Клапаны - это устройства, используемые для регулирования потока жидкости, давления и направления потока. Регулируемая жидкость может быть жидкостью, газом, газожидкостной смесью или твердо-жидкостной смесью. Обычно клапаны состоят из корпуса, крышки, седла клапана, открывающего и закрывающего компонентов, приводного механизма, уплотнений и соединительных элементов. Функция управления клапаном осуществляется с помощью приводного механизма или жидкости, которые приводят в движение подъемные, скользящие, поворотные или вращательные движения открывающего и закрывающего компонентов для регулировки размера проходного сечения. Область применения клапана очень широка, он тесно связан с повседневной жизнью людей, например, водопроводная труба и PRV, используемый в плите сжиженного нефтяного газа, являются клапанами. Клапаны также являются важнейшими компонентами широкого спектра механических машин, таких как двигатели внутреннего сгорания, паровые двигатели, воздушные компрессоры, насосы, системы пневматической передачи, машины с гидравлической передачей, корабли и самолеты.
До 2 000 лет до н.э.
До 2000 г. до н.э. китайцы использовали бамбуковые трубы и пробковые клапаны в системе водоснабжения, затем применяли шлюзовые затворы на оросительных каналах, использовали пластинчатые обратные клапаны на сильфонах плавильных печей, собирали рассол с помощью бамбуковых труб и пластинчатых обратных клапанов при добыче соли из скважин, а в Европе они появились с внедрением технологии плавки и гидравлического оборудования. Свинцовый и медный петушиный клапан. Предохранительный клапан в виде рычага был создан в 1681 году для использования в котлах. До появления парового двигателя Уатта в XVIII веке основными клапанами оставались плунжерные и обратные клапаны. Изобретение парового двигателя привело к появлению клапанов в механической промышленности. В дополнение к использованию плунжерные клапаныВ паровых машинах Уатта для управления потоком часто использовались предохранительные клапаны, а также клапаны-бабочки. Увеличение расхода и давления пара означает, что использование запорного крана для регулирования впуска и выпуска пара из паровой машины больше не будет удовлетворять потребностям, поэтому появляется клапан.
До и после 1840 года
В 1840 году и после него появились последовательные запорные клапаны с резьбовым штоком и клином задвижки с трапецеидальным резьбовым штоком, что стало значительным прогрессом в производстве клапанов. Появление этих двух типов клапанов не только удовлетворило потребности различных отраслей промышленности в повышении давления и температуры в точке, но и, в конечном счете, удовлетворило требования к управлению потоком. С тех пор, по мере развития электроэнергетики, нефтяной, химической и судостроительной промышленности, различные формы клапанов высокого и среднего давления быстро эволюционировали.
Со времен Второй мировой войны
После Второй мировой войны старые краны и поворотные затворы получили новое применение благодаря производству полимерных материалов, нержавеющей стали, смазочных материалов и цементированного карбида на основе кобальта. Шаровые краны и мембранные клапаны быстро развивались. Шаровые клапаныЗадвижки, затворы и другие клапаны улучшили и повысили эффективность. Производство клапанов становится все более важной отраслью машиностроения. Клапаны можно разделить на шесть категорий: клапаны, используемые для отсечения, регулирования, обратный клапанЗапорный клапан, предохранительный клапан и многофункциональный клапан.
Запорный механизм используется, прежде всего, для перекрытия потока жидкости, например, задвижка, кран, клапан. шаровой клапанМембранный клапан, клапан-бабочка, мембранный клапан, запорный клапан и так далее. Регулирующий клапан в основном используется для регулировки давления и скорости жидкости, как дроссельный клапан, клапан сброса давления и плавающий шаровой клапан, и т.д. Обратный клапан используется для предотвращения обратного потока жидкости; отводной клапан используется в клапане. Пропуск жидкости или изоляция двухфазной жидкости, включая скользящий клапан, многоходовой клапан, дренажный клапан и воздушный дренажный клапан; предохранительный клапан используется в основном для защиты от повреждения печи, сосуда под давлением или трубы избыточным давлением; клапан с более чем одной функцией, например, запорный клапан, который может одновременно служить клапаном избыточного давления.
Промышленная трубопроводная арматура может быть классифицирована по номинальному давлению на вакуумный клапан, клапан низкого давления, клапан среднего давления, клапан высокого давления и клапан сверхвысокого давления, а по рабочей температуре - на клапан стандартной температуры, клапан средней температуры, клапан высокой температуры и клапан низкой температуры, а по типу - на клапан с приводом. Клапаны могут быть названы по отдельности или в комбинации в соответствии с различными методами классификации, а также могут быть названы в соответствии со структурными свойствами или конкретным использованием открывающих и закрывающих компонентов.
Технологические требования к клапану - это рабочее давление, рабочая температура и калибровка. Номинальные клапаны и номинальные диаметры широко используются в качестве стандартных спецификаций для отдельных клапанов, применяемых в промышленных трубопроводах. Номинальное давление соответствует среднему рабочему давлению клапана при заданной температуре. Номинальный диаметр означает номинальный внутренний диаметр соединительного конца корпуса клапана и трубы.
К клапанам предъявляются различные требования в зависимости от их формы и использования, в частности, к герметичности, прочности, управлению, циркуляции, открытию и закрытию. При конфигурировании и выборе клапанов, помимо конкретных параметров и свойств, следует обращать внимание на эффективность жидкости, включая фазовое состояние жидкости (газ, жидкость или твердые частицы), коррозию, воспламеняемость, вязкость, токсичность, взрывоопасность и радиоактивность.
Эффективность уплотнения и высокая производительность являются наиболее важными и критическими характеристиками всех клапанов. Клапан состоит из двух частей: внутреннего и внешнего уплотнения. Внутреннее уплотнение - это уплотнение между клапаном и седлом клапана; внешнее уплотнение - это уплотнение между штоком клапана и крышкой, корпусом клапана и трубным соединением. Клапаны не только должны обладать хорошей герметичностью, но и обеспечивать защиту.
При нарушении герметичности и недостаточной прочности уплотнения компоненты будут разрушены, что приведет к экономическому ущербу различной степени, например, при транспортировке опасных материалов, легковоспламеняющихся и взрывчатых веществ или тяжелых агрессивных жидкостей, а также может стать причиной серьезных инцидентов, связанных с безопасностью. Для того чтобы гарантировать герметичность и прочность клапана, помимо правильного характера конструкции и постоянства работы, необходимо тщательно выбирать материал в соответствии с действующими требованиями.
Как правило, клапаны низкого давления для некоррозионных жидкостей изготавливаются из чугуна или меди; клапаны высокого и среднего давления - из литой или кованой стали; клапаны для высоких температур или высокого давления - из легированной стали; клапаны для агрессивных жидкостей - из нержавеющей стали, пластика, коррозионно-стойких сплавов (таких как медно-никель-молибденовые сплавы, свинцовые сплавы, титановые сплавы и т.д.) или из чугуна.
Обычно клапаны низкого давления изготавливаются из латуни или меди, клапаны высокого и среднего давления - из нержавеющей стали, а для клапанов высокого и среднего давления или высокотемпературных клапанов с более высокими техническими характеристиками используется цементированный карбид на основе кобальта. Полимерные изделия широко используются в трубах. Например, седло шаровых кранов в основном состоит из политетрафторэтилена, а уплотнительное кольцо поворотных затворов и мембрана диафрагменных клапанов изготавливаются из различных резиновых материалов. Эти материалы обладают более высокими связующими свойствами, чем металлы, в том температурном диапазоне, в котором их можно использовать.
С развитием современной атомной, нефтехимической, электронной и аэрокосмической промышленности, а также с развитием автоматизированного управления технологическими процессами и транспортировки жидкостей на большие расстояния, стимулируется разработка современных криогенных клапанов, вакуумных клапанов, ядерных клапанов и других регулирующих клапанов. Расширяется использование систем привода клапанов для дистанционного и программного управления.
В будущем производство клапанов будет расширять технические характеристики продукции, внедрять энергосберегающие, трудосберегающие и саморегулирующиеся клапаны, модернизировать системы, внедрять новые технологии и методы, увеличивать срок службы клапанов и внедрять специальные серии клапанов, такие как клапаны для жидкого кислорода, криогенные клапаны, вакуумные клапаны, ядерные клапаны, предохранительные клапаны, клапанные регуляторы, ловушки и устройства приведения в действие клапанов для жидкого водорода и сжиженного природного газа.
