Клапан для чего нужен: Что такое соленоидный клапан (кран) и для чего он нужен?

Содержание

Зачем нужен клапан выравнивания давления или как гибнут светильники

Почему не все промышленные светильники стоит использовать на открытом воздухе? Почему выходят из строя даже надёжные приборы, собранные на качественных компонентах? И какое отношение ко всему этому имеет клапан выравнивания давления – читайте далее.

Содержание

Предыстория: IP67 не означает «герметично раз и навсегда»

На написание этой статьи нас сподвигли сразу два события, произошедшие практически одновременно. Всё началось с того, что к нам обратился один из наших клиентов с просьбой подыскать замену вышедшему из строя светильнику Фокус УСС 36. Прибор проработал под солнцем, дождём и ветром около 5 лет, после чего навсегда сломался (и достался нам – на память). На посту его сменил Свет НН ССдУ 02 Бриз 50, который с собой принёс второй повод для статьи – это один из первых оказавшихся в наших руках светильников этого производителя, в котором штатно установлен клапан выравнивания давления.

УСС 36

Но начнём всё же с Фокуса. Серия светодиодных светильников УСС производится уже далеко не первый год и успела показать себя с положительной стороны. Цены на неё никогда не были особо демократичными, что компенсируется высоким качеством используемых компонентов и пятилетней гарантией. Компоновка светильника совершенно стандартная для современных светодиодных решений – в основе корпуса лежит алюминиевый профиль, с торцов закрытый пластиковыми крышками. На лицевой стороне размещены светодиодные линейки с защитным стеклом из поликарбоната. В комплекте у нашего экземпляра – крепление-скоба. Есть варианты для консоли, троса и накладного монтажа. Согласно паспорту, прибор имеет степень защиты IP67 и климатическое исполнение УХЛ1, то есть без ограничений может использоваться на открытом воздухе. Но причиной выхода из строя конкретно этого экземпляра стала попавшая в него вода, которая вызвала окисление электрической схемы. Что в конечном счёте и привело к короткому замыканию. Как же так – вроде бы IP67 предполагает, что прибор можно временно погружать в воду на глубину до 1 метра и она не попадёт внутрь корпуса? Да, это так. Но есть нюансы.

Зачем нужен клапан выравнивания давления

Капли конденсата внутри светильника Фокус УСС

Ни для кого не секрет, что во время работы любой современный светильник выделяет тепло. Лампы накаливания больше, светодиодные источники меньше, но всё равно тепло есть. А значит, корпус светильника и его внутренний объём будут постепенно нагреваться. При нагревании воздух внутри прибора расширяется. Давление, оказываемое на стенки, растёт, а значит – появляется разница между атмосферным давлением снаружи и давлением нагретого газа внутри. Если бы светильник был настолько же герметичен, как скафандр космонавта, в этом не было бы никакой беды – за исключением цены. В реальной жизни газ через микроотверстия всё равно находит путь наружу, и давление постепенно выравнивается.

Потом светильник выключается и происходит обратное. Воздух в корпусе остывает, давление его падает и снова появляется разница давления, но теперь направленная в прибор. Воздух через те же микроотверстия проникает уже внутрь. А если на поверхности светильника есть вода, то вместе с воздухом проникает и она. Помимо этого, избыточное давление способствует деформации и появлению микротрещин в корпусе прибора, что также не продляет срок его службы. На некоторых действительно хорошо герметизированных светильниках без клапана выравнивания давления можно даже наблюдать «забавный эффект», когда защитное стекло из поликарбоната под действием давления внутри прибора надувается как воздушный шарик.

Схема клапана выравнивания давления

Для борьбы с этим явлением и предназначены клапаны выравнивания давления. Такой клапан внешне напоминает небольшую пластиковую или металлическую заглушку с просверленными отверстиями для прохождения воздуха. Эти отверстия ведут во внутреннюю область клапана. Она связана с внутренним объёмом прибора, но разделена гидрофобной мембраной. Эта мембрана свободно пропускает воздух, но при этом препятствует прохождению капель влаги и микрочастиц пыли. Таким образом при изменении давления газ свободно проникает как внутрь светильника, так и наружу, но степень защиты сохраняется на исходном уровне.

Вода отверстие всегда найдёт

Места для шурупов, крепящих торцевую крышку на Фокус УСС 36

У нашего экземпляра светодиодного светильника Фокус УСС 36 клапана выравнивания давления нет. И вот результат – со временем прибор «набрал воды». На фото хорошо видны как следы электрохимической коррозии токопроводящих частей, так и капли влаги, послужившие ей причиной. Мы тщательно осмотрели прибор в поисках возможных мест проникновения влаги и установили несколько возможных вариантов. Во-первых, обратите внимание на герметик на следующем фото. Этот торец был развёрнут вверх, о чём свидетельствует значительно выгоревшая на солнце этикетка. Хорошо видно, что между герметиком и корпусом образовались небольшие зазоры. К сожалению, это частая ситуация даже с качественными материалами.

Но проблема в другом. На этом фото видно, что шурупы, находящиеся под этими пробками из герметика, фактически вкручиваются во внутренний объём прибора. Первый путь для проникновения влаги найден.

Теперь крепление. Кронштейн у нашего светильника Фокус УСС 36 закреплён на двух шпильках, вкрученных в пластиковые торцевые крышки. Надо отдать должное Фокусу – сам пластик от пребывания на солнце не выгорел и не стал хрупким. Но под действием неизбежных ветровых нагрузок в креплении образовались микроскопические трещины. Могла ли через них проникнуть влага? Без сомнения.

Трещина в торцевой крышке светильника Фокус УСС 36

Если первый путь можно назвать конструктивной недоработкой, то второй – это в чистом виде использование светильника не по назначению. Изначально укомплектованный креплением-скобой он всё равно был закреплён на консоли хомутами. Почему было принято такое решение – нам неизвестно. Но если бы светильник был установлен правильно – на собственное консольное крепление, которое связано с металлическими частями прибора – разрушения пластика бы не произошло. Ну и, конечно, если бы светильник был заказан с клапаном выравнивания давления – количество влаги, попавшее внутрь корпуса, также было бы значительно меньше.

В целом же несмотря на выход из строя, светильник Фокус УСС 36 оставил хорошее впечатление. 5 лет он проработал исправно. Ни один конденсатор в блоке питания не вздут, следов избыточного нагрева нет. А значит – если бы не влага, работать бы ему и дальше. Кстати, другие приборы из этой же партии, смонтированные правильно, продолжают работать без всяких проблем.

А как у других производителей?

ССдП 01 Флагман

Но мы решили на этом не останавливаться и разобрали ещё один светильник. Вторым подопытным стал Свет НН ССдП 01 Флагман 90 со степенью защиты IP65 и климатическим исполнением УХЛ2. Это означает, что он может эксплуатироваться в условиях значительных колебаний температур, но при условии отсутствия прямого воздействия солнечного света и осадков – под навесом, например. Кстати, на изображении светильник уже в новом белом крашеном корпусе, мы же разбирали прибор старого образца и скучного серого цвета.

