Шаровой клапан

Что такое шаровой клапан?

Шаровые клапаны, так называемые из-за их внешней формы, широко используются в трубопроводах. Они подходят для ручного и автоматического управления. В отличие от задвижки, шаровой клапан может использоваться как для регулирования расхода или давления, так и для полного перекрытия потока. Иногда он также может использоваться в качестве клапана сброса давления или обратного клапана. По сравнению с задвижкой или шаровым краном, шаровой клапан имеет значительно большие потери давления в полностью открытом положении. Это связано с тем, что поток жидкости меняет направление при прохождении через клапан. Отношение L/D для этого типа клапана составляет примерно 340. Шаровые клапаны производятся в размерах до NPS 16. Как правило, они управляются штурвалом.

Как работают шаровые клапаны?

Шаровой клапан предназначен в основном для остановки, запуска и регулирования потока. Он состоит из подвижного диска и неподвижного кольцевого седла в сферическом корпусе. Седло шарового клапана расположено посередине и параллельно трубе, а отверстие в седле закрыто диском. При повороте рукоятки, вручную или с помощью привода, диск опускается или поднимается с помощью штока клапана. Когда диск полностью опускается, поток жидкости перекрывается. Когда диск полностью поднят, поток жидкости достигает максимальной скорости. Когда диск поднимается ниже максимального уровня, поток жидкости регулируется пропорционально вертикальному перемещению диска.

Типы шаровых клапанов

Существует три основные конструкции корпуса для шаровых клапанов, а именно. Тройник (Z-образный корпус), угол (угловой корпус) и узел (Y-образный корпус).

Тройник шаблонный Шаровой клапан

Тройниковый шарообразный клапан - самый распространенный тип корпуса с Z-образной мембраной. Горизонтальное положение седла позволяет штоку и диску перемещаться перпендикулярно горизонтальной линии. Эта конструкция имеет самый низкий коэффициент расхода и более высокий перепад давления. Они используются для жесткого дросселирования, например, в байпасных линиях вокруг регулирующего клапана. Тройниковые глобусные клапаны также могут использоваться в тех случаях, когда перепад давления не имеет значения и требуется дросселирование.

Шаровые клапаны с угловым профилем

Конструкция угловых шаровых клапанов представляет собой модификацию базового шарового клапана с тройником. Концы этого шарового клапана расположены под углом 90 градусов, и поток жидкости проходит с одним поворотом на 90 градусов. Коэффициент расхода у них немного ниже, чем у шаровых клапанов. Они используются в системах с пульсирующим потоком, так как способны справиться с эффектом заиливания при таком потоке.

Шаровые клапаны с узором "Вайе

Конструкция шаровидных клапанов Wye Pattern является альтернативой высокому перепаду давления, присущему шаровидным клапанам. Седло и шток расположены под углом примерно 45 градусов, что обеспечивает более прямую траекторию потока при полном открытии и наименьшее сопротивление потоку. Они могут быть открыты в течение длительного времени без сильной эрозии. Они широко используются для дросселирования во время сезонных или пусковых операций. При использовании в сливных линиях, которые обычно закрыты, через них можно проталкивать шток для удаления мусора.

Конструкция шаровых клапанов

Шаровые краны обычно имеют восходящий шток, а большие размеры имеют конструкцию "винт-вилка". Компоненты глобусного клапана аналогичны компонентам задвижки. У этого типа клапана седла расположены в плоскости, параллельной или наклонной к линии потока.

Обслуживание глобусных клапанов относительно простое, так как диски и седла легко восстанавливаются или заменяются. Это делает клапаны Globe особенно подходящими для служб, где требуется частое обслуживание клапанов. Если клапаны управляются вручную, то более короткий ход диска позволяет сэкономить время оператора, особенно если клапаны часто настраиваются.

Основное различие в конструкции глобусных клапанов заключается в типах используемых дисков. Диски плунжерного типа имеют длинную коническую форму с широкой опорной поверхностью. Такой тип седла обеспечивает максимальное сопротивление эрозионному воздействию потока жидкости. В композитном диске диск имеет плоскую поверхность, которая прижимается к отверстию седла, как колпачок. Такой тип седла не подходит для дросселирования при высоком перепаде давления.

В чугунных глобусных клапанах диски и кольца седла обычно изготавливаются из бронзы. В стальных глобусных клапанах, рассчитанных на температуру до 750°F (399°C), окантовка обычно изготавливается из нержавеющей стали, что обеспечивает устойчивость к заеданию и заклиниванию. Сопрягаемые поверхности обычно подвергаются термообработке для получения различных значений твердости. Используются и другие материалы для отделки, в том числе сплавы на основе кобальта.

Посадочная поверхность шлифуется для обеспечения полного контакта с опорной поверхностью при закрытом клапане. Для низких классов давления выравнивание обеспечивается длинной контргайкой диска. Для более высоких давлений направляющие диска отлиты в корпусе клапана. Диск свободно вращается на штоке, чтобы предотвратить заклинивание торца диска и кольца седла. Шток опирается на закаленную упорную пластину, что исключает заклинивание штока и диска в месте контакта.

