Допсақты клапан және оның түрлері

Кіріспе

Ағынды басқару құрылғысы
шарлы клапандар

Шарлы клапан – ағынды басқару құрылғысы, ол ағып өтетін сұйықтықты басқару үшін іші қуыс, тесілген және айналатын шарды пайдаланады. Шардың ортасындағы тесік ағыс кіреберісімен бірқатар келгенде клапан ашық болады, ал клапан тұтқасы 90 градусқа бұрылғанда жабылады, бұл ағысты тоқтатады. Тұтқа ашық күйде ағыс бағытымен бірдей жазықтықта орналасқанда, ал жабық күйде оған перпендикуляр болады, бұл клапанның күйін визуалды түрде тез анықтауға мүмкіндік береді. Жабылу орны 1/4 айналым сағат тілі бойынша немесе сағат тіліне қарсы бағытта болуы мүмкін. Шарлы клапандар берік, көп циклдардан кейін де жақсы жұмыс істейді және сенімді, ұзақ уақыт пайдаланылмағаннан кейін де қатты жабылады. Бұл қасиеттері оларды жабылу және басқару салаларындағы қосымшалар үшін өте қолайлы етеді, онда олар көбінесе қақпалы және глобус клапандарына артықшылық беріледі, бірақ олардың бұл баламаларының жоғары дәлдіктегі басқару мүмкіндігінен кем. Шарлы клапанды пайдалану, жөндеу және оның әмбебаптығы оны өнеркәсіптік қолдануда кеңінен пайдалануға мүмкіндік береді, конструкциясы мен қолданылған материалдарына байланысты қысымға дейін және температураға дейін төтеп бере алады. Клапанның мөлшері әдетте 0,2-ден 48 дюймге (5-тен 1200 мм-ге дейін) дейін ауыспалы. Клапан корпусы металдан, пластиктен немесе керамикамен жабылған металдан жасалады; шарлар көбінесе беріктігі үшін хромдалған. Шарлы клапанның бір кемшілігі – су ағынын басқару үшін қолданылғанда, жабық күйде олардың орталық қуысында су қалып қояды. Егер қоршаған ортаның температурасы нөл градустан төмен түсетін болса, мұздың кеңеюінен қабырғалар жарылуы мүмкін. Мұндай жағдайда, оқшаулау немесе жылу таспасы қолдану әдетте зақымданудың алдын алады. Суық климат үшін тағы бір нұсқа – «мұзға төзімді шарлы клапан». Бұл типтегі шарлы клапанның бүйінінде мұз тығыны орналасқан, сондықтан мұз басқан жағдайда, мұз тығыны жарылып, «құрбандық» нүктесі ретінде әрекет етеді, бұл жөндеуді жеңілдетеді. Клапанды толығымен ауыстырудың орнына, жаңа мұз тығынын орнату жеткілікті. Криогендік сұйықтықтар үшін немесе шардың ішінде кеңейе алатын өнімдер үшін клапанның ағысқа қарсы жағында тежеу тесігі жасалады. Бұл – ауа шығару тесігі бар шарлы клапан. Шарлы клапанды «шарлы кері клапанмен» шатастырмау керек, ол кері ағысты болдырмау үшін қатты шарды пайдаланатын кері клапан түрі. Төртінші ширалы клапандардың басқа түрлеріне көбелек клапан, тығыздағыш клапан және мұзға қарсы шарлы клапан жатады.

A ball valve is a flow control device which uses a hollow, perforated, and pivoting ball to control fluid flowing through it. It is open when the hole through the middle of the ball is in line with the flow inlet, and closed when it is pivoted 90 degrees by the valve handle, blocking the flow. The handle lies flat in alignment with the flow when open, and is perpendicular to it when closed, making for easy visual confirmation of the valve's status. The shut position 1/4 turn could be in either clockwise or counter clockwise direction. Ball valves are durable, performing well after many cycles, and reliable, closing securely even after long periods of disuse. These qualities make them an excellent choice for shutoff and control applications, where they are often preferred to gates and globe valves, but they lack the fine control of those alternatives, in throttling applications. The ball valve's ease of operation, repair, and versatility lend it to extensive industrial use, supporting pressures up to and temperatures up to , depending on design and materials used. Sizes typically range from 0.2 to 48 in (5 to 1200 mm). Valve bodies are made of metal, plastic, or metal with a ceramic; floating balls are often chrome plated for durability. One disadvantage of a ball valve is that when used for controlling water flow, they trap water in the center cavity while in the closed position. In the event of ambient temperatures falling below freezing point, the sides can crack due to the expansion associated with ice formation. Some means of insulation or heat tape in this situation will usually prevent damage. Another option for cold climates is the "freeze tolerant ball valve". This style of ball valve incorporates a freeze plug in the side so in the event of a freeze up, the freeze plug ruptures, acting as a 'sacrificial' fail point, allowing an easier repair. Instead of replacing the whole valve, all that is required is the fitting of a new freeze plug. For cryogenic fluids, or product that may expand inside of the ball, there is a vent drilled into the upstream side of the valve. This is referred to as a vented ball. A ball valve should not be confused with a "ball check valve", a type of check valve that uses a solid ball to prevent undesired backflow. Other types of quarter turn valves include the butterfly valve and plug valve and freeze proof ball valve.

