Шаровые вентилиЗапорные клапаны уже 200 лет являются неотъемлемой частью систем управления потоками жидкости и сегодня встречаются повсюду. Однако в некоторых областях применения конструкции запорных клапанов могут также использоваться для полного перекрытия потока жидкости. Запорные клапаны обычно используются для регулирования потока жидкости. Использование запорных клапанов с функцией включения/выключения и модуляции можно увидеть на фасадах домов и коммерческих зданий, где они часто устанавливаются.

Пар и вода были необходимы для промышленной революции, но эти потенциально опасные вещества требовали контроля.шаровой клапанПервый клапан, необходимый для эффективного выполнения этой задачи, — это именно тот, который требуется. Конструкция шарового клапана оказалась настолько успешной и полюбилась многим, что большинство крупных традиционных производителей клапанов (Crane, Powell, Lunkenheimer, Chapman и Jenkins) получили свои первые патенты.

ЗадвижкиЗапорные клапаны предназначены для использования как в полностью открытом, так и в полностью закрытом положении, тогда как шаровые клапаны могут использоваться в качестве запорных или изолирующих клапанов, но сконструированы таким образом, чтобы быть частично открытыми для регулирования потока при регулировании. Следует проявлять осторожность при проектировании шаровых клапанов для использования в качестве изолирующих и запорных клапанов, поскольку сложно обеспечить герметичность при значительном давлении на диск. Сила потока жидкости поможет обеспечить надежное уплотнение и упростит герметизацию, когда жидкость течет сверху вниз.

Запорные клапаны идеально подходят для регулирующих систем благодаря своей регулирующей функции, которая позволяет осуществлять чрезвычайно точную регулировку с помощью позиционеров и приводов, соединенных с крышкой и штоком клапана. Они превосходно зарекомендовали себя в ряде применений для управления потоками жидкости и в этих областях называются «элементами конечного регулирования».

непрямой путь потока

Шаровой клапан также известен как запорный клапан из-за своей первоначальной круглой формы, которая до сих пор скрывает необычную и сложную структуру потока. Благодаря зубчатой ​​поверхности верхнего и нижнего каналов, полностью открытый запорный клапан по-прежнему создает значительное трение или препятствие для потока жидкости, в отличие от полностью открытого задвижного или шарового клапана. Трение жидкости, вызванное наклоном потока, замедляет прохождение жидкости через клапан.

Коэффициент расхода, или «Cv», клапана используется для расчета расхода через него. Задвижки обладают крайне низким сопротивлением потоку в открытом положении, поэтому Cv будет существенно отличаться для задвижки и шарового клапана одинакового размера.

Диск или пробка, служащая механизмом закрытия запорного клапана, может быть изготовлена ​​в различных формах. Скорость потока через клапан может значительно изменяться в зависимости от количества оборотов штока при открытом клапане за счет изменения формы диска. Более типичная или «традиционная» конструкция с изогнутым диском используется в большинстве случаев, поскольку она лучше подходит, чем другие конструкции, для определенного движения (вращения) штока клапана. Диски с V-образным отверстием подходят для всех размеров запорных клапанов и предназначены для точного регулирования потока при различных процентах открытия. Целью игольчатых дисков является абсолютное регулирование потока, однако они часто предлагаются только в меньших диаметрах. При необходимости полного перекрытия потока в диск или седло может быть вставлена ​​мягкая, упругая вставка.

Декоративная накладка шарового клапана

Фактическое закрытие запорного клапана обеспечивается золотником. Седло, диск, шток, заднее седло и, иногда, крепежные элементы, соединяющие шток с диском, составляют конструкцию запорного клапана. Эффективность и срок службы любого клапана зависят от конструкции и материала запорного элемента, но запорные клапаны более уязвимы из-за высокого трения жидкости и сложных путей потока. Скорость и турбулентность потока возрастают по мере сближения седла и диска. Из-за коррозионных свойств жидкости и повышенной скорости возможно повреждение запорного элемента клапана, что значительно увеличит утечку в закрытом состоянии. «Накопление нитей» — это термин, обозначающий дефект, который иногда проявляется в виде небольших чешуек на седле или диске. То, что начиналось как небольшой путь утечки, может разрастись и превратиться в значительную утечку, если его не устранить своевременно.

Запорный клапан на небольших бронзовых шаровых клапанах часто изготавливается из того же материала, что и корпус, или, иногда, из более прочного сплава, похожего на бронзу. Наиболее типичным материалом золотника для чугунных шаровых клапанов является бронза. IBBM, или «железный корпус, бронзовое крепление», — это название такого чугунного элемента. Для стальных клапанов доступно множество различных материалов для элементов, но часто один или несколько элементов изготавливаются из мартенситной нержавеющей стали серии 400. Кроме того, используются твердые материалы, такие как стеллит, нержавеющая сталь серии 300 и медно-никелевые сплавы, например, монель.

Существует три основных типа шаровых запорных клапанов. Наиболее типичной является Т-образная форма, при которой шток перпендикулярен потоку в трубе.
​
Подобно Т-образному клапану, угловой клапан поворачивает поток внутри клапана на 90 градусов, выполняя функции как устройства регулирования потока, так и колена трубы на 90 градусов. На фонтанной арматуре нефтегазовой отрасли угловые шаровые клапаны — это тип регулирующих клапанов конечного выхода, которые до сих пор часто используются на котлах.
​
Третья по счету конструкция, Y-образная, предназначена для более надежной фиксации в системах «вкл/выкл» при одновременном снижении турбулентности потока в корпусе запорного клапана. Крышка, шток и диск этого типа запорного клапана расположены под углом 30-45 градусов, что делает поток более прямым и снижает трение жидкости. Благодаря уменьшенному трению клапан менее подвержен эрозионным повреждениям, а общие характеристики потока в трубопроводной системе улучшаются.