Конструкция Флагмана аналогичная Фокусу. Разве что торцевые крышки выполнены из стали и крепление размещено на основной металлической части светильника. Под крышкой находится уплотнительная прокладка, закрывающая весь внутренний объём прибора. Ни один из крепёжных винтов с нежным нутром устройства не связан – все они ведут во внешнюю среду, а значит проникновение влаги по ним исключено. Но почему же тогда только IP65, а не 67 и УХЛ2 вместо УХЛ1?

Ответ можно найти при детальном рассмотрении крепления защитного стекла. В самом углу видно, что уплотнительный шнур немного короче самого корпуса. Это нюанс технологии сборки – шнур сначала растягивается, размещается на нужном месте и отпускается, принимая первоначальный размер. После чего обрезается. Но вернуться к исходной геометрии он может далеко не сразу. И зачастую оказывается, что около торцевых крышек образуются негерметизированные участки. В данном случае – это около 8 мм. В случае появления разницы давления через это место внутрь легко может проникнуть вода. А в условиях отсутствия клапана выравнивания давления – это произойдёт непременно.

У Фокус УСС 36 используется аналогичный принцип крепления стекла. Но есть два отличия. Во-первых, уплотнительный шнур выходит за границу паза, переходя на торцевую крышку и дальше по кругу, обеспечивая непрерывную герметизацию. Во-вторых, металл крепления защитного стекла завальцован и плотно прижимает его к уплотнителю, исключая проникновение влаги.

Крепление защитного стекла у Фокус УСС 36

Но как результат – светильники Свет НН ССдП 01 Флагман в исполнении IP65 и нельзя использовать на открытом воздухе – они просто не предназначены для этого чисто конструктивно. Для этого есть серия ССдУ, которая имеет степень защиты IP67 и климатическое исполнение УХЛ1. Отличий в конструкции (помимо крепления на консоль вместо скобы) всего два. Во-первых, место примыкания защитного стекла дополнительно герметизируется клеем-герметиком на основе MS-полимеров, нивелируя недостаток длины уплотнительного шнура. Во-вторых, светильники Свет НН ССдУ 01 Флагман и ССдУ 02 Бриз штатно комплектуются клапаном выравнивания давления. В зависимости от конкретной модели и партии это могут быть как отдельные клапана, так и совмещённые с гермовводом. Разница чисто конструктивная и на функционал никак не влияет.

Покупать надо правильно

Позвольте дать совет – выбирайте, покупайте и используйте светильники по их прямому назначению. Ошибка в подборе и неправильный монтаж могут свести на нет все преимущества даже качественных световых приборов – таких как Фокус УСС 36 и Свет НН ССдП 01 Флагман 90. И вместо 10-20 лет работы вы получите куда меньше. Все преимущества высоких технологий окажутся сведены на нет человеческим фактором.

Смотрите также


Что такое приточный клапан? Для чего он нужен в окнах и как его выбрать?

Приточный клапан (провертриватель) — позволит создать оптимальный микроклимат в помещении. С его помощью будет обеспечена регулярная циркуляция воздуха за счет притока свежего воздуха.

При наличии такого клапана не потребуется постоянно держать окна открытыми, что позволит оградиться от уличного шума, а также:

  • насекомых;
  • пыли и грязи;
  • запаха.

В зимний период, при открытии окна из комнаты будет уходить тепло, придется тратить больше денег на отопление. Механизмы окон будут быстрее изнашиваться, что приведет нежелательному ремонту.

Как действует приточный клапан?

Большинство бытовых моделей механические и работают без дополнительных источников энергии. Принцип действия основывается на разнице атмосферного давления, на улице и в помещении, где оно существенно ниже. Так создается необходимый воздушный поток, идущий в помещение с улицы и обеспечивающий циркуляцию воздуха.

Для нормальной и эффективной работы приточного клапана следует соблюсти ряд основных условий:

  1. Температура воздуха за окном должна быть не менее 5 градусов.
  2. Обязательна нормальная вентиляция в жилище.
  3. Необходим зазор между дверью и полом как минимум в 2 см.
  4. Герметичная входная дверь.

Если Вы после покупки замечаете, что клапан работает неэффективно, скорее всего, соблюдены не все необходимые условия. Поэтому, перед покупкой, необходимо убедиться, что помещение удовлетворяет всем условиям или исправить обнаруженные недочеты.

На что обратить внимание, выбирая устройства кондиционирования пластиковых окон?

Самым главным является завяленная производителем пропускная способность. Данную характеристику следует выбирать, отталкиваясь от количества человек в помещении. Каждому человеку требуется порядка 30 литров свежего воздуха в час. Произведите предварительные расчеты, чтобы у вас не возникло никаких сложностей с выбором.

Зима может оказаться достаточно холодной, об этом следует побеспокоиться заранее. Выбирайте такую модель, которая сможет нормально функционировать при низких температурах эксплуатации. В магазинах часто встречаются модели, которые подходят только для использования в комфортных климатических условиях южных регионов.

Многие приточные клапаны оснащаются устройством автоматической регулировки. Она дает дополнительные удобства, но не лишена недостатков, которые проявляются при резких перепадах температуры. В данном случае помогает механическая регулировка, но она есть далеко не у каждой модели.

Достаточно часто, народные умельцы пытаются сделать самостоятельно клапан для вентиляции. Так можно конечно сэкономить, но и получить серьезные проблемы с шумоизоляцией. Лучше выбрать модель, успевшую с лучшей стороны зарекомендовать себя на рынке.

Так какой же клапан купить?

Если вы ищите качественное решение, то присмотритесь к AIR-BOX. Производитель квалифицируется на производстве вентиляционных и климатических принадлежностей. Их достаточно легко монтировать, справится с этой задачей любой. Достаточно просто следовать понятной инструкции.

Клапаны AIR-BOX обеспечивают нормальный воздухообмен и гарантируют поддержку оптимального микроклимата, надежную защиту от шума и пыли. Кроме того, они имеют достаточно привлекательную цену. За 6-8 часов непрерывной работы, полностью обновляется воздух в помещении.

Зачем нужен гидравлический клапан и где он применяется?

Без гидравлического клапана, кажется, может работать любой провод труб, ведь это совсем не самая главная его часть. Однако это исключительно в теории.

Ведь частые перепады внутреннего давления и перегрузки могу привести к неполадке любой, даже очень совершенной системы перевозки жидкости.

А конкретно предохранительный гидроклапан считается той конструкционной частью трубопровода, которая ликвидирует эти самые перепады давления, что гарантирует хорошую беспроблемную работу всего трубопровода.

Специфики продукции

Клапан обратный большого давления — данное устройство, главной функцией которого считается управление потока жидкости, циркулирующей по транспортной системе.

Происходит это благодаря тому, что запорно-регулирующий компонент, под прямым либо опосредованным влиянием, меняет собственное положение, благодаря чему меняется проходное сечение.

Механизм этот считается устройством, обеспечивающим нормальную работу всех трубопроводных частей: собственно этот узел «наблюдает» за тем, чтобы давление на трубопроводе не превышало оптимальную норму.

Это оберегает систему снабжения воды от потенциального выхода из строя из-за перегрузок.

Гидроклапан стал широко популярен в очень разных промышленных областях. Области использования — такие:

  • Магистрали из труб любого направления;
  • Машиностроение;
  • Установки для бурения;
  • Кораблестроение;
  • Промышленные производственные линии.