Түрлері

Шарықты клапандардың бес негізгі корпус түрі бар: бір бөліктен жасалған, үш бөліктен жасалған, екіге бөлінетін, жоғарғы ендіріліс және дәнекерленген. Бұл айырмашылық клапанның бөліктерінің, әсіресе шарды ұстайтын корпустың қалай өндіріліп, құрастырылғанына байланысты. Клапанның жұмыс принципі барлық жағдайда бірдей. Бір бөліктен жасалған корпустар өте берік құрылымды қамтамасыз етеді, кейбір түрлерінде шарды клапанды толығымен сызып алмай-ақ алып тастауға болады, бірақ көп бөліктен жасалған корпустар дизайн шешімдеріне көбірек мүмкіндік береді. Сонымен қатар, шар механизмінің өзіне қатысты әртүрлі стильдер бар. Ал жұмыс қысымына қарай, шарықты клапандар төмен қысымды және жоғары қысымды клапандарға бөлінеді. Көптеген салаларда жұмыс қысымы жоғары клапандар жоғары қысымды клапандар деп есептеледі. Әдетте, жоғары қысымды клапандардың максималды жұмыс қысымы конструкциясына, өлшемдеріне және тығыздау материалдарына байланысты болады. Жоғары қысымды клапандардың максималды жұмыс қысымы өте жоғары болуы мүмкін. Жоғары қысымды клапандар көбінесе гидравликалық жүйелерде қолданылады, сондықтан оларды гидравликалық шарықты клапандар деп те атайды. Шарықты клапандардың көлемі дейін бір, екі немесе үш бөліктен жасалған дизайнда болуы мүмкін. Бір бөліктен жасалған шарықты клапандар көбінесе кіші диаметрлі, салыстырмалы түрде арзан және көбінесе жөндеудің орнына ауыстырылады. Екі бөліктен жасалған шарықты клапандар әдетте аздап кішірейтілген (немесе стандартты) диаметрлі болады және оларды ауыстыруға немесе жөндеуге болады. Үш бөліктен жасалған конструкция шарды, сабақты және клапанның орындықтарын құбырдан оңай алып тастауға мүмкіндік береді. Бұл шөгінділерді тиімді тазалауға, орындықтар мен тығыздағыштарды ауыстыруға, шардағы кішкентай сызаттарды тегістеуге мүмкіндік береді, бәрі де клапан корпусынан құбырларды алмай. Үш бөліктен жасалған клапанның идеясы – оны жөндеуге болады. Әрбір клапан белгілі бір температураға дейін қыздырылады, ал артық материал корпустан кесіледі.

There are five general body styles of ball valves: single body, three piece body, split body, top entry, and welded. The difference is based on how the pieces of the valve—especially the casing that contains the ball itself—are manufactured and assembled. The valve operation is the same in each case. The one piece bodies provide a very rigid construction, in some versions the ball is removable from the valve without taking the entire valve out of the line however multi piece bodies offer greater scope for ingenuity of design. In addition, there are different styles related to the bore of the ball mechanism itself. And depending on the working pressure, the ball valves are categorized as low pressure ball valves and high pressure ball valves. In most industries, the ball valves with working pressures higher than are considered high pressure ball valves. Usually the maximum working pressure for the high pressure ball valves is and depends on the structure, sizes and sealing materials. The maximum working pressure of high pressure ball valves can be up to High pressure ball valves are often used in hydraulic systems, so they are also known as hydraulic ball valves. Ball valves in sizes up to generally come in a single piece, two or three piece designs. One piece ball valves are almost always reduced bore, are relatively inexpensive, and are generally replaced instead of repaired. Two piece ball valves generally have a slightly reduced (or standard) bore, and can be either throw away or repairable. The three piece design allows for the center part of the valve containing the ball, stem and seats to be easily removed from the pipeline. This facilitates efficient cleaning of deposited sediments, replacement of seats and gland packings, polishing out of small scratches on the ball, all this without removing the pipes from the valve body. The design concept of a three piece valve is for it to be repairable. Each valve is heated to a certain degree, while the excess material is trimmed from the body.

