Найбільш типовий тип клапана у світі на сьогодні, ймовірно, є гвинтовим клапаном. Мільйони використовуються, і більшість знаходяться під вашим носом або буквально під руками, коли ви миєте в раковині. Правильно: клапанний крани насправді є гвинтовим клапаном, прихованим під блискучим хромуванням. Ці утилітарні пристрої управління потоком є також серцевиною кожного шнурного нагрудника. Справді, у сантехнічній промисловості сьогодні використовується більше шарових клапанів, ніж будь-який інший галузевий сегмент.
Тим не менш, земна куля також є клапаном переваги практично у всіх галузях промисловості, де витрати мають регулюватися. Базовий шаровий клапан також схожий на його більш складну кузен, багаторазовий керуючий клапан. Насправді, регулюючий клапан - це справді лише шаровий клапан з дзвінками та свистками, прикріпленими у формі автоматичного управління, збалансованою роботою, позиціонером, контролером, схемами зворотного зв'язку та інше.
Мал. 1. Болтовий клапан гвинта капота 
Мал. 2. Кулькова сталь (ФС) гвинтовий клапан 
Рисунок 3. Клапан герметизуючого тиску 
Рисунок 4. Клапан кулачкового клапана Y-образного тиску найкраще використовується для глобусів
Незважаючи на те, що шаровий клапан може використовуватися як клапан блокування або ізоляції, він призначений, перш за все, для регулювання потоку у частково відкритому положенні, тоді як запобіжні клапани призначені для повністю відкритого або повністю закритого положення. При розгляді шарових клапанів для відключення служби відокремлення, вибір дизайну повинен бути уважно розглянутий, оскільки зберігання щільної пломби проти сильної сили, що натискає на диск, важко.
Конструктори трубопроводів, вказуючи клапан, в першу чергу вважають, наскільки добре емулюється прямий пробіг труби, поки він знаходиться у відкритому положенні. Запобіжні клапани, такі як ворота, метелики та повний портовий кульок, дуже добре працюють у цьому відношенні. Однак кульовий шар, через його закручене внутрішнє рух, не спрацьовує, імітуючи прямий пробіг труби. Навпаки, кутовий зигзаговий потік створює фрикцію рідини, що у свою чергу сповільнює потоки рідини через клапан. "Cv" (або коефіцієнт вимірювання коефіцієнта витрати) для одних і тих самих габаритних клапанів і гвинтів буде сильно відрізнятися, оскільки затворний клапан забезпечує малий опір потоку у відкритому положенні.
Механізм закриття клапану кулачка, який називається диском або вилкою, може бути оброблений різними формами. Змінюючи форму диска, швидкість течії через клапан, коли вона відкривається, може сильно варіюватися пропорційно кількості витків стовбура. Більшість служб використовують найпоширеніший або "звичайний" дизайн кульок або сферичного типу, оскільки він відкриває більше, ніж інші конструкції для будь-якого певного руху стовбура. Дизайн диска V-port використовується для точного дроселювання завдяки широкому діапазону процентів відтворення та адаптований до всіх розмірів шарових клапанів. Дизайн голок диск використовується для дуже точного регулювання потоку, але зазвичай лише для менших розмірів. Коли потрібне абсолютне зупинення або коли виникає проблема ущільнення рідини з мікрочастими зважених частинок, можна встановити м'яку еластомерну вставку в диск або сидіння.
ПЕРЕХОД
У шарі клапанів, компоненти, які несуть основну частину потоку рідини під час операції закриття, називаються обробкою. Вони - це сидіння та диск, що стоять перед, стовбур і іноді обладнання, яке з'єднує стовбур з диском. Правильне оформлення оздоблення та правильний підбір матеріалів для обробки є критичними для максимального функціонування та довговічності будь-якого клапана, особливо кульових клапанів, що мають високу фрикцію рідини та звивистий шлях проходження. Оскільки сидіння та диск зближуються, швидкість та турбулентність обох збільшуються, створюючи потенціал для пошкодження кавітацією та ерозією. Ця підвищена швидкість може призвести до зносу відсіку, внаслідок чого клапан погано витікає в закритому положенні. Якщо клапан глобуса використовується для контролю над сильно корозійними рідинами, пошкодження кавітації та ерозії можуть посилюватися. Іноді цей дефект виглядає як тонкий шматочок на сидінні або диску, який називається дротяним малюнком. Проте, якщо не буде негайно відремонтовано, цей початковий невеликий шлях витоку може розширюватися і стати основним каналом витоку.