Разберем конструкционные особенности гидроклапана на примере устройства прямого действия, которое нарисовано ниже.

Рабочая схема гидроклапана

Как вы можете увидеть, гидроклапан состоит из корпуса, золотника, пружины, регулировочного винта, и запорного компонента (которым выступает шарик).

На рисунке выше предоставлен довольно простое устройство, какое будет хорошо соблюдать собственные функции для систем с маленьким давлением, однако для трубо-проводов с большим давлением неприменимо.

Устройство клапана

Гидроклапан большого давления устроен чуть-чуть по-иному.

Такой прибор состоит из корпуса, на котором размещен конический клапан и поршень. В качестве дополнительного регулировочного устройства выступает добавочный клапан, который занимается управлением пружины, шарика, и винта управления.

Если исходить из различий свойств конструкции гидроклапана, отмечают механизмы с управлением прямого и непрямого действия.

На устройствах прямого действия запорно-регулирующий компонент включается в работу под влиянием конкретно потока среды работы.

А у гидравлических механизмов непрямого действия перемена проходного сечения выполняется при помощи влияния потока на особый запасной регулировочный компонент.

Часто применяются гидроклапаны непрямого действия, Так как они имеют большую надежность и большую точность настроек.

Собственно к механизмам непрямого действия относится гидроклапан с прямым электромагнитным управлением – наиболее технологичный вариант, это управление которым целиком автоматизировано.

Классификация изделий

В зависимости от практической задачи выделяются направляющие и регулирующие гидравлические клапаны.

Регулирующие, как ясно из наименования, занимаются управлением уровня давления на потоке среды работы трубопровода, а направляющие клапаны останавливают водный поток, если он достиг конкретных показателей давления.

Группа направляющих гидравлических узлов включает такие варианты устройств:

  • Клапан обратный: подобный механизм способен пропускать поток жидкости в водопроводе лишь в одном, строго заданном, направлении.

Клапан обратный для гидравлики выделяется от предохранительного устройства тем, что заключительный включается собственно тогда, когда уровень давления на выходе превосходит запрограммированную величину, тогда как триггером для срабатывания шарового клапана считается любое, даже самое небольшое, превышение давления при входе, над выходным давлением в системе.

Обратные гидроклапаны применяются основным образом для того, чтобы перегрузка давления на системе не приводила к тому, что вал насоса, когда мотор который работает от электричества отключён, вращался в обратном направлении.

  • Клапан очередности: данные клапаны для гидравлики пропускают внутреннюю среду трубопровода лишь тогда, когда давление (при входе, либо на выходе, в зависимости от запрограммированных условий) может достигать заданной величины.
  • Клапан выдержки: такой вид создает роль пропускания или блокирования потока на определенном временном промежутке.

К регулирующим на гидравлике механизмам относятся:

Устройство гидроклапана

  • Клапан для предохранения для гидравлики– этот вид призван держать давление при входе в гидроклапан не выше конкретного уровня, и закрывать поток, на случай его увеличения.

Собственно клапан для предохранения исполняет ключевую функцию защиты системы от перегрузок и выхода из строя. Нередко подобные клапаны владеют регулировочным винтом, что дает возможность совершать настройку возможного уровня давления в границах от 1 до 50 МПа.

  • Переливной клапан: механизм, который держит постоянный уровень давления при входе в систему на определенном уровне, при этом у него, в нормальном рабочем режиме, открыто отверстие для слива, благодаря чему выполняется регулярный слив нужного количества среды работы трубопровода.
  • Редукционный клапан: подобные узлы призваны поддерживать заданную величину давления на выходе из системы.
  • Гидравлический клапан разности давлений – устройства, отвечающие за поддержку необходимого уровня различия между давлением на выходе, и при входе в систему.

По отдельности необходимо отметить гидравлический дроссель с шаровым клапаном, данное устройство, которое считается неким симбиозом шарового клапана и клапана расхода.

Они являются нужными для регулировки потока жидкости во время переключения операций распределителя, что дает возможность намного увеличить срок работы гидроаккумулятора.

Все устройства данного типа являются довольно обычными конструкциями, обладающими большим уровнем надежности и большим сроком эксплуатации при температурном режиме от -40 до +90 градусов.

Невидимые моменты монтажного процесса

Для хорошей работы механизма вам нужно удостоверится, что назначение потока среды работы трубопровода сходится с назначением стрелки на клапане.

Так как гидроклапан — данное устройство достаточно массивное, трубы, с двух сторон от места его крепежа, нужно закрепить к стене с двоих краев.

Гидроклапан

Клапаны с электромагнитным управлением необходимо монтировать блоком управления вверх, благодаря этому накопление механических отходов и частиц грязи в трубке якоря намного станет меньше.

Фиксирование трубных соединений требуется выполнять с контрусилием при затяжке, другими словами 2-мя гаечными ключами: один на корпусе, иной на трубе.

Перепроверяйте, что ваша сеть соответствует всем нужным потребностям блока управления на электромагнитные клапана (частота тока и его напряжение), например если это требования не удовлетворяется – катушка может быстро поломаться.

Все кабельного соединения с электромагнитным блоком управления обязаны быть прекрасно затянуты, иначе они могут контактировать с водой.

Для контроля поставленного гидроклапана нужно подать на систему контрольное давление, заранее завинтив модули ручного управления клапаном.

Подробно про продукцию (видео)

Невидимые моменты подбора

Подбор гидроклапана нужно совершать, принимая к сведению свойства его среды работы: уровень давления, вид жидкости в водопроводе и его эфективность.

Так, для обыкновенной бытовой системы снабжения воды прекрасно подойдет и самый простой гидроклапан давления прямого действия, тогда как для сложного пневматического оборудования нужен электромагнитный клапан для гидравлики

В общем, проанализировав рынок, можно вести разговор о том, что стоимость на гидроклапаны располагается в прямой зависимости от трудности их конструкции и практичных свойств.

Так, сегодняшним устройством с небольшой ценой считается гидравлический электромагнитный вентиль.

Усреднённая рыночная цена на него колеблется в районе 12 американских долларов, тогда как хороший гидравлический трехходовой клапан для Вас обойдется, как минимум, в 90 долларов.

За гидравлический дроссель с шаровым клапаном просят около 40 долларов.

Тематические статьи

что это, для чего нужен?

Что такое гелиевый клапан, для чего нужен?

В часах для глубоководных погружений может быть встроен гелиевый декомпрессионный клапан. Зачем он нужен?

При проведении длительных работ на большой глубине используется так называемый водолазный колокол, наполненный смесью кислорода и гелия. По причине того, что гелий по молекулярной массе легче воздуха, он может проникнуть внутрь часов, а потом при декомпрессии выдавить стекло. Чтобы исключить такую неприятность, во время подъема на поверхность необходимо открыть гелиевый клапан — он пропускает газ, но при этом задерживает воду.

История возникновения гелиевого клапана

Во время нахождения дайверов в колоколах неоднократно было замечено, что время от времени стекла наручных часов трескались с громким звуком, буквально взрывались. Виновником сего был гелий, который накапливался в корпусе и искал выход, проникая сквозь резиновые сальники.

