Клапана какие: виды, типы клапанов, устройство и принцип работы

alexxlab | 11.12.2019 | 0 | Разное

Типы клапанов, какие клапаны бывают?

Главная | Статьи о трубопроводной арматуре | Типы клапанов, какие клапаны бывают?

Клапаны разных типов являются одним из самых востребованных элементов трубопроводов. Их предназначение состоит в том, что бы перекрывать поток газа или жидкости в трубопроводе, регулировать его силу и направлять. В процессе эксплуатации они испытывают постоянные нагрузки, и поэтому подвержены повышенному износу.

 

Различают несколько типов клапанов, в зависимости от предназначения и устройства.

 

1. Запорные клапана или вентили. Основное их применение состоит в том, чтобы глухо перекрывать поток в трубопроводе. Как правило, для этого требуется небольшое усилие при повороте затвора. Качественный клапан будет плотно закрываться, исключая даже мельчайшие щели, для полной герметизации.

2. Обратный клапан поворотного типа. Задача его состоит в том, чтобы перекрывать трубопровод в случае падения давления, во избежание образования обратного потока. Затвор в таких клапанах поворачивается вокруг оси, которая смещена от центра. В зависимости от строения различают две модификации — простые и безударные клапана. В первых ось вращения выведена из трубопровода, а во втором — пересекает его.

3. Обратный клапан подъемного типа. Затвор автоматически выдвигается перпендикулярно направлению движения потока в трубопроводе. Применяются так же специальные приёмные клапана, устанавливаемые в начале трубопровода. Они зачастую оборудованы специальной сеточкой для фильтрации.

4. Предохранительный клапан — важный элемент любого трубопровода высокого давления. Он срабатывает в случае повышения внутреннего давления выше критической отметки. После сброса давления возвращается в закрытое состояние. Наиболее широкое распространение получили клапаны с пружинным механизмом. Пружина подбирается в зависимости от требуемого максимального давления. Это позволяет изготавливать клапаны для широкого диапазона рабочих давлений, применяя пружины разной упругости.

5. Регулирующие клапана. Являются сложным элементом, состоящим из электронной и механической частей. Электронная часть отслеживает различные параметры в трубопроводе — температуру, давление, плотность. На основании полученных данных изменяется положение задвижки. Такие клапана применяются в механизмах, где требуется создание конкретных условий для протекания технологического процесса.

6. Смесительные клапана. Применяются для смешивания потоков из нескольких трубопроводов. Таким образом регулируется температура жидкостей или происходит приготовление необходимых смесей.

Виды и функции клапанов

Определение клапанов

Клапан – это устройство, являющееся одним из элементов трубопроводной арматуры, предназначенное для открытия, закрытия и регулирования потока рабочей среды. Рабочая среда может быть жидкой (вода, жидкие металлы и прочее), газообразной (воздух, азот, кислород и прочее) и в других состояниях.

Рассмотрим несколько видов клапанов по принципу работы:

• запорные;
• смесительные;
• предохранительные;
• регулирующие;
• обратные клапаны;
• отсечные.

Клапаны и их описание

Запорные клапаны – трубопроводная арматура, конструкция которой выполнена в виде клапана. Клапан используется для перекрытия потока рабочей среды. Большинство клапанов управляются вручную – путем закручивания или откручивания вентиля.

Запорные клапаны бывают: сильфонные, запорно-регулирующие и другие.

Данные клапаны широко используются в трубопроводных системах, в отраслях нефтеперерабатывающей, химической и целлюлозно—бумажной промышленности.

Смесительные клапаны – трубопроводная арматура, обеспечивающая смешивание потоков холодной и горячей воды. Клапаны могут управляться как вручную, так и автоматически – терморегулятором или сервоприводом, с помощью сигнала термостата или контроллера.

Клапаны применяются в таких инженерных системах как горячее водоснабжение, теплый пол и т.п.

Предохранительные клапаны (клапаны давления) – защитная трубопроводная арматура, предупреждающая разрушение оборудования и трубопроводов избыточным давлением среды. Исходное положение клапана закрытое, но при появлении избыточного давления, клапан автоматически открывается и выпускает излишки среды. При стабилизации давления, клапан автоматически закрывается.

Предохранительные клапаны используются повсеместно там, где может возникнуть повышенное давление – это как бытовые сферы деятельности, так и промышленные. В нашем каталоге имеются пружинные предохранительные клапаны.

Регулирующие клапаны – элемент трубопроводной арматуры, который используется для изменения расхода рабочей среды, проходящей через данный участок, с целью регулирования давления, температуры, уровня, концентрации и т.п.

Регулирующие клапаны могут быть: с проточной частью, односедельные фланцевые, двухседельные фланцевые, запорно-регулирующие, фланцевые клеточного типа и другие.

Клапаны используются в тепло- и водоснабжении, системах вентиляции, газоснабжения, нефтегазовой, химической и других отраслях промышленности.

Обратные клапаны – вид защитной трубопроводной арматуры, которую используют для контроля направления движения рабочей среды. Обратные клапаны пропускают среду в одном направлении и не допускают движения в обратном направлении.

Обратный клапан весьма полезен в отоплении и водоснабжении частного дома.

Обратные клапаны бывают: обратные, обратные поворотные, обратные поворотные чугунные и другие.

Отсечные клапаны – вид защитной трубопроводной арматуры, которая используется для быстрого отключения трубопровода в случае непредвиденной ситуации или в виду особенностей технологического процесса.

Клапан действует на основе поданного сигнала от датчиков, а также может быть дистанционно открыт или закрыт обслуживающим персоналом.

Применяются отсечные клапаны в основном в энергетике.

Отсечные клапаны бывают: сальниковые с мембранным исполнительным механизмом (МИМ), сильфонные с мембранным исполнительным механизмом (МИМ), сильфонные с поршневым исполнительным механизмом (ПИМ), сальниковые с поршневым исполнительным механизмом (ПИМ) и другие.

Информацию о клапанах и возможности их приобретения Вы можете получить по телефону: +7 (351) 700-06-01 или e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Впускной и выпускной клапан: описание, характеристика

Главное отличие впускного клапана от выпускного — диаметр тарелки: у впускного она больше. Почему? Потому что всасывание воздуха из атмосферы в цилиндр под действием разрежения происходит с меньшей скоростью, чем выталкивание его из цилиндра поршнем.

Все просто: количество воздуха (или топливовоздушной смеси) — одинаковое, а скорость — разная. Соответственно, там, где скорость ниже, отверстие шире, а закрывающая его тарелка — больше в диаметре. 

Все это справедливо для тех клапанных механизмов, где впускных и выпускных клапанов — равное количество — по одному или по два. Впрочем, есть моторы с нечетным количеством клапанов: два впускных + один выпускной или три впускных + два выпускных. Тут все наоборот: диаметр тарелок выпускных клапанов будет больше, чем у впускных, ибо производитель компенсировал низкую скорость всасывания добавлением одного «лишнего» отверстия, а не увеличением диаметра. Подробнее о соотношении клапанов и цилиндров можно прочитать в соответствующей статье.

Второе важное отличие в конструкции клапанов — их рабочая температура. Впускные клапаны работают при 350-500 градусах, а вот выпускным тяжелее — раскаленные отработавшие газы нагревают их до 700-900 градусов. Поэтому, соответственно, выпускные клапаны часто делают более жаропрочными.

Головки (или тарелки) впускного и выпускного клапанов могут быть как одинакового диаметра, так и разного. (на автомобилях устаревших марок с малым перекрытием клапанов) -моё прим. Обычно головку впускного клапана делают большего диаметра для улучшения наполнения цилиндра. Например, размеры клапанов двигателя автомобиля ГАЗ-53А: диаметр головки впускного клапана 47 мм, а выпускного 36 мм. В дизеле КамАЗ-740 диаметр тарелки впускного клапана 51 мм, а выпускного 46 мм. Впускной большой выпускной маленький.

