сантехническим приборам, таким как смесители и унитазы.Существуют прямые версии и версии с углом наклона 90 градусов (также известные как угловые клапаны или угловые упоры). Запорные клапаны позволяют работать с краном или другим приспособлением, не перекрывая подачу воды на весь дом через главный запорный клапан.

Внешне запорные клапаны арматуры напоминают небольшие задвижки, поскольку у них обычно есть небольшая ручка или колесо, которое поворачивается, чтобы открывать и закрывать клапан. Внутри арматуры запорные клапаны могут иметь одну из нескольких различных конструкций. В некоторых типах используется простая компрессионная шайба, которая открывается и закрывается относительно седла клапана, управляемого ручкой клапана.Другие используют конструкцию диафрагмы, в которой шток клапана управляет гибкой диафрагмой, которая прижимается к отверстию седла клапана, чтобы остановить поток воды.

Редукционный клапан

Редукционные клапаны давления воды устанавливаются для снижения общего давления воды в водопроводной системе до желаемых или допустимых пределов. Обычно они имеют пружину и диафрагму, которые регулируются до определенного предела, в зависимости от давления воды. Редукционные клапаны используются не для открытия или закрытия потока воды, а для его уменьшения, чтобы снизить общее давление воды.Они обычно используются в домах, которые получают воду под относительно высоким давлением из городского водопровода, где давление может быть достаточным, чтобы повредить домашние водопроводные системы и приборы.

Обратный клапан

Обратный клапан - это специальный клапан, используемый для удержания потока воды только в одном направлении и предотвращения потока в противоположном направлении. Большинство типов не работают и поэтому не имеют дескрипторов управления. Одним из примеров обратного клапана является устройство для предотвращения обратного потока, которое часто встречается в наружных кранах (шланговых нагнетателях) и в спринклерных системах для газонов.Обратные клапаны могут использовать различные типы внутренних механизмов, включая конструкции с шаровой опорой и конструкции с диафрагмой.

Обратный клапан рабочего типа, известный как стоп-контроль, можно использовать для полной остановки всего потока воды в обоих направлениях.

Как работают регулирующие клапаны - Accendo Reliability

Как работают регулирующие клапаны

Регулирующие клапаны регулируют поток жидкости или газа, открывая или закрывая внутренние проходы.

Они образуют часть контура управления, используемого для управления процессом.Регулирующие клапаны реагируют на команды контроллера и соответствующим образом регулируют внутренние отверстия.

Ключевые слова: датчик, уставка, подстройка, привод, класс герметичности, настройка, пропорциональный, интегральный, производный.

Назначение регулирующей арматуры

Регулирующий клапан изменяет скорость потока, проходящего через себя.

Шток клапана перемещается, изменяя размер прохода, и это увеличивает, уменьшает или удерживает постоянный поток.

Открытие регулирующего клапана изменяется всякий раз, когда контролируемый параметр процесса не равен значению, которое он должен быть (уставка).

Работа регулирующего клапана

Регулирующий клапан состоит из трех основных компонентов - клапана, привода и контроллера.

Клапан может быть одного из двух основных типов. Конструкция плунжера и седла, в которой плунжер закрывается относительно седла или четвертьоборотного клапана, в котором диск, шар или конус вращаются относительно седла.

На рисунках ниже показаны два типа регулирующих клапанов.

Привод используется для перемещения штока клапана.

Обычно они имеют пневматический (пневматический) или электрический привод. Контроллер рассчитывает величину изменения внутреннего прохода клапана, чтобы довести расход до желаемой скорости.

Скорость потока через клапан зависит от разницы давлений на входе и выходе.

Для замедления потока клапан закрывается, что вызывает большее противодавление и большую разницу между давлением на входе и выходе.

Для увеличения расхода клапан открывается, что снижает противодавление и разницу давлений на клапане.

Внутреннее устройство регулирующего клапана

Часть клапана, регулирующая поток, известна как затвор клапана.

Он состоит из неподвижного седла и подвижной заглушки, диска, шара или конуса.

Обрезка может быть выбрана для создания различных форм каналов, преднамеренно управляющих потоком.

Настройка регулирующего клапана

Настройка контроллера определяет, как клапан реагирует на изменение параметра процесса.

Настройка регулирующего клапана устанавливает скорость и интенсивность реакции клапана, когда обнаруживается необходимость коррекции.

Контроллер содержит внутреннюю логику, которая выдает сигнал на привод для перемещения штока на заданную величину.

Эта логика смотрит на:

  • размер несоответствия между уставкой
    и текущим значением регулируемого параметра (Пропорционально)
  • время, в течение которого существует несоответствие (интегрально)
  • скорость изменения несоответствия
    (производная)

, а затем определяет, как быстро и как далеко перемещать шток.

После изменения положения подстройки контроллер ожидает следующего сигнала выборки от чувствительного элемента, чтобы проверить разницу, оставшуюся до заданного значения.

Шток клапана перемещается и расход изменяется до тех пор, пока разница между заданным значением и фактическим значением регулируемого параметра не окажется в пределах допуска.

Пример настройки регулирующего клапана можно сравнить с человеком под душем, регулирующим краны для получения правильной температуры воды.

На рисунке ниже показана логика управления температурой воды.

При первой подаче горячей воды регулирующий клапан становится краном холодной воды.

Ваше тело чувствует температуру воды. Если вода слишком горячая, откройте кран с холодной водой.