При попадании подводника в бункер, давление газа снаружи корпуса уменьшалось, а давление внутри оставалось высоким. Стекло не выдерживало внутреннего давления и трескалось.

В 60-х годах прошлого столетия Компания Rolex взялись за решение возникшей проблемы и представили общественности перепускной клапан, который позволял гелию без усилий выходить из корпуса, как только разность давлений внутри и снаружи часов сравнивалось с заданным параметром.

Первой моделью стали Rolex Sea-Dweller. Одновременно с испытаниями Rolex часовой бренд Doxa занимался собственным подобным проектом. В 1965 году Doxa объединились с профессиональными дайверами, среди которых был Клод Весли — член команды дайверов Жака Ива Кусто.

В то время, пока Rolex занимались исключительно продвижением, Doxa работали над созданием доступных часов для дайверов-профессионалов и любителей.

В итоге патент на гелиевый клапан стал принадлежать обеим компаниям.

Схема работы

Принцип работы гелиевого клапана основан на стравливании газа при избыточном давлении в корпусе часов.

Ниже вы сможете наблюдать процесс в динамике.

Бренд “Слава” имеет свою модель часов для дайвинга c гелиевым клапаном — Боевые Пловцы.

Также рекомендуем прочитать статью, как правильно выбрать водонепроницаемые часы (c таблицей водозащиты).

Зачем нужен управляющий клапан фильтра? Принцип работы устройства

Управляющий клапан фильтра Clack — это электронный регулирующий клапан с микропроцессорной системой, обеспечивающий полностью автоматическое управление рабочими этапами устройства для очистки воды и обширные диагностические функции. Конструкция клапана гарантирует высокий стандарт безопасности работы. Устройство получило положительное заключение и имеет гигиенический сертификат Национального института общественного здоровья.

Функциональная безопасность

Высокий стандарт безопасности всей системы очистки воды гарантируется специальными плавающими поршнями. Система управления анализирует время, за которое поршень входит в отдельные положения регенерации, и в случае загрязнения поршня, что препятствует безопасному переходу к следующему этапу регенерации, приводной двигатель клапана получает импульс от микропроцессора, оказывающий сопротивление на поршне. Поршень втягивается, вода промывается и ополаскивается от примесей, затем поршень перемещается в положение установленного цикла регенерации. Благодаря этому невозможно разрушить поршень, и система очистки воды будет работать без сбоев долгие годы.

Обширные диагностические функции

Обширные диагностические функции на панели управления позволяют быстро определять неисправности клапана. По соображениям безопасности, если сигнал тревоги включен, его нужно выключить вручную даже после того, как ее причина была устранена (тревоги, вызванные неправильной работой устройства, должны быть одобрены обслуживающей компанией).

Во время работы на головном дисплее отображается текущая информация об объеме воды, оставшейся для регенерации, текущем расходе и текущем времени суток.

Принцип работы

Клапан контролирует работу всего устройства. С помощью объемного регулятора после достижения заданного объема умягченной воды он запускает регенерацию ионообменного слоя (или другое заданное действие). Во время регенерации слоя система не смягчает воду — клапан пропускает жесткую воду в систему через внутренний байпас, поэтому при этом не происходит перерыв в подаче воды (эту функцию — в зависимости от конкретной системы — можно выключить).

Запатентованный дизайн

Продуманная конструкция, система безопасности и специальный микропроцессор, управляющий всей системой, гарантируют безотказную работу и длительное бесперебойное рабочее время. Это также означает низкие инвестиционные затраты и простое и экономичное обслуживание.

Управление клапаном и настройка очень просты. В случае сбоя питания регулирующий клапан имеет внутренний вспомогательный источник питания для хранения информации в памяти. Это исключает необходимость перенастройки.

Донный клапан. Что это такое и в чем его преимущества?


Донный клапан – сравнительно молодое явление на российском сантехническом рынке. Смесители, оснащенные этим приспособлением, появились в ассортименте специализированных магазинов около 20 лет назад.   Это были изделия европейских производителей, и наличие донного клапана порой вызывало некоторое недоумение у отечественного покупателя. Зачем удорожать изделие подобным механизмом  не совсем понятного назначения?..


Сегодня донные клапаны (в комплектации смесителей и по-отдельности) выпускают большинство производителей сантехнического оборудования, в том числе и российские компании. Это устройство перестало восприниматься диковинкой, популярность донных клапанов уверенно набирает обороты.


Рост популярности вполне объясним.  Донный клапан – это удобно, красиво и, главное, экономно! Для тех, у кого по-прежнему есть вопросы по этому поводу, постараемся изложить максимум информации о донных клапанах для современных ванных комнат.


Донный клапан появился в Англии, где раньше практически во всех домах умывальники и мойки были оборудованы не смесителем, смешивающим воду, а двумя отдельными кранами для холодной и горячей воды. То есть смешивание воды происходило непосредственно в раковине.


Для того, чтобы закрыть сливное отверстие, и был изобретен донный клапан. По сути, это модернизированный вариант обычной пробки-заглушки, которая используется для закрытия сливного отверстия.  Иногда можно услышать другое название этого устройства – автопробка.


Несмотря на то, что в нашей стране нет такой традиции, как в Англии (использовать отдельные краны для горячей и холодной воды), донные клапаны пользуются все большим и большим спросом и в России, и в странах СНГ, и в большинстве стран Европы.  Ими оснащаются вполне современные смесители, подающие уже смешанную воду. Связана такая востребованность  донных клапанов с более серьезным отношением к природным ресурсам нашей планеты и стремительно растущими ценами на коммунальные услуги. Бережное отношение к окружающей среде и стремление экономить финансовые средства – положительные качества, независимо от страны проживания человека.


Донный клапан – прекрасный способ рационально использовать водные ресурсы и экономить семейный бюджет.   Ведь для совершения множества процессов с использованием воды вовсе не обязательно сливать десятки литров в канализацию.


Виды


Механический донный клапан. Механический клапан закрывается рукой – нажатием на верхнюю часть (крышку). Действие такого клапана основано на работе пружинного механизма. Изделия такого типа иногда называют Click-Clack  или Push Open.  Недостатком механической пробки является тот факт, что для открытия необходимо опускать руку в воду. Главное преимущество системы – отсутствие технической привязки к смесителю. Механические клапаны можно устанавливать на сифоны не только умывальников и биде, но также ванн и душевых поддонов. Они быстро и просто монтируются, легко обслуживаются.


Автоматический донный клапан. Управление автоматическим донным клапаном происходит с помощью рычага, расположенного на корпусе смесителя (сбоку или сзади). Этот вариант считается более комфортным и более гигиеничным, так как для открывания-закрывания клапана не нужно опускать руки в воду. Рычаг на корпусе и саму заглушку соединяет металлический стержень. В силу этих  конструкционных особенностей автоматическими донными клапанами смесители для ванны и душа не комплектуются – только смесители для умывальников и биде.


Со смесителем или без?


