Виды клапанов на судах

Обновлено: 30.04.2024

В своем блоге буду описывать основы технологии судоремонта, методы дефектоскопии, восстановления и упрочнения деталей, виды и методы ремонта судов и механизмов.Будет приведена технологическая документация на ремонт и изготовление деталей.

Приборы и устройства, установленные на паровом котле и служащие для контроля, управления и регулирования его работы, называются арматурой. В зависимости от расположения на котлах различают арматуру парового пространства и арматуру водяного пространства.
К арматуре парового пространства относятся предохранительные клапаны, манометры, главный и вспомогательные стопорные клапаны и т. д.; к арматуре водяного пространства — питательные клапаны, краны (клапаны) верхней и нижней продувки, легкоплавкие пробки и т. д.
В зависимости от назначения арматуру котла разделяют на запорно-разобщительную, указательную и предохранительную.
К запорно-разобщительной арматуре, предназначенной для регулирования потоков воды, пара или воздуха, относятся стопорные паровые клапаны, питательные клапаны, клапаны продувки котла и пароперегревателя, клапаны для ввода присадок и отбора проб, спускные клапаны для манометров и устройств автоматического регулирования и т. д.
К указательной арматуре, предназначенной для контроля за процессами, протекающими в котле, относятся контрольно-измерительные приборы: манометры, термометры, пирометры, тягомеры, газоанализаторы, водоуказатели и пр.
К предохранительной арматуре, предназначенной для предотвращения повышения давления пара в котле выше допустимого, относятся предохранительные клапаны, расположенные на паровом барабане котла и на выходном коллекторе пароперегревателя.
Согласно требованиям Правил Регистра СССР всю котельную арматуру следует устанавливать на приварных специальных патрубках и штуцерах.
Все клапаны должны закрываться при вращении маховиков по часовой стрелке. Если конструкция арматуры не позволяет видеть, открыта она или закрыта, то на клапанах должны быть нанесены указатели «открыто—закрыто».
На главных и вспомогательных котлах ответственного назначения должно быть не менее двух невозвратных питательных клапанов. На остальных вспомогательных и утилизационных котлах допускается установка одного питательного клапана. Питательные клапаны служат для подачи и регулирования количества воды, поступающей в котел.

Существует много конструкций стопорных клапанов, одна из них показана на рисунке выше. На корпусе клапана 1, отлитом из стали, имеются три фланца, два из которых служат для подсоединения трубопроводов. К верхнему фланцу при помощи шпилек и гаек крепится фигурная крышка 3, сквозь которую проходит шток клапана 5. Он перемещается вдоль оси при помощи нарезной втулки 6, установленной неподвижно при помощи штифта. Первый резьбовой конец штока ввинчивается в эту втулку, а второй располагается в сальнике крышки, состоящем из грундбуксы 8, набивки и сальниковой втулки 4. Тарелка клапана 2 соединена со штоком при помощи гайки 9 и стопорной шайбы 10, предотвращающей ее самоотвинчивание. Посадочное место тарелки и седло клапана выполнены в виде колец 11. Стопорный клапан открывается и закрывается поворотом маховика 7, насаженного на квадрат штока клапана и закрепленного гайкой.
Для удаления шлама и пены на котлах имеются клапаны нижней и верхней продувки. Иногда устанавливают также и клапаны опорожнения котлов. Внутренний диаметр клапанов и труб нижней продувки согласно требованиям Регистра СССР должен быть не менее 20 и не более 40 мм. Устройство для верхней продувки (для удаления пены и шлама, плавающих на поверхности) устанавливают на котлах со свободной поверхностью испарения. Кроме этого, на паровых котлах должны быть клапаны или краны для отбора проб и клапаны для удаления воздуха, которые также ставят на пароперегревателях и экономайзерах.

На рисунке выше приведена одна из наиболее распространенных конструкций сдвоенного пружинного предохранительного клапана. В корпусе 1 клапана с помощью резьбы установлены два стальных гнезда клапанов 3. Тарелки клапанов 4, изготовленные из бронзы, прижимаются к седлу через шарик 2 штоком 6, нагруженным пружиной 5. Для регулирования натяжения пружины служит нажимная гайка 8, опирающаяся на верхнюю тарелку пружины. Круглая гайка 9, навинченная на верхнюю часть седла клапана, служит для регулирования момента закрытия (посадки) предохранительного клапана после его подрыва. Стопор 12 фиксирует гайку 9 от проворачивания во время работы.
После окончательного регулирования предохранительного клапана на верхнюю его часть надевается защитный колпачок 7 с ушком и прорезью для установки чеки 10. На ушке и чеке имеются отверстия, стянутые проволокой, на концы которой инспектор Регистра СССР устанавливает пломбу. В рассматриваемой конструкции ручной подрыв осуществляется поворотом рычага 11, упирающегося в специальный бурт защитного колпачка 7. На котле устанавливается не менее двух предохранительных клапанов, один из которых пломбируется Регистром СССР. Предохранительные клапаны должны иметь дистанционные приводы с управлением из котельного отделения и с верхней палубы, или из других специальных помещений вне машинного отделения.
На каждом паровом котле устанавливают не менее двух, не зависимых один от другого водоуказательиых приборов. На утилизационных котлах, а также сепараторах пара и котлах с расчетной паропроизводителыюстыо не более 750 кг/ч можно установить один водоуказатель. Пробные краны или клапаны не могут заменять водоуказательные приборы.
Водоуказатели располагают со стороны переднего фронта котла и снабжают запорными устройствами со стороны парового и водяного пространств.

