Как работает дроссельный клапан?

Клапаны используются во всем мире для открытия, закрытия или регулирования потока жидкости. Они используются для различных промышленных и бытовых применений. Существует множество типов клапанов, и поворотный клапан — один из них. Поворотные затворы используются для открытия, регулирования или перекрытия потока жидкости. Это быстродействующие клапаны. Они открываются и закрываются очень быстро. В этой статье рассказывается о работе дроссельного клапана, его типах, деталях и некоторых других аспектах.

Что такое поворотный клапан?

Поворотный клапан — это четвертьоборотный клапан, используемый для открытия, закрытия и регулирования потока жидкости. Он имеет простое управление. Поворот на 90 градусов маховика клапана или привода полностью открывает или закрывает поток жидкости.

Клапан имеет диск. Этот диск устанавливается на вращающийся вал. Когда вы поворачиваете маховик, чтобы остановить поток жидкости, диск клапана перемещается вниз и перекрывает поток. В полностью открытом состоянии диск клапана находится под углом 90 градусов к потоку жидкости.

Большие поворотные затворы имеют редуктор, в котором рукоятка соединяется со штоком клапана через шестерни. Такая конструкция делает управление клапаном простым и легким, но снижает скорость работы.

Эти типы клапанов отличаются быстротой работы, малым весом, простотой конструкции, небольшими размерами, низкой стоимостью и малой площадью установки. Поэтому поворотные затворы чаще всего используются в коммунальном хозяйстве, септиках, строительстве водопроводов, охране окружающей среды и гидроэнергетике. Для управления ими можно также использовать автоматический привод, шестерни или рукоятки.

Работа дроссельного клапана

Работа поворотного клапана очень похожа на работу шарового клапана. Клапаны-бабочки наиболее известны, так как имеют небольшой вес, низкую стоимость, простое и быстрое управление. Поворотный клапан имеет металлический диск, который крепится к штоку. Этот диск всегда находится в потоке, из-за чего увеличивается перепад давления.

Для поворота диска используется маховик или привод. Диск клапана получает движение от штока, чтобы открыть или закрыть поток жидкости.

• Когда оператор клапана поворачивает рукоятку по часовой стрелке на 90 градусов, рукоятка передает свое движение паре.
• Когда шток получает движение от рукоятки, он поворачивает диск клапана.
• Когда диск получает движение по часовой стрелке, он поворачивается и располагается между седлами клапана, образуя перпендикулярный угол к потоку; благодаря этому он полностью перекрывает поток жидкости.
• Когда оператор хочет полностью открыть клапан, он поворачивает рукоятку против часовой стрелки на 90 градусов.
• Когда диск получает движение против часовой стрелки от рукоятки, он отходит от седла клапана, составляет параллельный угол с потоком жидкости и позволяет жидкости течь.
• Оператор поворачивает диск в условиях частичного открытия и закрытия для дросселирования потока.

Типы поворотных клапанов

Поворотный клапан имеет следующие основные типы:

1. Концентрический клапан
2. Эксцентриковый клапан
3. Вафельный клапан
4. Клапан с наконечником
5. Поворотный клапан

1) Концентрический клапан

Концентрический клапан — это основной и наиболее распространенный тип поворотных затворов. Шток этого клапана соединяется с диском. Шток проходит через центральную линию диска. Этот диск располагается в центре отверстия трубы, а седло клапана находится внутри корпуса клапана. Источник изображения (iqsdirectory.com)

Конструкция клапана с нулевым смещением также известна как клапан с упругим седлом, поскольку для эффективного уплотнения потока жидкости при перекрытии клапана его гибкость зависит от гибкости резинового седла.

Когда диск клапана поворачивается на 90 градусов, он сначала соприкасается с седлом клапана под углом примерно 85 градусов. Эти типы поворотных клапанов используются в системах низкого давления.

Преимущества и недостатки концентрического клапана

Преимущества концентрического клапана

1. Он имеет нейтральную структуру уплотнения.
2. Верхний и нижний концы диска клапана возле штока выполнены в виде двух гладких плоских поверхностей, которые находятся в тесном контакте с резиновым кольцом седла для предотвращения утечки среды с обоих концов.
3. Уплотнение седла этого клапана имеет мягкую конструкцию уплотнения из смоляного каркаса и резины.