Вы ждете некоторое время (задержка по времени), чтобы почувствовать эффект увеличения потока холодной воды. Холодная вода регулируется до тех пор, пока температура из комбинированных потоков не станет подходящей.

Как только температура станет правильной, клапаны остаются в покое, а температура стабильна.

Если происходит перемена, например, когда кто-то стирает в холодной воде, поток холодной воды в душе падает, и температура воды становится выше.

Вы снова чувствуете изменение температуры и вносите необходимые корректировки.

В ответ кран холодной воды открывается или закрывается кран горячей воды.

Весь этот процесс включал определение температуры и перемещение клапана до тех пор, пока контролируемый параметр (температура) не стабилизировался.Регулирующий клапан работает так же.

Проблемы с регулирующими клапанами

Регулирующие клапаны могут неправильно регулировать параметр, которым они управляют.

Если процесс невозможно контролировать, возникают проблемы с качеством продукции.

  • Регулирующие клапаны могут иметь слишком большой размер. Слишком большой регулирующий клапан - это напрасная трата денег и нечувствительность при необходимости точной регулировки. Обычно регулирующие клапаны на один или два размера меньше трубы.
  • Регулирующий клапан может иметь чрезмерную задержку (реагировать слишком поздно), потому что датчик расположен слишком далеко.
  • Подача воздуха в привод может быть низкой или просачиваться наружу, что приводит к недостаточному усилию для перемещения штока.
  • Шток регулирующего клапана может залипнуть, если набивка герметична или утечка продукта вызывает заедание штока.

Классификация уплотнения регулирующего клапана

Регулирующие клапаны с металлическим седлом подразделяются на классы, отражающие качество уплотнения.

Чем выше класс клапана, тем меньше допустимая скорость утечки в закрытом состоянии; чем точнее производственные требования, тем дороже покупать.

В таблице 1 показаны различные классификации уплотнений регулирующих клапанов.

Майк Сондалини - инженер по техническому обслуживанию


Мы (Accendo Reliability) опубликовали эту статью с любезного разрешения Feed Forward Publishing, дочерней компании BIN95.com

Интернет: trade-school.education
Эл. Почта: info @ trade-school.образование

Если вам это показалось интересным, вам может понравиться электронная книга «Основы накачки».

Типы клапанов, их применение и критерии выбора

Эта статья посвящена клапанам, а также различным типам клапанов и фитингов. Клапаны - это механические или электромеханические устройства, которые используются для управления движением жидкостей, газов, порошков и т. Д. По трубам или трубкам, из резервуаров или других контейнеров. В большинстве случаев клапаны полагаются на какой-либо механический барьер - например, тарелку, шар, диафрагму - который можно вставлять и удалять из потока проходящего материала.Некоторые клапаны спроектированы как двухпозиционные, в то время как другие позволяют очень точно контролировать прохождение среды.

Изометрический чертеж типичного ручного клапана на четверть оборота с фланцами на болтах.

Изображение предоставлено: cherezoff / Shutterstock.com

Выбор материала играет важную роль при выборе клапанов, чтобы гарантировать совместимость смачиваемых частей клапана с проходящей через него жидкостью или порошком. Размер определяется диаметром трубы или трубопровода, расходом и шириной между фланцами для трубопроводной арматуры, устанавливаемой в качестве замены.

Типы клапанов и их применение

Аэрозольные клапаны

Аэрозольные клапаны

используются для выдачи содержимого аэрозольных баллончиков. Они состоят из двух основных компонентов: корпуса и штока. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип привода, тип выхода, размер клапана и материалы конструкции. Распространение средств массовой информации также может быть рассмотрено. Аэрозольные клапаны дозируют жидкости, кремы и мази, газы, чистящие средства и любой другой продукт, упакованный в аэрозольный баллончик.

Клапаны Air Logic

Клапаны

Air Logic представляют собой механические или электромеханические устройства, используемые для регулирования потока воздуха в пневматических системах, и могут использоваться вместо электрического управления в таких случаях, как опасная атмосфера или когда электрическое управление нецелесообразно. Основные характеристики включают тип привода, количество портов, материалы конструкции, скорость переключения, размер резьбы порта, номинальное давление и входное напряжение. Клапаны с воздушной логикой применяются в пневматических системах как аварийные остановки, пилотные клапаны, одноразовые клапаны и т.

Балансировочные клапаны

Балансировочные клапаны

используются для управления потоком жидкости путем равномерного разделения потока на несколько ветвей потока. Основные характеристики включают количество портов, портовые соединения, размер клапана и материалы конструкции. Балансировочные клапаны используются в основном в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и гидравлических системах. Например, их можно использовать в коммерческих системах отопления / охлаждения для регулирования температуры воды при различных условиях нагрузки. Их также можно использовать для создания уравновешивающей силы для цилиндров двустороннего действия.

Шаровые краны

Шаровые краны

- это четвертьоборотные клапаны со сферами с отверстиями, которые поворачиваются в потоке трубы, чтобы блокировать или пропускать поток. Доступны специальные конструкции, позволяющие регулировать поток. Основные характеристики включают количество портов, конфигурацию портов, соединения портов, размер клапана и материалы, из которых изготовлен корпус клапана, его седло, уплотнение и набивка штока. Шаровые краны используются практически везде, где необходимо перекрыть поток жидкости, от линии сжатого воздуха до гидравлической системы высокого давления.Шаровые краны могут обеспечить низкие потери напора, поскольку порт может точно соответствовать диаметру трубы. Шаровые краны также имеют тенденцию к лучшему уплотнению, чем дроссельные заслонки, но их покупка и обслуживание могут быть более дорогостоящими. Обычно они приводятся в действие с помощью рычага, который обеспечивает визуальную индикацию состояния клапана.

