Что такое вентиль

Вентиль (гидравлический клапан) — устройство предназначенное для модуляции, регулирования силы и мощности потока жидкости. Выбор определенного типа вентиля довольно простая задача, учитывая что каждый тип имеет конкретную область применения. Для целей увеличения, уменьшения, перекрытия потока жидкости применяют шаровые вентили (краны) и шиберные задвижки.

Проходной (седельный) регулирующий клапан ГОСТ 12893-83 используется для дросселирования в клапанах с проходом как правило не более 6 дюймов.

Вентиль

F — присоединительный фланец
B — корпус
P — уплотнительный узел, обеспечивающий герметизацию устройства
S — передающий шток
T — плунжер
V — седло арматуры.

Дросселирование — понижение статического давления жидкости при ее проходе через сужающийся канал регулирующего вентиля.

Проходные вентили имеют легко заменяющиеся плунжер (Т) и седло (V), обеспечивающие надежное сопряжение пары металл-металл.

Некоторые проходные вентили имеют полимерные уплотнительные диски. Такое разнообразие позволяет получать различные характеристики регулирования арматуры. Возможность оперативной замены плунжера и седла делает ремонт простым и не затратным. Простота конструкции является одним из главных преимуществ. Недостатком регулирующего вентиля считается высокая потеря давления и ограниченный диапазон рабочего давления. Чем больше рабочее давление — тем сложнее обеспечить герметичность в районе уплотнительного узла. С увеличением рабочего давления увеличивается и усилие, которое необходимо приложить к колесу, присоединенному к передающему штоку. Другие виды проходных (седельных) вентилей:

Угловой вентиль — в нем жидкость поворачивается на 90⁰ при прохождении. В этом случае уменьшается потеря давления по сравнению с обычным проходным седельным вентилем.

Y-образный запорный вентиль — имеет уменьшенную величину падения давления, поскольку поток жидкости проходит напрямую через него.

Игольчатый клапан — схож по устройству с шаровыми кранами но обеспечивает более тонкую и точную регулировку потока. Применяется в схемах, требующих прецизионной регулировки потока жидкости. Например — в карбюраторах. Наконечник штока (плунжер) имеет форму иглы и точно подогнан под размер отверстия седла, которое чаще всего изготовлено из металла, хотя имеет место применение и эластичных полимеров.

Пробковый (конусный, конический) вентиль — один из наиболее старых типов гидроклапанов. Применяется для запирания и регулировки потока. Пробковые краны изготавливаются как с коническими так и с цилиндрическими затворными элементами.

В эксплуатации встречаются краны требующие и не требующие периодической смазки. Несмотря на их повсеместное использование до сих пор, основными недостатками являются: истирание запирающих и уплотнительных элементов, а также их адгезия и “прилипание”. С этой целью и были разработаны смазываемые пробковые вентили. В них смазка запрессовывается под давлением в клапан, предотвращает слипание и повышенный износ элементов, а также позволяет уменьшить необходимый крутящий момент, прилагаемый к штоку. Пробковые краны доступны в размерах вплоть до 34 дюймов и применяются в магистралях с рабочим давлением вплоть до 70 МПа.

Шаровый кран ГОСТ 21345-2005 — представляет собой модификацию пробкового вентиля со сферическим плунжером вместо конического или цилиндрического. Развитие в области полимеров и промышленном дизайне позволили сократить расходы и расширить область применения шаровых кранов.

К явным преимуществам шарового крана относят относительно невысокую стоимость, а также возможность закрытия-открытия поворотом рукояти на четверть от полного оборота. Шаровый кран обеспечивает беспрепятственное прохождение потока при полном открытии с минимальным перепадом давления. К тому же положение рукояти однозначно показывает закрыт он или открыт. Простота в разборе и обслуживании плюс возможность протереть плунжер и быстро устранить загрязнения для обеспечения полного закрытия — также является несомненным плюсом шарового крана.

Шаровые краны изначально разрабатывались как устройства закрытия-открытия без особого внимания к их дроссельным характеристикам. Тем не менее, конструктивные усовершенствования, которые прошли шаровые краны, сделали возможным использовать их для управления потоком жидкости. Например, дросселирование потока на различных давлениях до 7 МПа. Еще одним плюсом является нечувствительность шаровых кранов к небольшим поворотом рукоятки:

  • поворот на 10⁰ изменяет давление потока на 3%;
  • на 30⁰ изменяет давление потока на 10%;
  • 56⁰ — на 30%; 70⁰ — на 50%;
  • 82⁰ — на 82% и 90% при полном открытии.

Таким образом, шаровые краны имеют хорошие характеристики регулирования потока при относительно небольших потерях. Шаровые краны выпускаются в размерах до 42 дюймов, и выдерживают давление до 50 МПа.

Задвижка поворотная дисковая (тип “бабочка”). Этот тип вентилей используется преимущественно в системах низкого давления, где нет необходимости в полном закрытии. Преимуществом крана типа “бабочка” является его небольшой размер, легкость, простота обслуживания, монтажа и низкий коэффициент потерь давления. Для полного закрытия вентиля требуется четверть оборота.

Поворотные дисковые краны используются и сегодня, но их возможности значительно расширились за счет применения полимерных материалов в дисках и уплотнениях. Эти и другие конструктивные преобразования позволили применять вентили типа “бабочка” для дросселирования, закрытия-открытия и позволяет выдерживать давление вплоть до 8 МПа. В современных дроссельных клапанах используются диски, расположенные под углом и упругие седла для герметизации. Клапана варьируются от небольших до огромных и хорошо подходят для больших потоков газов, жидкостей и суспензий.

Муфтовый вентиль — включает в себя клин и двойной диск. Рабочие положения — полностью закрытое или полностью открытое, так как точная регулировка потока невозможна. Единственная возможность регулировать поток жидкости — практически полностью закрыть муфтовый вентиль. В этом положении проход внутри клапана будет иметь форму полумесяца. Но в этом состоянии кромки диска и уплотнения вокруг него подвержены интенсивному износу из-за локального увеличения жидкости на эти части.

Тем не менее, в случаях, когда требуется режим работы “открыто” — “закрыто”, муфтовые задвижки подходят идеально. В открытом состоянии они практически не препятствуют потоку жидкости, а значит и не создают потерь давления.

Фланцевый вентиль — состоит из одного или двух дисков, как правило без механизма расширения. Некоторые фланцевые вентили (задвижки) изготавливаются с применением мягкого эластичного седла, чтобы компенсировать возможные производственные дефекты и обеспечить максимально плотное прилегание дисков. Задвижки такого типа могут быть очень тонкими и применяться там, где свободное пространство может быть проблемой. Чаще всего фланцевые вентили применяют в магистралях низкого давления, где не требуется особо тугого закрытия. Они могу работать в среде газов, жидкостей и суспензий. Обычно фланцевые вентили изготавливаются в размерах с присоединительным диаметром от 2 дюймов и могут выдерживать давление до 3 МПа.