Недостатки концентрического клапана

1. Из-за своих конструктивных свойств эти поворотные затворы могут быть только поворотными затворами с мягким седлом.
2. Вы можете использовать их только в нормальных и низкотемпературных рабочих средах.
3. Они не идеальны для высокого давления и высокотемпературной рабочей среды.

2) Поворотный клапан

Эти клапаны чаще всего используются для регулирования потока продукта, обычно для снижения расхода до желаемого уровня в системе. Чаще всего они используются в высокопроизводительных двигателях.

1. Порошковая промышленность
2. Для изменения шага латунных инструментов
3. Для управления выхлопным и паровым отверстием парового двигателя
4. Для реверсирования потока воздуха и топлива в мартеновских печах.
5. Некоторые специфические типы 4-тактных и 2-тактных двигателей.

Преимущества и недостатки ротационного клапана

Преимущества ротационного клапана

1. Обеспечивают точное открытие и закрытие.
2. Имеют малую длину впуска.
3. Не обеспечивают сложный проход для подачи топлива в двигатель.

Недостатки ротационного клапана

1. Эффективность клапана снижается при увеличении скорости вращения двигателя.
2. Эти клапаны не могут пропускать материалы. Они просто пропускают материал, который может попасть в них.

3) Эксцентриковый клапан

Эксцентриковый поворотный клапан входит в число наиболее известных типов поворотных клапанов. Штоки этих клапанов не проходят через центральную линию диска.

1. Одноэксцентриковый клапан: Если шток клапана устанавливается сразу за осевой линией диска, то такой клапан называется одноэксцентриковым. Этот тип клапана предназначен для уменьшения контакта между уплотнением и диском до полного закрытия клапана. Такая конструкция продлевает срок службы клапана. В настоящее время на смену одноэксцентриковому клапану пришли двух- и трехэксцентриковые клапаны.
2. Клапан с двойным эксцентриком: В клапанах с двойным эксцентриком шток клапана устанавливается за диском с дополнительным смещением в одну сторону. Двойной эксцентрик позволяет диску самоустанавливаться в центре, что обеспечивает плотное уплотнение. Такое двойное смещение штока клапана позволяет подвижному диску притираться к седлу клапана всего на 1-3 градуса. Он не соприкасается с мягкими седлами даже в полностью открытом состоянии.
3. Клапан с тройным эксцентриком: Эти клапаны в основном используются для критических применений. Эти клапаны имеют такую же конструкцию, как и клапаны с двойным эксцентриком. Два смещения этого клапана аналогичны двойному эксцентрику, а третье смещение — это ось контакта дискового седла. Этот клапан имеет седло конической конструкции. Эти клапаны имеют меньший износ и высокую эффективность. Они имеют металлическое седло для плотного перекрытия. Этот металлический лист позволяет клапану работать в более высоком диапазоне температур.

Эксцентриковые клапаны используются в бумажной и целлюлозной промышленности, энергетике, нефтепереработке, горнодобывающей промышленности, а также в шламовых системах.

Преимущества эксцентрикового клапана

1. Закрытие и открытие без трения
2. Стойкость к высоким температурам
3. Быстрая эксплуатация

4) Поворотный клапан с наконечником

Эта конструкция поворотных клапанов имеет резьбу с обеих сторон корпуса клапана. Эта резьба помогает устанавливать клапан в системы без использования гаек. Для установки нужны только два комплекта болтов.

Клапан с ушком соединяется между двумя фланцами, каждый из которых имеет отдельный набор болтов. Такая конфигурация позволяет демонтировать одну сторону системы, не нарушая работу другой стороны.

Эти поворотные затворы используются для тупиковых систем, как правило, с более низким номинальным давлением. Они являются универсальным решением, поскольку обладают высокой устойчивостью к растворителям и химикатам и могут выдерживать максимальные температуры (например, 200°C).