Шаровой клапан в разрезе с отверстием полного диаметра, обеспечивающим неограниченный поток.

Изображение предоставлено: Марина Демкина / Shutterstock.com

Заглушки

Заглушки

или линейные заглушки - это механические устройства, используемые для остановки потока через трубопровод.Они используются в основном в нефтегазовой промышленности как средство изоляции участков трубопровода. Эти клапаны также известны как жалюзи для трубопроводов. Основные технические характеристики включают тип клапана, тип привода, соединения порта, размер клапана, а также материал корпуса клапана, его седла, уплотнения и футеровки. Заглушки широко распространены на судах и морских платформах. Они обеспечивают видимую и немедленную индикацию того, является ли труба открытой или закрытой, и используются для изоляции частей трубопровода для проведения технического обслуживания.

Дисковые затворы

Поворотные заслонки

- это четвертьоборотные клапаны, в которых используются центральные круглые заслонки, которые поворачиваются в поток и из него. Основные технические характеристики включают соединение порта, размер клапана и материалы, из которых изготовлен корпус клапана, его седло, уплотнение, диск и набивка штока. Дисковые затворы используются на очистных сооружениях, электростанциях и технологических установках для запирания, регулирования и отключения и особенно популярны в трубопроводах очень большого диаметра.Как правило, дисковые поворотные затворы меньше по размеру и дешевле, чем шаровые краны той же мощности, поэтому их трудно эксплуатировать при высоком давлении и потоке. Они также более подвержены утечкам, чем шаровые краны, и имеют более высокие потери напора.

Дроссельная заслонка с червячным приводом обеспечивает повышенный момент закрытия / открытия.

Изображение предоставлено: Ютана artkla / Shutterstock.com

Картриджные клапаны

Картриджные клапаны

используются для управления потоком в гидравлических и пневматических гидравлических системах.Их конструкция картриджа позволяет подключать их к общим коллекторам и, таким образом, экономить вес и стоимость по сравнению с дискретным монтажом клапана. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип клапана, тип привода, количество портов, размер клапана и материалы корпуса клапана, его седла, уплотнения, футеровки и набивки штока. Картриджные клапаны могут использоваться в любом из распространенных приложений гидравлической энергии, для которых служат обычные гидравлические или пневматические клапаны, включая проверку, управление направлением, управление потоком, логику, управление давлением, управление двигателем и т. Д.

Клапаны кожух

Клапаны для обсадных труб

используются исключительно в нефтегазовой промышленности для обеспечения доступа к обсадным трубам скважин. Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип привода, соединения портов, размер клапана и материалы конструкции.

Обратные клапаны

Обратные клапаны

позволяют жидкости проходить через них только в одном направлении. Обратные клапаны подъемного типа имеют такую ​​же конструкцию, как и шаровые клапаны, и используют шар или поршень, часто подпираемый пружиной, которая открывается при определенном давлении, но закрывается при понижении давления, что предотвращает обратный поток.Эти клапаны часто подходят для приложений с высоким давлением. Вариантом является запорный обратный клапан, который выполняет функцию запорного клапана.

В поворотных обратных клапанах

используются шарнирные заслонки, дисковые пластины или пластины, которые часто с пружинным приводом закрываются против отверстий при уменьшении давления. Эти устройства могут быть эффективны при низком давлении. Обратный клапан с наклонным диском несколько изменяет тему, слегка откидывая заслонку внутрь, чтобы снизить давление, необходимое для открытия. В обратных клапанах типа «бабочка» или «двойная дверца» используются две полукруглые заслонки или пластины, которые шарнирно закреплены на центральной линии порта клапана и открываются ниже по потоку в направлении потока.

Резиновые обратные клапаны также доступны и включают в себя такие конструкции, как откидные и утиные. Обратные клапаны используются в газопроводах, для подачи воздуха и с насосами - везде, где жидкость должна двигаться в одном направлении. Они могут быть уменьшены в размерах, изготовлены из пластика и могут иметь множество специальных функций, например, металлические седла.

Клапаны для новогодней елки

Клапаны

Christmas Tree - это механические устройства, используемые для управления потоком среды, поступающей из скважин или других систем.Основные характеристики включают предполагаемое применение, количество портов, а также номинальные значения давления и температуры. Клапаны «новогодняя елка» используются в основном в нефтяных и газовых скважинах и обычно устанавливаются на устье скважины для перекрытия или регулирования потока среды. Обычно они изготавливаются на заказ.

Крановые клапаны

Крановые клапаны

используются для опорожнения резервуаров и т.п. и часто имеют резьбовые средства для открытия и закрытия. Они также используются в качестве запорных устройств низкого давления, где обычно используют четвертьоборотный рычаг.Основные характеристики включают тип клапана, соединения порта, размер клапана и материалы конструкции. Крановые клапаны используются в широком спектре продуктов, включая радиаторы, обогреватели, резервуары, бойлеры, лабораторную посуду, воздушные системы, резервуары, бочки и т. Д.