Диски для шаровых клапанов

В дисках шаровых клапанов используются три основные конструкции дисков:

Шаровой диск (обычный диск)

Шаровой диск подходит для низких температур и низких давлений. Идеально подходит для запуска и остановки. Плохо подходит для регулирования расхода.

Составной диск （Поворотная заглушка）

Композитные диски по определению состоят из нескольких компонентов. Диск почти всегда изготавливается из металла, а неметаллическое кольцо устанавливается на диск для формирования посадочной зоны. Материал неметаллического кольца выбирается таким образом, чтобы он обладал хорошими антикоррозионными и эрозионными свойствами, и может быть изготовлен на заказ, чтобы обеспечить его соответствие назначению. Если неметаллическое кольцо выбрано правильно, оно должно обеспечивать лучшее уплотнение. Композитные диски часто используются в паровых системах.

Диск с заглушками

Плунжерные диски имеют длинную и коническую форму. Форма плунжерного диска делает его гораздо более подходящим для дросселирования, чем композитные и шаровые диски.

Соединение колпачка шарового клапана

Колпаки - другие важные компоненты задвижек и шаровых кранов. Разобрав колпак, обслуживающий персонал получает доступ к внутренним механизмам и может заменить такие компоненты, как седло, шток и т. д. (отделка). Соединение колпак - корпус клапана на шаровых клапанах имеет различные конструкции. Колпаки могут соединяться с корпусом клапана с помощью болтов, фланцев, сварки или с помощью механизма уплотнения под давлением; колпак может быть неотъемлемой частью корпуса клапана. Далее подробно описаны некоторые соединения колпака с корпусом клапана.

Болтовое соединение

Крышка на болтах (также называемая ввинчивающейся) - одна из самых простых и недорогих конструкций. Однако прокладка колпака должна прилегать к вращающимся поверхностям, и частое отвинчивание колпака может повредить поверхности соединения. Кроме того, крутящий момент, необходимый для затяжки соединения колпака, становится очень большим для клапанов больших размеров. По этой причине использование болтовых колпаков обычно ограничивается клапанами размером не более NPS 3.

Приварное резьбовое соединение

Если колпак изготовлен из свариваемого материала, соединение колпака может быть полностью выполнено с помощью сварки. Сварные колпаки не только экономичны, но и наиболее надежны независимо от размера, рабочего давления и температуры. Однако существенным недостатком является то, что доступ к внутренним деталям клапана возможен только при снятии сварного шва, что может привести к деформации колпака. По этой причине сварные колпаки обычно используются только в тех случаях, когда предполагается, что клапан не будет нуждаться в техническом обслуживании в течение длительного времени, когда речь идет о клапане, который можно выбрасывать, или когда надежность уплотнения колпакового соединения перевешивает трудности доступа к внутренним частям клапана.

Соединение с заглушкой

Крышка также может быть прикреплена к корпусу клапана отдельным резьбовым накидным кольцом. Преимущество такой конструкции заключается в том, что она предотвращает любое движение между торцами соединения при затягивании. Поэтому многократное отвинчивание колпака не может повредить поверхности соединения. Как и в случае с завинчивающейся крышкой, использование крышек с завинчивающимся накидным кольцом ограничено размерами клапанов, обычно не превышающими DN 80 (NPS 3).

Уплотнение под давлением Соединение с колпаком

Уплотнение под давлением позволяет преодолеть недостаток веса за счет того, что давление жидкости стягивает соединение. Таким образом, уплотнение колпака становится более плотным по мере увеличения давления жидкости. Этот принцип конструкции часто используется для крупных клапанов, работающих при высоких давлениях и температурах.

Шаровой клапан для продажи

Направление потока в шаровых клапанах

Для применения в условиях низких температур глобусные клапаны обычно устанавливаются таким образом, чтобы давление находилось под диском. Это облегчает эксплуатацию и помогает защитить сальник.

При работе с высокотемпературным паром клапаны Globe устанавливаются таким образом, чтобы давление было выше диска. В противном случае шток при охлаждении сжимается и стремится поднять диск с седла.

Преимущества шарового клапана

• • Более надежное перекрытие по сравнению с задвижками.

• • Хорошо подходит для частой эксплуатации, так как не боится износа седла и диска

• • Легко ремонтировать, так как доступ к седлу и диску осуществляется с верхней части клапана

• • Быстрое управление по сравнению с задвижкой благодаря меньшей длине хода

• • Обычно управляется автоматическим приводом

Преимущества шарового клапана

• • Высокая потеря напора из-за двух или более поворотов под прямым углом текущей жидкости в корпусе клапана.

• • Препятствия и разрывы на пути потока, приводящие к большим потерям напора.

• • В большой линии высокого давления пульсации и удары могут повредить внутренние детали обшивки.

• • Большой клапан требует значительной мощности для открытия и создает шум во время работы.

• • Он тяжелее других клапанов того же номинального давления.

• • Дороже по сравнению с задвижками.