Выпускной клапан двигателя

Выпускной клапан — элемент ГРМ, при открытии которого происходит удаление (выпуск) отработавших газов из камеры сгорания двигателя. Выпуск газов происходит тогда, когда поршень в цилиндре двигателя направляется от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ). В процессе работы двигателя выпускные клапаны подвергаются значительным термическим нагрузкам, так как постоянно контактируют с раскаленными отработавшими газами. Головка клапана при работе ДВС может разогреваться в пределах 600-800 градусов.

После окончания такта впуска и сжатия главным требованием в момент возгорания топлива в камере сгорания является максимальная герметичность. Впускной и выпускной клапаны закрыты. Когда поршень принял на себя энергию расширяющихся газов после возгорания топливно-воздушной смеси, из камеры сгорания необходимо удалить эти отработавшие газы. Герметизация камеры на данном этапе уже не нужна. За удаление выхлопных газов в конструкции газораспределительного механизма отвечает выпускной тарельчатый клапан, который размещен в головке блока цилиндров (ГБЦ).

На такте впуска создается разряжение, а на такте выпуска в рабочей камере сгорания двигателя образуется повышенное давление. После сгорания смеси топлива и воздуха отработавшие газы покидают камеру сгорания через открывающийся в нужный момент выпускной клапан. Сила давления позволяет газам с легкостью выйти из рабочей камеры. Этим объясняется меньший размер тарелки выпускного клапана сравнительно с тарелкой впускного клапана. На такте впуска разрежение по своей силе меньше давления на выпуске. Выхлопные газы практически выталкиваются наружу через открытый выпускной клапан.

Эффективная герметизация камеры сгорания стала возможна благодаря использованию тарельчатых клапанов в конструкции ГРМ современных ДВС. Устройство клапана простое, элемент имеет тарелку и стержень. Фаска плавно переходит в стержень, что делает клапан достаточно прочным. Коническая форма перехода заметно снижает сопротивление выхлопных газов при выходе из камеры, а также дополнительно улучшает герметизацию.

Открытие выпускного клапана происходит благодаря полученному усилию от кулачка распределительного вала. Стержень (шток) клапана находится в направляющей втулке клапана, которая запрессована в ГБЦ. Кулачок распредвала нажимает прямо на шток клапана или на рокера, от которого усилие передается на стержень. В ГБЦ также размещено седло клапана. Седло клапана представляет собой углубление, которое по своей форме соответствует верхней части тарелки клапана. Тарелка клапана и седло клапана с филигранной точностью прижимаются друг к другу. Данное решение позволяет обеспечить максимальную герметичность в тот момент, когда закрыты впускной и выпускной клапаны. Главной задачей становится исключить прорыв газов из камеры сгорания.

На верхней части стержня клапана выполнена специальная выточка. Указанная выточка является местом установки «сухаря». Данный «сухарь» представляет собой коническое кольцо, которое разрезано на две равных части. Решение необходимо для крепления тарелки пружины клапана. Если открытие клапана осуществляется за счет «толчка» от кулачка распредвала, то закрытие клапана реализовано посредством усилия пружины клапана. Указанная пружина закрывает клапан, плотно прижимая тарелку к седлу. Дополнительно имеется механизм, который осуществляет проворачивание клапана. Это необходимо для равномерного износа клапана и очистки клапана от нагара.

Выпускной клапан работает в крайне сложных условиях. Отработавшие газы вызывают сильную коррозию выпускных клапанов. Если топливо сгорает в камере не полностью, тогда это может привести к прогару клапана. Регулировка клапанного механизма является важной процедурой в процессе эксплуатации ДВС. Раннее закрытие выпускного клапана может привести к быстрому его прогару.

В процессе эксплуатации любого ДВС тарелка клапана и седло покрываются нагаром. Избежать нагара на клапанах практически не представляется возможным. Наличие нагара вызывает постоянный перегрев выпускного клапана. Рано или поздно опорная поверхность клапана начинает выгорать, что приводит к потере герметичности в камере сгорания. Результатом становится прогрессирующая потеря мощности ДВС, затрудненный пуск и т.д.

Появившиеся от перегрева микротрещины на тарелке клапана постепенно увеличиваются, так как раскаленные газы под давлением начинают прорываться наружу из камеры сгорания. Головка клапана в таких условиях деформируется и далее разрушается. Выход клапана из строя фактически означает полную потерю цилиндром двигателя своей функциональности. После замены обязательно требуется притирка клапана к седлу для максимально точного прилегания. Игнорирование процедуры или некачественное выполнение притирки клапанов приведет к быстрому выходу нового клапана из строя.

Вполне очевидно, что перегрев является серьезной проблемой выпускных клапанов. Для изготовления выпускного клапана используется особая хромоникельмолибденовая сталь. Основой является никель, который повышает устойчивость выпускного клапана к механическому разрушению. Сталь для изготовления клапанов отличается высокой жаропрочностью.

Следующим шагом по снижению термонагруженности выпускного клапана становится его конструкция, которая отличается от устройства впускных клапанов.

Стержень выпускного клапана полый, полость заполнена металлическим натрием. Натрий расплавляется и перетекает внутри стержня клапана, что позволяет улучшить теплообмен и равномерно распределить нагрев.

Выпускной клапан также может иметь дополнительную защиту, которая способна значительно продлить срок службы элемента. Единственным недостатком можно считать конечное удорожание производства детали.

Среди наиболее распространенных способов защиты отмечены:

• лазерное легирование;
• метод плазменно-порошковой наплавки;
• наплавка токами высокой частоты;

Плазменно-порошковая наплавка считается одним из наиболее экономически и практически оправданных решений. Для такой наплавки используют различные металлические порошки, в основе которых лежит кобальт или никель. Технологии нанесения покрытия разные, но главной задачей каждого из указанных способов становится наплавление тонкого слоя защиты на поверхность клапана для повышения износостойкости, устойчивости к появлению коррозионных процессов и механическому разрушению.

Впускной клапан двигателя

Впускной клапан — элемент механизма газораспределения ДВС, который отвечает за пропуск в рабочую камеру сгорания топливно-воздушной смеси или только воздуха (для дизельных ДВС или моторов с непосредственным впрыском). Впускной клапан ГРМ осуществляет открытие доступа в цилиндр двигателя, а затем перекрывает доступ перед тем моментом, когда начнется такт сжатия.

Впускные клапаны изготавливают из особой стали. К такой стали для изготовления клапанов двигателя внутреннего сгорания выдвигаются отдельные требования:

• высокая твердость поверхности;
• достаточная теплопроводность материала;
• узкий коэффициент термического расширения;
• противостояние разъедающему влиянию продуктов сгорания;
• возможность противостоять регулярным динамическим нагрузкам при высоком нагреве;

Дополнительные требования к стали для клапанов предполагают отсутствие эффекта закаливания в момент охлаждения клапана после работы в условиях высоких температур. Это означает, что при остывании сталь не должна становится хрупкой. Данным требованиям на 100% не соответствует ни одна из разработанных сегодня марок стали.

Клапаны ДВС изготавливают из высоколегированных сильхромов, что позволяет указанной детали работать в условиях высочайшего нагрева. Такой подход обеспечил нужную прочность клапана, а также возможность элемента противостоять коррозионным процессам, которые активно прогрессируют в среде его работы при высоких температурах около 600 — 800 °C.

Клапаны размещают под определенным углом (30-45 градусов) по отношению к вертикальной оси. Отличием впускного клапана от выпускного является то, что его тарелка имеет больший диаметр сравнительно с тарелкой выпускного клапана. Такое различие вызвано тем, что момент открытия впускного клапана происходит именно тогда, кода в камере сгорания появляется разрежение. В момент выпуска в цилиндре имеет место повышение давления.

Разрежение в цилиндре на впуске уступает давлению по силе на такте выпуска. Для максимально качественного и полного наполнения рабочей топливно-воздушной смесью на впуске необходимы клапана с большей пропускной способностью. Такая пропускная способность реализована посредством увеличения диаметра тарелки впускного клапана или количества впускных клапанов.

Тарелка впускного клапана со стороны рабочей камеры сгорания плоская, а со стороны распределительного вала получает форму конуса. Данный конус еще называется фаской. В момент закрытия впускного клапана фаска прилегает к седлу клапана, которое также представляет собой коническое отверстие в ГБЦ.