Мембранные клапаны

В мембранных клапанах

используются гибкие мембраны для перекрытия потока в трубах. Подобно пережимным клапанам, диафрагма полностью изолирует исполнительные средства от технологической жидкости, что является преимуществом для клапанов в санитарных условиях.Основные характеристики включают конфигурацию порта, соединения порта, размер клапана, среду и материал уплотнения. Мембранные клапаны используются в основном в фармацевтической, косметической, пищевой и полупроводниковой промышленности. Иногда регулирующие клапаны, приводимые в действие пневматическими мембранами, ошибочно называют «мембранными клапанами». Предупреждаем читателя делать это различие.

Дисковые клапаны

Дисковые клапаны

- это механические устройства, используемые для управления потоком через трубу. Дисковый клапан состоит из круглой плоской пластины, установленной на конце штока, который входит в трубу под углом 45 градусов к продольной оси трубы.Поворот штока на полукруг открывает или закрывает трубу. Дисковые клапаны почти всегда используются в пищевой промышленности. Основные характеристики включают тип клапана, тип привода, соединения портов, размер клапана и материалы конструкции. Дисковые клапаны используются в пищевой, фармацевтической и молочной промышленности для перекрытия жидких, порошковых или пищевых суспензий, где санитария имеет решающее значение.

Двухблочные и спускные клапаны

Двойные запорные и спускные клапаны

- это механические или электромеханические устройства, состоящие из двухрядных запорных клапанов и одинарных спускных клапанов в обычных корпусах клапанов, которые используются для изоляции трубопроводов жидкости от давления выше по потоку.Основные характеристики включают предполагаемое применение, тип привода, тип соединения порта, коэффициент расхода, среду, номинальное давление, а также характеристики. Двойные запорные и спускные клапаны используются в основном в системах управления технологическим процессом с целью перекрытия входного давления и стравливания жидкости и / или давления в системе. Они могут управляться вручную или управляться электромеханическим приводом. Среда может включать воду, химические вещества, газы, масло, пар или другие подобные жидкости.

Клапаны двигателя

Двигатель Клапаны используются в двигателях для уплотнения между камерами сгорания и впускной или выпускной системами. Основные характеристики включают предполагаемое применение, диаметр головки и штока, а также материал. Открытие и закрытие клапанов двигателя контролируется серией кулачков и пружин. Они доступны из нескольких материалов и типов в зависимости от области применения, включая автомобили, грузовики, мотоциклы и т. Д., Со специальными конструкциями, доступными для гоночных приложений.

Клапаны смесителя

Клапаны смесителя

используются для управления потоком жидкости в бассейны или раковины и обычно не имеют выпускных соединений, хотя некоторые из них оснащены резьбой для подключения шланга, часто называемой нагрудником для шланга или патрубком. Основные характеристики включают тип клапана, тип привода, соединения порта, размер клапана и материал, из которого изготовлен корпус клапана, включая его седло, уплотнение, футеровку и набивку штока. Другой аспект - тип монтажа.

Смесительные клапаны используются в лабораториях на барабанах в качестве заглушек для шлангов и могут быть изготовлены из недорогих материалов, которые можно выбросить после опорожнения содержимого контейнера.

Поплавковые клапаны

Плавающие клапаны

- это механические устройства, в которых используются полые сферы или другие формы, установленные на рычагах или направляющих, которые открывают и закрывают впускные отверстия для жидкости. Поплавковый клапан используется в основном для поддержания жидкости в резервуаре на определенном уровне. Основные характеристики включают предполагаемое применение, соединения портов, размер клапана, размер поплавка и материалы, из которых изготовлен корпус клапана, его уплотнение и поплавок. Поплавковые клапаны используются в унитазах для ванных комнат для пополнения уровня воды после смыва и во многих системах контроля уровня в резервуарах.

Задвижки

Задвижки

используются в основном для блокировки потока жидкости и с меньшей вероятностью будут использоваться для регулирования потока. В задвижке используется пластинчатый барьер, который можно опустить в поток, чтобы остановить поток. Его работа аналогична работе шарового клапана, за исключением того, что шибер обеспечивает меньшее ограничение потока, чем затвор шарового клапана, когда вентиль находится в полностью открытом положении. Основные характеристики включают конфигурацию порта, соединения порта, размер клапана и материалы, из которых изготовлен корпус клапана, его седло, уплотнение, футеровка и набивка штока.Задвижки могут использовать заглушки клиновидной формы или параллельные пластины. Заглушки обычно уплотняют как верхнюю, так и нижнюю стороны клапана, в то время как пластины обычно уплотняют только верхнюю сторону клапана. Клинья могут иметь множество вариантов конструкции, которые уменьшают или компенсируют износ уплотнительных поверхностей. Хотя преимуществом задвижек является их меньшая потеря напора при открытии по сравнению с шаровыми задвижками, они не подходят для дросселирования и могут не обеспечивать принудительное перекрытие, которое обеспечивают шаровые краны. Задвижки используются на очистных сооружениях, электростанциях и технологических установках для отсечки и изоляции.

Задвижки обычно бывают с выдвижным и невыдвижным штоком. Преимущество клапанов с выдвижным штоком состоит в том, что они позволяют легко увидеть, открыт или закрыт клапан. Преимущество клапанов с невыдвижным штоком или NRS заключается в том, что шток защищен от воздействия коррозии или других условий окружающей среды крышкой клапана. Никакая конструкция не оказывает большого влияния на фактическую функцию клапана.