На рисунке выше показан водоуказательный прибор с плоским стеклом Клингера. Смотровая рамка 3 крепится к призматическому корпусу 8 при помощи шпилек и гаек. Между корпусом и рамкой устанавливается стекло Клингера 4, уплотняемое паронитовыми прокладками. Шпильки следует обжимать осторожно и равномерно во избежание поломки стекла. Поверхность стекла, обращенная к воде,— рифленая. Она преломляет лучи таким образом, что нижняя часть стекла, заполненная водой,кажется темной, верхняя — светлой. Это значительно улучшает условия наблюдения за уровнем воды в котле. Водоуказательные приборы крепят на переднем днище котла симметрично относительно вертикальной оси при помощи фланцев 6 и 9, штуцеров 5 и 2, сообщающих рабочую полость водоуказательного прибора с паровым и водяным пространствами. В случае замены стекла или по другим причинам водоуказательный прибор можно отключить от котла при помощи парового 7 и водяного 10 кранов. Для продувки стекла водой или паром служит кран 1, к которому подсоединяется трубопровод, идущий под пайолы. При продувке паром должны быть открыты краны 1 и 7. При продувке паром и водой все три крана должны быть открыты одновременно.
Согласно требованиям Правил Регистра СССР у каждого парового котла должно быть не менее двух манометров, соединенных с паровым пространством отдельными трубами с запорными клапанами или кранами. Один из манометров устанавливают на переднем фронте котла, другой — у пульта управления главными механизмами. Исключение допускается для утилизационных котлов и котлов с расчетной производительностью менее 750 кг/ч, которые могут иметь один манометр.
На выходе из экономайзера также устанавливают манометр. Манометры на котле должны иметь соответствующую шкалу (достаточную для проведения гидравлических испытаний), на которой деление, соответствующее рабочему давлению, должно быть отмечено красной чертой.
Проверку манометров нужно производить ежегодно компетентными органами, признанными Регистром СССР. Манометры должны быть запломбированы и иметь клеймо с датой проверки.
Для определения температуры на судах применяют приборы, действие которых основано на расширении тел при нагревании, на возбуждении электродвижущей силы (ЭДС) при нагревании двух спаянных проволок из разных металлов и на увеличении электрического сопротивления проводника при повышении его температуры.
К первой группе относятся термометры ртутные, ртутно-га-зонаполненные и заполненные легкоиспаряющимися жидкостями. Наиболее распространенными являются ртутные термометры, которые используют для измерения температур от 30 до 750 С. Более высокие температуры измеряют при помощи термопар. Их принцип действия основан на том, что если нагревать место спайки двух проволок из разных металлов, а к другим концам — подсоединить гальванометр, то он покажет прохождение тока по цепи, ЭДС которого зависит от степени нагревания и увеличивается с увеличением температуры спайки. Термопара присоединяется к милливольтметру, имеющему соответствующую градуировку.
В термометрах сопротивления используют свойство металлических проводников изменять электрическое сопротивление в зависимости от их температуры.

Основным элементом судовой арматуры являются клапаны. В судовых системах применяются клапаны диаметром от 10 до 200 мм, управляемые вручную, с помощью маховика, либо автоматически.

Запорные клапаны предназначены для разобщения и герметизации отдельных участков трубопроводов. Изготавливаются из стали, бронзы, латуни или из легких сплавов.

Предохранительные клапаны предназначены для снижения и автоматического поддержания требуемого давления среды независимо от изменения расхода ее в трубопроводах. Подразделяются по конструкции на три типа: диафрагменные, мембранные и поршневые. Предохраняют трубопроводы и механизмы от разрушения при случайных повышениях давления в них сверх допустимого рабочего значения.

Предохранительный клапан (рис. 2.1) состоит из корпуса 1, тарелки 7, прижимаемой к седлу 8 через шток 6 цилиндрической пружиной 4, и нажимной втулки 3 для поджатия пружины. Клапан работает автоматически. Как только по какой-либо причине давление в трубопроводе превысит установленное значение давления затягом пружины в клапане, он откроется и пропустит некоторое количество рабочей среды из области повышенного давления в область меньшего давления (например, в атмосферу). После выхода части жидкости из трубопровода и понижения давления в нем до нормального клапан закроется.

Отрегулированный на определенное давление предохранительный клапан фиксируется постановкой пломб на скобу 2 с ушком 5. В целях уменьшения утечки жидкости шток в месте прохода через крышку имеет выточки, чередующиеся с выступами, которые в совокупности образуют лабиринтовое уплотнение.