Толық бұрышты

Толық ашылатын (кейде толық портты) шарлы клапанның шары үлкендеу болады, нәтижесінде шардың ішіндегі тесік құбырдың диаметрімен бірдей келеді, бұл сүргіні азайтады. Ағын тоқтатылмайды, бірақ клапан үлкен және қымбат болғандықтан, тек еркін ағын қажет болған жағдайларда ғана қолданылады, мысалы, құбырларды тазалау үшін шойынды жіберу қажет болса.

Кішіретілген бұрғылау немесе кішіретілген порт

Қысқартылған диаметрлі (кейде қысқартылған портты) шарлы клапандарда клапан арқылы өтетін ағын, клапанның құбыр өлшемінен бір өлшем кіші болады, нәтижесінде ағынның қимасы құбырдан кішірек келеді. Ағын шығыны тұрақты болып қала береді және ағын қимасының (А) ауданына жылдамдық (V) көбейтілгеніне тең болғандықтан, ағын қимасының азаюы жылдамдықты арттырады.

V порты

V пішінді шарлы клапанның "v" пішінді шары немесе "v" пішінді отырығы болады. Бұл сызықты және тең пайыздық ағын сипаттамаларын қамтамасыз етеді. Клапан жабық күйде болғанда және ашылу басталғанда, "v" пішінінің кіші жағы бірінші ашылады, бұл кезеңде ағынды тұрақты басқаруға мүмкіндік береді. Осындай конструкция сұйықтықтардың жоғары жылдамдығына байланысты, әдеттегіден мықтырақ құрылымды талап етеді, себебі бұл стандартты клапанға зиян келтіруі мүмкін. Дұрыс өңделген жағдайда, бұл тамаша басқару клапандары болып табылады және жоғары сапалы герметизацияны қамтамасыз етеді.

Айналып жүретін және іске қосылатын трюнион

Трюнионды шарлы клапанның жоғарғы және төменгі жағында шардың қосымша механикалық бекітуі болады, ол үлкен және жоғары қысымды клапандарға (әдетте, белгілі бір деңгейден жоғары қысымға) қолайлы. Жүгіретін шарлы клапан – шарды өз орнында ұстап тұратын құрылғысы жоқ клапан. Қалыпты жұмыс кезінде бұл шардың ағыс бағытымен сәл жылжуына себеп болады. Бұл орындық механизмін шардың оған қысым жасауынан қысылуға мәжбүр етеді. Сонымен қатар, кейбір түрлерінде, егер қандай да бір күш орындық механизмінің бұзылуына әкелсе (мысалы, клапан сыртынан пайда болған қатты қызу), шар металл корпусқа дейін жылжып, оның ішінде тығыздалып, белгілі бір қауіпсіздік деңгейін қамтамасыз етеді. Қолмен басқарылатын шарлы клапандарды жылдам жабуға болады, сондықтан су соққысының қаупі туындайды. Кейбір шарлы клапандар пневматикалық, гидравликалық немесе электрмотормен басқарылатын жетекке (актуаторға) жабдықталған. Бұл клапандарды ашу/жабу немесе ағынды реттеу үшін қолдануға болады. Пневматикалық ағынды реттеу клапаны басқару сигналын жетек құрылғысының орналасуына және клапанның ашылу дәрежесіне сәйкес түрлендіретін позиционермен жабдықталады.

Көп портты

Үш және төрт жолдың ортасынан L немесе T пішіндес тесік өтеді. Ағынның әртүрлі комбинациялары суретте көрсетілген. T клапанының кез келген екі немесе барлық үш портты қосуға болатыны көрінеді, бірақ барлығын ажыратуға мүмкіндік беретін 45 градус позиция қателікке орын қалдырмайды. L клапаны орталық портты кез келген жақ портқа қосуға немесе барлығын ажыратуға болады, бірақ жақ порттарды біріктіре алмайды. 4 немесе одан көп жолға ие көп портты шар клапандар да саудада қолжетімді, кіреберіс жолы көбінесе шығу жазықтығына перпендикуляр болады. Арнайы қолданулар үшін, мысалы, ауамен жұмыс істейтін моторларды алға және кері жүргізу үшін, операция бір рычагты төрт жолды клапанды бұру арқылы жүзеге асырылады. 4 жолды шар клапанында шардың ішінде бір-бірімен байланыспайтын екі L пішіндес порт болады, олар кейде "×" порт деп аталады.