Клапаны запорные

Шаровые клапаны

, названные в честь их корпусов сферической формы, которые когда-то были обычным явлением, также названы в честь использования в них шарообразного диска, который ограничивает поток, закрываясь ограничивающим отверстием.Диск открывается и закрывается с помощью маховика на клапанах с ручным управлением и с помощью привода и скользящего вала на автоматических клапанах. Основные характеристики включают тип клапана, конфигурацию порта, соединения порта, размер клапана и материалы, из которых состоит корпус клапана, такие как его седло, уплотнение, футеровка и набивка штока. Проходные клапаны используются для запирания и регулирования, например, на очистных сооружениях, предприятиях пищевой и технологической промышленности. Наиболее распространенной разновидностью является клапан Z-типа, названный так из-за пути, по которому жидкость проходит через корпус клапана.Эти два поворота под прямым углом, которые жидкость должна совершить через клапан, объясняют относительно высокие потери напора в конструкции. Менее ограничивающая конструкция - это клапан Y-образного типа, который ориентирует шток клапана под углом 45 ° к корпусу клапана. Другой стиль - угловой клапан, который поворачивает поток на 90 °.

Форма диска может быть изменена для создания клапана, который быстро переходит в режим полного потока, или, используя более коническую конструкцию плунжера, можно создать клапан, который может точно регулировать поток.

Проходные клапаны могут уплотняться против потока жидкости или вместе с ним, в зависимости от требований установки (т.е.е. закрытие при отказе или открытие при отказе), и выбор играет важную роль в выборе размера привода. Как и задвижки, шаровые краны могут быть с выдвижным штоком или NRS.

Типичный Z-образный шаровой клапан в разрезе, показывающий два поворота, которые должна совершить жидкость через корпус.

Изображение предоставлено: Surasak_Photo / Shutterstock.com

Типичный запорный клапан Y-образной формы менее ограничивает поток жидкости, чем Z-образный клапан.

Изображение предоставлено: PHOTOCREO Михал Беднарек

Гидравлические клапаны

Гидравлические клапаны

- это механические или электромеханические устройства, используемые для управления потоком жидкости в гидравлических гидравлических системах.В мобильных системах они часто приводятся в действие вручную, а в стационарных - электрически. Основные характеристики включают тип клапана, тип привода, соединения портов, количество портов, конфигурацию портов, материалы конструкции и номинальное давление. Гидравлические клапаны используются на строительных машинах - экскаваторах-погрузчиках, погрузчиках и т. Д., А также в большом количестве стационарных систем, таких как прессы и прессы.

Гидравлические клапаны

Игольчатые клапаны

Игольчатые клапаны

используются для измерения расхода жидкости через трубки или порты.Поток регулируется путем вставки или извлечения сужающегося штока в или из аналогичного сужающегося отверстия, что позволяет очень точно регулировать поток жидкости через отверстие. Основные характеристики включают тип клапана, соединения порта, размер клапана и материалы, из которых изготовлен корпус клапана, включая его седло, уплотнение, футеровку и набивку штока. Игольчатые клапаны используются в вакуумных системах и для систем измерения, где требуется точное регулирование расхода. Из-за большого количества оборотов, необходимых для закрытия игольчатого клапана, они не идеально подходят для использования в запорных системах.

Пережимные клапаны

Пережимные клапаны

- это механические устройства, используемые для регулирования потока жидкости и сухого продукта по трубам. В пережимном клапане используется гибкая трубка, которая служит каналом, который может быть зажат за счет использования давления воздуха или жидкости на его внешнюю поверхность. Он также может приводиться в действие механически. Основные характеристики включают размер клапана и материал, из которого изготовлена ​​трубка. В пережимном клапане сама трубка является единственным материалом, контактирующим с продуктом в трубе.Пережимные клапаны используются для регулирования потока и отключения пищевых суспензий, сухих продуктов, песка, гравия и т.п.

Поршневые клапаны

Поршневые клапаны

- это механические устройства, используемые для управления потоком жидкости через трубу. В поршневом клапане используется цилиндрическая заглушка для перекрытия потока через клапан и обычно используется для изоляции. Основные характеристики включают размер клапана, соединения портов и материалы корпуса клапана, такие как его седло, уплотнение, футеровка и набивка штока.Поршневые клапаны используются для изоляции в паровых, конденсатных и других жидкостных системах.

Пробковые клапаны

Пробковые клапаны

- это четвертьоборотные клапаны, используемые для регулирования потока жидкости через трубу. Плунжерный клапан сужает поток аналогично шаровому клапану, используя пробку с отверстиями, а не шар с отверстиями, который поворачивается в потоке потока, чтобы сузить или разрешить поток. Основные характеристики включают тип клапана, конфигурацию порта, соединения порта, размер клапана и материалы, из которых изготовлен корпус клапана, а также его седло, уплотнение, футеровку и набивку штока.Пробковые клапаны используются для запорной арматуры и, например, в качестве регулирующей арматуры в химической промышленности, на перерабатывающих предприятиях и очистных сооружениях. Различают плунжерные клапаны со смазкой, которые впрыскивают смазку между плунжером и корпусом клапана, чтобы действовать как герметик, и несмазываемые клапаны, которые вместо этого полагаются на полимерную втулку для уплотнения и уменьшения трения.