Как уже упоминалось выше, донные клапаны могут использоваться для перекрывания слива в умывальнике, кухонной мойке, биде, ванне, глубоком душевом поддоне. Для умывальников и биде можно приобрести фабричный комплект: смеситель с автоматическим донным клапаном. Для ванны  или душа будет нужен механический вариант. Механическую автопробку для ванны или душа можно купить отдельно или в комплекте со сливным сифоном. Многие производители сливной арматуры сегодня предлагают сифоны, укомплектованные донным клапаном системы Click Clack.


Дизайн


Дизайн донных клапанов не отличается большим разнообразием. Большая часть изделия скрыта, на виду остается всего лишь один элемент – круглая металлическая крышечка-заглушка. Поскольку отверстие слива всегда круглое, то и крышки донных клапанов практически всегда имеют круглую форму. Хотя иногда можно встретить дизайнерские изделия и с необычными формами крышек.  Самое существенное, чем могут отличаться модели – цветом покрытия. Донный клапан в комплекте со смесителем будет иметь идентичное смесителю покрытие.  Если же вы приобретаете смеситель и клапан по отдельности, лучше остановите свой выбор на стандартном хромированном покрытии. Донный клапан в каком-либо другом цветовом варианте придется поискать — 90% всех моделей выпускается в цвете «хром».


Плюсы и минусы


Итак, перейдем к самому важному. Действительно ли это скромное и практически незаметное устройство дарит массу дополнительных удобств? Стоит подвести итоги перед принятием решения и покупкой.


Преимущества  


  • Экономия. Донный клапан дает возможность набирать воду в раковину во время умывания, ручной стирки, мытья овощей, продуктов, посуды и прочих «водных» процедур. На первый взгляд экономия незаметна, но по факту оказывается весьма существенной.  

  • Удобство и комфорт. С помощью донного клапана можно быстро, качественно и надежно перекрыть слив одним движением рычага или нажатием на кнопку.

  • Гигиена. Донный клапан намного гигиеничней резиновых или пластиковых заглушек. Он не плесневеет, не разрушается под воздействием воды, не становится скользким и липким, легко и просто чистится.  

  • Эстетичный внешний вид. Стильная блестящая крышечка без всяких цепочек и веревочек смотрится в современном интерьере намного эстетичнее старомодных пробок.


Недостатки


  • Непривычный вариант. В нашей стране традиция набирать воду в мойку мало распространена. К такому способу использования воды и экономии нужно себя приучить, выработав определенные привычки.

  • Требует внимательности при использовании. Если уж вы закрыли клапан в мойке и набираете воду, будьте бдительны. Отвлекшись на несколько минут, вы рискуете обнаружить лужу на полу. Если  вы установили на слив донный клапан, будьте внимательны при закрытии и открытии пробки, включении и выключении смесителя. Для страховки рекомендуется приобретать умывальник или мойку с переливом. 


Зачем нужны воздушные клапаны во внутренней канализации


Неприятные запахи из канализационной системы могут появляться не только вследствие засора, но и вследствие увеличения количества бытовых приборов. Туалет, ванная, несколько моек, посудомоечная и стиральная машина – если сточные воды сливаются одновременно из нескольких устройств, то это может вызвать разрежение воздуха в трубопроводе, что приведет к оттоку воды из гидравлических затворов и беспрепятственному проникновению воздуха (и неприятных запахов) в помещение.


Раньше эта проблема решалась выведением стояка на крышу (фановый вывод), однако в современных условиях справиться с поставленной задачей данным методом получается далеко не всегда. Поэтому все чаще при обустройстве внутренней канализации применяется воздушный вакуумный клапан, который выравнивает давление в канализационной системе. Кстати, помимо неприятных запахов устройство также снижает уровень шума.


Что собой представляет воздушный клапан


Конструкция вакуумных клапанов довольно проста и состоит из нескольких основных элементов:


•  Корпус. Может изготавливаться из ПВХ, металла и других материалов. Имеет боковое отверстие, которое служит для впуска воздуха.

•  Шток. Открывает и закрывает боковое отверстие в зависимости от давления в трубопроводе. При открытии отверстия в стояк попадает воздух, давление выравнивается, после чего клапан принимает исходную позицию (с закрытым отверстием).

•  Прокладка. Обеспечивает максимальную герметичность.

•  Крышка. Для защиты от внешних загрязнений.  


Стандартные размеры воздушного клапана – 50 и 110 мм, однако в силу увеличения разнообразия нестандартных сантехнических приборов, в продаже можно встретить также 100 мм и другие модели. 50 мм предназначены для подсоединения к сантехнике, а 110 мм – для общего стояка.


По применению клапаны разделяют на:

Мембранные. Чаще всего производятся из ПВХ, устанавливаются вход фанового вывода. Когда в трубопроводе происходит перепад давления, мембрана меняет положение. Используется только в случае доступа кислорода в фановую трубу.

Цилиндрические. Изготавливается преимущественно из стали, схож с запорным краном. На основании клапана установлена крышка, которая открывается и дает течь сточным водам, после этого возвращается в исходное положение.

Рычажные. Используются в невентилируемых канализационных системах, имеют металлический корпус, настраивается вручную (стоки движутся туда, куда повернут рычаг).

Как работают клапаны | Типы клапанов

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 трубы, но по ним транспортируется огромное количество жидкости
(жидкость и газ) по всему миру тихо и эффективно, изо дня в день
выходной. Для эффективной работы трубам необходим способ регулирования
через них может проходить жидкость; им также нужен способ переключения
стечь полностью.Это та работа, которую 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 проходящей через него жидкости.
Когда вы включаете кран (кран), чтобы почистить зубы, вы открываете
клапан, который позволяет воде под давлением выходить из трубы.Сходным образом,
когда вы спускаете воду в унитазе, вы открываете два клапана: один (сифон), который пропускает воду
чтобы убежать, чтобы опорожнить кастрюлю и другую (называемую шаровым краном или
шаровой кран), который впускает больше воды в бак, готовый к следующему
промывать.

Клапаны регулируют как газы, так и жидкости. Если у вас есть газовая варочная панель (варочная панель)
На вашей плите регуляторы, которые включают или выключают газ, — это клапаны.
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 каждый раз при ополаскивании 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 красивое
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) Этот дроссельный клапан диаметром 7,3 м (24 фута) из аэродинамической трубы затмевает человека, стоящего рядом с ним! Фото любезно предоставлено НАСА, доступное для общего пользования 2) Этот гораздо меньший по размеру дроссельный клапан работает точно так же, откидываясь в центре, позволяя воздуху проходить через трубу. Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как изготавливаются клапаны?

Фото Перекрытие воды с помощью запорного клапана.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 аварийной ситуации (например, при разрыве водопровода) или для выполнения планового технического обслуживания. После закрытия клапана вы можете безопасно проводить ремонт, не допуская вытекания жидкости.

Клапаны обычно изготавливаются из металла или пластика и имеют несколько
различные 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 приводятся в действие рычагами (как на фото здесь, но
некоторые из них 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 под ним! Этот оригинальный клапан останавливает его. В резиновом материале есть четыре прорези для прохождения пищи, 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, которая опирается на очень осторожные
подбор именно подходящего материала.

Фото: Эластомерный клапан для герметизации пищевых продуктов. Слева: вид снизу на запечатанный клапан.В центре: вид 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 подробности о том, как это работает, в их
US10287066B2: Дозирующий клапан.)