На більш дрібних бронзових гвинтових клапанах, обробка або того ж матеріалу, що і решта клапана, або аналогічний бронзовий сплав з більшою міцністю. На залізних клапанах глобуса звичайний оздоблювальний матеріал - бронза. Обозначення для цієї обробки на залізних клапанах - це "IBBM", що означає "залізне тіло, встановлене на бронзі". Сталеві клапани пропонуються в різноманітних обробних матеріалах, але зазвичай вони мають одну або декілька елементів обробки мартенситних нержавіючої сталі 400 серій Сталь Також використовуються тверді облицювання, такі як Stellite, а також 300 неруйнівних сталей і мідно-нікелеві сплави.
ПАПЕРИ ТА ДИЗАЙН
Глобусні клапани доступні в трьох основних моделях. Найбільш поширеним є "T" шаблон, де стебло перпендикулярно трубній лінії. Подібний шаблон T є шаблон кута, але потік повертається на 90 градусів у клапані, щоб кутовий клапан слугував як пристроєм керування потоком, так і трубопроводом 90 градусів. Кутовий кутовий шаровий клапан як і раніше широко використовується на вершині котлів, і є шаблоном, який використовується для більшості дроселей на виробничих підрозділах нафтових свердловин, що називають новорічні ялинки.
Дизайнери клапанів не були задоволені дизайном базового клапана. Хоча інші старі конструкції клапанів, як-от типи воріт і вилок, залишилися практично такими ж, як і 100 років тому, дизайнери розтягнули межі шарового клапана, щоб перетворити його в високопродуктивний пристрій керування потоком.
Третій і найновіший дизайн, "Y" шаблон, був розроблений з метою зменшення турбулентності, що відбувається в корпусі гвинтокрила, а також забезпечує більш жорсткий дизайн. У цьому типі куля капот, стовбур і диск нахиляються на 30 градусів до 45 градусів, що призводить до більш прямолінійного потоку і менш фрикції рідини. Це зменшення тертя означає менший потенціал для ерозійного пошкодження клапана, а також кращі загальні характеристики потоку трубопровідної системи.
Клапани Globe поставляються в різних конструкціях капоту, і кожна конструкція має свою ціль. Для маленьких бронзових клапанів найпопулярнішим є конструкція внутрішньо-гвинтового стовбура. У цьому конструкції нитки стовбура містяться в обкладинці тиску / рідини капота клапана. Такий дизайн легко виготовляється, але він має один недолік - нитки піддаються робочій рідині. В результаті, критичні нитки штока можуть бути пошкоджені під дією корозійної рідини. Однак цей клапан зазвичай використовується для води або пари низького тиску.
На клапанах, більших, ніж NPS 2, або для клапанів, що працюють при агресивному обслуговуванні, набагато кращими є проекти капотів, де швелкові нитки знаходяться поза контуром тиску / рідини. Найбільш поширеними з цих конструкцій називають зовнішній гвинт та ярмо, також відомий як OS & Y, який є найбільш поширеним дизайном для великих промислових шарових клапанів.
З'єднання корпусу / капота на шарових клапанах поставляється в різних конструкціях. Обидва різьбові з'єднання та соединительные кріплення знаходяться на більш дрібних бронзових клапанах, а болтовий капот знаходиться на більшості клапанів зі сталі та заліза. Капот ущільнювача тиску використовується на високотемпературних високотемпературних кульових клапанах, наприклад, у конструкції Y-схеми.