5) Вафельный клапан

Этот тип поворотных затворов имеет низкую стоимость по сравнению с другими типами. Он зажимается между двумя фланцами трубы. Некоторые вафельные клапаны имеют фланцевое отверстие снаружи корпуса, в то время как остальные клапаны не имеют фланцевых отверстий.

Фланец трубы крепится длинными болтами, которые пересекают весь корпус клапана. Между фланцем трубы и клапаном устанавливается прокладка для обеспечения герметичности.

Для уплотнения штока используется уплотнительное кольцо. Эта конструкция изготавливается для герметизации двунаправленных перепадов давления и остановки обратного потока в системе, предназначенной для коллективного потока.

Конструкция дроссельного клапана

Конструкция дроссельного клапана проста и понятна. Он состоит из маховика/привода, штока, диска, прокладки и корпуса. Диск соединен со штоком, который далее соединяется с маховиком.

Маховик используется для ручных клапанов, в то время как для электрических клапанов применяются приводы.

Вращение диска клапана управляет потоком. Когда вы поворачиваете маховик, чтобы закрыть клапан, диск становится параллельным направлению потока, перекрывает отверстие клапана и останавливает поток жидкости. Однако в полностью открытом положении диск становится перпендикулярным направлению потока и пропускает поток.

Эти типы клапанов обеспечивают двунаправленный поток и возможность перекрытия. Однако это не полностью сверлильный клапан. Поэтому он не подходит для тампонажа или скребков.

Для изготовления корпуса клапана используется ковкий чугун, а внешняя и внутренняя поверхности покрываются эпоксидным порошковым покрытием.

Части дроссельного клапана

1. Шток
2. Маховик
3. Диск
4. Седло
5. Корпус
6. Резьба болта
7. Штифты
8. Уплотнение штока
9. Втулка

1) Корпус

Эти клапаны обычно имеют корпус, установленный между двумя фланцами трубы. Ушко и вафелька — наиболее часто используемые конструкции корпуса.

2) Диск клапана

Диск является наиболее важной частью поворотного затвора. Правильная работа диска очень важна для правильной работы клапана. Он используется для остановки или запуска потока жидкости.

Он работает так же, как шар в шаровом клапане, затвор в задвижке и пробка в запорном клапане. Диск соединяется со штоком клапана.

3) Шток

Шток дискового затвора может быть одинарным или двойным (разъемный шток). В случае более гибкой конструкции шток клапана чувствителен к воздействию жидкостей, что позволяет выбрать материал в соответствии с механическими свойствами и стоимостью.

Один конец штока клапана соединяется с маховиком или приводом, а другой — с тарелкой клапана. Он получает движение от маховика и передает его на диск.

4) Седла

Поворотный клапан имеет два седла. Когда оператор поворачивает маховик, чтобы остановить поток жидкости, диск располагается между этими двумя седлами и перекрывает поток. Седла изготавливаются из различных полимеров или эластомеров. Седло может быть зафиксировано, запрессовано или приклеено к корпусу клапана.

5) Маховик

Маховик используется в ручном клапане. Он соединен со штоком. Когда вы поворачиваете маховик, он поворачивает диск, открывая или закрывая клапан по вашему желанию.

Приведение в действие дроссельного клапана

1. Электричество: В этом методе для управления клапаном используется электрический привод с управляющим сигналом от 4 мА до 20 мА. Этот метод обычно используется для чувствительного ко времени и высокоточного регулирования.
2. Ручной: При ручном методе для приведения в действие клапана используется уровень, кривошип или маховик. Небольшие ручные клапаны обычно имеют рычаг. Клапаны больших размеров используют маховик и шестерни для передачи крутящего момента с большим механическим преимуществом. Некоторые клапаны оснащены маховиком.
3. Гидравлический: Этот метод приведения в действие используется в системах, где требуется высокий крутящий момент для открытия и закрытия клапана. Обычно они используются для систем с высокой вязкостью и высоким давлением.
4. Пневматический: Этот метод также используется в прецизионных системах. Этот метод использует сжатый воздух для управления клапаном.