Тарельчатые клапаны

Тарельчатые клапаны

- это механические или электромеханические устройства, используемые для управления потоком воздуха к пневматическим цилиндрам.Термин «тарельчатый клапан» также описывает разновидность обратного клапана. Клапаны двигателя также иногда называют тарельчатыми клапанами. Основные характеристики включают тип клапана, размер клапана, материалы конструкции, коэффициент расхода и номинальное давление. Тарельчатые клапаны используются в пневматических системах и могут управляться пилотным воздухом или электрически с помощью соленоида.

Предохранительные клапаны

Вид в разрезе предохранительного клапана, показывающий подпружиненную диафрагму.

Изображение предоставлено Дмитрием Приданниковым / Shutterstock.ком

Предохранительные клапаны

защищают находящиеся под давлением системы, такие как котлы или трубопроводы, от условий избыточного давления, обычно с помощью подпружиненной диафрагмы. Они могут сбрасывать внутреннее давление, а также внешнее давление, вызванное, например, образованием вакуума внутри резервуара. Основные характеристики включают тип клапана, соединения портов, размер клапана, номинальное давление, предполагаемое применение и материалы конструкции.

Предохранительные клапаны используются в пневматических компрессорах, на газопроводах и в криогенных системах - короче говоря, в любом месте, где могут возникать условия повышенного или пониженного давления.Клапаны сброса давления и вакуума работают автоматически, но могут иметь ручные средства срабатывания для проверки. На конденсаторах используются атмосферные предохранительные клапаны. Клапан управления помпажем - это своего рода предохранительный клапан, предназначенный для уменьшения повреждения гидравлических систем от явления, известного как гидравлический помпаж.

Поворотные и бункерные клапаны

Поворотные клапаны

иногда называют поворотными воздушными шлюзами и используются в основном для дозирования порошков и других сухих текучих продуктов. Клапаны бункера тесно связаны между собой и используются для выдачи сухих продуктов из бункеров и аналогичных емкостей для сухого хранения.

Электромагнитные клапаны

Электромагнитные клапаны

- это электромеханические устройства, которые используются в основном в масляных и воздушных системах для дистанционной остановки и запуска потока жидкости. Они зависят от электромеханических соленоидов для прямого или управляемого управления. Обычно они не используются для пропорционального регулирования расхода. Основные характеристики включают тип клапана, количество портов, конфигурацию портов, соединения портов, размер клапана, материалы конструкции, номинальное давление и входное напряжение. Электромагнитные клапаны используются для приведения в действие гидравлических домкратов, управления гидроцилиндрами на грузовиках и управления потоком воды, масла или растворителей через системы трубопроводов.Они также широко используются в пневматических системах. Электромагнитный запорный клапан предназначен для блокировки воздушного клапана в нужном положении без необходимости поддержания питания на соленоиде.

Электромагнитные клапаны могут использоваться для направления воздуха к пневматическим устройствам, таким как это приспособление для сборки с пневматическим приводом.

Изображение предоставлено asharkyu / Shutterstock.com

Использование клапанов и их A pp l ic ations and Industries

За некоторыми исключениями (например, топливные клапаны самолетов или клапаны охлаждения) клапаны не относятся к отрасли; они могут использоваться в широком спектре отраслей, включая химическую переработку, производство продуктов питания и напитков, транспортировку газа, горнодобывающую промышленность, нефть и газ, а также производство электроэнергии.

Некоторые из них предназначены для гидравлических систем, включая соленоидные, тарельчатые, гидравлические, картриджные и воздушные логические клапаны. Другие предназначены для общих трубопроводных применений или небольших жидкостных систем и включают в себя пробки, поршни, пережимные, шаровые, запорные, дисковые, диафрагменные, дроссельные и шаровые клапаны. Кроме того, существуют клапаны, предназначенные для автоматического включения в определенных случаях, включая предохранительные и обратные клапаны.

Некоторые клапаны настолько распространены, что сгруппированы по функциям, например, регулирующие клапаны питательной воды и продувки котла, краны, поплавковые клапаны, двойные запорные и спускные клапаны, зонные клапаны HVAC или обратные клапаны для дренажа пола.Некоторые клапаны настолько специализированы, что могут иметь только одно или два применения, например, поворотные соленоидные клапаны, используемые в экскаваторах, или обратные вентиляционные клапаны, используемые в канализационных системах и на кораблях.

Что касается трубопроводной арматуры, многие могут рассматриваться как подходящие для блокировки или дросселирования. Шаровой кран лучше подходит для двухпозиционных приложений, чем для регулирования потока. То же самое с задвижками и поршневыми клапанами. Для регулирования потока предпочтительными вариантами являются проходные и дроссельные клапаны, из которых особенно распространены проходные клапаны.Шаровые краны могут быть сконструированы таким образом, чтобы потери на трение через открытый клапан были не больше, чем те, которые могут возникнуть в трубе такого же диаметра (что в некоторых случаях также делает их пригодными для скребков). Другие типы клапанов обычно приводят к некоторым потерям в клапане из-за необходимости размещать компоненты клапана, приводные валы и т. Д. Непосредственно в потоке и / или из-за необходимости изменить направление потока жидкости.

Размеры трубопроводной арматуры обычно соответствуют размеру фланца для различных стандартных размеров труб и давления, т.е.например, 150 фунтов на квадратный дюйм, 300 фунтов на квадратный дюйм и т. д. В стандарте ANSI B16.10 указаны габаритные размеры для фланцевых и приварных концевых клапанов из железа, работающих в паре, гидравлике и при высоких температурах.