ПІДКЛЮЧЕННЯ КОТЛА
Глобусні клапани і котли буквально і образно були пов'язані більше 150 років. Насправді, шарові клапани настільки критичні для котлів, що Американське товариство інженерів-механіків (ASME) котла та котла судин для тиску диктує, як клапани повинні використовуватися в обслуговуванні котлів. Перший клапан на лінії випуску котла зазвичай є запобіжним клапаном, також відомим як запобіжний клапан без зворотного повернення або котла. Стоп-перевірка насправді є двома клапанами в одному глобусному клапані для регулювання потоку та зворотного клапана для запобігання зворотному потоку. Диск на зупинці не прикріплений до стелі, але керується капотом клапана, що дозволяє вільно рухатися вгору і вниз, коли піднімається шток. Це дозволяє регулювати швидкість потоку, але при зворотному потоці відключений диск працює як поршневий зворотний клапан і швидко закривається, запобігаючи зворотному потоку в котел. Якщо це необхідно для більш жорсткого вимикання, то стовп стоп-чеків можна опустити, запобігаючи рух диска до повного відкритого положення.
Окрім регулювання виходу котла, запобіжний клапан також використовується для інших застосувань, де об'єднання зворотного й гвинтового клапанів має сенс для конструктора трубопроводів.
Ще одне додаток до клапану котла на котушці відстежує свою спадщину назад до залізного коня. Коли ви бачите фотографії локомотива з величезними струменями пари, що протікає з її боків, ви дивитесь на робочий клапан з піддувом котла. Клапан, що здувається, дозволяє видаляти з котла зайву воду, яка іноді потрібна. Заглушене гвинтові клапани все ще використовуються на стаціонарних котлах.
Адаптований дизайн
Гальмівний клапан не тільки запустив промисловість клапанів в цілому, але й створив величезний сегмент контрольного клапана, який існує сьогодні. Дизайнери системи управління взяли оригінальний гвинтовий клапан і перетворили його в автоматичний регулюючий пристрій, щоб вирішити проблеми управління рідиною продуктивніше. Спочатку ці клапани, регулюючі тиск, були розроблені для контролю пари в котлах та насосах. Ці ранні регулюючі клапани, також відомі як губернатори, тепер називаються регулюючими клапанами і застосовуються в усьому світі практично у кожній галузі, що потребує контролю над рідиною.
Конструкція шарових клапанів також дуже пристосована до інших послуг, крім регулювання або блокування маховика або виконавчого механізму. Якщо ви візьмете стандартний клапан кулачка, зніміть його маховик і втулку ярлика і заміните їх на калібровану пружину або противагу, а куля стане запобіжним клапаном. Якщо ви видалите той самий маховик і втулку ярлика і замініть їх плавачем і важільним, це стане рівнем керування клапаном. І, мабуть, найпомітнішою адаптацією клапана шарів є пожежний гідрант, який є гвинтовим клапаном з маховичком і втулкою ярма, заміненим довгою подовжувальною трубкою і капелюшкою.
Менше - краще
На відміну від деяких інших конструкцій клапанів, таких як ворота та метелики, куля не виробляється з дуже великими розмірами. Частково це пояснюється тим, що велика площа диска, що діє безпосередньо на стовбур, створює значно більшу силу, ніж та, що створюється для воріт або іншого запобіжного клапана такого ж розміру. Великі глобусні клапани, що працюють під високим тиском, майже завжди потребують механічної допомоги для закриття під тиском, як правило, у вигляді ручного або моторизованого шестеренчастого механізму або, в деяких випадках, рульового удару. Внаслідок великої площі поверхні клапанного диска та тиску, що подається на диску знизу, великі клапани зі світлодіодом низького тиску вимагають додаткової міцності в конструкціях капоту, щоб вони не згиналися та не просочувалися повз сидіння в закритому положенні.