Точность посадки впускного клапана обеспечена благодаря использованию направляющей втулки. В указанную втулку вставляется стержень клапана, а сама втулка называется направляющей клапана. Направляющие клапанов запрессованы в корпус ГБЦ, а также дополнительно зафиксированы посредством стопорного кольца.

Современные силовые агрегаты имеют тенденцию к увеличению количества впускных клапанов на цилиндр для улучшения пропускной способности, повышения эффективности наполнения цилиндра рабочей топливно-воздушной смесью и улучшения мощностных и других характеристик ДВС.

Клапан получает внутреннюю и наружную пружины. Данные цилиндрические пружины закрепляют на стержне клапана. Открытие впускного клапана на такте впуска становится возможным благодаря тому, что усилие от кулачка распределительного вала передается на рокера (толкатель). Конструкция современных ДВС подразумевает прямое воздействие кулачка распредвала на клапан. Пружины клапана плотно закрывают (прижимают) клапан обратно после того, как рокер сбегает с толкателя или стержень клапана прекращает контактировать с кулачком распредвала.

Между распределительным валом (его кулачком) и стержнем клапана (его торцевой частью) имеется конструктивный зазор. Такой зазор (может находиться на отметке 0,3-0,05 мм) создан для компенсации теплового расширения впускного клапана.

Открытие и закрытие впускных клапанов в четко определенный момент становится возможным благодаря угловому положению распредвала, которое в точности совпадает с аналогичным положением коленчатого вала ДВС. Получается, положение распредвала в момент открытия впускных клапанов строго соответствует положению коленвала. Конструкции двигателей могут отличаться, количество распредвалов может быть разным.

Впускной клапан начинает приоткрываться немного раньше того момента, когда поршень окажется в ВМТ (высшая мертвая точка). Это означает, что в самом начале такта впуска (когда поршень начинает опускаться вниз), впускной клапан уже немного открыт. Такое решение называется опережением открытия клапана. Различные модели силовых агрегатов имеют разное опережение, а рамки колебаний находятся в пределах от 5-и до 30-и градусов.

Закрытие впускного клапана осуществляется с небольшой задержкой. Клапан закрывается в тот момент, когда поршень в цилиндре оказывается в нижней мертвой точке и далее начинается движение вверх. Цилиндр продолжает наполняться и после начала движения поршня вверх. Такое явление происходит в результате инерционного движения во впускном коллекторе.

Основными неисправностями, которые напрямую связаны с клапанами ДВС, являются: загибание клапанов, зарастание клапанов нагаром и прогар клапана. Загибание клапанов чаще всего происходит по причине обрыва ремня ГРМ. Не менее часто гнет клапана и при неправильно выставленных метках в процессе замены приводного ремня ГРМ. Менять ремень ГРМ и выставлять метки на шкивах распредвала и коленвала нужно с повышенным вниманием.

Неисправностью клапанного механизма становится образование нагара на впускных и выпускных клапанах, что проявляется в повышенном шуме в процессе работы и падении мощности ДВС. Характерно появление металлического стука в области клапанной крышки на ГБЦ, а также проблемы с клапанами выявляют по хлопкам во впускном и выпускном коллекторе.

Нагар на клапанах и седлах не позволяет элементам плотно прилегать друг к другу, что ведет к потере необходимого показателя компрессии в двигателе. Снижение компрессии означает потерю мощности ДВС. Сильный нагар также приводит к перегреву и прогару клапана.

Неисправность пружин клапана может привести к деформации ГБЦ и заеданию стержня в направляющей клапана. Неправильный тепловой зазор между рычагом и стержнем приводит к сильному стуку клапанов. В таком случае необходимо немедленно заниматься выставлением требуемого производителем теплового зазора. Автолюбители называют эту процедуру регулировкой клапанов. Регулировать клапана нужно с определенной периодичностью в процессе эксплуатации мотора, а также если указанная возможность отрегулировать клапана двигателя изначально предусмотрена конструктивно.

Впускной клапан

Впускной клапан газораспределительного механизма открывает доступ в цилиндр топливо-воздушной смеси и прекращает доступ перед началом такта сжатия. В случае с дизельным двигателем клапан пропускает в камеру сгорания только воздух.

При обрыве ремня ГРМ впускные клапана «зависают», так как распредвал перестает вращаться. Тарелки клапанов, оказавшихся открытыми, ударяются о поверхность цилиндра

Клапана располагаются под углом от 30 до 45 градусов относительно вертикальной оси. Тарелка впускного клапана больше, чем у выпускного. Разница обусловлена тем, что в момент открытия впускного клапана в камере сгорания образуется разрежение, а в момент выпуска — повышенное давление. Сила разрежения ниже силы давления, поэтому для впуска требуются клапана с большей поверхностью головки, чтобы обеспечить пропускание необходимого объема топливо-воздушной смеси.

Устройство впускного клапана

Состоит клапан из тарелки и стержня. Плоская со стороны камеры сгорания тарелка впускного клапана имеет конусную форму со стороны распредвала (фаску). При полном закрытии она плотно прилегает к «седлу» (коническому отверстию) в головке блока цилиндров. Точную посадку впускного клапана обеспечивает направляющая втулка, в которой перемещается стержень клапана. Она запрессована в корпус головки блока цилиндров и зафиксирована стопорным кольцом.

Современная тенденция в конструировании ГРМ — увеличение количества впускных клапанов на один цилиндр. Это позволяет увеличить пропускную способность цилиндра и повысить мощность двигателя

Впускной клапан имеет внутреннюю и наружную цилиндрические пружины, которые крепятся на стержне клапана.

В действие впускной клапан приводится рычагом (рокером) от кулачка распределительного вала, или, в большинстве современных двигателей непосредственно давлением кулачка. Пружина обеспечивает постоянный контакт стержня впускного клапана с концом рокера или с кулачком.

Между кулачком распределительного вала и торцом стержня клапана конструктивно закладывается зазор. Это дает возможность компенсировать тепловое расширение впускного клапана. Величина такого зазора составляет 0,3-0,05 мм.

Принцип работы впускного клапана

Своевременное открытие и закрытие впускного клапана обеспечивает угловое положение распределительного вала, точно синхронизированного с таким же угловым положением коленчатого вала. То есть, угловое положение одного строго соответствует определенному угловому положению другого.

В зависимости от модели двигателя, впускных клапанов может быть и несколько на один цилиндр.

Для радикального изменения опережения открытия клапанов необходимо приобрести комплект спортивных распредвалов

Прежде, чем поршень достигнет высшей мертвой точки, начинает открываться впускной клапан — то есть, при такте впуска, к началу движения поршня вниз, клапан уже приоткрыт. Для разных моделей двигателей существует свое опережение открытия клапана. Пределы колебаний составляют 5-30 градусов.

А вот закрытие впускного клапана происходит с некоторой задержкой, после того как поршень достигает нижней мертвой точки и начинает движение вверх. Заполнение цилиндра продолжается даже после начала движения. Это происходит вследствие инерции во впускном коллекторе.

Характерные поломки впускных клапанов

Безусловно, самой распространенной поломкой клапанов необходимо признать их загибание в результате обрыва ремня ГРМ. То же самое может произойти и без обрыва, если заменой ремня занимался непрофессионал, ошибочно выставивший метки на шкивах коленвала и распредвала (или распредвалов). Особенно опасны обрывы для современных сложных двигателей, оснащенных механизмом изменяемых фаз газораспределения и прочими высокотехнологичными системами.

Еще одна распространенная неисправность клапанного механизма зарастание впускных и выпускных клапанов нагаром. Как правило, определить проблему можно на достаточно ранней стадии по снижению мощности и хлопкам во впускном и выпускном трубопроводах, металлическому стуку в головке блока цилиндров и падению мощности двигателя.

Отложение нагара на седлах и клапанах препятствует их плотному прилеганию и уменьшает компрессию. Вследствие этого уменьшается и мощность двигателя. Поломки пружин могут вызвать неплотное прилегание клапана к седлу и приводить к деформации головки блока цилиндров, образованию раковин или заеданию стержня. Большой тепловой зазор между рычагом и стержнем клапана также ведет к появлению резкого металлического стука и падению мощности двигателя.

Материалы для производства клапанов

Для изготовления впускных клапанов используется хромистая сталь, обладающая стойкостью против коррозии в газовых средах при температурах свыше 550 °C. Этот вид стали достаточно хрупок.

Впускные и выпускные клапаны автомобильных двигателей имеют тарельчатую форму. Клапан открывается под действием клапанного механизма, управляемого эксцентриковым кулачком. Работа кулачка синхронизирована с положением поршня и периодом вращения коленчатого вала.

В связи с этим они изготавливаются из более стойких материалов, чем впускные клапаны, и соответственно стоят дороже.

Направляющая втулка клапана расположена соосно с седлом клапана, так чтобы между рабочей фаской клапана и седлом обеспечивался герметичный газонепроницаемый контакт. Рабочая фаска клапана и седло скошены под углом 30° или 45°. Это номинальные значения угла фаски. Фактические значения могут на один-два градуса отличаться от номинальных. Клапаны и седла клапанов, используемые в большинстве двигателей, имеют номинальный угол фаски, равный 45°. Клапан прижимается к седлу под действием пружины. Пружина удерживается на стержне клапана (некоторые автомеханики называют его штоком клапана) опорной тарелкой пружины, которая, в свою очередь, контрится на стержне клапана замком (сухариками). Для демонтажа клапана необходимо сжать пружину и снять сухарики. После этого можно снять пружину, манжету, и вынуть клапан из головки.

Всесторонние испытания показали, что между различными геометрическими параметрами клапанов существуют оптимальные соотношения. В двигателях с цилиндрами внутренним диаметром от 3 до 8 дюймов (от 80 до 200 мм) для впускного клапана оптимальным будет диаметр головки, составляющий приблизительно 45% внутреннего диаметра цилиндра. Оптимальный диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 38% внутреннего диаметра цилиндра. Впускной клапан должен быть больше по размеру, чем выпускной, чтобы пропускать ту же массу газа. Больший по размеру впускной клапан управляет низкоскоростным потоком разреженного газа. В то же время выпускной клапан управляет высокоскоростным потоком сжатого газа. С таким потоком в состоянии справиться клапан меньшего размера. Вследствие этого диаметр головки выпускного клапана составляет примерно 85% диаметра головки впускного клапана. Для нормального функционирования диаметр головки клапана должен составлять приблизительно 115% диаметра клапанного окна. Клапан должен быть достаточно большим, чтобы перекрывать окно. Высота подъема клапана над седлом составляет примерно 25% диаметра головки.

Конструкции клапанов автомобиля

Головки клапанов авто (автомеханики часто называют их тарелками) могут иметь различную конструкцию, они могут быть как жесткими, так и эластичными. Жесткая головка обладает высокой прочностью, сохраняет форму и обладает высокой теплопроводностью. Она также отличается более высокой износоустойчивостью. Эластичная головка, в свою очередь, способна приспосабливаться к форме седла. Поэтому эластичный клапан надежно запечатывает окно, но перегревается, а изгибы при посадке в седло, когда клапан адаптируется к его форме, могут привести к его разрушению. В конструкции клапанов широко используется головка, над лицевой поверхностью которой выступает небольшая шляпка. Такой клапан обладает достаточно небольшим весом, высокой прочностью и теплопередачей, и чуть более высокой ценой. Эластичные головки чаще встречаются у впускных клапанов, а жесткие — у выпускных.

Попадание холодного воздуха на горячие выпускные клапаны сразу после остановки двигателя может привести к серьезным повреждениям клапанов. В двигателях, оснащенных выпускными коллекторными головками и/или прямоточными глушителями, холодному воздуху открыт прямой доступ к выпускным клапанам. Резкое охлаждение может вызвать коробление и/или образование трещин в клапане. В холодную ветреную погоду, когда ветер вдувает холодный наружный воздух прямо в систему выпуска отработавших газов, такие условия — не редкость. Противоточные глушители с длинными выхлопными трубами и каталитическим нейтрализатором отработавших газов снижают опасность возникновения такой ситуации.

Материалы из которых изготавливаются клапаны

Сплавы, материалы из которых изготавливаются выпускные клапаны автомобиля, состоят главным образом из хрома, обеспечивающего высокую жаростойкость, с небольшими добавками никеля, марганца и азотных соединений. Если требуется придать клапану особые характеристики, то он подвергается термообработке. Если конструкция клапана из однородного материала не может обеспечить необходимую прочность и жаростойкость, то его изготавливают сварным — из двух различных материалов. После обработки место соединения частей клапана невозможно различить. Головки клапанов изготавливаются из специальных сплавов, обладающих жаростойкостью, прочностью, коррозионной стойкостью, стойкостью к воздействию окиси свинца и высокой твердостью. Головки привариваются к стержням, изготовленным из материалов, обладающих высокой износостойкостью. В клапанах, предназначенных для работы в особо тяжелых условиях, на рабочую фаску головки и верхушку стержня впускного клапана автомобиля направляются твердосплавные материалы типа стеллита. Стеллит представляет собой сплав никеля, хрома и вольфрама и является немагнитным материалом. В тех случаях, когда необходимо повысить коррозионную стойкость, клапан алитируется. Алитирование рабочей фаски снижает ее износ при использовании неэтилированного бензина. На поверхности клапана формируется пленка окиси алюминия, предотвращающая приваривание стальной фаски клапана к чугунному седлу.

Клапаны с полым стержнем и деформацией седла

В некоторых типах особо мощных двигателей используются выпускные клапаны с полым стержнем, заполненным металлическим натрием. Натрий при нагреве клапана до рабочей температуры расплавляется, превращаясь в жидкость. Этот расплав плещется в канале стержня и отводит тепло от головки клапана в стержень. Далее тепло передается через направляющую втулку клапана и поглощается системой охлаждения. Монолитная конструкция впускного и выпускного клапана при правильном выборе материалов обеспечивает, как правило, хорошие эксплуатационные характеристики автомобильных двигателей.

Клапан прижимается к седлу рабочей фаской, герметично закрывая камеру сгорания. Седло обычно формируется как элемент конструкции в отливке чугунной головки блока цилиндров — такое седло называется встроенным седлом. Седла обычно подвергаются индукционной закалке, чтобы можно было использовать неэтилированный бензин. Это обеспечивает замедление износа седел в процессе эксплуатации двигателя. В процессе износа седла клапан все глубже садится в него — утапливается. В тех случаях, когда коррозионная стойкость и износостойкость должны быть особенно высокими, всегда используются вставные седла. В алюминиевых головках седла и направляющие втулки клапанов — только вставные. Необходимо отметить, что в алюминиевых головках рабочая температура седел выпускных клапанов на 180°Ф (100°С) ниже, чем в чугунных. Вставные седла используются в качестве спасительной меры при восстановлении сильно поврежденных встроенных седел клапанов.

Деформация седла является основной причиной преждевременного выхода из строя клапанов. Деформация седла клапана может быть обратимой — как результат воздействия высокой температуры и давления, или необратимой — как результат действия внутренних механических напряжений. Механическое напряжение — это сила, действующая на тело, которая стремится изменить его форму.

Типы клапанов

Клапаны — называются конструкции арматуры с запорным или регулирующим органом, перемещающимся возвратно-поступательно вдоль центральной оси уплотнительной поверхности корпуса или поворачивающимся вокруг перпендикулярной оси потока среды.

В зависимости от назначения подразделяются следующие типы клапанов: запорные клапаны (вентили), регулирующие клапаны, обратные предохранительные, отсечные и т.д.

 

Клапан запорный (вентиль)

Клапаны запорные предназначены для перекрытия потока рабочей среды в трубопроводе с помощью затвора, который выполнен в виде диска, при поступательном движении шпинделя вдоль оси потока, перпендикулярно плоскости седла. В зависимости от направления потока различают типы клапанов:

•  проходные,
•  прямоточные,
•  угловые.

Клапан регулирующий

Во многих технологических процессах необходимо обеспечить заранее заданный режим, определенной температуры, давления или концентрацией компонентов. Для этого используется регулирующая арматура, которая делится на: регулирующие вентили, регулирующие клапаны и регуляторы давления.  Различают следующие типы регулирующих клапанов:

— по уплотнению штока: сальниковые и бессальниковые;
— по корпусу: двухседельные  и односедельные;
— по типу плунжера;
— по типу привода.

Клапан предохранительный

Для защиты трубопроводов и установок используют предохранительные клапаны, которые выпускают избыточное давление,  не предусмотренное нормальным ходом технологического процесса. Различают следующие типы предохранительных клапанов:

•  по корпусу: угловые или проходные;
•  по количеству седел: одинарные или сдвоенные;
•  по способу нагружения: рычажно-грузовой или пружинный;
•  по ходу затвора: малоподъёмный, среднеподъёмный или полноподъёмный.

Клапан обратный

Бывают случаи, когда в трубопроводах могут создаться такие условия, прикоторых возникает обратный поток среды. Для исключения такой возможности применяются обратные клапаны. Используются следующие типы обратных клапанов: подъёмные и поворотные.

 

 

Разновидности клапанов

Клапаны запорные

Клапаны запорные – это один из наиболее часто используемых видов арматуры для трубопровода. Устройство построено на запорном механизме, движущемся возвратно-поступательно параллельно оси потока воды. Самое известное название, которое получили клапаны запорные — это вентиль, но в действительности, в соответствии с ГОСТом 24856-81, применение названия «вентиль» не считается правильным.

Клапаны запорные выполнены из таких металлов металлы, как чугун, латунь, бронза, алюминий, титан и неметаллические сплавы. Механизм вентилей бывает угловым, прямоточным и игольчатым.

Большим преимуществом такого вида, как клапаны запорные является небольшой по сравнению с другими видами ход затвора, который требуется для полного открывания запорного механизма.

С этой целью тарелку вентиля достаточно приподнять на 1/4 диаметра отверстия находящегося в седле. Но для того, чтобы открыть задвижку, клин или диск перемещают на величину, которая равна диаметру отверстия. Этим и объясняется то факт, что клапаны запорные производят со значительной меньшей высотой, чем задвижку, имеющую тот же диаметр прохода. Но строительная высота у нее больше, чем у задвижки.

Клапаны обратные поворотные

Клапаны обратные поворотные; устройства с обратной поворотной конструкцией работают в автоматическом режиме и предназначены для предотвращения обратного потока рабочей среды в трубопроводе. Клапаны обратные поворотные имеют две конструкции: подъемную и поворотную. Вентили состоят из диска, который производит движения обратно-поступательного характера. Клапаны обратные поворотные оснащены специальным затвором, крутящимся вокруг оси в горизонтальном направлении. Ось расположена в центре седла и трубопроводного механизма.

На трубопроводе, имеющем горизонтальное направление, клапаны обратные затворные располагают в положении крышкой вверх. На трубопроводе, имеющем вертикальное направление, арматура располагается в соответствии с направлением стрелки по направлению вверх. Поток среды в трубопроводе должен быть направлен под диск захлопывающего механизма.
Клапаны обратные затворные обладают следующими техническими данными:

DN – от 15 до 2200 мм;
PN – от 2,5 до 250 кгс/см2;
Температура рабочей среды должна составлять до 600 °С.

Клапаны отсечные

Клапаны оотсечные относится к разряду запорных устройств. Его основной показатель — это моментальность срабатывания. Он используется в том случае, когда в трубопроводной системе требуется устройство, которое в состоянии обеспечить минимальную продолжительность времени при процессе открывания и закрывания. С этими целями в клапаны отсечные монтируются электро-пневматические или электромагнитные приводы.

Клапаны предохранительные

Клапаны предохранительные предназначены для трубопроводной системы. Она служит надежной защитой от разрушения механического характера разрушения сосудов и трубопроводов, в которых наблюдается усиленное давление. Клапаны предохранительные функционирует посредством автоматизированного выпуска избытка жидкости, паров и газов из труб при излишнем уровне давления. После того как среда будет сброшена показатель давления падает до отметки ниже, чем при начале реагирования клапана. Клапаны предохранительные действуют автоматически и остаются в закрытом положении до того момента, пока давление в системе не возрастет чрезмерно.

К технической характеристике этого вида относится давление срабатывания и его пропускная способность, то есть то количество среды, которое сбрасывается за определенное время при клапане в открытом положении.

 

Клапаны распределительные

Клапаны распределительные направляют рабочую среду в один или более трубопроводы. Клапаны распределительные делятся на категории на основании количества патрубков в их схеме. Клапаны распределительные бывают трехходовыми (с тремя патрубками), четырехходовыми ( с четырьмя патрубками) и многоходовыми.

Чаще всего электромагнитное клапаны распределительные применяются для управления пневматическими приводами и гидроприводами. Его также используют для взятия проб воздуха из нескольких камер. При функционировании в пневматическом приводе сброс отработанного воздуха может осуществляться прямо в атмосферу или в емкость. После того как управляющая среда подаст давление в цилиндр, оно должно быть зафиксировано. Это операция выполняется посредством электромагнитного привода без наличия или с наличием защелки, которая фиксирует положение золотника в нужном положении. Применимы и конструкции с обратным механизмом.

Клапаны смесительные

Клапаны смесительные разработаны с целью смешивания в нужных пропорциях различных сред. К примеру, перемешать холодный и горячий поток воды, при этом температура смеси остается на определенном показателе. Или же изменяя температуру по требуемым параметрам. Клапаны смесительные относятся к разряду регулирующих устройств.  В смесительной арматуре командный сигнал, который отвечает за положение плунжера, определяет параллельно расход двух сред. В арматуре с регулирующим назначением положением плунжера определяется расходование лишь одной среды. Клапаны смесительные управляются посредством пневматического исполнительного механизма (МИМ) или же электрического исполнительного механизма (ЭИМ).

Клапаны электромагнитные

Клапаны электромагнитные бывают двух типов: с прямым и непрямым принципом действия.Посредством электромагнитного клапана прямого действия обеспечивается открывание или же закрывание клапанов посредством движущегося сердечника при подпитке катушки электромагнитного клапана.

Клапаны электромагнитные, функционирующие на основе непрямого действия, функционируют за счет подпитки катушки замещающего клапана. А основной клапан открывается посредством воздействия давления из среды и его компенсации при минимальных механических усилиях. Клапаны электромагнитные с механизмом непрямого действия пользуются энергией рабочей среды, которая проходит через клапан. Поэтому у них перечень рабочих давлений значительно больше, также большее количество условных диаметров и соленоидов относительно невысокого уровня мощности.

Для надежного функционирования, как правило, выбирают клапаны электромагнитные лучше выбрать модель клапана с прямым действием, которая не так реагирует на чистоту воздуха, температуру окружающей среды и имеет более точное срабатывание и прочность в работе. Клапаны электромагнитные имеют большой плюс — быстрое реагирование.

Юсуф Булгари

Читайте также:

Технический ремонт турубопроводной арматуры

Капитальный ремонт трубопроводов

Клапаны обратные

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.

КЛАПАН – это… Что такое КЛАПАН?

КЛАПАН — (нем. Klappe). 1) небольшая пластинка, закрывающая отверстия духовых инструментов, трубок и пр. 2) лоскут материи, которым прикрывается карман. 3) всякая заслонка, задвижка, делаемая в виде дверец или отворяющейся крышки. Словарь иностранных слов …   Словарь иностранных слов русского языка

КЛАПАН — КЛАПАН, в бензиновом или дизельном двигателе устройство, регулярно открывающее и закрывающее впускную и выпускную части камеры сгорания или цилиндра двигателя. Состоит из диска, прикрепленного к стержню, который удерживается пружиной напротив… …   Научно-технический энциклопедический словарь

КЛАПАН — КЛАПАН, клапана, муж. (нем. Klappe). 1. Род крышки на небольшом отверстии в каком нибудь механизме, открывающей и закрывающей это отверстие во время действия механизма. (тех.). Клапан нагнетательного насоса. Предохранительный клапан (клапан в… …   Толковый словарь Ушакова

КЛАПАН — (Palm) полоса парусины, пришитая у места соединения двух частей тента или чехла. Служит для прикрытия просвета в месте шнуровки, образующегося при соединении этих частей. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское… …   Морской словарь

клапан — вентиль, поршень, заслонка, створка; вантуз, рот, кингстон, клапанок, детандер, пистон, клинкет, сапун, дроссель, нашивка, суфлер, гульфик, снорт Словарь русских синонимов. клапан сущ., кол во синонимов: 25 • автоклапан (1) …   Словарь синонимов

КЛАПАН — (от нем. Klappe крышка заслонка), в технике деталь или устройство для управления расходом газа или жидкости изменением площади проходного сечения (напр., дроссельные, предохранительные, регулировочные) …   Большой Энциклопедический словарь

КЛАПАН — КЛАПАН, а, муж. 1. Деталь или устройство, род регулирующего затвора в механизме, инструментах. Регулировочный, предохранительный, всасывающий к. К. трубопровода. К. музыкального инструмента. 2. Нашивка из куска материи, прикрывающая отверстие… …   Толковый словарь Ожегова

КЛАПАН — муж., нем. закрышка, покрышка, заставка; в насосах: замычка, глотник, вздошник, запирка, зажимка, затулка, затворка; в муз. духовых орудиях: затулка над дырочкой, для перебору пальцами; в сердце и в чернокровных сосудах: затулка, затворка,… …   Толковый словарь Даля

КЛАПАН — деталь самых разнообразных форм, служащая для открытия или закрытия отверстий. То и другое осуществляется либо путем отодвигания и придвигания К. вдоль осевой линии отверстия (осевые или обыкновенные К.), либо путем поворота К. вокруг оси,… …   Технический железнодорожный словарь

клапан — КЛАПАН, а, м. (мн. а, ов). 1. Рот Чего клапана то пооткрывали? 2. Дурак, недоумок …   Словарь русского арго

клапан — клапан, мн. клапаны, род. клапанов и в профессиональной речи клапана, клапанов …   Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

Как работают клапаны | Типы клапанов

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 18 мая 2020 г.

Какой вид транспорта самый любимый в мире? Машина? В велосипед? Реактивный самолет? Если бы я рискнул предположить, я бы не выбрал ни одного из этих вещей. Вместо этого я бы выбрал скромный конвейер. Ты можешь не замечаем труб, но по ним транспортируется огромное количество жидкости (жидкость и газ) по всему миру тихо и эффективно, день за днем выходной. Для эффективной работы трубам необходим способ регулирования через них может проходить жидкость; им также нужен способ переключения стечь полностью.Именно такую ​​работу выполняет клапанов : клапаны похожи на механические переключатели, которые могут включать и выключать трубы, поднимать или опускать количество жидкости, протекающей через них. Давайте подробнее рассмотрим как они работают!

Фото: Этот запорный клапан управляется вручную: вы открываете и закрываете его, поворачивая колесо. Такое колесо облегчает открытие клапана, поскольку оно увеличивает усилие, прилагаемое к ободу. производят большую и более полезную силу в центре. Если вы не знаете почему, взгляните на нашу статью об инструментах и ​​машинах.Фото Брайана Слоана любезно предоставлено

Что такое клапаны?

Фото: Клапаны бывают всех размеров. Некоторые из них крошечные, как этот тарельчатый клапан, который скользит вверх и вниз по бутылке с напитками, позволяя воде входить и выходить, когда вы тянете или толкаете ее зубами.

Клапан – это механическое устройство, которое частично блокирует трубу. или полностью изменить количество жидкости, проходящей через него. Когда вы включаете кран (кран), чтобы почистить зубы, вы открываете клапан, который позволяет воде под давлением выходить из трубы.Так же, когда вы смываете унитаз, вы открываете два клапана: один (сифон), который пропускает воду чтобы убежать, чтобы опорожнить кастрюлю и другую (называемую шаровым клапаном или шаровой кран), который впускает больше воды в бак для следующего промывать.

Клапаны регулируют как газы, так и жидкости. Если у вас есть газовая варочная панель (варочная панель) Ваша плита, регуляторы, которые включают или выключают газ, являются клапанами. Когда вы увеличиваете огонь, вы открываете клапан, который позволяет больше газ поступает через трубу. Больше газа горит с большим пламенем так вы получите больше тепла.

Клапаны

практически гарантированно установлены на любой машине, использующей жидкости или газы. В вашей стиральной машине есть клапан, который вращается подача воды включается или выключается при каждой промывке барабана. Есть также клапаны в цилиндрах двигателя вашего автомобиля, открывающиеся и закрывающиеся несколько раз в секунду, чтобы впустить воздух и топливо и дать возможность сгореть выхлопные газы для выхода.

Клапаны используются не только в машинах. У твоего тела есть довольно важные клапаны внутри вашего сердца, которые позволяют ему перекачивать кровь ваши легкие (где он поглощает кислород), а затем вокруг вашего тела.

Фото: Клапаны большие и малые. 1) Эта дроссельная заслонка диаметром 7,3 м (24 фута) из аэродинамической трубы затмевает человека, стоящего рядом с ней! Фото любезно предоставлено НАСА в Общинном сообществе 2) Этот гораздо меньший по размеру дроссельный клапан работает точно так же, откидываясь в центре, чтобы пропустить воздух через трубу. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром Гленна НАСА (NASA-GRC).

Как изготавливаются клапаны?

фотография отключая воду с запорным клапаном.Поворот этого рычага на девяносто градусов закрывает шаровой кран в середине трубы, перекрывая протекание воды. В большинстве домов есть такие клапаны на входящей «подаче» холодной воды и на трубах, ведущих в резервуары для воды и выходящие из них. Запорные клапаны очень полезны во время чрезвычайной ситуации (например, при разрыве водопровода) или для выполнения планового обслуживания. После закрытия клапана вы можете безопасно проводить ремонт, не допуская вытекания жидкости.

Клапаны обычно изготавливаются из металла или пластика и имеют несколько разные части.Внешняя часть называется сиденьем и часто имеет прочный металлический внешний корпус и мягкое внутреннее резиновое или пластиковое уплотнение, поэтому клапан закрывается абсолютно плотно. Внутренняя часть клапан, который открывается и закрывается, называется , корпус и подходит для седло, когда клапан закрыт. Также есть некоторая форма механизм открытия и закрытия клапана – ручной рычаг или колесо (как кран или запорный кран) или автоматизированный механизм (как в автомобильном двигателе или паровом двигателе).

Часто критически важно, чтобы клапаны были выключены, чтобы не допустить выхода жидкость или газ по трубе, чтобы избежать несчастных случаев, взрывов, загрязнения или потери ценных химикатов (Даже капающий кран может быть дорогим, если у вас есть вода с дозатором). Вот почему уплотнение клапана должно быть абсолютно надежным, а закрытый клапан должен быть плотно закрыт. Отключение потока жидкости или газа под высоким давлением путем его перекрытия с клапаном – это физически тяжелая работа: другими словами, вам нужно приложить много усилий, чтобы сделай это.Вот почему некоторые клапаны управляются с помощью рычагов (как на фото здесь, но некоторые могут быть намного длиннее, чтобы обеспечить большее усилие поворота) или большие колеса (как на верхнем фото в этой статье). Если действительно большие клапаны требуют от человека слишком большого усилия, они управляются гидроцилиндрами.

Выбор подходящего материала

Не все клапаны – большие, мощные, промышленные изделия из металла. Внимательно посмотрите на контейнеры для еды на кухне, и вы обнаружите во многих из них есть клапаны.Бутылки с водой (как та, которую я изображал выше) часто имеют тарельчатые клапаны вместо винтовые колпачки. Верхняя часть емкости для еды, которую я сфотографировал ниже, – еще один действительно гениальный пример клапана, сделанного из упругий эластомер (на практике эластичный синтетический силиконовый каучук). Он закрывает банку для раздачи еды, которая обычно стоит вверх дном, поэтому, теоретически, еда может просто капать на стол внизу! Этот оригинальный клапан останавливает его. В резиновом материале есть четыре прорези, через которые проходит еда, но он также довольно твердый, поэтому открывается только тогда, когда вы сжимаете банку.Давление, которое вы оказываете, когда вы сжимаете, заставляет пищу проходить через четыре щели, которые открываются. Когда вы отпускаете давление, эластичность клапана заставляет щели снова опуститься вниз и снова закрыть банку. Это так просто и обыденно что вы, вероятно, даже не замечали этого, но это гениальная инженерная разработка, основанная на очень осторожных подбор именно подходящего материала.

Фото: Эластомерный клапан для герметизации пищевых продуктов. Слева: вид снизу на запечатанный клапан.В центре: если смотреть сверху на тот же запечатанный клапан. Справа: глядя сверху, мой палец поднимается вверх, чтобы увидеть, как работает самоуплотняющийся щелевой механизм. (Если вам интересно, я считаю, что это щелевой клапан SimpliSqueeze® производства Aptar, и вы можете прочитать все технические детали того, как это работает, в их US10287066B2: Дозирующий клапан.)

Типы клапанов

Изображение: Восемь распространенных типов клапанов, значительно упрощенных. Цветовой ключ: серая часть – это труба, по которой течет жидкость; красная часть – это клапан и его ручка или элемент управления; синие стрелки показывают, как клапан движется или поворачивается; а желтая линия показывает, в каком направлении движется жидкость при открытом клапане.

Многие типы клапанов имеют разные названия. В самые распространенные – бабочка, петух или пробка, ворота, глобус, игла, тарелка и катушка:

• Шар : в шаровом кране полая сфера (шар) плотно сидит внутри трубы, полностью перекрывая поток жидкости. Когда вы поворачиваете ручку, она заставляет шар поворачиваться на девяносто градусов, позволяя жидкости течь через его середину.
• Butterfly : Дроссельная заслонка – это диск, который сидит в середина трубы и поворачивается вбок (для впуска жидкости) или в вертикальном положении (чтобы полностью перекрыть поток).
• Кран или пробка : В кране или пробке расход заблокирован конической заглушкой, которая отодвигается при повороте колеса или ручка.
• Задвижка или шлюз : Задвижки открывают и закрывают трубы опускать через них металлические ворота. Большинство клапанов этого типа спроектирован так, чтобы быть полностью открытым или полностью закрытым и не может работают правильно, когда они открыты лишь частично. В трубах водоснабжения используются такие клапаны.
• Globe : Водопроводные краны (краны) – примеры глобуса клапаны.Когда вы поворачиваете ручку, вы закручиваете клапан вверх или вниз, и это позволяет воде под давлением течь вверх по трубе и выходить через носик ниже. В отличие от затвора или шлюза, такой клапан можно настроить так, чтобы пропускать через него больше или меньше жидкости.
• Игла : Игольчатый клапан использует длинную скользящую иглу для точно регулируют поток жидкости в таких машинах, как карбюраторы двигателей автомобилей и системы центрального отопления.
• Тарелка : Клапаны в цилиндрах двигателя автомобиля являются тарелками.это тип клапана похож на крышку, сидящую на вершине трубы. Время от времени крышка поднимается, чтобы выпустить или впустить жидкость или газ.
• Золотник : Золотниковые клапаны регулируют поток жидкости в гидравлические системы. Клапаны, подобные этому, скользят назад и вперед, чтобы поток жидкости в одном или другом направлении вокруг контура трубы.

Как работают предохранительные клапаны?

Клапаны часто используются для хранения опасных жидкостей или газов – возможно, токсичных химикатов, легковоспламеняющейся нефти, пара высокого давления, или сжатый воздух – его нельзя выпускать ни при каких обстоятельствах.Теоретически клапан должен быть полностью защищен и, будучи закрытым, никогда не должен пропускать жидкость или газ через него. На практике это не совсем так. Иногда лучше, чтобы клапан вышел из строя намеренно, чтобы защитить какую-то другую часть системы или машины. Например, если у вас есть паровая машина, приводимая в действие водогрейным котлом, в котором накапливается пар, но давление внезапно становится слишком высоким, вам нужен клапан, который бы открылся, позволил пару уйти и безопасно сбросить давление перед тем, как все котел катастрофически взрывается.Клапаны, которые работают таким образом, называются предохранительными клапанами. Они предназначены для автоматического открытия, когда жидкость или газ, которые они содержат, достигают определенного давления (хотя многие системы и машины имеют предохранительные клапаны, которые можно открывать вручную для той же цели).

Изображение: Пример предохранительного клапана, установленного в обычный водопроводный кран (кран).

В обычном смесителе вы поворачиваете оранжевую ручку вверху по часовой стрелке или против часовой стрелки, чтобы повернуть клапан вверх или вниз.Это позволяет воде течь слева направо через горизонтальную трубу, вокруг изгиба (через зазор, где находился клапан) и наружу через вертикальную трубу справа.

Вы можете повернуть ручку на разную величину, чтобы открыть клапан на разную высоту, пропуская разное количество воды.

В этой конструкции Пола Вессона, запатентованной в 1923 году, внизу есть дополнительный предохранительный клапан зеленого цвета. Он имеет коническую форму и обычно плотно удерживается на месте с помощью обмотанной вокруг него желтой пружины.Однако, если давление воды увеличивается слишком сильно, она давит на конус, открывает клапан, и вода уходит вниз, снимая давление.

Изображение из патента США: 1 449 472: предохранительный кран Пола Б. Вессона и компании Hampden Brass, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

• Справочник по клапанам Филиппа Л. Скоузена. McGraw-Hill Education, 2011. Подробное руководство по различным типам клапанов, их выбору, размерам и типам проблем, с которыми вы можете столкнуться.
• Справочник по клапанам и приводам Брайана Несбитта. Баттерворт-Хайнеманн, 2007/2011. Практическое руководство по выбору и использованию клапанов, включая руководство для покупателя.
• Справочник по клапанам, трубопроводам и трубопроводам Т. Кристофера Дикенсона. Elsevier, 1999. Подробный технический справочник. Много информации о различных типах клапанов и о том, как выбрать клапаны для конкретного применения.

Статьи

• Создание улучшенного клапана, Джина Колата.Нью-Йорк Таймс. 20 июня 2015 г. Новый тип операции на сердечном клапане (транскатетерная замена аортального клапана) снижает риск хирургического вмешательства для пациентов.
• Мужчина из Великобритании получил искусственное сердце из пластика: NHS Choices, 3 августа 2011 г. Описывает структуру искусственного сердца, в котором используются пластиковые клапаны.
• Предохранительные клапаны предотвращают опасность ожога: BBC News, 5 сентября 2005 г. Отчет о разработке термостатических кранов для защиты пожилых людей.

Патенты

Патенты дают прекрасное представление о технических деталях того, как все работает на самом деле.Существуют тысячи, охватывающие множество различных типов клапанов; вот небольшой и довольно случайный выбор для начала:

• US3425439: Дисковый затвор от Дона В. Даффи. Duriron Co. Inc., 4 февраля 1969 г.
• US3394915: Шаровой кран с кольцевым уплотнением от Жана Гашо. Duriron Co. Inc., 4 февраля 1969 г.
• US20030159737A1: Шаровой клапан большой емкости от Джеймса Стареса. ООО “Дрессер”, 30 августа 2005 г.
• US20030159737A1: Тарельчатый клапан и способ его изготовления от Charles Peter deCler.Colder Products Co, 16 марта 2004 г.,
• US10287066B2: Дозирующий клапан Джейсона Хаттона и др., AsparGroup. 14 мая 2019 года. Техническое описание желтого самоуплотняющегося пищевого клапана на фотографии выше.

.

Различные типы клапанов, используемых в трубопроводах

Перейти к содержанию

• На главную
• Развернуть / свернуть трубопровод
  • Развернуть / свернуть трубопровод
    • Направляющая труб
    • Размеры и спецификации труб
    • Таблицы графиков труб
    • Цветовая кодировка сварных соединений 9000 9000 Производство труб
    • Осмотр труб
  • ФитингиРазвернуть / Свернуть
    • Руководство по трубным фитингам
    • Производство трубных фитингов
    • Размеры и материалы трубных фитингов
    • Осмотр трубных фитингов – Визуальный осмотр и испытания
    • Размеры отвода
    • – 90 и 45 градусов Размеры трубных колен и обратных труб
    • Размеры тройника
    • Размеры трубного редуктора
    • Размеры заглушки
    • Размеры трубной муфты
  • Фланцы расширяются / сжимаются
    • Направляющая фланца
    • Отверстие и длинная приварная шейка Фланец
    • Фланец
    Размеры фланца приварной шейки
    • Размеры фланца RTJ
    • Размеры фланца приварного соединения
    • Размеры фланца с удлиненной приварной шейкой
    • Размеры фланца приварной втулки
    • Размеры фланца скольжения
    • Размеры глухого фланца
    • Размеры фланца с отверстием
  • Свернуть
    • Направляющая клапана
    • Детали клапана и трим клапана
    • Запорный клапан
    • Проходной клапан
    Шаровой клапан
    • Обратный клапан
    • Дисковый затвор
    • Заглушка
    • Игольчатый клапан
    • Давление
    9000
  • Материал трубыРасширение / свертывание
    • Направляющая материала трубы
    • Углеродистая сталь
    • Легированная сталь
    • Нержавеющая сталь
    • Цветные металлы
    • Неметаллические
    • ASTM A53
    • ASTM A105
    Collapse
  0003
  • O позволяет направлять
  • Weldolet и размеры
  • Sockolet и размеры
  • Threadolet и размеры
  • Latrolet и размеры
  • Elbolet и размеры
  • Болты-шпилькиРазвернуть / свернуть
    • Процедура затяжки шпильки
    • Таблица затяжки болтов
    • Размеры тяжелой шестигранной гайки
  • Прокладки и жалюзи для очков Развернуть / Свернуть
    • Направляющая прокладок
    • Спирально-навитая прокладка
    • Размеры спирально-навитой прокладки
    • Размеры и размер прокладки RTJ
    • Размеры
    • Очки
    • Очки
    • Очки
  • P&ID
  .

  Что такое клапан? – Определение с сайта WhatIs.com

  WhatIs.com Ищите тысячи технических определений Просмотреть определения :
  • А
  • Б
  • С
  • D
  • E
  • Ф
  • г
  • H
  • I
  • Дж
  • К
  • л
  • кв.м
  • N
  • О
  • -П
  • квартал
  • R
  • S
  • т
  • U
  • В
  • Вт
  • Х
  • Я
  • Z
  • #
  Авторизоваться регистр
  • Сеть Techtarget
  • Расширения файлов
  RSS
  • Что.com
  • Просмотреть определения Основы вычислений Компьютерная наука Просмотреть все
    • Алгоритмы
    • Искусственный интеллект – машинное обучение
    • Электроника
    • Быстрые справки
    • ИТ-стандарты и организации
    • Учебные пособия
    • Математика
    • Микропроцессоры
    • Нанотехнологии
    • Подкасты
    • Протоколы
    • Глоссарии по быстрому запуску
    • Тесты
    • Робототехника
    • Производство видео
    AppDev Просмотреть все
    • Гибкая, Скрам, XP
    • А
  .

  Что такое задвижка и где она применяется?

  Задвижки

  предназначены для работы в полностью открытом или полностью закрытом состоянии. Они устанавливаются на трубопроводах в качестве запорных клапанов, и не должны использоваться в качестве контроля или регулирующих клапанов. Задвижка работает при вращении штока по часовой стрелке для закрытия (CTC) или по часовой стрелке для открытия (CTO). При управлении штоком клапана задвижка перемещается вверх или вниз по резьбовой части штока.

  Задвижки

  часто используются, когда необходимы минимальные потери давления и свободный проход.В полностью открытом состоянии типичный запорный клапан не имеет препятствий на пути потока, что приводит к очень низким потерям давления, и такая конструкция позволяет использовать скребок для очистки труб. Задвижка – это многооборотный клапан, что означает, что работа клапана осуществляется с помощью стержня с резьбой. Поскольку клапан должен повернуться несколько раз, чтобы перейти из открытого в закрытое положение, медленная работа также предотвращает эффект гидравлического удара.

  Задвижки

  могут использоваться для большого количества жидкостей. Задвижки АВК подходят для следующих условий работы:

  • Питьевая вода, сточные воды и нейтральные жидкости: температура от -20 до +70 ° C, максимальная скорость потока 5 м / с и перепад давления до 16 бар.
  • Газ: температура от -20 до +60 ° C, максимальная скорость потока 20 м / с и перепад давления до 16 бар.

  См. Инструкцию по монтажу и обслуживанию АВК для воды / сточных вод и газа.

  Задвижки параллельные и клиновые

  Задвижки

  можно разделить на два основных типа: параллельные и клиновидные. В параллельных задвижках используется плоская задвижка между двумя параллельными седлами, и наиболее популярным типом является шиберная задвижка с острым краем в нижней части задвижки.В клиновых задвижках используются два наклонных седла и слегка несовпадающий наклонный затвор.

  Большинство задвижек AVK имеют сплошную клиновидную конструкцию, но мы также предлагаем ножевые задвижки для очистки сточных вод и параллельные задвижки для подачи газа.

  Задвижки с металлическим седлом и задвижки с упругим седлом

  До появления на рынке задвижек с упругими седлами широко использовались задвижки с металлическими клиньями. Коническая конструкция клина и угловые уплотнительные устройства клина с металлическим седлом требуют углубления в дне клапана для обеспечения плотного закрытия.При этом в ствол засыпается песок и галька. Система трубопроводов никогда не будет полностью очищена от загрязнений, независимо от того, насколько тщательно промывается труба при установке или ремонте. Таким образом, любой металлический клин со временем утратит способность противостоять падению.

  Задвижка с упругим седлом имеет плоское дно клапана, обеспечивающее свободный проход песка и гальки в задвижке. Если загрязнения проходят при закрытии клапана, резиновая поверхность закрывается вокруг загрязнений, пока клапан закрыт.Высококачественная резиновая смесь поглощает загрязнения при закрытии клапана, и загрязнения будут смыты, когда клапан снова откроется. Резиновая поверхность восстановит свою первоначальную форму, обеспечивая герметичное уплотнение.

  Подавляющее большинство задвижек AVK имеют упругие седла, однако задвижки с металлическими седлами по-прежнему востребованы на некоторых рынках, поэтому они по-прежнему являются частью нашего ассортимента для водоснабжения и очистки сточных вод. См. Серию 54.

  Задвижки с выдвижным или невыдвижным штоком конструкции

  Подъемные штоки прикреплены к заслонке, и они вместе поднимаются и опускаются во время работы клапана, обеспечивая визуальную индикацию положения клапана и позволяя смазать шток.Гайка вращается вокруг резьбового стержня и перемещает его. Этот тип подходит только для наземной установки.

  Невыдвижные штоки ввинчиваются в затвор и вращаются вместе с подъемом и опусканием клина внутри клапана. Они занимают меньше вертикального пространства, поскольку шток удерживается внутри корпуса клапана. AVK предлагает задвижки с заводским индикатором на верхнем конце штока, указывающим положение клапана. Задвижки с невыдвижными штоками подходят как для наземной, так и для подземной установки.

  Большая часть ассортимента AVK разработана с невыдвижным штоком, но мы также предлагаем задвижки с выдвижным штоком для систем водоснабжения, сточных вод и противопожарной защиты.

  Задвижки с байпасом

  Перепускные клапаны обычно используются по трем основным причинам:

  • Для уравновешивания перепада давления в трубопроводе, снижения требуемого крутящего момента клапана и обеспечения возможности управления одним человеком
  • При закрытом главном клапане и открытом байпасе непрерывный поток разрешен во избежание возможного застоя
  • Несвоевременное заполнение трубопроводов

  AVK предлагает задвижки с байпасом размером от DN 450, см. Серии 55/30 и 06/30.

  .