Большинство трубопроводных клапанов доступны с ручными рычагами или маховиками, которые могут быть адаптированы к приводам зубчатого типа больших размеров и оснащены электрическими или электропневматическими приводами для автоматического управления. Клапаны, оснащенные такими приводами, иногда называют регулирующими клапанами или клапанами, регулирующими поток, поскольку с автоматическим приведением в действие они могут быть интегрированы в контуры управления, используемые для автоматизации процесса.Фраза «регулирующий клапан» иногда используется для описания клапанов, используемых в гидравлических и пневматических гидравлических системах, например, для приведения в действие гидроцилиндра. То есть любой клапан может быть регулирующим клапаном.

Пневматический привод наверху шарового клапана зажат между двумя ручными шаровыми клапанами.

Изображение предоставлено: история инженера / Shutterstock.com

Любые клапаны, оснащенные автоматическими приводами, могут считаться регулирующими клапанами, поскольку они предположительно будут связаны с удаленными контроллерами процесса.Тот же самый клапан без приводов по-прежнему будет шаровым клапаном, задвижкой и т. Д., Хотя и с ручным управлением с помощью маховика или рычага. Многие регулирующие клапаны сохраняют некоторую форму ручного управления, с помощью которого клапан можно открывать и закрывать. Некоторые клапаны считаются регулирующими клапанами, если они имеют механические средства измерения расхода, давления и т. Д. И могут регулировать клапан, например, с помощью пилотов. В меньших типоразмерах электромагнитные клапаны работают как регулирующие клапаны. Многие производители предлагают интегрированные комбинации клапанов и приводов, например шаровые краны с электроприводом.

Материал клапана может играть важную роль при выборе клапана, особенно когда речь идет о работе с агрессивными жидкостями, абразивными шламами, пищевыми продуктами и т. Д. Проблемы с материалами касаются не только смачиваемых частей, но также могут распространяться и на материалы корпуса клапана. Например, клапаны, используемые для пищевой промышленности, должны противостоять щелочным химическим веществам и обычно требуют нержавеющей стали даже для внешних частей, которые не контактируют с продуктом. Некоторые клапаны имеют футеровку для повышения их устойчивости к коррозионным жидкостям и т. Д.Обратные клапаны иногда покрывают PTFE для улучшения работы и износостойкости. Клапаны меньшего размера доступны из множества пластиков и находят применение во многих лабораторных применениях. Например, шаровые краны доступны из латуни, нержавеющей стали, полипропилена и других пластиков. Так называемые санитарные клапаны оснащены быстроразъемными фланцами, чтобы их можно было легко снять с трубопровода для внутренней дезинфекции, и они особенно популярны в конструкциях с шаром, дроссельной заслонкой и заглушкой.Сами клапаны часто имеют функции, позволяющие быстро разобрать и собрать. Двумя популярными типами клапанов, в которых не используются металлические части, контактирующие с жидкостью, являются мембранные и пережимные клапаны. Вместо этого приводы работают с гибкими, обычно резиновыми элементами, которые открывают и закрывают каналы клапана и устраняют необходимость вставлять металлические части в поток жидкости и уплотнения, которые идут вместе с ними.

Гидравлические и пневматические клапаны, используемые в гидравлических системах, представлены, например, гидравлическим регулирующим клапаном, используемым для направления потока жидкости к гидроцилиндру, гидравлическому двигателю или аналогичному компоненту.Типичный гидрораспределитель может иметь три положения - например, вперед, нейтраль и назад - и с их помощью цилиндр может выдвигаться и втягиваться. Часто клапаны имеют некоторую степень управления потоком для изменения скорости, с которой движется управляемое устройство. Популярное название некоторых гидравлических и пневматических клапанов - золотниковые клапаны из-за золотникового элемента, который перемещается внутри корпуса клапана, чтобы открывать и закрывать порты. Другой вид - это гидравлический переключающий клапан, названный так потому, что он позволяет оператору переключаться между системами, которые не используются одновременно, уменьшая количество дискретных компонентов, необходимых для любой данной системы.Воздушный клапан с электромагнитным приводом использует соленоид для открытия небольшого пилотного клапана, который, в свою очередь, открывает (или закрывает) выходные порты клапана. Такие воздушные клапаны используются в автоматизированном оборудовании всех видов, например, для управления цилиндрами, вращающимися устройствами и инструментами на конце руки. Воздух также используется во взрывоопасных зонах для безотказной работы полноразмерных клапанов, таких как пневматические запорные клапаны резервуаров, используемые на резервуарных парках.

Типы клапанов - выбор C Пересмотр

При выборе трубопроводной арматуры важно учитывать, будет ли она использоваться для операций пуска-останова или для дросселирования.Гидравлический удар - то есть скачок давления или изменение количества движения, вызванные внезапной остановкой движущейся жидкости или изменением направления - который может возникнуть в результате таких операций, может вызвать повреждение клапанов и задействованного оборудования. Выбор конструкции клапана, которая сводит к минимуму гидравлический удар, может снизить уровень повреждения системы и ее компонентов, а также снизить риск полного отказа.

Еще одно важное соображение - это природа жидкости, которая будет проходить через клапан. Жидкости, содержащие твердые частицы, могут оказывать абразивное воздействие на клапаны, механизмы которых подвергаются воздействию жидкости, например, на дроссельную заслонку.И для этих жидкостей шаровой клапан является лучшим выбором из-за непрерывного пути, по которому он проходит к жидкости. Коррозионные жидкости, такие как хлор, еще больше усложняют выбор материалов.