И выбор материалов для клапанов — это не просто вопрос того, как они будут работать в течение всего срока службы, но
что с ними происходит после этого.Например, в случае упаковки для пищевых продуктов вторичная переработка становится все более важным фактором. Возьмите маленькие клапаны, которые вы найдете на пакетиках для кофе. После того, как кофе обжаривается и разливается по пакетам, ему, возможно, придется простоять на полке магазина до года, в течение которого он продолжает выделять углекислый газ. Без клапана на сумке он взорвался бы и потенциально лопнул в магазине (или на вашей кухне), разбрызгивая кофе повсюду. На пакетиках с кофе есть оригинальные односторонние «дегазирующие» клапаны, состоящие из мембран, которые открываются, когда внутри повышается давление.Вот почему вы можете «проснуться и почувствовать запах кофе», даже не открывая пакет. Когда воздух пытается проникнуть внутрь снаружи, он сглаживает мембрану и плотно закрывает мешок. Пока все хорошо, но как насчет утилизации? Если вы начнете ставить сложные пластиковые клапаны на пакеты, это сделает
мешки намного сложнее утилизировать. Какой ответ? Сейчас производители делают кофейные пакеты и клапаны полностью из
компостируемые биопластики для устранения проблемы утилизации отходов.

Фото: Принцип работы кофейных клапанов.Верхний ряд: Слева: Типичный клапан внутри пакета с кофе. В центре: этот компостируемый клапан из биопласта (производства швейцарской компании Wipf) имеет фиксированное внешнее седло (черное) и внутренний корпус (красный) с выпускным отверстием для газа. Справа: Разберите его, и вы обнаружите, что внутри него также пластиковая мембрана.
(синий). На рисунке ниже показано, как эти три части работают вместе. Мембрана изгибается, позволяя
Углекислый газ улетучивается, затем снова расплющивается, чтобы не допустить попадания воздуха и водяного пара.

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 пробковом клапане расход равен
    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 водопроводных трубах используются такие клапаны.
  • Globe : Водопроводные краны (краны) являются примерами 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.
  • Тарельчатый клапан : Клапаны в цилиндрах двигателя автомобиля являются тарелками. Этот
    Тип клапана подобен крышке, сидящей на верхней части 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 до того, как все произойдет. котел катастрофически взрывается. Клапаны, работающие 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 был 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 имеется 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 возрастает слишком сильно, она давит на конус, открывает клапан, и вода утекает вниз, сбрасывая давление.

Изображение из патента США: 1 449 472: предохранительный кран, созданный Полом Б. Вессоном и компанией Hampden Brass, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Справочник по клапанам Филипа 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.Кристофер Диккенсон. 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 пластиковое сердце: 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 пропускной способности от Джеймса Стареса. ООО «Дрессер», 30 августа 2005 г.
  • US20030159737A1: Тарельчатый клапан и способ его изготовления Чарльз Питер Деклер. Colder Products Co, 16 марта 2004 г.
  • US10287066B2: Дозирующий клапан Джейсона Хаттона и др., AsparGroup. 14 мая 2019 г. Техническое описание желтого самоуплотняющегося пищевого клапана, сфотографированного выше.

Как работают клапаны | Типы клапанов

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 трубы, но по ним транспортируется огромное количество жидкости
(жидкость и газ) по всему миру тихо и эффективно, изо дня в день
выходной.Для эффективной работы трубам необходим способ регулирования
через них может проходить жидкость; им также нужен способ переключения
стечь полностью. Это та работа, которую 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 проходящей через него жидкости.Когда вы включаете кран (кран), чтобы почистить зубы, вы открываете
клапан, который позволяет воде под давлением выходить из трубы. Сходным образом,
когда вы спускаете воду в унитазе, вы открываете два клапана: один (сифон), который пропускает воду
чтобы убежать, чтобы опорожнить кастрюлю и другую (называемую шаровым краном или
шаровой кран), который впускает больше воды в бак, готовый к следующему
промывать.

Клапаны регулируют как газы, так и жидкости. Если у вас есть газовая варочная панель (варочная панель)
На вашей плите регуляторы, которые включают или выключают газ, — это клапаны.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 каждый раз при ополаскивании 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 красивое
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) Этот дроссельный клапан диаметром 7,3 м (24 фута) из аэродинамической трубы затмевает человека, стоящего рядом с ним! Фото любезно предоставлено НАСА, доступное для общего пользования 2) Этот гораздо меньший по размеру дроссельный клапан работает точно так же, откидываясь в центре, позволяя воздуху проходить через трубу.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как изготавливаются клапаны?

Фото Перекрытие воды с помощью запорного клапана. 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 аварийной ситуации (например, при разрыве водопровода) или для выполнения планового технического обслуживания.После закрытия клапана вы можете безопасно проводить ремонт, не допуская вытекания жидкости.

Клапаны обычно изготавливаются из металла или пластика и имеют несколько
различные 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 приводятся в действие рычагами (как на фото здесь, но
некоторые из них 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 под ним! Этот оригинальный клапан останавливает его.В резиновом материале есть четыре прорези для прохождения пищи, 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, которая опирается на очень осторожные
подбор именно подходящего материала.

Фото: Эластомерный клапан для герметизации пищевых продуктов. Слева: вид снизу на запечатанный клапан. В центре: вид 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 подробности о том, как это работает, в их
US10287066B2: Дозирующий клапан.)

И выбор материалов для клапанов — это не просто вопрос того, как они будут работать в течение всего срока службы, но
что с ними происходит после этого.Например, в случае упаковки для пищевых продуктов вторичная переработка становится все более важным фактором. Возьмите маленькие клапаны, которые вы найдете на пакетиках для кофе. После того, как кофе обжаривается и разливается по пакетам, ему, возможно, придется простоять на полке магазина до года, в течение которого он продолжает выделять углекислый газ. Без клапана на сумке он взорвался бы и потенциально лопнул в магазине (или на вашей кухне), разбрызгивая кофе повсюду. На пакетиках с кофе есть оригинальные односторонние «дегазирующие» клапаны, состоящие из мембран, которые открываются, когда внутри повышается давление.Вот почему вы можете «проснуться и почувствовать запах кофе», даже не открывая пакет. Когда воздух пытается проникнуть внутрь снаружи, он сглаживает мембрану и плотно закрывает мешок. Пока все хорошо, но как насчет утилизации? Если вы начнете ставить сложные пластиковые клапаны на пакеты, это сделает
мешки намного сложнее утилизировать. Какой ответ? Сейчас производители делают кофейные пакеты и клапаны полностью из
компостируемые биопластики для устранения проблемы утилизации отходов.

Фото: Принцип работы кофейных клапанов.Верхний ряд: Слева: Типичный клапан внутри пакета с кофе. В центре: этот компостируемый клапан из биопласта (производства швейцарской компании Wipf) имеет фиксированное внешнее седло (черное) и внутренний корпус (красный) с выпускным отверстием для газа. Справа: Разберите его, и вы обнаружите, что внутри него также пластиковая мембрана.
(синий). На рисунке ниже показано, как эти три части работают вместе. Мембрана изгибается, позволяя
Углекислый газ улетучивается, затем снова расплющивается, чтобы не допустить попадания воздуха и водяного пара.

