Клапаны запорные

Запорные клапаны  резьбовыми шпинделями создаются для регулирования или перекрытия потока среды. Они открывают и закрывают проход немного быстрее, чем задвижки и эффективны при необходимости частых переключений или регулирования, например в бытовом водоснабжении. Они, однако, неэффективны для управления легко кипящими жидкостями, поскольку могут вызвать разрыв потока в связи с изменением направления движения жидкости.

Поток через запорные клапаны, в отличие от потока в задвижках, изменяет направление движения. Клапаны имеют высокий коэффициент гидравлического сопротивления, зачастую вызывают турбулентность и приводят к существенным потерям давления. При регулирований потока степень открытия проходного сечения пропорциональна числу оборотов маховика. Золотник может иметь различные конфигурации для получения лучших гидравлических характеристик. Он может быть выполнен конической формы в сочетании с коническим седлом в корпусе, позволяющим получить удовлетворительную гидравлическую характеристику и хорошую устойчивость к задиру, эрозионному изнашиванию и рискам, возникающим в процессе регулирования (дросселирования). Другая специальная конструкция клапана может использовать полый золотник V-образной формы или корпус с обработанным по заданному контуру селом для расширения диапазона изменения расхода. Седло и золотник с уплотнением из фторопласта или другого пластика используются для достижения герметичного закрытия от незначительного (минимального) усилия. Мягкое уплотнение, однако, быстро повреждается от возникновения на нем рисок.

Конфигурации корпусов запорных клапанов описаны ниже.

1. Проходной клапан с входным и выходным патрубками, расположенными на одной оси.
2. Угловой клапан с входным и выходным патрубками, расположенными под углом 90º. Поток делает в нем только один поворот, то уменьшает падение давления по сравнению с этим параметром в прямоточных (проходных) клапанах. Для лучших схемных решений угловые клапаны могут с целью экономии фитингов использоваться как 90º-ные отводы.
3. Наклонная конструкция с входным и выходным патрубками, расположенными на одной оси, но проходное отверстие выполнено наклонным, что обеспечивает благоприятные условия для движения потока, в результате чего становятся меньше потери давления на клапане.
4. Игольчатая конструкция для обеспечения лучших характеристик регулирования потока, обычно применяемая на арматуре малых диаметров. Золотник выполнен с заостренным (игольчатым) профилем и изготовлен заодно со шпинделем, который садится в отверстие седла. Резьба шпинделя выполняется с большей точностью, чем обычно, для обеспечения добротного регулирования потока.

Стандартные проходы не превышают 200 мм, хотя диаметры запорных клапанов могут быть много большими. Свыше этих размеров осевые нагрузки на шпиндель от давления среды, действующего на площадь золотника, делают ручное управление затруднительным или даже невозможным. Специальные разгруженные конструкции предусматривают уравновешивание осевых усилий от золотника и делают управление легче.

Запорные клапаны могут быть с выдвижным шпинделем, что позволяет осуществлять визуальный контроль за положением золотника и степенью открытия клапана и облегчает смазку резьбовой пары. С другой стороны, невыдвижной шпиндель также имеет применение, так как позволяет осуществлять монтаж в условиях, ограниченных по высоте и уменьшить износ. Они обычно изготавливаются из чугуна, углеродистой, карбамидной и нержавеющей сталей, бронзы или латуни для использования на воде, нефти, маслах, в химической промышленности и строительстве. Для увеличения срока службы на уплотнительных поверхностях стальных клапанов применяется наплавка золотников легированной сталью с 13%-ным содержанием хрома или стеллитом.

При проектировании запорных клапанов целесообразно выполнять некоторые рекомендации:

- в запорных клапанах, предназначенных для работы с числом циклов более 1000, следует применять плоское уплотнение;

- конусное уплотнение целесообразно использовать при наличии в рабочей среде загрязнений;

- в клапанах с конусным уплотнением золотник и шток не должны вращаться, причем, чем выше рабочее давление и температура, тем более жесткие допуски на размеры и геометрические характеристики должны задаваться. Особое внимание должно быть обращено на обеспечение соосности проходного отверстия с резьбовой втулкой;

- следует избегать резьбовых соединений корпусов с крышками при температурах 200º и выше;

- хорошо зарекомендовали себя упругие элементы, вводимые в конструкции уплотнений, например тонкостенные кольца, выполняемые на плоских уплотнительных поверхностях корпусов, способные упруго деформироваться при контакте с конусными золотниками.