Как работают шаровые краны

Шаровые клапаны являются важными компонентами в различных промышленных применениях, регулирующими и управляющими потоками жидкостей. В этой статье рассматриваются внутренние механизмы, компоненты и области применения шаровых клапанов, что обеспечивает всестороннее понимание их функциональности и важности в системах управления жидкостями.

Что такое шаровой клапан?

Шаровой клапан — это тип линейного клапана, который управляет потоком с помощью подвижной заглушки или диска, чтобы открывать, закрывать или частично перекрывать отверстие в корпусе клапана. Название «шаровой клапан» относится к сферической форме корпуса клапана, которая обеспечивает эффективную работу и точный контроль над расходом.

Как работают шаровые краны

Шаровые клапаны работают с использованием подвижного диска или заглушки для управления потоком через корпус клапана. Когда диск прижат к седлу клапана, поток останавливается. Когда диск поднимается от седла, жидкость может проходить через отверстие между диском и седлом. Положение диска, контролируемое штоком и приводом, определяет скорость потока через клапан.

Компоненты шарового клапана

Тело

Корпус является основным компонентом шарового клапана, обеспечивая первичную границу давления. Корпуса шаровых клапанов обычно изготавливаются из чугуна, бронзы или нержавеющей стали в зависимости от области применения и типа контролируемой жидкости. Корпус вмещает внутренние компоненты, такие как диск, седло и шток, и соединяется с трубопроводом через резьбовые, фланцевые или сварные концевые соединения.

Капот

Крышка — это часть шарового клапана, которая содержит сальниковую коробку и обеспечивает доступ к внутренним компонентам для обслуживания. Она крепится к корпусу с помощью болтов или резьбы и может быть снята для замены или ремонта диска, седла или штока. Крышка также поддерживает шток клапана и маховик или привод.

Диск/Плуг

Диск, также известный как затвор, является подвижной частью шарового клапана, который управляет потоком жидкости, закрываясь против седла. Диски шарового клапана могут иметь различные конструкции, такие как шаровые, составные или затворные типы, в зависимости от применения и желаемых характеристик потока. Диск прикреплен к штоку и движется вверх и вниз, чтобы открыть или закрыть клапан.

Сиденье

Седло — это неподвижная часть шарового клапана, которая обеспечивает герметичное уплотнение, когда диск закрыт против него. Седло обычно изготавливается из твердого износостойкого материала, такого как нержавеющая сталь или стеллит, и может быть неотъемлемой частью корпуса или отдельным кольцом. Поверхность седла точно обработана, чтобы обеспечить герметичное закрытие.

Корень

Шток — это часть шарового клапана, которая соединяет диск с маховиком или приводом, передавая линейное движение, необходимое для открытия или закрытия клапана. Шток шарового клапана обычно изготавливается из нержавеющей стали и может иметь резьбовую или гладкую конструкцию. Шток проходит через крышку и герметизируется сальником или сильфоном для предотвращения утечек.

Маховик/Привод

Маховик или привод — это устройство, используемое для управления шаровым клапаном путем поворота штока и перемещения диска. Маховик — наиболее распространенный ручной привод для небольших шаровых клапанов, в то время как пневматические или электрические приводы используются для более крупных клапанов или автоматизированного управления. Маховик или привод устанавливается сверху крышки.

Клетка

Некоторые шаровые клапаны, особенно те, которые используются для дросселирования или управления, могут включать клетку вокруг диска и седла. Клетка направляет диск и обеспечивает дополнительную характеристику потока, такую как равнопроцентный или линейный поток. Клетки также могут быть спроектированы со специальными функциями, такими как антикавитационные или малошумные затворы, для улучшения производительности клапана в определенных рабочих условиях.

Для чего используется шаровой клапан?

Шаровые клапаны используются в широком спектре областей, включая:

Регулирование и дросселирование потока в технологических линиях
Изоляция оборудования или участков трубопроводов
Снижение и регулирование давления
Системы подачи химикатов и очистки воды
Системы подачи воды и пара в котлы
Системы с топливом и другие применения с вязкими жидкостями

Типы шаровых кранов

Шаровой клапан Т-типа

T-образный или прямой шаровой клапан — наиболее распространенный тип шарового клапана, используемый в различных приложениях. Он имеет прямой путь потока, при этом впускные и выпускные отверстия находятся на одной линии. Диск клапана перемещается линейно, перпендикулярно потоку, для управления расходом.