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 пробковом клапане расход равен
    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 водопроводных трубах используются такие клапаны.
  • Globe : Водопроводные краны (краны) являются примерами 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.
  • Тарельчатый клапан : Клапаны в цилиндрах двигателя автомобиля являются тарелками. Этот
    Тип клапана подобен крышке, сидящей на верхней части 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 до того, как все произойдет. котел катастрофически взрывается. Клапаны, работающие 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 был 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 имеется 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 возрастает слишком сильно, она давит на конус, открывает клапан, и вода утекает вниз, сбрасывая давление.

Изображение из патента США: 1 449 472: предохранительный кран, созданный Полом Б. Вессоном и компанией Hampden Brass, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Справочник по клапанам Филипа 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.Кристофер Диккенсон. 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 пластиковое сердце: 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 пропускной способности от Джеймса Стареса. ООО «Дрессер», 30 августа 2005 г.
  • US20030159737A1: Тарельчатый клапан и способ его изготовления Чарльз Питер Деклер. Colder Products Co, 16 марта 2004 г.
  • US10287066B2: Дозирующий клапан Джейсона Хаттона и др., AsparGroup. 14 мая 2019 г. Техническое описание желтого самоуплотняющегося пищевого клапана, сфотографированного выше.

Как работают клапаны | Типы клапанов

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 трубы, но по ним транспортируется огромное количество жидкости
(жидкость и газ) по всему миру тихо и эффективно, изо дня в день
выходной.Для эффективной работы трубам необходим способ регулирования
через них может проходить жидкость; им также нужен способ переключения
стечь полностью. Это та работа, которую 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 проходящей через него жидкости.Когда вы включаете кран (кран), чтобы почистить зубы, вы открываете
клапан, который позволяет воде под давлением выходить из трубы. Сходным образом,
когда вы спускаете воду в унитазе, вы открываете два клапана: один (сифон), который пропускает воду
чтобы убежать, чтобы опорожнить кастрюлю и другую (называемую шаровым краном или
шаровой кран), который впускает больше воды в бак, готовый к следующему
промывать.

Клапаны регулируют как газы, так и жидкости. Если у вас есть газовая варочная панель (варочная панель)
На вашей плите регуляторы, которые включают или выключают газ, — это клапаны.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 каждый раз при ополаскивании 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 красивое
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) Этот дроссельный клапан диаметром 7,3 м (24 фута) из аэродинамической трубы затмевает человека, стоящего рядом с ним! Фото любезно предоставлено НАСА, доступное для общего пользования 2) Этот гораздо меньший по размеру дроссельный клапан работает точно так же, откидываясь в центре, позволяя воздуху проходить через трубу.Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).

Как изготавливаются клапаны?

Фото Перекрытие воды с помощью запорного клапана. 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 аварийной ситуации (например, при разрыве водопровода) или для выполнения планового технического обслуживания.После закрытия клапана вы можете безопасно проводить ремонт, не допуская вытекания жидкости.

Клапаны обычно изготавливаются из металла или пластика и имеют несколько
различные 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 приводятся в действие рычагами (как на фото здесь, но
некоторые из них 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 под ним! Этот оригинальный клапан останавливает его.В резиновом материале есть четыре прорези для прохождения пищи, 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, которая опирается на очень осторожные
подбор именно подходящего материала.

Фото: Эластомерный клапан для герметизации пищевых продуктов. Слева: вид снизу на запечатанный клапан. В центре: вид 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 подробности о том, как это работает, в их
US10287066B2: Дозирующий клапан.)

И выбор материалов для клапанов — это не просто вопрос того, как они будут работать в течение всего срока службы, но
что с ними происходит после этого.Например, в случае упаковки для пищевых продуктов вторичная переработка становится все более важным фактором. Возьмите маленькие клапаны, которые вы найдете на пакетиках для кофе. После того, как кофе обжаривается и разливается по пакетам, ему, возможно, придется простоять на полке магазина до года, в течение которого он продолжает выделять углекислый газ. Без клапана на сумке он взорвался бы и потенциально лопнул в магазине (или на вашей кухне), разбрызгивая кофе повсюду. На пакетиках с кофе есть оригинальные односторонние «дегазирующие» клапаны, состоящие из мембран, которые открываются, когда внутри повышается давление.Вот почему вы можете «проснуться и почувствовать запах кофе», даже не открывая пакет. Когда воздух пытается проникнуть внутрь снаружи, он сглаживает мембрану и плотно закрывает мешок. Пока все хорошо, но как насчет утилизации? Если вы начнете ставить сложные пластиковые клапаны на пакеты, это сделает
мешки намного сложнее утилизировать. Какой ответ? Сейчас производители делают кофейные пакеты и клапаны полностью из
компостируемые биопластики для устранения проблемы утилизации отходов.

Фото: Принцип работы кофейных клапанов.Верхний ряд: Слева: Типичный клапан внутри пакета с кофе. В центре: этот компостируемый клапан из биопласта (производства швейцарской компании Wipf) имеет фиксированное внешнее седло (черное) и внутренний корпус (красный) с выпускным отверстием для газа. Справа: Разберите его, и вы обнаружите, что внутри него также пластиковая мембрана.
(синий). На рисунке ниже показано, как эти три части работают вместе. Мембрана изгибается, позволяя
Углекислый газ улетучивается, затем снова расплющивается, чтобы не допустить попадания воздуха и водяного пара.

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 пробковом клапане расход равен
    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 водопроводных трубах используются такие клапаны.
  • Globe : Водопроводные краны (краны) являются примерами 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.
  • Тарельчатый клапан : Клапаны в цилиндрах двигателя автомобиля являются тарелками. Этот
    Тип клапана подобен крышке, сидящей на верхней части 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 до того, как все произойдет. котел катастрофически взрывается. Клапаны, работающие 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 был 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 имеется 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 возрастает слишком сильно, она давит на конус, открывает клапан, и вода утекает вниз, сбрасывая давление.

Изображение из патента США: 1 449 472: предохранительный кран, созданный Полом Б. Вессоном и компанией Hampden Brass, любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Справочник по клапанам Филипа 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.Кристофер Диккенсон. 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 пластиковое сердце: 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 пропускной способности от Джеймса Стареса. ООО «Дрессер», 30 августа 2005 г.
  • US20030159737A1: Тарельчатый клапан и способ его изготовления Чарльз Питер Деклер. Colder Products Co, 16 марта 2004 г.
  • US10287066B2: Дозирующий клапан Джейсона Хаттона и др., AsparGroup. 14 мая 2019 г. Техническое описание желтого самоуплотняющегося пищевого клапана, сфотографированного выше.

Руководство по клапанам — Клапаны — это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе.

Что такое клапаны?

Клапаны — это механические устройства, которые контролируют поток и давление в системе или процессе. Они являются важными компонентами трубопроводной системы, по которой транспортируются жидкости, газы, пары, шламы и т. Д.

