Запорные вентили: назначение, достоинства и недостатки

Запорный вентиль – на сегодня уже является устаревшим, обиходным термином. Среди профессиональных проектировщиков и эксплуатантов трубопроводных систем данный тип арматуры с 1982 года принято называть запорными клапанами. Ввиду наиболее широкого распространения запорных вентилей, ими по ошибке иногда могут называть другие типы запорной арматуры – трубопроводные задвижки или краны.

Под запорными клапанами (вентилями) понимается разновидность (тип) трубопроводной запорной арматуры, предназначенной для запирания, отпирания и регулирования потока среды. Отличительной особенностью запорных вентилей является то, что запирающий элемент (конусообразный затвор или дискообразный золотник) при запирании и отпирании движется параллельно потоку среды, преодолевая его динамическое сопротивление.

Запорный вентиль Yoshitake

Главными преимуществами запорного клапана (вентиля), в сравнении с трубопроводным краном, и особенно задвижкой, являются:

  • самая высокая герметичность запирания потока среды;
  • самая низкая вероятность заклинивания при загрязнении или температурном расширении.

Эти технические преимущества позволяют применять запорные клапана для самых экстремальных режимов эксплуатации с рабочей температурой среды до 600 – 650 ℃ и давлением до 250 Bar.

Недостатком запорных клапанов, который обусловлен их конструкцией, является необходимое большое усилие на преодоление динамического сопротивления рабочей среды при ее запирании. Для условий высокопотенциальных сред (по рабочему давлению и скорости потока) это усилие может достигать очень больших значений, когда управление запорным клапаном становится проблематичным. Ввиду этого, практическое применение запорных клапанов ограничивается трубопроводами номинальным размером до DN300.

Разновидности запорных клапанов

  1. Проходные– в них оси входного и выходного потоков являются параллельными, при этом проходное сечение имеет два поворота на 90 градусов внутри корпуса клапана. С технической стороны, такая конструкция позволяет реализовать запирание потока среды максимально просто. Недостаток проходного запорного клапана – самое высокое динамическое сопротивление среди других конструкционных вариантов запорной арматуры. Это является причиной повышенных энергозатрат в трубопроводной системе, вынуждает применять более мощные нагнетающие (перекачивающие) насосы.
  2. Угловые – в них оси входного и выходного потоков взаимно ориентированы под углом 90 градусов, с одним поворотом проходного сечения под прямым углом внутри корпуса клапана. Данный вариант конструкции запорного вентиля также характеризуется простотой технической реализации запирания потока, но имеет ограничения по применению – только в местах, где трубопроводы совершают повороты под прямыми углами.
  3. Прямоточные – в данной конструкции входной и выходной потоки среды находятся практически на одной оси, без выраженных поворотов проходного сечения внутри корпуса. Такое решение позволяет добиться минимального динамического сопротивления, но в то же время вынуждает располагать запорный механизм (золотник и седло) под углом к оси потока, что делает его техническую реализацию более сложной.

Конструкция и принцип работы запорного вентиля

В основе конструкции запорного вентиля находится проходной корпус с впускным и выпускным патрубками, которые имеют соответствующие присоединительные муфты (резьбовые, фланцевые) для монтажа на трубопровод. Внутри проходного корпуса размещается запорный механизм из неподвижного седла клапана (оборудуется на внутреннем приливе корпуса) и подвижного конусного затвора или тарельчатого золотника, который приводится в движение поворотным шпинделем или прямолинейно-скользящим штоком.

Ручной механизм управления запорным механизмом, как правило, представляет собой резьбовую пару из поворотного шпинделя и ходовой гайки, которая размещается или на крышке корпуса клапана, или на внешнем (выносном) бугельном узле. Наружный конец поворотного шпинделя обычно оснащается ручной рукояткой, чаще всего в виде колеса – штурвала (вентиля). Также получают все большее распространение дистанционно управляемые механизированные (электромагнитные, пневматические и др.) приводы управления запорным клапаном. Уплотнение отверстия в корпусе для шпинделя или штока может производиться сальниками (для небольших температур и давлений в системе) или сильфоном (для условий больших температур и давлений).

Принцип реализации запирания потока среды в запорном клапане следующий: с помощью привода (ручного или механизированного) поворотный шпиндель или скользящий шток равномерно подается вглубь корпуса, заставляя запирающий затвор или золотник постепенно преодолевать динамическое сопротивление среды, и при посадке в седло клапана перекрывать проходное сечение для потока среды. Открывание проходного сечения запорного вентиля производится в обратном порядке. Согласно технических требований, запорные клапана (вентили) не предназначены для регулирования потока среды, но их конструкция вполне допускает их применение в режиме регулирования.

Выбор запорного вентиля

Параметрами для выбора и подбора запорного клапана вентильного типа являются:

  • проходное сечение участка трубопровода в месте установки арматуры, (в мм);
  • номинальный размер (в мм), стандарт присоединительных патрубков и муфт – резьбовые, фланцевые, под приварку;
  • материал изготовления (углеродистая, нержавеющая сталь, латунь, бронза и др), в зависимости от коррозионной активности транспортируемой среды: газовая (в т.ч. химически агрессивная), пароводяная, гидравлическая (вода, масла, пищевые, промышленные жидкости и др.);
  • рабочее и максимально допустимое давление в системе, МПа;
  • рабочая и максимально допустимая температура (в том числе для криогенных условий), град.С.

Запорные вентили в ассортименте компании Yoshitake

Известный производитель трубопроводной арматуры компания Yoshitake на украинском рынке представляет чисто японское видение на широко распространенные запорные клапаны. Запорные вентили Yoshitake характеризуются безупречным качеством изготовления, простотой и лаконичностью конструкции, точным соответствием заявленным техническим параметрам. В каталоге компании для украинского рынка представлены модели:

  • GLV-1 – проходной запорный клапан с ручным управлением, для работы со сжатым воздухом, водяным паром, горячей и холодной водой, маслами, другими химически малоактивными (слабо коррозионными) средами. Полностью (корпус, седло, затвор) выполнен из бронзы (вариант – из латуни). Для условий с максимальным рабочим давлением до 1 МПа, максимальной рабочей температурой до 185 град.С. Затвор – тарельчатый золотник. Для соединения с трубопроводом имеет патрубки с классическими трубными резьбами (внутренними) стандарта JIS Rs (аналог BSP (BSPT). Выпускается номинальными размерами 15А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А.
  • GLV-16 – проходной запорный клапан с ручным управлением, для работы со сжатым воздухом, водяным паром, горячей и холодной водой, маслами, другими химически малоактивными (слабо коррозионными) средами. Для условий с максимальным рабочим давлением до 2,2 МПа, максимальной рабочей температурой до 220 град.С. Корпус, седло клапана – из ковкого чугуна, клиновой затвор выполнен из нержавеющей стали. Для соединения с трубопроводом имеет патрубки с классическими трубными резьбами (внутренними) стандарта JIS Rs (аналог BSP (BSPT). Выпускается номинальными размерами 15А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А.
  • BLV-1 – шаровой кран с ручным управлением, для работы со сжатым воздухом, водяным паром, горячей и холодной водой, маслами, другими химически малоактивными (слабо коррозионными) средами. Для работы в условиях:
    • насыщенный водяной пар (температура около 100 град.С) с максимальным давлением 1 МПа;
    • воздух, вода, масла с температурой до 40 град.С и рабочим давлением до 4,12 МПа.
  • Корпус – бронзовый, шток – латунный, запорный шар – из хромированной латуни или нержавеющей стали. Для соединения с трубопроводом имеет патрубки с классическими трубными резьбами (внутренними) стандарта JIS Rs (аналог BSP (BSPT). Выпускается номинальными размерами 8А, 10А, 15А, 20А, 25А, 32А, 40А, 50А.