Активация - еще одна тема, которая может вызывать беспокойство, а может и не вызывать ее. Простому шаровому крану в небольшой лаборатории или в жилых помещениях может не потребоваться ничего, кроме четвертьоборотного рычага. Для большой задвижки в технологическом трубопроводе может потребоваться электрический или пневматический привод и вся электроника, связанная с управлением им.

Срабатывание клапана зависит от типа клапана. Например, шаровые краны обычно открываются и закрываются с помощью рычага, потому что шар поворачивается только на четверть оборота между двумя положениями. В шаровом клапане часто используется маховик, который работает с ходовым винтом, чтобы поднимать и опускать плунжер шарового клапана из отверстия и в отверстие. В больших клапанах редуктор может дополнять маховик, чтобы предоставить оператору некоторое механическое преимущество при открытии или закрытии клапана. Трубопроводные клапаны обычно относятся к одному из этих двух типов.

Строительные размеры клапанов имеют решающее значение при рассмотрении вопроса о замене.

Изображение предоставлено: RachenStocker / Shutterstock.com

Важным моментом при замене клапана является расстояние между фланцами, которое хорошо видно на изображении выше. Обычно клапан должен помещаться в пространстве между неподвижными трубами, поэтому этот размер может иметь решающее значение, если модификации существующих трубопроводов нежелательны и их следует избегать.Некоторые производители предлагают свои клапаны в качестве прямой замены размеров клапанов других типов.

Клапаны большего размера обычно используют стандартные фланцы ASME для своих соединений. В меньших размерах соединения могут варьироваться от санитарных (типа Tri-Clamp) до компрессионных.

Порты и пути относятся к количеству проходов в клапан, и для большинства трубопроводных клапанов их два. Шаровые краны обычно доступны с тремя или более отверстиями и используют шар с L-образным проходом.

Гидравлические клапаны обычно управляются автоматически на стационарных промышленных машинах и вручную на мобильных машинах. Картриджные конструкции доступны для любого места проведения. Гидравлические клапаны часто монтируются в общих коллекторах или собираются вместе в виде блоков клапанов, чтобы упростить установку водопровода и уменьшить занимаемое пространство. Некоторые гидравлические клапаны выполнены в виде моноблоков, что означает, что корпус нескольких клапанов выполнен как единое целое.

Воздушные логические клапаны представляют собой аналогичную версию гидравлических клапанов, в которых в качестве жидкости используется воздух (вместо масла), и они так же широко используются на заводе / производстве, как гидравлические клапаны в мобильных системах.Многие из тех же соображений, что и для гидравлических клапанов, совпадают с миром воздушных логических клапанов.

Типы клапанов и фитингов - важные атрибуты

Коэффициент расхода (Cv)

Cv относится к потоку через корпус клапана и представляет собой количество галлонов воды в минуту при 60 o F, которое может пройти через клапан при перепаде давления на клапане 1 фунт / кв. Дюйм. Это распространенный метод сравнения характеристик клапана.

Размер клапана

Размеры клапана в дюймах и миллиметрах обычно соответствуют размеру труб, с которыми они работают.Размер фланцев и т. Д. Обычно зависит от размера клапана.

Номинальное давление

Клапаны

часто имеют номинальные характеристики в соответствии с классами ANSI 150 фунтов на квадратный дюйм, 300 фунтов на квадратный дюйм и т. Д., Что соответствует стандартным характеристикам трубопроводов. Внутренние шаровые краны могут быть рассчитаны на давление до 600 фунтов на квадратный дюйм.

Соединения портов

Настоящее соединение относится к соединениям на корпусе клапана, которые позволяют вставлять его в трубопровод, не раздвигая трубы. Это обычное дело для небольших шаровых кранов, в которых соединения труб часто имеют резьбу.Односторонние клапаны имеют это соединение только с одной стороны. Компрессионные фитинги также применяются в основном к небольшим клапанам, используемым с трубками из меди, пластика и т. Д. Фланцы являются обычными соединениями портов в больших клапанах. Соединения могут быть спаяны во многих клапанах меньшего размера, используемых для водоснабжения. Пластиковые клапаны могут иметь раструб для сварки растворителем.

Другие характеристики клапана

Клапаны часто считаются непроницаемыми для пузырьков - это описание клапанов, которые не допускают прохождения жидкости при закрытии.Некоторые конструкции более склонны к пузырьковой герметичности, чем другие, особенно те клапаны, которые предназначены для двухпозиционного режима работы, по сравнению с теми, которые используются в основном для регулирования потока.

Все о клапанах - Ресурсы

T ra d e Ассоциации

Источники

  • Краткая история клапанов и автоматизации клапанов: https://www.bitorq.com

Нормы и стандарты

Стандартов на клапаны

почти слишком много, чтобы их перечислить, но читатель может обратиться к различным организациям по стандартизации, таким как ASME, ANSI и API, за их исчерпывающими собраниями стандартов трубопроводов и клапанов.Выборка включает:

ASME F885 Размеры корпуса шарового клапана из бронзы

ASME F1098 Размеры дроссельной заслонки

API 594 Обратные клапаны межфланцевого типа

ANSI B16.10 Торцевые и конечные размеры клапанов из черных металлов

Сводка

Это руководство дает общее представление о клапанах, их выборе и использовании в различных средах. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Другие артикулы клапана

Больше от Насосы, клапаны и аксессуары

.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *