Клапаны двигателя: конструктивные особенности и назначение

Клапанный механизм – это основной исполнительный компонент ГРМ (газораспределительный механизм) современного двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Именно этот узел отвечает за безупречно точную работу мотора и обеспечивает в процессе работы:

• своевременную подачу подготовленной топливовоздушной смеси в камеры сгорания цилиндров;
• последующий отвод выхлопных газов.

Клапаны – ключевые детали механизма, которые должны гарантировать полную герметизацию камеры сгорания при воспламенении в ней топлива. Во время работы мотора они испытывают постоянно высокую нагрузку. Вот почему к процессу их изготовления, а также особенностям конструкции, регулировкам и непосредственно самой работе клапанов ДВС предъявляются жесткие требования.

Общее устройство

Для нормальной работы двигателя в конструкции газораспределительного механизма предусмотрена установка двух типов клапанов: впускных и выпускных. Первые отвечают за пропуск в камеру сгорания топливовоздушной смеси, вторые – за отвод отработанных газов.

Клапанная группа (одновременно является оконечным элементом системы ГРМ) включает в себя основные детали:

• стальная пружина;
• устройство (механизм) для крепления возвратного механизма;
• втулка, направляющая движение;
• посадочное седло.

Эксперты MotorPage.Ru обращают внимание автовладельцев на тот факт, что именно сопряжение «седло-клапан» при работе мотора подвергается самой высокой степени воздействия экстремальных температур и разнонаправленным (вверх, вниз, в стороны) механическим нагрузкам.

Кроме того, из-за скоростной работы образуется недостаточное количество смазки. В результате – интенсивный износ и необходимость проведения ремонта двигателя, замены и установки новых деталей ГРМ с последующей регулировкой зазоров.

К каждой паре и группе клапанов предъявляются следующие требования:

• минимально возможный вес;
• антикоррозийная устойчивость;
• безупречная теплоотдача клапана;
• устойчивость к высоким температурам;
• герметичность работы при контакте с седлом;
• повышенная механическая прочность и жесткость одновременно;
• отличный показатель стойкости к механическим и ударным нагрузкам;
• максимальный уровень обтекаемости при поступлении рабочей смеси в камеру сгорания и выпуске отработанных газов.

Конструктивные особенности

Главное предназначение клапана – своевременное открывание и закрывание технологических отверстий в блоке цилиндров для выпуска отработанных газов и впуска очередной порции топливовоздушной смеси.

В процессе работы двигателя основание выпускного клапана нагревается до высоких температур. У бензиновых моторов этот параметр достигает 800 — 900°С, у дизельных силовых агрегатов – 500 — 700°С. Впускные работают при температуре порядка 300°С.

Чтобы обеспечить необходимый уровень устойчивости к таким нагрузкам, для изготовления выпускных клапанов используют специальные жаропрочные сплавы и материалы, содержащие большое количество легирующих присадок.

Конструктивно деталь состоит из двух частей:

• головка, изготавливаемая из материала, устойчивого к экстремальным нагревам;
• стержень из высококачественной легированной углеродистой стали.

Для защиты от коррозии поверхность выпускных клапанов в местах контакта с цилиндром покрывается специальным сплавом толщиной 1,5 – 2,5 мм.

К впускным клапанам требования не столь жесткие, поскольку в процессе работы двигателя они охлаждаются свежей топливовоздушной смесью. Для изготовления стержней используются низколегированные марки сплавов с повышенными параметрами прочности, а тарелки делают из жаропрочных сталей.

Требования к изготовлению пружин и втулок

Пружины. В системе ГРМ эта деталь работает в условиях экстремально высоких температурных и механических нагрузок. Задача – обеспечить плотный и надежный контакт между клапаном и седлом в момент их стыковки.

Нередко в процессе работы пружины ломаются, испытывая повышенные нагрузки, зачастую это происходит по причине вхождения ее в резонанс. Как отмечают эксперты Моторпейдж, риск подобных неисправностей гораздо ниже при использовании пружин с переменным шагом витков. Также достаточно эффективны конические или двойные (усиленные) модели.

Пружины для клапанов изготавливают из специальной легированной стальной проволоки. Ее закаляют и подвергают отпуску (технологические операции, используемые в металлургическом производстве). Защиту от коррозии обеспечивает дополнительная обработка оксидом цинка или кадмия.

Втулки. Обеспечивают отвод излишков тепловой энергии от стержня клапана, а также его перемещение в заданной (возвратно-поступательной) плоскости. Эти направляющие элементы системы постоянно омываются раскаленными парами и отработанными выхлопными газами. Функционируют также в условиях экстремальных температур.

Потому к материалу изготовления втулок тоже предъявляются высокие требования – хорошая износоустойчивость, стойкость к максимально допустимым температурам и трению. Данным запросам соответствуют некоторые виды чугуна, алюминиевая бронза, высокопрочная керамика. Именно эти материалы и используются для производства втулок.

• двигатель
• устройство автомобиля

Клапан двигателя. Назначение, устройство, конструкция

Это деталь двигателя и одновременно крайнее звено газораспределительного механизма. Клапанная группа включает в себя: пружину, направляющую втулку, седло, механизм крепления пружины. Все эти детали работают в тяжёлых механических и тепловых условиях, испытывая колоссальные нагрузки.

Сопряжение седло-клапан, подвергается наибольшему воздействию высоких температур и ударных нагрузок. Кроме того, детали постоянно испытывают недостаток в смазке по причине высоких скоростей работы. Это вызывает их интенсивный износ.

Требования, предъявляемые к группе:

• Герметичность работы клапана в сопряжении с седлом;
• Высокий коэффициент обтекаемости, при входе и выходе рабочей смеси из камеры сгорания;
• Небольшой вес деталей группы;
• Детали должны быть высокопрочными и одновременно жёсткими;
• Стойкость к высоким температурам;
• Эффективная теплоотдача клапанов;
• Высокое сопротивление механическим и ударным нагрузкам;
• Противодействие коррозии.

Назначение и особенности устройства

Назначение клапана, открывать и закрывать отверстия в головке блока цилиндров для выпуска отработанных газов либо впуска новой рабочей смеси. К основным элементам детали относятся головка и стержень. Переход от стержня к головке служит для плавного отвода газов, чем он плавней, тем лучше будет наполнение, либо очистка камеры сгорания.

Отработанные газы, выходя из камеры сгорания, создают сильное избыточное давление, а чем меньше площадь тарелки клапана, тем меньшие нагрузки он испытывает, вот почему выпускной клапан двигателя делается меньшего диаметра, а требования к нему выше. Так, при работе, головка выпускного клапана нагревается до 800-900.°С на бензиновых двигателях и до 500-700°С на дизельных моторах, впускной, нагревается до 300°С.

Именно по этим причинам при изготовлении выпускных клапанов нужны сплавы и материалы, обладающие повышенной жаропрочностью и содержащие большое количество легирующих присадок. Клапана делают из 2-х частей: головку из жаростойкого материала, стержень из углеродистой стали. Для изготовления клапана ДВС эти заготовки сваривают и шлифуют.

Выпускные клапана, в месте контакта с цилиндром, покрывают твёрдым сплавом. Толщина сплава порядка 1,5-2,5 мм. Такое покрытие позволяет избежать коррозии.

По причине меньших нагрузок при изготовлении впускных клапанов используют хромистые или хромоникелевые стали со средним содержанием углерода. При вводе рабочей жидкости в камеру сгорания, топливо отводит часть температуры от клапана и его составляющих, из-за чего температурные перепады у него ниже.

На эффективность работы клапана большое влияние оказывает его форма. Чем более она обтекаемая, тем выше скорость входящего или выходящего заряда смеси. Чаще всего головку клапана делают плоской, для облегчения изготовления детали, удешевления её производства и сохранения жёсткости.

Однако, в двигателях, испытывающих повышенные нагрузки, например, форсированных, в связи со спецификой самого двигателя применяют впускные клапана с вогнутыми головками. Такое устройство уменьшает массу детали и инерционную силу, возникающую при работе.

Стыковка клапана с седлом осуществляется по тонкому ободку на поверхности головки цилиндров — фаске. Стандартный угол наклона фаски впускных клапанов составляет 45°, у выпускных 45° или 30°. При изготовлении головок цилиндра фаски шлифуют, а затем, при установке клапана, каждый притирают к седлу. Ширина ободка должна быть не менее 0,8мм.

Ободок не должен прерываться по всему периметру окружности тарелки клапана. Сочленение между клапаном и седлом нужно уплотнить наверняка, вот зачем угол фаски клапана, по наружной стороне фаски, делают меньше угла седла на 0,5-1°.

В некоторых двигателях, для большей сохранности изделия, применяют устройство принудительного вращения клапана. В процессе работы на фасках откладывается нагар, нарушается уплотнение, появляются механические повреждения, это резко снижает эффективность работы мотора. Проворачиваясь, клапан ДВС распределяет нагрузку равномерно по всей поверхности фаски и принудительно очищает ее.

После фаски головки, у клапана имеется специальный поясок, в виде цилиндра. Эта конструктивная особенность позволяет уберечь его от перегрева и обгорания, а так же делает головку более жёсткой. Кроме того, при притирке, диаметр клапана остаётся прежним.

Пружинное стопорное кольцо предотвращает падение клапана в камеру сгорания двигателя, в случае, если элементы крепления хвостовика поломаются.

При соприкосновении с кулачком распределительного вала, или коромыслом, торцы клапана подвергаются большим нагрузкам. Поэтому для предания им жёсткости и износостойкости, их закаливают, или надевают на них специальные колпачки из высокопрочных сплавов.

Впускные клапана снабжают специальными резиновыми маслосъёмными колпачками, для предотвращения попадания через зазор масла в камеру сгорания в период такта впуска.

Выпускные клапана, работая в экстремальных температурных режимах, могут заклинить в отверстии направляющей втулки. Что бы этого не произошло, их стержни делают меньшего диаметра вблизи головки, по сравнению с поверхностью на остальной длине.

Сухарики, удерживающие клапанные пружины, держатся за сам клапан при помощи крепления, обеспеченного выточками.

Диаметр стержня выпускных клапанов больше диаметра стержня впускных, головка клапана — меньше. Такой конструктивный приём позволяет отвести от клапана больше тепла и понизить его температуру. Однако этот приём увеличивает сопротивление потока газов, делая очистку камеры сгорания менее эффективной. При расчётах, этот параметр сложно узнать, поэтому им пренебрегают, считая давление при выпуске большим, чем давление при впуске, что компенсирует недостаток с лихвой.

Для увеличения эффекта охлаждения выпускного клапана внутри его делают пустотелым. Пустое пространство заполняют металлом с низкой температурой плавления, обычно жидким натрием. Нагреваясь от головки клапана, пары жидкого натрия поднимаются в верхнюю, боле холодную часть, забирая большую часть тепла с собой. Там они соприкасаются с менее нагретой частью стержня и отдают тепло ей.

Пружины клапана

Пружина работает в условиях больших нагрузок. Основная её задача заключается в создании надёжной и плотной стыковки клапана и седла. Испытывая нагрузки, пружина может сломаться, зачастую это происходит по причине вхождения её в резонанс. С целью предотвращения этого явления, витки пружины делают с переменным шагом.

Так же можно изготовить коническую или двойную пружину. Двойные пружины обладают дополнительным плюсом, так как наличие двух деталей повышает надёжность механизма и уменьшает общий размер пружин.

Дабы исключить возможность резонанса в двойной пружине, направление витков внутренней и внешней пружин делают разными. Так же это позволяет удержать обломки детали, в случае поломки пружины, осколки задержатся между витками.

Пружины для клапанов изготавливают из проволоки, материал которой — сталь. После придания формы, изделие закаляют и подвергают отпуску. Для повышения прочности, обдувают воздухом с добавлением абразивного материала.

Что бы избежать коррозии, пружины обрабатывают оксидом цинка или кадмия. Концы пружин шлифуют и придают им плоскую форму. Это делается для более эффективной фиксации торцов пружин со специальными неподвижными тарелками в блоке цилиндров. Тарелки изготавливают из стали с низким содержанием углерода, верхнюю тарелку фиксируют на клапане при помощи сухарика.

Втулки клапанов и их направляющие

Отвод тепла от стержня клапана и его перемещение в возвратно поступательной плоскости обеспечивают направляющие втулки. В процессе работы сами втулки подвергаются воздействию высоких температур, омываясь горячими отработанными газами. При возвратно поступательном движении клапана между ним и поверхностью втулки возникает трение. Если смазки поступает не достаточно, то трение идёт практически на сухую.

Именно по этой причине к материалу втулок применяют ряд требований, таких, как: стойкость к износу, высоким температурам, трению. Некоторые составы чугуна, алюминиевая бронза, керамика обладают всеми свойствами, необходимыми для создания детали, удовлетворяющей таким требованиям.

Для впускных клапанов, в связи с разницей в температуре нагрева, зазоры между направляющей втулкой и стержнем делаются меньше. Нижнюю часть втулки делают под конус для предотвращения заклинивания клапана.

Выточки под клапана (седла)

Долговечность и правильная работа двигателя внутреннего сгорания напрямую зависят от качества изготовления выточки под клапана. При неправильной стыковке клапана и седла не будет обеспечиваться должная герметичность камеры сгорания, и скорый выход мотора из строя неизбежен. Седла изготавливают непосредственно в головке цилиндра, в данном случае речь идёт о чугунных головках. Либо делают их вставными, из стали, например, в алюминиевых головках.

Вставные седла удерживаются в головке путём запрессовки, или развальцовки.

Количество клапанов в двигателе

Когда речь заходит о клапанах, многие задаются вопросом: «сколько клапанов в двигателе должно быть?» Однозначного ответа нет, определить чёткое количество можно только изучив конструктивные особенности мотора. Учитывая, что в четырёхтактной силовой установке клапан осуществляет такты впуска и выпуска, значит минимальное количество на один цилиндр — два, один впускной и один выпускной.

Современные силовые установки наиболее часто используют конструкцию с четырьмя клапанами (двух впускных и двух выпускных) на каждый цилиндр. При открытии клапана в образовавшееся отверстие происходит заброс топливной смеси, или выход отработанных газов. Чем больше отверстие, тем эффективней будет наполнение или очистка. Соответственно коэффициент полезного действия мотора так же увеличится.

Увеличить отверстие за счёт увеличения тарелки клапана нельзя, поскольку её размер ограничен размером камеры сгорания. Поэтому для улучшения качества смесеобразования устанавливают большее количество клапанов на один цилиндр.

Встречаются схемы, в которых применяются два, три, и даже пять клапанов на цилиндр. Учитывая, что процесс наполнения более важен для работы двигателя, количество впускных клапанов в нечётных схемах всегда больше.

Клапаны 101: Типы клапанов, размеры, стандарты и многое другое

Что такое клапаны и как они работают?

В своей основе клапаны представляют собой устройства, предназначенные для управления, регулирования или направления потока в системе или процессе.

Они часто обладают рядом характеристик, которые помогают определить их идеальное применение.

Однако, если вы хотите контролировать поток, обеспечивать безопасность в системе, которая перекачивает жидкости, твердые вещества, газы или что-то среднее между ними, скорее всего, вам помогут клапаны из нержавеющей стали.

Клапаны выполняют несколько функций, в том числе:

• Запуск или остановка потока в зависимости от состояния клапана
• Регулирование потока и давления в системе трубопроводов
• Управление направлением потока в системе трубопроводов трубопроводная система
• Повышение безопасности за счет сброса давления или вакуума в трубопроводной системе

Объяснение методов открытия клапана

Хотя многие клапаны выполняют схожие задачи, механические способы их достижения могут различаться.

То, как клапан открывается и закрывается, не только влияет на общую производительность, но также определяет степень контроля над потоком и скорость работы клапана.

Большинство клапанов относятся к одной из трех категорий:

• Многооборотные клапаны: Думайте об этих клапанах как о винте или поршне. Вы проворачиваете рукоятку, и заглушка, пластина, мембрана или другое препятствие перемещается на пути трубы, блокируя доступ. В зависимости от клапана эти
  могут иметь более высокие или более низкие дифференциалы, что позволяет открывать или закрывать их с различной скоростью.
• Четвертьоборотные клапаны: Четвертьоборотные клапаны обеспечивают полный диапазон движения при повороте рукоятки на 90 градусов. Это делает их идеальными для ситуаций, когда точность не так важна, как быстрота действия и простота открытия или закрытия.

Помимо механического движения, связанного с клапаном, также учитывайте способ приведения в действие. В большинстве случаев клапаны относятся к одной из трех категорий:

• Ручные клапаны: Эти клапаны обычно регулируются вручную, для приведения в действие используются маховики, ручные уровни, зубчатые колеса или цепи.
• Клапаны с приводом: Часто подключаемые к электродвигателям, пневматическим или пневматическим системам, гидравлическим системам или соленоидам, эти клапаны обеспечивают дистанционное управление и автоматизацию для высокоточных или крупномасштабных приложений.
• Автоматические клапаны: Некоторые клапаны срабатывают при выполнении определенных условий потока. Примеры включают закрытие обратных клапанов во время обратного потока или срабатывание клапанов сброса давления при обнаружении состояния избыточного давления.

Распространенные типы клапанов и их применение

Клапаны имеют ряд характеристик, стандартов и групп, которые помогут вам получить представление об их предполагаемом применении и ожидаемой производительности. Конструкции клапанов являются одним из основных способов сортировки огромного ассортимента доступных клапанов и поиска
хорошо подходит для проекта или процесса.

К распространенным типам клапанов относятся:

Вы также можете увидеть клапаны, классифицированные по функциям, а не по конструкции.

Общие функциональные обозначения и их общие типы конструкции включают:

• Запорные клапаны:  Шаровые, дисковые, мембранные, задвижки, пережимные, поршневые и пробковые клапаны
• Регулирующие клапаны4 Шаровые, 900, мембранные, шаровые, игольчатые, пережимные и пробковые клапаны
• Предохранительные клапаны: Клапаны сброса давления и вакуумные предохранительные клапаны
• Невозвратные клапаны: Поворотные обратные и подъемные обратные клапаны
• Клапаны специального назначения: Многоходовые, поплавковые, донные, шиберные и линейные глухие клапаны

Объяснение размеров клапана: Поддержание потока

Хотя клапаны могут занимать небольшую часть вашего трубопроводного процесса или системы с точки зрения занимаемой площади, они часто составляют значительную часть бюджета проектирования и строительства. Они также оказывают значительное влияние на долгосрочные затраты и общую производительность системы.

Выбор правильного размера клапана важен как для оптимизации затрат, так и для обеспечения безопасной, точной и надежной работы.

Первое, на что следует обратить внимание, это общий размер клапана — как с точки зрения физических размеров, так и с точки зрения внутреннего размера и скорости потока (CV).

Выбор клапана, который не соответствует требуемому пространству, может привести к дополнительным затратам. Выбор клапана, который не обеспечивает идеальной скорости потока, может привести как минимум к неточному регулированию потока, а в худшем – к полному отказу системы.

Например, если ваш клапан слишком мал, это может привести к уменьшению расхода на выходе при одновременном создании противодавления на входе. Если клапан слишком большой, вы обнаружите, что управление потоком резко снижается по мере того, как вы переходите от полностью открытого или полностью закрытого положения.

При выборе правильного размера убедитесь, что диаметр соединителя и общий расход клапана соответствуют вашим потребностям. Некоторые клапаны обеспечивают отличный поток, в то время как другие сужают поток и повышают давление.

Это означает, что иногда для регулировки расхода необходимо установить клапан большего размера, чем может подразумевать только диаметр адаптера.

Торцевые соединения клапанов: ключ к хорошей посадке и правильной работе

Поскольку размеры и конструкция не имеют значения, важно также учитывать торцевые соединения клапанов.

Общие типы концов клапанов. Источник: Unified Alloys

Хотя наиболее очевидным следствием здесь является выбор концевого соединения, совместимого с вашим трубопроводом, существуют также функциональные характеристики обычных типов концов, которые могут сделать один клапан более подходящим для ваших нужд, чем другой.

Общие соединения и концы клапана включают:

• В винтовых или резьбе: часто используются в приборовых соединениях или точках образца
• Фланцевые: Наиболее распространенные концы для использования трубопровода
• . Обычно используется в условиях высокого давления или высоких температур
• Приварной враструб: Обычно используется на трубопроводах малого диаметра, где резьбовые соединения не допускаются
• Бесфланец и проушина: Часто используется для компактных клапанов, устанавливаемых в системах с ограниченным пространством

Материалы клапана: обеспечение безопасности и долговечной работы

критически важный аспект в обеспечении безопасной эксплуатации и снижении затрат на техническое обслуживание и замену в течение всего срока эксплуатации.

Клапаны из нержавеющей стали отлично подходят для различных производственных сред, в том числе с агрессивными средами (такими как химические вещества, соленая вода и кислоты), средами со строгими санитарными стандартами (такими как производство продуктов питания и напитков).
и фармацевтика), а также процессы, связанные с высоким давлением или высокими температурами.

Однако, если вы перерабатываете растворители, топливо или летучие органические соединения (ЛОС), выбор материала клапана из негорючего материала, такого как латунь, бронза, медь или даже пластик, часто является лучшим вариантом. . Помимо правильного выбора
материал корпуса, внутренние (смачиваемые) детали отделки также должны быть оценены на химическую совместимость. Если ваш клапан содержит эластомеры, их также следует оценить на химическую совместимость, а также ограничения по давлению и температуре.

Стандарты на клапаны: соответствие требованиям и нормативным требованиям

В зависимости от предполагаемого использования вы можете обнаружить, что клапаны должны соответствовать определенным стандартам, чтобы соответствовать нормативным требованиям безопасности, санитарии или другим требованиям.

Несмотря на то, что существует слишком много организаций по стандартизации и потенциальных правил, чтобы их можно было подробно охватить, общие организации по общим стандартам включают:

• CSA Group (CSA)
• Американское общество инженеров-механиков (ASME)
• Американский национальный институт стандартов (ANSI)
• Американское общество по испытанию материалов (ASTM International)
• Общество стандартизации производителей (MSS)
• Международная организация по стандартизации (ISO)
• Организация общественного здравоохранения и безопасности (NSF)
• NACE International (NACE)
• Американский институт нефти (API)
• Американская ассоциация водопроводных сооружений (AWWA)

Также необходимо учитывать отраслевые стандарты.

Major standards organizations by industry include:

• ASHRAE Valve Standards
• ASME BPVC Valve Standards
• ASSE Valve Standards
• ISA Valve Standards
• NFPA Valve Standards
• SAE Valve Standards

Final Thoughts

Выбор подходящего клапана для вашего проекта может показаться сложным. Однако, начав с общих характеристик, таких как конструкция клапана , размер клапана и способ срабатывания — вы можете быстро ограничить свои возможности для определения
лучшие клапаны для ваших нужд.

Независимо от того, проектируете ли вы новую технологическую систему или хотите модернизировать или обслуживать существующую систему, выбор клапанов и фитингов Unified Alloys поможет вам найти идеальное решение для вашего применения и условий использования. Являясь ведущим поставщиком сплавов из нержавеющей стали, клапанов, фланцев и многого другого, наши специалисты уже более 40 лет помогают предприятиям промышленности в Канаде и Северной Америке. Нужна помощь или есть вопрос? Свяжитесь с нами для индивидуальной помощи.

Руководство по клапанам. Клапаны представляют собой механические устройства, которые регулируют поток и давление в системе или процессе.

Клапаны представляют собой механические устройства, которые регулируют поток и давление в системе или процессе. Они являются важными компонентами трубопроводной системы, по которой транспортируются жидкости, газы, пары, суспензии и т. д.

Доступны различные типы клапанов.. запорный, шаровой, пробковый, шаровой, двустворчатый, обратный, диафрагменный, пережимной, предохранительный, регулирующий клапаны и т. д. Каждый из этих типов имеет ряд моделей, каждая из которых имеет различные характеристики и функциональные возможности. Некоторые клапаны управляются автоматически, в то время как другие управляются вручную или с помощью привода, пневматического или гидравлического привода.

Функции клапанов:

• Остановка и запуск потока
• Уменьшить или увеличить расход
• Управление направлением потока
• Регулирование расхода или давления процесса
• Разгрузить систему трубопроводов от определенного давления

Существует множество конструкций, типов и моделей клапанов для широкого спектра промышленных применений. Все они удовлетворяют одной или нескольким из указанных выше функций. Клапаны являются дорогостоящими изделиями, и важно, чтобы для их функции был выбран правильный клапан, и он должен быть изготовлен из материала, подходящего для технологической жидкости.

Независимо от типа все клапаны состоят из следующих основных частей: корпус, крышка, трим (внутренние элементы), привод и уплотнение. Основные части клапана показаны на изображении справа.

Корпус клапана

Корпус клапана, иногда называемый кожухом, является основной границей нагнетательного клапана. Он служит основным элементом клапанного узла, поскольку является каркасом, скрепляющим все части вместе.

Корпус, первая граница давления клапана, сопротивляется нагрузкам давления жидкости от соединительного трубопровода. Он получает входной и выходной трубопровод через резьбовые, болтовые или сварные соединения.

Концы корпуса клапана предназначены для соединения клапана с трубопроводом или патрубком оборудования с помощью различных типов концевых соединений, таких как сварка встык или раструб, резьба или фланцы.

Корпуса клапанов отлиты или выкованы в различных формах, и каждый компонент имеет определенную функцию и изготовлен из материала, подходящего для этой функции.

Корпус клапана

Крышка клапана

Крышка клапана

Крышка отверстия в корпусе представляет собой крышку и является второй по важности границей напорного клапана. Как и корпуса клапанов, крышки доступны во многих конструкциях и моделях.

Крышка служит крышкой корпуса клапана, отлита или выкована из того же материала, что и корпус. Обычно он соединяется с корпусом резьбовым, болтовым или сварным соединением. При изготовлении клапана внутренние компоненты, такие как шток, диск и т. д., помещаются в корпус, а затем прикрепляется крышка, которая скрепляет все детали внутри.

Во всех случаях крепление крышки к корпусу считается границей давления. Это означает, что сварное соединение или болты, соединяющие крышку с корпусом, являются деталями, удерживающими давление. Крышки клапанов, хотя и необходимы для большинства клапанов, вызывают беспокойство. Крышки могут усложнить изготовление клапанов, увеличить размер клапана, составить значительную часть стоимости клапана и стать источником потенциальных утечек.

Обвязка клапана

Съемные и заменяемые внутренние детали клапана , контактирующие с протекающей средой, в совокупности обозначаются как Обвязка клапана . К этим деталям относятся седло(я) клапана, диск, сальники, прокладки, направляющие, втулки и внутренние пружины. Корпус клапана, крышка, уплотнение и т. д., которые также соприкасаются с протекающей средой, не считаются тримом клапана.

A Характеристики трима клапана определяются поверхностью контакта диска и седла и отношением положения диска к седлу. Благодаря триммеру возможны базовые движения и управление потоком. В конструкциях трима с вращательным движением диск скользит близко к седлу, вызывая изменение отверстия для потока. В конструкции трима с линейным перемещением диск поднимается перпендикулярно от седла, так что появляется кольцевое отверстие.

Детали трима клапана могут быть изготовлены из различных материалов из-за различных свойств, необходимых для противостояния различным силам и условиям. Втулки и сальниковые уплотнения не испытывают таких сил и условий, как диск и седло клапана.

Свойства текучей среды, химический состав, давление, температура, расход, скорость и вязкость являются одними из важных соображений при выборе подходящих материалов трима. Материалы трима могут быть, а могут и не совпадать с материалом корпуса клапана или крышки.

▸
Трим клапана API 600 Нет

Диск клапана и седло(я)

Диск Диск – это деталь, которая пропускает, дросселирует или останавливает поток в зависимости от его положения. В случае пробки или шарового крана диск называется пробкой или шаром. Диск является третьей по значимости первичной границей давления. Когда клапан закрыт, на диск действует полное давление системы, и по этой причине диск является компонентом, зависящим от давления. Диски обычно кованые, а в некоторых конструкциях имеют твердую поверхность для обеспечения хороших износостойких свойств. Большинство клапанов названо конструкцией их дисков.

Седло(я) Седло или уплотнительные кольца обеспечивают посадочную поверхность для диска. Клапан может иметь одно или несколько седл. В случае шарового или обратного клапана обычно имеется одно седло, которое образует уплотнение с диском, чтобы остановить поток. В случае задвижки имеется два седла; один на стороне вверх по течению, а другой на стороне вниз по течению. Диск задвижки имеет две посадочные поверхности, которые соприкасаются с седлами клапана, образуя уплотнение для остановки потока. Для повышения износостойкости уплотнительных колец их поверхность часто наплавляют путем сварки с последующей механической обработкой контактной поверхности уплотнительного кольца. Чистовая обработка поверхности седла необходима для хорошего уплотнения, когда клапан закрыт. Уплотнительные кольца обычно не считаются деталями, контактирующими с давлением, поскольку корпус имеет достаточную толщину стенки, чтобы выдерживать расчетное давление, не полагаясь на толщину уплотнительных колец.

Шток клапана

Шток клапана обеспечивает необходимое движение диска, плунжера или шара для открытия или закрытия клапана и отвечает за правильное положение диска. Одним концом он соединен с маховиком клапана, приводом или рычагом, а другим — с диском клапана. В задвижках или шаровых кранах линейное движение диска необходимо для открытия или закрытия клапана, в то время как в плунжерных, шаровых и дроссельных клапанах диск вращается, чтобы открыть или закрыть клапан.

Стержни обычно кованые и соединены с диском резьбой или другими способами. Для предотвращения утечек в области уплотнения необходима тонкая обработка поверхности штока.

Существует пять типов штоков клапанов.

• Поднимающийся шток с наружным винтом и хомутом
  Наружная часть штока имеет резьбу, а часть штока в клапане гладкая. Резьба штока изолирована от потока среды набивкой штока. Доступны два разных стиля этих дизайнов; один с маховиком, прикрепленным к штоку, чтобы они могли подниматься вместе, а другой с резьбовой втулкой, которая заставляет шток подниматься через маховик. Клапан этого типа обозначается буквами «O. S. и Y». является общей конструкцией для клапанов NPS 2 и более.
• Поднимающийся шток с внутренним винтом
  Резьбовая часть штока находится внутри корпуса клапана, а уплотнение штока вдоль гладкой части, которая подвергается воздействию атмосферы снаружи. В этом случае резьба штока находится в контакте с протекающей средой. При вращении шток и маховик вместе поднимаются, чтобы открыть клапан.
• Невыдвижной шток с внутренним винтом
  Резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана перемещается вдоль штока, как гайка, если шток вращается. Резьба штока подвергается воздействию текучей среды и поэтому подвергается ударам. Вот почему эта модель используется, когда пространство ограничено для возможности линейного перемещения, а проточная среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.
• Подвижный шток
  Этот шток клапана не вращается и не поворачивается. Он входит и выходит из клапана, чтобы открыть или закрыть клапан. Эта конструкция используется в ручных рычажных клапанах быстрого открытия. Он также используется в регулирующих клапанах, приводимых в действие гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
• Поворотный шток
  Эта модель широко используется в шаровых, плунжерных и поворотных затворах. Движение штока на четверть оборота открывает или закрывает клапан.

В главном меню «Клапаны» вы найдете несколько ссылок на подробные (большие) изображения клапанов с выдвижным и невыдвижным штоком.

Уплотнение штока клапана

Для надежного уплотнения штока и крышки необходима прокладка. Это называется уплотнением, и оно снабжено, например, следующие компоненты..

• Сальниковая втулка, которая сжимает набивку сальником в так называемую сальниковую коробку.
• Сальник, разновидность втулки, сжимающей набивку в сальник.
• Сальник, камера, в которой сжимается набивка.
• Набивка из нескольких материалов, таких как тефлон®, эластомерный материал, волокнистый материал и т. д.
• Заднее сиденье — это место для сидения внутри капота. Он обеспечивает уплотнение между штоком и крышкой и предотвращает повышение давления в системе против уплотнения клапана, когда клапан полностью открыт. Задние седла часто применяются в запорных и запорных клапанах.

Важным аспектом срока службы клапана является уплотнительный узел. Почти все клапаны, такие как стандартные шаровые, шаровые, запорные, пробковые и дроссельные клапаны, имеют узел уплотнения, основанный на силе сдвига, трении и разрыве.

Поэтому упаковка клапана должна быть выполнена надлежащим образом, чтобы предотвратить повреждение штока и утечку жидкости или газа. Если уплотнение слишком слабое, клапан будет протекать. Если набивка слишком тугая, это повлияет на движение и может привести к повреждению штока.

Типичная уплотняя сборка

1 железа Follover

2 железа

3 коробка начинки с упаковкой

4 Задняя сиденье

• СОВЕТСТВЕННЫЙ СОВЕТ 1 . .
  Как установить сальник (v1)
• Совет по обслуживанию 2..
  Как установить сальник (v2)

Бугель клапана и гайка бугеля

Бугель

Бугель соединяет корпус клапана или крышку с исполнительным механизмом. Через нее проходит верхняя часть бугеля, удерживающая гайку бугеля, гайку штока или втулку бугеля, и шток клапана. Хомут обычно имеет отверстия для доступа к сальниковой коробке, звеньям привода и т. д. Конструктивно хомут должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать силы, моменты и крутящий момент, создаваемые приводом.

Гайка бугеля

Гайка бугеля представляет собой гайку с внутренней резьбой и устанавливается в верхней части бугеля, через которую проходит шток. Например, в задвижке гайка бугеля поворачивается, и шток перемещается вверх или вниз. В случае клапанов Globe гайка фиксируется, и шток вращается через нее.

Привод клапана

Клапаны с ручным управлением обычно оснащены маховиком, прикрепленным к штоку клапана или гайке бугеля, который вращается по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы закрыть или открыть клапан. Таким образом открываются и закрываются шаровые и запорные клапаны.

Ручные четвертьоборотные клапаны, такие как шаровые, плунжерные или дроссельные, имеют рычаг для приведения в действие клапана.

В некоторых случаях невозможно или нежелательно приводить в действие клапан вручную с помощью маховика или рычага. К ним относятся:

• Большие клапаны, которые должны работать при высоком гидростатическом давлении
• Клапаны должны управляться из удаленного места
• Когда время открытия, закрытия, дросселирования или ручного управления клапаном больше, чем требуется по критериям проектирования системы

Эти клапаны обычно оснащены приводом.
Привод в самом широком смысле — это устройство, которое производит линейное и вращательное движение источника энергии под действием источника управления.

Базовые приводы используются для полного открытия или полного закрытия клапана. Приводы для управления или регулирования клапанов получают сигнал позиционирования для перемещения в любое промежуточное положение. Существует множество различных типов приводов, но ниже приведены некоторые из наиболее часто используемых приводов клапанов.

• Зубчатые приводы
• Приводы электродвигателей
• Пневматические приводы
• Гидравлические приводы
• Электромагнитные приводы

Дополнительную информацию об приводах см. в главном меню «Клапаны». Клапаны, в которых запорный элемент, как в запорных, шаровых, диафрагменных, пережимных и подъемных обратных клапанах, перемещается по прямой линии, позволяя, останавливая или дросселируя поток.

Четвертьоборотные клапаны. Некоторым поворотным клапанам требуется приблизительно четверть оборота, от 0 до 90°, движения штока, чтобы полностью открыться из полностью закрытого положения или наоборот.

Классификация клапанов по движению

Номинальные характеристики класса

Номинальные характеристики клапанов по давлению-температуре обозначаются номерами классов.