Незважаючи на те, що дуже великі шарові клапани не є загальноприйнятими, маленькі кульові клапани, які поміщаються в долоні вашої руки, є. Ці невеликі клапани, як правило, виготовляються з твердого розчину, широко застосовуються для інструментальних клапанів в наукових середовищах, при застосуванні рідких зразків або в будь-якому місці, де потрібне регулювання рідини малого діаметра. Багато з них - типи голок-дисків і дуже точний контроль потоку. Деякі з них також оснащені різноманітними трубними з'єднаннями, що забезпечують легке підключення до трубопроводів. Хоча більшість гвинтових стовбурів клапана мають обертальний тип, у деяких з них є не обертаються стебла, щоб зменшити можливість стрибу у стовбурі.
Більшість кульових клапанів призначені для регулювання потоку, але деякі спеціально розроблені типи високого тиску Y-артерії мають важливе значення в умовах щільного закупорювання рідини в блоці або в режимі вимкнення. Оскільки диск рухається вниз безпосередньо на сидіння, тяга на стовбур переноситься безпосередньо в силу сидіння. Це дозволяє практично всім вихідним силам виконавчого механізму використовувати для ущільнення клапана перед витоком. Найчастіше ці кубики високого тиску створюються за допомогою герметизуючого тиску замість болтів. Капот з пломбувальним тиском підвищує герметичність при збільшенні тиску внутрішньої рідини.
Гальванічні клапани, як правило, мають бажане напрямок потоку, що зазвичай підтверджується стрілкою, штампованою або кинутою назовні корпусу клапана. Для більшості загальних сантехнічних і промислових застосувань основне напрямок потоку знаходиться вгору проти диска. Цей висхідний потік стає більш гладким на диску та навколо нього, і він забезпечує вільне обертання диска на стовбур, що дозволяє клапану знаходити своє власне місце або "прилягати" під час закриття. У деяких програмах, таких як послуги з блокування високого тиску або вимкнення, переважний напрямок потоку зменшується на вершині диска, а не під ним. Але ці ситуації зустрічаються рідко.
СТАНДАРТИ І МАТЕРІАЛИ
Конструкція і конструкція клапана Globe охоплюються низкою галузевих специфікацій. Як не дивно, Американський інститут нафти (API), який має стандарти для всіх інших основних типів клапанів, не має стандарту для шарових клапанів, більших за NPS 2. У Таблиці 1 наведено деякі з найбільш поширених стандартів для шарових клапанів.
Матеріали, використовувані в будівництві клапана глобуса, запускають гаму від основних бронзових до високомолекулярних нікелевих суперсплавів. Бронза як і раніше є найбільш використовуваним матеріалом клапана глобуса, а за ним слідує залізо та лита. Для криогенних застосувань популярні клапани з нержавіючої сталі та бронзових шарів, які потребують лише розширеного капоту, щоб ущільнити упаковку сальника.
Таблиця 1. Стандартні клапани загальної кулі
MSS SP-42 - клас 150, корозійно-стійкі, ворота, кулачки та запобіжні клапани
MSS SP-80 - бронзова ворота, кульовий кут, зворотні клапани
MSS SP-85 - сірі залізні гвинти та кутові клапани, фланцеві та різьбові кінці
MSS SP-118 - Компактний сталевий шар та запобіжні клапани (хімічна та нафтопереробна установка)
API 602 - Сталеві ворота, кулачки та запобіжні клапани для розмірів dn 100 (NPS 2) і менші для нафтогазової промисловості
BSI 1873 - Сталеві гвинтові та гвинтові запобіжні та запобіжні клапани (фланцеві та стикувальні кінці) для нафтової, нафтохімічної та суміжних галузей
ISO 12149 - Клапани сталеві гвинтові з болтовим капотом для універсальних застосувань
MSS - Товариство стандартизації виробників клапанів та фітингів
API - Американський інститут нафти
BSI - Британський Інститут Стандартів
ISO - Міжнародна організація стандартів
Незалежно від того, керує вода ванни в змішувачі, масло в НПЗ або парі на електростанції, шарові клапани "солдати на" 24 години на добу. Навіть незважаючи на те, що їх основний дизайн не змінився значно протягом 150 років, ці благородні члени сімейства клапанів продовжують добре працювати і повинні надавати цінний сервіс для галузі управління потоком протягом наступних 150 років.