Конструкционные материалы поворотных клапанов

Ниже перечислены наиболее распространенные материалы, используемые для изготовления поворотных затворов:

1. Нержавеющая сталь: Это стальной сплав. Он имеет высокое содержание хрома — до 10,5-30%. Нержавеющая сталь лучше всего подходит для изготовления поворотных затворов, так как обладает высокой прочностью и твердостью. Нержавеющая сталь обладает способностью противостоять атмосферным воздействиям и коррозии.
2. Углеродистая сталь: Углеродистая сталь также является сплавом стали. Она содержит углерод до 2,5%. Клапаны из углеродистой стали имеют более низкую стоимость, чем поворотные затворы из нержавеющей стали.
3. Хастеллой: Это сплав молибдена, хрома и никеля. Этот материал способен выдерживать высокие температуры и противостоять окислению, растрескиванию и коррозии. Он обладает высокой прочностью. Поворотные затворы из хастеллоя лучше всего подходят для управления серной, соляной и азотной кислотами при умеренной температуре.
4. Латунь: Это сплав цинка и меди. Латунь очень долговечна и прочна. Она способна выдерживать высокую температуру. Эти поворотные затворы обычно используются в фармацевтическом производстве, пищевой промышленности, очистке сточных вод и водоподготовке.
5. Никелевый сплав: Эти сплавы обладают высокой коррозионной стойкостью. Они способны выдерживать высокую температуру и плохие погодные условия. Поворотные затворы из никелевого сплава имеют более высокую стоимость, чем из сплавов нержавеющей стали.
6. Титановый сплав: Имеет высокое соотношение прочности и веса. Эти клапаны обычно используются в системах водоподготовки и в морской воде. Они также имеют очень высокую стоимость.
7. Никель-алюминиевая бронза: Этот материал представляет собой сплав на основе меди, состоящий из 5% железа, 5% никеля и 10% алюминия. Эти клапаны используются в очистке сточных вод, водоочистке и морской воде.
8. ПВХ: Поливинилхлорид — это жесткий и прочный материал. Этот материал обычно используется для изготовления клапанов, фитингов и труб. Поворотные затворы из ПВХ обладают высокой прочностью и устойчивостью к коррозии.

Преимущества и недостатки поворотных затворов

Преимущества поворотных затворов

• Они имеют небольшие размеры и малый вес по сравнению с шаровыми кранами и вентилями.
• Эти клапаны имеют низкую цену по сравнению с шаровыми кранами.
• Поворотный клапан требует небольшой площади для установки.
• Они просты и быстры в эксплуатации.
• Эти клапаны используются для открытия, закрытия или регулирования потока жидкости.
• Диск клапана имеет небольшой вес по сравнению с шаровыми кранами.
• Эти клапаны требуют очень низкого технического обслуживания.
• Они очень точны, благодаря чему используются в различных отраслях промышленности.
• Они имеют высокую степень восстановления давления и низкие потери давления.
• Поворотный затвор имеет компактную конструкцию.
• Он требует гораздо меньше конструктивной поддержки, чем шаровые краны того же диаметра.
• Определенная часть диска всегда обращена к потоку, даже когда он полностью открыт. Поэтому, независимо от настройки, работа поворотного затвора всегда изменяет давление в клапане.

Недостатки поворотных затворов

• Поворотные затворы не могут обеспечить отличную герметичность, как шаровые краны.
• Применение дросселирования поворотных затворов ограничено системами с низкими перепадами давления.
• Диск клапана всегда находится в потоке даже в полностью открытом состоянии, что увеличивает перепад давления.
• Движение диска клапана направляется и находится под влиянием турбулентности.

Области применения поворотных затворов

1. Муниципальное строительство
2. Строительство водопроводов
3. Охрана окружающей среды
4. Гидроэнергетика
5. Химическая и пищевая промышленность
6. Очистка сточных вод
7. Очистка воды

Разница между шаровым клапаном и клапаном-бабочкой

Раздел часто задаваемых вопросов

Какова функция клапана-бабочки?

Основная функция дроссельного клапана — закрывать, открывать или замедлять поток жидкости. Он используется для управления потоком жидкости в любом направлении.