Шаровые клапаны типа T обеспечивают хорошую дросселирующую способность и герметичное закрытие, что делает их пригодными для регулирования потока в паровых системах, системах водоснабжения и других промышленных применениях. Однако из-за извилистого пути потока они имеют более высокий перепад давления по сравнению с другими типами клапанов, такими как шаровые краны или задвижки.

Угловой шаровой клапан

Угловые шаровые клапаны имеют впускные и выпускные отверстия под углом 90 градусов друг к другу, образуя форму «L». Такая конструкция обеспечивает более обтекаемый путь потока по сравнению с шаровыми клапанами типа T, что приводит к меньшему падению давления и повышению эффективности потока. Диск и седло клапана наклонены под углом 45 градусов, что обеспечивает прямой путь потока через корпус клапана.

Угловые шаровые клапаны обычно используются в приложениях с ограниченным пространством или там, где клапан устанавливается непосредственно после колена трубы. Они также используются в системах высокого давления и высокой температуры, таких как системы подачи воды в котлы и паровые системы.

Y-образный шаровой клапан

Y-образные шаровые клапаны, также известные как шаровые клапаны с Y-образным корпусом, имеют уникальную конструкцию корпуса, напоминающую букву «Y». Входные и выходные отверстия расположены под углом 45 градусов друг к другу, а шток клапана перпендикулярен пути потока. Такая конструкция обеспечивает более прямой путь потока по сравнению с шаровыми клапанами T-типа, что приводит к снижению перепадов давления и повышению пропускной способности.

Y-образные шаровые клапаны часто используются в приложениях, где требуются высокие скорости потока и низкие перепады давления, например, на химических заводах и электростанциях. Они также используются в приложениях, где необходимо частое техническое обслуживание, поскольку к внутренним частям клапана можно легко получить доступ, не снимая корпус клапана с трубопровода.

Преимущества шаровых кранов

Превосходное дросселирование и точное управление потоком по сравнению с другими клапанами
Надежное герметичное закрытие при полном закрытии
Износостойкость и равномерный износ седла в дросселирующих устройствах
Простота обслуживания благодаря легкодоступной и заменяемой отделке

Недостатки шаровых кранов

Более высокий перепад давления и сопротивление потоку по сравнению с другими клапанами, такими как шаровые краны или задвижки
Больший размер и вес при заданной пропускной способности
Подвержен кавитации и эрозии в некоторых случаях применения с высоким перепадом давления.
Дороже, чем более простые клапаны, такие как шаровые краны или поворотные затворы.

Часто задаваемые вопросы

Как шаровой клапан регулирует поток?

Шаровой клапан регулирует поток с помощью подвижного диска или заглушки, которая упирается в неподвижное седло в корпусе клапана. По мере того, как диск отодвигается от седла, скорость потока увеличивается прямо пропорционально положению диска.

В чем разница между задвижкой и шаровым краном?

Задвижки предназначены для полностью открытого или полностью закрытого режима работы, в то время как шаровые клапаны лучше подходят для дросселирования и регулирования потока. Задвижки имеют прямоточный путь потока с минимальным сопротивлением, в то время как шаровые клапаны имеют более извилистый путь потока и более высокий перепад давления.

В чем разница между шаровым краном и запорным клапаном?

Шаровые краны используют вращающийся шар с отверстием для управления потоком, тогда как шаровые краны используют линейный диск или заглушку. Шаровые краны компактны, быстродействуют и имеют низкий перепад давления, тогда как шаровые краны обеспечивают более точное управление потоком и лучшую дросселирующую способность.

В чем разница между запорным клапаном и шаровым клапаном?

«Стоп-клапан» — это общий термин для клапанов, используемых для перекрытия потока, которые могут включать шаровые клапаны, задвижки и другие типы. Шаровые клапаны — это особый тип стопорного клапана, который также обеспечивает дросселирование и регулирование потока.

Заключение

Шаровые клапаны являются важнейшими компонентами в системах управления потоками, обеспечивая точное регулирование потока и надежные возможности перекрытия. Понимая конструкцию, принцип работы и применение шаровых клапанов, инженеры и техники могут выбрать подходящий клапан для своих конкретных требований и обеспечить оптимальную производительность в промышленных процессах.