Пропускная способность предохранительного клапана должна быть такой, чтобы давление в трубопроводе не могло превысить 1,1 рабочего. В качестве примера на рис. 2.2 показан предохранительный клапан, устанавливаемый на грузовых танках танкера.

Невозвратная (защитная) арматура (рис. 2.3) предназначена для пропуска рабочей среды только в одном направлении в трубопроводах различных систем, где требуется обеспечить движение жидкости только в одном заданном направлении и одновременно предотвратить ее движение в обратном направлении.

Невозвратные клапаны (рис. 2.3 а) открываются потоком среды, не имеют шпинделя и работают автоматически, пропуская среду в одном направлении, указанном стрелкой, из-под тарелки клапана. Их основными деталями являются корпус 1, крышка 2 и тарелка 3 с направляющим стаканом. Поступающая под тарелку жидкость своим давлением поднимает тарелку и проходит в трубопровод над клапаном. При движении жидкости в обратном направлении клапан закрывается под действием давления жидкости на тарелку сверху и собственной массы тарелки.

Невозвратно-запорный клапан (рис. 2.3. б) обеспечивает движение жидкости в одном направлении, в случае необходимости с помощью ручного привода (вращением маховика) 3 полностью перекрывая трубопровод. Невозвратно-запорные клапаны, в закрытом состоянии препятствующие движению среды в любом направлении, работают как стопорные, а в открытом состоянии (при поднятом штоке) - как невозвратные. В корпусе 1 расположены тарелка 6 и шпиндель 5, которые не соединены между собой. Шпиндель хвостовиком свободно входит в вертикальное отверстие тарелки. Таким образом, если вращением маховика 3 поднять шпиндель, то тарелка будет работать автоматически в пределах своего свободного хода, как у невозвратною клапана, обеспечивая одностороннее движение жидкости. Для перекрывания трубопровода вращением маховика опускают шпиндель и прижимают им тарелку к седлу клапана. Герметичность места прохода шпинделя через крышку 2 корпуса клапана обеспечивает сальник 4.

Захлопка (рис. 2.3 в) используется в качестве невозвратно-запорного устройства, рабочим органом которого является захлопка 5, шарнирно закрепленная на валике 4. Корпус 1 захлопки имеет обычный круглый 2 и фасонный бортовой 6 фланцы. В верхней части корпуса находится крышка 3. Захлопка открывается под действием давления протекающей среды либо с помощью ручного или автоматического привода.

Регулирующая арматура (редукционные и дроссельные клапаны, манипуляторы) предназначена для регулирования давления или направления течения рабочей среды.

Редукционный клапан (рис. 2.4) предназначен для снижения (редуцирования) давления жидкости и автоматического поддержания его на заданном постоянном уровне. Он состоит из корпуса 1, тарелки 2, связанной штоком с поршнем 3, который соединен с диафрагмой 4. Сверху над диафрагмой находится цилиндрическая пружина 5, сила натяжения которой регулируется винтом 6. Конструкция клапана позволяет автоматически уменьшать давление жидкости до требуемого установленного значения независимо от изменения его перед клапаном.

Допустим, что при рабочем давлении р1 перед клапаном размер щели между тарелкой и седлом обеспечивает понижение давления до требуемого р2. Если давление р1 перед клапаном увеличится, то, следовательно, повысится и давление р2 за ним, которое по косому каналу а передастся на диафрагму 4, сожмет пружину и поднимет тарелку. В результате этого давление р2 за клапаном уменьшится до своего первоначального значения. Если давление р1 до клапана уменьшится, то понизится и давление р2 за клапаном, вследствие чего уменьшится давление на мембрану, и под действием пружины клапан опустится, увеличивая проточную часть.

Дроссельный клапан (рис. 2.5) служит для снижения давления протекающей через него среды. В корпусе 2 клапана размещается тарелка 1, закрепленная на шпинделе 3, имеющем в верхней части нарезку. Шпиндель проходит через крышку 4 и фиксируется в требуемом положении стопорной гайкой 6. На выступающий конец шпинделя навинчивается колпачок 5. При подъеме тарелки между ней и внутренней поверхностью корпуса клапана образуется щель. Давление за клапаном понижается вследствие увеличения скорости движения жидкости при проходе через щель. Высоту подъема тарелки регулируют вручную. После установки ее в необходимое положение шпиндель фиксируют стопорной гайкой. Дроссельным клапаном можно плавно регулировать давление рабочей среды в широком диапазоне. Однако в отличие от редукционного дроссельный клапан при изменении режима работы системы автоматически не поддерживает в системе постоянное давление.

Запорная арматура. К арматуре подобного рода, в корпусе которой есть пробка с одной или несколькими прорезями различной формы, относятся краны. В целях обеспечения герметичности пробка плотно притирается к корпусу крана и имеет сальник с набивкой. По конструкции краны делятся на проходные, трёхходовые и манипуляторы , принципиально отличаясь числом и формой прорезей в пробке. У проходного крана в пробке одна прорезь, кран только перекрывает трубопровод. Трёхходовые краны с L - или Т -образной прорезью в пробке при нескольких её рабочих положениях обеспечивают различные переключения движения жидкости по трём трубам, подключённым к корпусу крана.

На рис. 2.6 показан шаровой кран «Naval» запорного типа, используемый в системах гидравлики и теплоснабжения. Тарельчатые пружины прижимают уплотнения к плавающему шару, поэтому он имеет высокую плотность при низких и высоких перепадах давления. Корпус и штуцеры сварены в единое целое.

Углеродно-тефлоновые уплотнительные прокладки, усиленные L-образными кольцами, являются стойкими к износу, воздействию химикалий и загрязнений. Благодаря отшлифованному и отполированному шару, изготовленному из высококачественной стали, кран лёгок в работе. Он не требует ухода, подтягивания или смазки, отличается быстрым монтажом и малыми эксплуатационными расходами для давлений до 4 МПа и температур до 100 . 200 °С.

Клапанные коробки - это устройства, в которых в едином корпусе устанавливаются два, три или более клапанов (рис. 2.7). Предназначены для централизации управления судовыми системами. Бывают запорного и невозвратно-запорного типа. Клапанные коробки с общим подводом жидкости и индивидуальным отводом жидкости от каждого клапана ставят обычно на нагнетательном трубопроводе насоса, обслуживающего несколько объектов.

В табл. 2.1 показан принцип действия кранового манипулятора, который отличается от крана тем, что обеспечивает только переключение трубопроводов. Клапанные коробки с индивидуальным подводом жидкости и общим отводом от них обычно ставят на всасывающей магистрали насоса. обслуживающего несколько объектов.

На рис. 2.8 показан клапан газоотвода на грузовом танке танкера, а на рис. 2.9 - поперечный разрез автоматического прессвакуумного клапана. Особенностью его является автоматический пропуск газов из танка в окружающую атмосферу, и, наоборот, в грузовой танк из атмосферы при изменении давления в нем (при условии, что давление в танке, соответственно, выше или ниже атмосферного).

В системе инертных газов (СИГ) применяются специальные запорные устройства водяного затвора, а также дыхательные клапаны газоотвода. При превышении давления в танке эти клапаны выпускают пары и газы в атмосферу, а в случае образования вакуума внутри танка, наоборот, впускают воздух из атмосферы в грузовой танк.

Прессвакуумный клапан с электроприводом предназначен для автоматического перекрытия подачи неагрессивных углеводородных газов в системах автоматического управления газоиспользующими устройствами. Под напряжением клапан открыт. При исчезновении напряжения он закрывается. После подачи напряжения клапан открывается вручную только после нажатия на взводной шток. Корпус - алюминий, электрическое питание - 12 В, 24 В, 230 В, максимальное давление на входе - 0,5 . 6 бар.

Клапан термозапорный (КТЗ) предназначен для автоматического перекрытия трубопровода, подводящего газ к бытовым и промышленным приборам в случае пожара. КТЗ находится в корпусе, в полости которого установлен подпружиненный затвор, удерживаемый в открытом положении термочувствительным элементом. При достижении температуры окружающей среды 100 °С термочувствительный элемент освобождает затвор, который перекрывает поток газа.

Клапан быстрозапорный имеет дистанционный привод для немедленного перекрытия трубопровода в случае аварийной ситуации из смежного помещения. Такие клапаны обычно устанавливаются на топливных магистралях, перекрывая подачу топлива к ГД, ВД и ВК. Он имеет «собачку», которая при необходимости дистанционным приводом мгновенно освобождает предварительно сжатую пружину, действующую на тарелку клапана и перекрывающую топливную магистраль в аварийной ситуации.

Проходной невозвратно-запорный клапан осушительной системы (рис. 2.10) имеет пневматический и ручной аварийные приводы. Поршень пневмопривода снизу соединен со штоком разгрузочного клапана, сверху - со штоком ручного привода.

Любая запорная арматура имеет гидравлическое сопротивление, которое оценивается соответствующим коэффициентом. Для некоторых типов (видов) запорной арматуры он составляет:

клапаны сальниковые проходные 4,5 . 11,0;
клапаны сальниковые прямоточные 0,3 . 2,5;
клапаны мембранные 1,5 . 7,0;
задвижки полнопроходные 0,1 . 1,2;
краны шаровые полнопроходные 0,1 . 0,4.

Контроль арматуры выполняется поджатием сальников или добавлением набивки не реже одного раза в месяц. Проверка действия средств автоматики и автоматической арматуры, а также предохранительных средств и редукционных клапанов проводится не реже одного раза в месяц. Проверка показаний всех манометров и термометров должна проводиться не реже одного раза в год.

Запрещается вскрывать путевую арматуру на трубопроводах, связанных с забортными отверстиями, не убедившись в исправном действии и плотном закрытии бортовой арматуры на них.

Переборочные сальники и палубные втулки служат для обеспечения водонепроницаемости переборок и палуб при проходе сквозь них валов. В качестве переборочных сальников применяют круглые или прямоугольные задвижки с одним фланцем. Первые отличаются высокой надежностью, но имеют высокий порог, что затрудняет перетекание груза, вторые имеют низкий порог, но при этом наблюдается снижение надежности.

Дополнительно сильфоны часто применяются в уплотнителях центральных запорных клапанов (рис. 2.11).

Невозвратно-запорный клапан (рис. 2.3. б) обеспечивает движение жидкости в одном направлении, в случае необходимости с помощью ручного привода (вращением маховика) 3 полностью перекрывая трубопровод. Невозвратно-запорные клапаны, в закрытом состоянии препятствующие движению среды в любом направлении, работают как стопорные, а в открытом состоянии (при поднятом штоке) — как невозвратные. В корпусе 1 расположены тарелка 6 и шпиндель 5, которые не соединены между собой. Шпиндель хвостовиком свободно входит в вертикальное отверстие тарелки. Таким образом, если вращением маховика 3 поднять шпиндель, то тарелка будет работать автоматически в пределах своего свободного хода, как у невозвратною клапана, обеспечивая одностороннее движение жидкости. Для перекрывания трубопровода вращением маховика опускают шпиндель и прижимают им тарелку к седлу клапана. Герметичность места прохода шпинделя через крышку 2 корпуса клапана обеспечивает сальник 4.

Запорная арматура. К арматуре подобного рода, в корпусе которой есть пробка с одной или несколькими прорезями различной формы, относятся краны. В целях обеспечения герметичности пробка плотно притирается к корпусу крана и имеет сальник с набивкой. По конструкции краны делятся на проходные, трёхходовые и манипуляторы , принципиально отличаясь числом и формой прорезей в пробке. У проходного крана в пробке одна прорезь, кран только перекрывает трубопровод. Трёхходовые краны с L — или Т -образной прорезью в пробке при нескольких её рабочих положениях обеспечивают различные переключения движения жидкости по трём трубам, подключённым к корпусу крана.

Клапанные коробки — это устройства, в которых в едином корпусе устанавливаются два, три или более клапанов (рис. 2.7). Предназначены для централизации управления судовыми системами. Бывают запорного и невозвратно-запорного типа. Клапанные коробки с общим подводом жидкости и индивидуальным отводом жидкости от каждого клапана ставят обычно на нагнетательном трубопроводе насоса, обслуживающего несколько объектов.

На рис. 2.8 показан клапан газоотвода на грузовом танке танкера, а на рис. 2.9 — поперечный разрез автоматического прессвакуумного клапана. Особенностью его является автоматический пропуск газов из танка в окружающую атмосферу, и, наоборот, в грузовой танк из атмосферы при изменении давления в нем (при условии, что давление в танке, соответственно, выше или ниже атмосферного).

Прессвакуумный клапан с электроприводом предназначен для автоматического перекрытия подачи неагрессивных углеводородных газов в системах автоматического управления газоиспользующими устройствами. Под напряжением клапан открыт. При исчезновении напряжения он закрывается. После подачи напряжения клапан открывается вручную только после нажатия на взводной шток. Корпус — алюминий, электрическое питание — 12 В, 24 В, 230 В, максимальное давление на входе — 0,5 . 6 бар.

клапаны сальниковые проходные 4,5 . 11,0;
клапаны сальниковые прямоточные 0,3 . 2,5;
клапаны мембранные 1,5 . 7,0;
задвижки полнопроходные 0,1 . 1,2;
краны шаровые полнопроходные 0,1 . 0,4.

Дополнительно сильфоны часто применяются в уплотнителях центральных запорных клапанов (рис. 2.11).

Литература

Судовые системы — Костылев, И.И., Петухов, В.А. [2010]

Клапаны — задвижки и судовые дроссельные заслонки

Клапана

Для транспортировки разных жидкостей на корабле проложено множество трубопроводов: для воды и топлива, разных газов. Некоторые из них, кстати, по сути транспортируют энергию – это пар, сжатый воздух, гидравлическая жидкость.

Во всех этих системах необходима запорная арматура – общее название множества разных устройств, клапанов, дросселей, затворов. Она нужна для того чтобы полностью перекрыть трубопровод или регулировать поток жидкости или газа, подключать и отключать элементы системы и участки трубопроводов.

Популярное на суше слово «вентиль» на судах не используют – это «запорный клапан», а краном называют только машину для подъёма грузов, а то, о чём вы подумали – это «затвор поворотный». Остаётся разве что «краник». Флот есть флот.

Общее название всякой запирающей поток арматуры – клапана. Они делаются из чугуна, бронзы, латуни, стали, нержавеющей стали. Внутренние части клапана (клапанный механизм) – шпиндель, седло клапана, диск – делаются из бронзы, стали, резины или их комбинаций, в зависимости от условий эксплуатации.

Самые распространенные разновидности клапанов – это задвижки и дроссельные заслонки.

Задвижки

Они всегда были «рабочими лошадками» судовой индустрии, но после появления дроссельных заслонок начали сдавать свои позиции. Однако, когда речь идёт о высоких температуре и давлении в с

очетании с большим диаметром, или вообще о тяжелых условиях эксплуатации, задвижка до сих пор – лучший выбор. Они могут использоваться практически для любых веществ и при любых температурах.

Конструкция представляет собой корпус с двумя фланцами, внутри которого может перемещаться клин, перекрывая поток полностью или частично. Клиновая конструкция с металлическими сёдлами обеспечивает хорошее уплотнение. Сёдла при необходимости можно отремонтировать на месте специальным инструментом. В нижней части корпуса обычно есть заглушка, позволяющая проверить герметичность клапана, не открывая его.

Корпус и клин делаются из чугуна, литой стали или бронза. Из бронзы часто делаются и уплотнительные кольца. Но возможны и другие сочетания, в зависимости от типа жидкости, возможной гальванической реакции.

100% пропускная способность;
отсутствие противодавления рабочей среды;
две уплотнительных поверхности;
малая строительная длина;
контроль герметичности на месте.

большая строительная высота, особенно если установлен гидравлический привод;
медленное срабатывание;
большое усилие на привод затвора;
большой вес конструкции;
сильный износ поверхности седла на загрязнённых жидкостях.

Применяется для охлаждающей воды, водного балласта, трюмных систем, грузовых (нефтяных) систем, пожарных магистралей и т.д.

Дроссельная заслонка

Она же «клапан-бабочка». Сейчас заслонки уверенно теснят классику жанра – клапана-задвижки. Конструкция простая и надёжная, мягкий материал седла гарантирует прекращение протечек. Огромное снижение веса клапана по сравнению с задвижкой и поворот диска всего на 90° (поэтому «бабочку» вместе с шаровым краном называют «клапанами на четверть оборота») делает дроссельную заслонку идеальной для использования в двигателе.

Привод (актуатор) может быть электрическим, пневматическим, или даже гидравлическим для больших размеров клапана. Рабочий диапазон давления от 6 до 25 бар. Обычная «бабочка» не может использоваться с паром из-за мягкого материала седла, но есть специальные модели, рассчитанные на пар.

Корпус дроссельных заслонок морского применения обычно изготавливается из ковкого чугуна или чугуна с шаровидным графитом. Диски клапанов делаются из сплава алюминия и бронзы, или из нержавеющей стали. Сёдла из вулканизированной резины или заменяемых резиновых колец. Чаще всего используется нитрилбутодиеновая резина (NRB, или пербунан, бунан), которая отлично сопротивляется как горючесмазочным материалам, так и морской воде, с рабочей температурой до 80°, или другие виды резины, с температурой до 150°. Для особо тяжёлых условий используется тефлон (PTFE).

До размеров DIN200 диск проворачивается вручную, рычагом. При больших размерах применяются механизмы.

Использовать дроссельные заслонки лучше всего в горизонтальном положении, при котором накопление грязи не может повредить седло и шпиндель.

Но это еще не всё о клапанах – главных механизмах по управлению двигателем и всем его окружением. В следующей статье мы продолжим эту увлекательную тему.

В судовых трубопроводах применяют клапаны разнообразных конструкций. Одними из них управляют вручную с помощью маховика, другие действуют автоматически. По назначению клапаны подразделяются на запорные, невозвратные, невозвратно-запорные, предохранительные и редукционные.

Запорные клапаны. Запорные клапаны предназначены для разобщения и герметизации отдельных участков трубопроводов.

Для них характерно то, что тарелка, закрывающая проход, перемещается с помощью штока, соединенного с ней, и в то же время может поворачиваться вокруг оси штока. Это дает возможность при посадке тарелки на седло клапана предотвратить истирание и порчу уплотнительных поверхностей седла корпуса и тарелки. Трапецеидальная резьба штока входит в резьбовую втулку, нарезанную часть корпуса или в крышку клапана.

При вращении штока с помощью маховика по часовой стрелке клапан открывается, а при вращении против часовой стрелки — закрывается.

Клапаны изготовляют из стали, бронзы, латуни, а также из легких сплавов. В судовых трубопроводах применяют клапаны с d_y = 10 ÷200 мм. С увеличением прохода резко возрастают габариты и масса клапанов, а также затрудняется осуществление их запирающей способности.

На рис. 2.9 показано устройство запорного клапана. В клапане тарелка 8 соединена со штоком 3 так, что может поворачиваться вокруг оси. Кольцевой выступ внутри корпуса 7, с которым соприкасается тарелка, называется седлом 9. Уплотнение достигается притиркой тарелки к седлу. Шпиндель 4 удерживается в крышке 2 резьбой. Для предотвращения протечки жидкости из клапана наружу шток 3 уплотняют сальниковой набивкой 7, удерживаемой втулкой 6. Вращение шпинделя осуществляется с помощью маховика 5.

Степень открытия или закрытия клапана определяется по указателю на штоке и рискам на крышке клапана с буквами 3 и О, что означает «Закрыто» и «Открыто». Через запорный клапан жидкость может протекать в обоих направлениях. В процессе эксплуатации сальниковое уплотнение ослабляется и через него может происходить протечка жидкости, поэтому втулку 6 следует периодически подтягивать.

Невозвратно-запорные и невозвратные клапаны. Невозвратные клапаны открываются потоком среды и пропускают ее только в одном направлении, т. е. из области большего давления в область меньшего давления. В судовых трубопроводах такие клапаны устанавливают в питательных трубопроводах котлов, во всасывающих и нагнетательных трубопроводах насосов, за конденсато-отводчиками и в других трубопроводах, где не допускается движение среды в обратном направлении.

По конструктивному исполнению невозвратные клапаны подразделяют на подъемные, в которых тарелка свободно перемещается по оси седла клапана, и поворотные (захлопки), в которых тарелка (диск) свободно поворачивается вокруг оси, перпендикулярной к оси проходного сечения клапана. К невозвратным относятся и приемные клапаны, устанавливаемые на всасывающих трубопроводах насосов во избежание слива среды в момент их остановки.

Невозвратно-запорные клапаны в закрытом состоянии препятствуют движению среды в любом направлении, а в открытом (при поднятом штоке) работают как невозвратные. В них в отличие от запорных тарелка на штоке не закреплена.

Невозвратные и невозвратно-запорные клапаны следует устанавливать при вертикальном положении штока; отклонение оси штока от вертикали допускается не более 15°.

В невозвратном клапане (рис. 2.10) нет, как в запорном, штока и маховика. Открывается он автоматически потоком жидкости, при этом тарелка поднимается вверх. По прекращении движения жидкости тарелка под действием собственной массы опускается на седло. В некоторых клапанах тарелка может прижиматься к седлу специально установленной пружиной.

Невозвратно-запорный клапан (рис. 2.11) по конструкции подобен запорному с той лишь разницей, что шток не соединен с тарелкой, и своим нижним концом входит в гнездо тарелки. Поэтому, когда шток перемещается вверх, тарелка остается на месте. Поднимается она вверх, как и в невозвратном клапане, только под давлением потока жидкости. В конструкции этого клапана сочетаются особенности запорного и невозвратного клапанов. Так, во время перекачивания жидкости по трубопроводу тарелку можно посредством маховика и штока принудительно опустить на седло, т. е. закрыть клапан.

Предохранительные клапаны. Предохранительные клапаны предназначены для предотвращения повышения давления в трубопроводах сверх установленных норм, что может привести к потере герметичности или разрыву трубопровода. При повышении давления клапаны открываются автоматически и сбрасывают лишнее количество рабочей среды в специальную емкость, приемную часть насоса, конденсатор или атмосферу, снижая тем самым давление. При восстановлении необходимого рабочего давления выпуск рабочей среды прекращается и тарелка садится на седло под действием пружины, установленной в корпусе клапана.

На рис. 2.12 показан предохранительный клапан, применяемый в системе сжатого воздуха. При нормальном давлении воздуха силой натяжения пружины 4, регулируемой болтом 1, тарелка 5 в корпусе 7 клапана прижата к седлу, и клапан закрыт. В случае превышения этого давления более чем на 10 % тарелка отожмется вверх и воздух начнет выходить через окно 6 колпака 2 наружу.

Вследствие этого давление в трубопроводе будет понижаться; по достижении допустимой величины пружина 4, упираясь в верхнюю тарелку 3, возвратит тарелку 5 в исходное положение. Клапан при этом закроется.

Подобно запорным клапанам предохранительные клапаны по конструкции бывают штуцерными, фланцевыми, угловыми и проходными. Клапаны выполняются одно- или двухседельными. Применение двухседельных клапанов позволяет увеличить их пропускную способность. Уплотнительные поверхности предохранительных клапанов для уменьшения разности площадей тарелки в открытом и закрытом положениях клапана должны быть по возможности узкими. Уплотнительные поверхности тарелок клапанов подвержены повышенному износу под воздействием высоких скоростей среды. Для упрочнения этих поверхностей применяют материалы, обладающие высокой стойкостью к эрозии, а также производят притирку тарелок клапанов к седлам.

Редукционные клапаны. Редукционные клапаны предназначены для снижения и автоматического поддержания требуемого давления среды независимо от изменения расхода ее в трубопроводе. Будучи отрегулированы для снижения редуцируемого давления до требуемого, более низкого, клапаны поддерживают это давление независимо от колебаний первоначального давления. По конструкции они подразделяются на поршневые и мембранные (диафрагменные). После прекращения движения среды редукционный клапан должен автоматически закрываться, но так как его регулирующий орган не является запорным, то за регулятором во избежание выравнивания давления среды при длительйом отсутствии расхода устанавливают предохранительные клапаны.

Редукционные клапаны, как правило, изготовляют односедельными. Двухседельные клапаны, которые требуют меньших усилий для перестановки регулирующего органа и обеспечивают более высокую точность регулирования, применяют в трубопроводах пара высоких параметров. Редукционные клапаны устанавливают при вертикальном положении регулирующего винта.

На рис. 2.13 показано устройство редукционного клапана для понижения давления сжатого воздуха. Понижение давления воздуха в клапане происходит в процессе протекания его через насадку и затем кольцевую щель, образуемую тарелкой и седлом корпуса. Когда воздух к клапану не поступает, силой натяжения основной пружины мембрана клапана прогибается вниз, перемещая при этом посредством толкателя тарелку в крайнее положение. При этом клапан открывается полностью. Когда через клапан начнет проходить сжатый воздух, то под его давлением тарелка переместится несколько вверх. Но натяжение основной пружины будет препятствовать закрытию клапана, и между тарелкой и седлом корпуса клапана образуется щель, через которую будет проходить воздух.

Если давление за клапаном по каким-либо причинам повысится (например, в результате уменьшения расхода), то в первый момент нарушится установившееся равновесие между давлением воздуха на тарелку и натяжением основной пружины, и тарелка несколько переместится вверх, сузив щель. Тогда скорость воздуха в щели возрастает, что вызовет понижение давления до начальной величины. Аналогично этому автоматически выравнивается давление за клапаном и при увеличении расхода воздуха в трубопроводе. Регулирование натяжения основной пружины с целью поддержания редуцированного давления до заданной величины осуществляется регулировочным винтом.

Клапанные коробки. Для централизации управления судовыми системами применяют клапанные коробки, в корпусе которых установлено два, три или более клапанов. Клапанные коробки бывают запорного и невозвратно-запорного типов. При установке клапанной коробки требуется меньше места, чем при установке нескольких отдельных клапанов.

На рис. 2.14 изображено устройство трехклапанной коробки с невозвратно-запорными клапанами. Корпус коробки имеет пять патрубков, три из которых крепятся к трубам, идущим к потребителям среды, а два — к магистральному трубопроводу. Такая коробка позволяет поступать жидкости или пару в магистраль одновременно из всех приемников сразу или отдельно из каждого, а также протекать по магистрали при закрытых клапанах.

TYPES AND KINDS OF VALVES ТИПЫ И ВИДЫ КЛАПАНОВ

Air operated ~ Пневматический клапан
Angle ~ Угловой клапан или вентиль
Back-pressure ~ Обратный (невозвратный ) клапан
Balance ~ Уравнительный клапан
Ball ~ Шаровой или поплавковый клапан
Bilge suction ~ Клапан осушения трюма
Blow-down ~ Клапан продувания
Blow-off ~ Клапан продувания
Blow-out ~ Клапан продувания
Bottom blow ~ Клапан нижнего продувания (котла)
Clack (clapper) ~ Пластинчатый откидной клапан
Closing ~ Запорный (стопорный) клапан
Compression release ~ Декомпрессионный клапан
Cut-off (cut out) ~ Запорный (отсечной) клапан
Discharge ~ Отливной клапан
Double-seat ~ Двухопорный (двухседельный) клапан
Drain ~ Клапан осушения
Drop - Подвесной клапан (открывающийся сверху вниз)
Dump - Сливной клапан
Electromagnetic ~ Электромагнитный клапан
Electropneumatic ~ Электропневматический клапан
Emergency ~ Аварийный (предохранительный) клапан
Fourway ~ Четырехходовой клапан
Gate ~ Клинкет, задвижка, заслонка
Gauge ~ Пробный клапан
Kingston ~ Кингстон
Lever-operated ~ Рычажный клапан
Locking ~ Запорный клапан
Nonreturn ~ Невозвратный клапан

Nozzle ~ Сопловой клапан
On/off ~ Двухпозиционный клапан
Overboard discharge ~ Отливной забортный клапан
Overflow ~ Переливной клапан
Pet ~ Пробный кран
Relief ~ Разгрузочный кран
Remote-controlled ~ Клапан с дистанционным управлением
Safety ~ Предохранительный клапан
Scavenging ~ Продувочный клапан
Scum ~ Клапан верхнего продувания (котла)
Sea ~ Кингстон
Sentinel ~ Контрольньш клапан
Shut-off ~ Запорный (отсечной) клапан, crdn-кран
Slide ~ Клинкет, задвижка
Sluice ~ Клинкет, шлюзовый затвор
Sprinkler ~ Спринклерный клапан
Starting ~ Пусковой клапан
Steam cut-off ~ Паровой стопорный клапан
Stop ~ Запорный клапан
Storm ~ Захлопка шпигата
Supply ~ Питательный клапан
Surface blow-off ~ Клапан верхнего продувания (котла)
Tappet ~ Клапан с кулачковым приводом

Автор статьи

Куприянов Денис Юрьевич

Юрист частного права

Страница автора

Читайте также:

Виды клапанов на судах

Оглавление

Арматура паровых котлов.

Литература

Клапаны — задвижки и судовые дроссельные заслонки

Клапаны — задвижки и судовые дроссельные заслонки

Клапана

Задвижки

Дроссельная заслонка

Оглавление

ТИПЫ И ВИДЫ КЛАПАНОВ

TYPES AND KINDS OF VALVES ТИПЫ И ВИДЫ КЛАПАНОВ