Кіріспе

Ағынды басқару құрылғысы

Көбелек клапаны – сұйықтың ағынын тоқтатуға немесе реттеуге арналған клапан. Жабылу механизмі – айналатын диск.

Жұмыс істеу принципі

Жұмысы шар клапанына ұқсас, ол жылдам жабылуға мүмкіндік береді. Көбелек клапандары әдетте басқа клапан конструкцияларына қарағанда арзан, сондай-ақ жеңіл салмақты болғандықтан, оларға аз тіреу қажет. Диск құбырдың ортасына орналастырылады. Бір стержень диск арқылы клапанның сыртындағы жетекке (приводқа) өтеді. Жетекті айналдыру дискті ағысқа параллель немесе перпендикуляр етіп бұрады. Шар клапанынан айырмашылығы, диск әрқашан ағын ішінде болады, сондықтан ол ашық болғанда да қысымның төмендеуіне себеп болады. Көбелек клапаны – «төртінші ширалу клапандары» деп аталатын клапан отбасының бір мүшесі. Жұмыс істегенде, диск төрттен бір айналымға бұрылғанда клапан толық ашылады немесе жабылады. «Көбелек» – стерженьге орнатылған металл диск. Клапан жабылғанда, диск айналдырылып, өтетін жолды толығымен жабады. Клапан толық ашылғанда, диск суықтың дерлік толық өтуіне мүмкіндік беретіндей етіп төрттен бір айналымға бұрылады. Клапанды ағынды реттеу үшін кезең-кезеңмен ашуға да болады. Әртүрлі қысымға және қолдануға бейімделген көбелек клапандарының түрлі-түрлі нұсқалары бар. Резеңке икемділігін пайдаланатын нөлдік смещенный (офсетті) көбелек клапаны ең төменгі қысымға төтеп береді. Сәл жоғары қысымды жүйелерде қолданылатын жоғары өнімділіктің қос смещенный (офсетті) көбелек клапаны диск орнының және клапан корпусының тығыздағыш сызығынан (бірінші смещение), сондай-ақ тесіктің орталық сызығынан (екінші смещение) смещенный (офсетті) болады. Бұл жұмыс кезінде орынды тығыздағыштан көтеруге қабілетті механизмді (кама тәрізді әрекетті) құрайды, нәтижесінде нөлдік смещенный (офсетті) конструкцияда туындайтын үйкеліс азаяды және тозуға қарсы тұру қабілеті артады. Жоғары қысымды жүйелер үшін ең қолайлы клапан – үш смещенный (офсетті) көбелек клапаны. Бұл клапанда диск пен орындық арасындағы жанасу осі смещенный (офсетті) болады, бұл диск пен орындық арасындағы сырғанау контактісін дерлік жояды. Үш смещенный (офсетті) клапандарда орындық металдан жасалған, сондықтан дискпен жанасқанда герметикалық жабылуға қол жеткізу үшін оны өңдеуге болады.

Түрлері

Концентрлік көбелек клапандар – бұл клапанның түрі металл дискісі бар серпімді резеңке орындыққа ие. Екі эксцентрикалық көбелек клапандар (жоғары өнімді көбелек клапандар немесе екі рет ығысқан көбелек клапандар) – орындық пен диск үшін әртүрлі материалдар қолданылады. Үш эксцентрикалық көбелек клапандар (үш рет ығысқан көбелек клапандар) – орындықтар ламинатталған немесе толық металл орындықтан жасалған.

Вафли тәрізді көбелек клапан

Кексе типіндегі көбелек клапан бір бағытты ағыс жүйелерінде кері ағысты болдырмау үшін екі бағытты қысымның айырмасына қарсы тығыздық сақтауға арналған. Бұл, клапанның өтімді және шығу жақтарындағы тығыз жабылатын бөліктер (гамақ, о-сақина, жоғары дәлдікпен өңделген және жалпақ клапан беті) арқылы қамтамасыз етіледі. Алайда, кекселі көбелек клапандарының ағынды басқару диапазоны шектеулі. Кекселі көбелек клапандары арқылы өтетін ағында қысымның күрт төмендеуі мүмкін. Олардың конструкциялық ерекшелігіне байланысты, кекселі көбелек клапандары бітелуге бейім.

Ұңғы стилідегі көбелек клапан

Шеңберлі клапандар клапан корпусының екі жағында да ұйымталған бұрандалы жиектері бар. Бұл оларды екі жиынтық бұрандалармен, гайкаларсыз жүйеге орнатуға мүмкіндік береді. Клапан екі фланц арасында, әр фланц үшін жеке бұранда жиынтығын қолдана отырып орнатылады. Бұл конструкция құбыр жүйесінің бір жағын екінші жағына кедересіз ажыратуға мүмкіндік береді. Тұйық қызметте қолданылатын шеңберлі көбелек клапанның қысым деңгейі әдетте төмендейді. Мысалы, екі фланц арасында орнатылған шеңберлі көбелек клапанның қысым класы бар. Ал сол клапан, бір фланцпен тұйық қызметте орнатылғанда, төмендеген қысым класына ие болады. Шеңберлі клапандар химиялық заттар мен еріткіштерге өте төзімді және 200 °C-қа дейін температураны қабылдай алады, бұл оны әмбебап шешімге айналдырады.

Ротациялық клапан

Ротарильді клапандар – жалпы бабочка клапандарының бір түрі және көбінесе ұнтақ өңдеу саласында қолданылады. Бабочканың жалпақ пішімі орнына, олар қалталармен жабдықталған. Жабық күйде, олар бабочка клапаны сияқты герметикалық жабылады. Айналғанда, қалталар белгілі бір мөлшерде құрғақ заттарды түсіруге мүмкіндік береді, бұл клапанды гравитациялық әдіспен көлемді өнімді дозалауға ыңғайлы етеді. Мұндай клапандар көбінесе кішкентай (300 мм-ден кіші), пневматикалық жетегімен жұмыс істейді және 180 градусқа айналады.

Өнеркәсіпте пайдалану

Фармацевтикалық, химиялық және тамақ өнеркәсібінде көбелек клапан процесте өнім ағынын (қатты, сұйық, газ) тоқтату үшін қолданылады. Бұл салаларда қолданылатын клапандар әдетте cGMP талаптарына сәйкес (қазіргі жақсы өндіріс тәжірибесі) өндіріледі. Көптеген салаларда, әсіресе мұнай өнеркәсібінде, көбелек клапандар шар клапандарды ығыстырып шығарды, себебі олар арзан және орнату оңай, бірақ көбелек клапандары орнатылған құбырларды тазалау үшін «ішкі жуудан» өткізуге болмайды.

Тарих

Көппіршік клапан 18-ғасырдың соңынан бері қолданылып келеді. Джеймс Уотт өзінің бу машинасы прототиптерінде көппіршік клапанды пайдаланды. Материалдарды өндіру және технологияның дамуымен көппіршік клапандар кішірейтіліп, төзімділігі жоғары температураға ұшырауға мүмкіндік алды. Екінші дүниежүзілік соғыстан кейін тығыздағыш элементтерде синтетикалық резина қолданыла бастады, бұл көппіршік клапанды көптеген салаларда пайдалануға жол ашты. 1969 жылы Джеймс Е. Хемфилл көппіршік клапанды жетілдіріп, оның шығысын өзгерту үшін қажетті гидродинамикалық моментті азайтатын жаңалықты патенттеді.