Доступны различные типы клапанов: запорные, проходные, пробковые, шаровые, дроссельные, обратные, мембранные, пережимные, предохранительные, регулирующие и т. Д.У каждого из этих типов есть несколько моделей, каждая из которых имеет разные характеристики и функциональные возможности. Некоторые клапаны являются самоуправляемыми, в то время как другие управляются вручную или с приводом, пневматическим или гидравлическим приводом.

Функции клапанов:

  • Остановка и запуск потока
  • Уменьшить или увеличить расход
  • Управление направлением потока
  • Регулировка расхода или давления процесса
  • Сбросить определенное давление в трубопроводной системе

Существует множество конструкций, типов и моделей клапанов для широкого диапазона промышленных применений.Все они удовлетворяют одной или нескольким функциям, указанным выше. Клапаны — дорогие изделия, и важно, чтобы для их функции был указан правильный клапан, и он должен быть изготовлен из материала, подходящего для технологической жидкости.

Независимо от типа, все клапаны имеют следующие основные части: корпус, крышку, трим (внутренние элементы), привод и набивку. Основные части клапана показаны на изображении справа.

Корпус клапана

Корпус клапана, иногда называемый оболочкой, является первичной границей клапана давления.Он служит основным элементом клапана в сборе, потому что это каркас, который скрепляет все части вместе.

Корпус, первая граница давления клапана, выдерживает нагрузки давления жидкости от соединительного трубопровода. Он принимает впускной и выпускной трубопровод через резьбовые, болтовые или сварные соединения.

Концы корпуса клапана предназначены для соединения клапана с патрубком трубопровода или оборудования с помощью различных типов торцевых соединений, таких как приварные встык или раструб, резьбовые или фланцевые.

Корпуса клапанов отливаются или кованы в различных формах, и каждый компонент выполняет определенную функцию и изготовлен из материала, подходящего для этой функции.

Крышка клапана

Крышка отверстия в корпусе — это крышка, и это вторая по важности граница напорного клапана. Как и корпуса клапанов, крышки доступны во многих конструкциях и моделях.

Крышка служит крышкой корпуса клапана, она отлита или выкована из того же материала, что и корпус.Обычно он соединяется с корпусом с помощью резьбового, болтового или сварного соединения. Во время изготовления клапана внутренние компоненты, такие как шток, диск и т. Д., Вставляются в корпус, а затем прикрепляется крышка, чтобы удерживать все части вместе внутри.

Во всех случаях крепление крышки к кузову считается границей давления. Это означает, что сварное соединение или болты, соединяющие крышку с корпусом, являются деталями, удерживающими давление. Крышки клапанов, хотя и необходимы для большинства клапанов, представляют собой повод для беспокойства.Крышки могут усложнить производство клапанов, увеличить размер клапана, составляют значительную часть стоимости клапана и являются источником потенциальных утечек.

Трим клапана

Съемные и заменяемые внутренние части клапана , которые контактируют с протекающей средой, вместе именуются Трим клапана . К этим деталям относятся седло (а) клапана, диск, сальники, проставки, направляющие, втулки и внутренние пружины. Корпус клапана, крышка, набивка и т. Д., Которые также контактируют с текучей средой, не считаются тримом клапана.

A Характеристики трима клапана определяются поверхностью сопряжения диска и седла и соотношением положения диска и седла. Благодаря триммированию возможны основные движения и управление потоком. В конструкции трима с вращательным движением диск скользит близко к седлу, чтобы изменить отверстие для потока. В конструкциях трима с линейным движением диск поднимается перпендикулярно от седла, так что появляется кольцевое отверстие.

Детали трима клапана могут быть изготовлены из различных материалов, поскольку они обладают разными свойствами, необходимыми для противодействия различным силам и условиям.Втулки и сальники не испытывают таких же сил и условий, как диск клапана и седло (а).

Свойства проточной среды, химический состав, давление, температура, расход, скорость и вязкость — вот некоторые из важных соображений при выборе подходящих материалов для затвора. Материалы трима могут быть или не совпадать с материалом корпуса клапана или крышки.

Трим клапана API 600 №

Диск клапана и седло (а)

Диск

Диск — это часть, которая позволяет, дросселировать или останавливать поток, в зависимости от его положения.В случае пробки или шарового крана диск называется пробкой или шаром. Диск является третьей по важности первичной границей давления. При закрытом клапане к диску прилагается полное давление системы, и по этой причине диск является компонентом, связанным с давлением.

Диски обычно кованые и в некоторых конструкциях имеют твердое покрытие для обеспечения хороших износостойких свойств. Большинство клапанов названы, конструкция их дисков.

Сиденье (а)

Седло или уплотнительные кольца обеспечивают посадочную поверхность для диска.Клапан может иметь одно или несколько седел. В случае шарового или обратного клапана обычно имеется одно седло, которое образует уплотнение с диском, чтобы остановить поток. В случае задвижки имеется два седла; один на стороне входа, а другой на стороне выхода. Диск задвижки имеет две посадочные поверхности, которые контактируют с седлами клапана, образуя уплотнение для остановки потока.

Для повышения износостойкости уплотнительных колец поверхность часто наплавляется путем сварки, а затем механической обработки контактной поверхности уплотнительного кольца.Для хорошего уплотнения при закрытом клапане необходима чистовая обработка поверхности посадочного места. Уплотнительные кольца обычно не считаются частями, ограничивающими давление, потому что корпус имеет достаточную толщину стенки, чтобы выдерживать расчетное давление, не полагаясь на толщину уплотнительных колец.

Шток клапана

Шток клапана обеспечивает необходимое перемещение диска, плунжера или шара для открытия или закрытия клапана и отвечает за правильное положение диска.Он соединен с маховиком клапана, приводом или рычагом на одном конце, а на другом конце — с диском клапана. В запорных или шаровых клапанах для открытия или закрытия клапана требуется линейное движение диска, в то время как в плунжерных, шаровых и дисковых затворах диск вращается для открытия или закрытия клапана.

Штоки обычно кованые и соединяются с диском резьбой или другими способами. Для предотвращения утечки в области уплотнения необходима чистовая обработка поверхности штока.

Существует пять типов штоков клапана:

  • Подъемный шток с внешним винтом и вилкой
    Наружная часть штока имеет резьбу, а часть штока в клапане гладкая.Резьба штока изолирована от рабочей среды уплотнением штока. Доступны два разных стиля этих дизайнов; один с маховиком, прикрепленным к штоку, чтобы они могли подниматься вместе, а другой с резьбовой втулкой, которая заставляет шток подниматься через штурвал. Клапан этого типа обозначается буквами «O. S. and Y.» это обычная конструкция для клапанов NPS 2 и более.
  • Подъемный шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри корпуса клапана, а уплотнение штока вдоль гладкой части, которая подвергается воздействию атмосферы снаружи.В этом случае резьба штока находится в контакте с текучей средой. При вращении шток и маховик поднимаются вместе, чтобы открыть клапан.
  • Невыдвижной шток с внутренним винтом
    Резьбовая часть штока находится внутри клапана и не поднимается. Диск клапана движется по штоку, как гайка, если шток вращается. Резьба стержня подвергается воздействию текучей среды и, как таковая, подвергается ударам. Вот почему эта модель используется, когда пространство ограничено для обеспечения линейного движения, а текучая среда не вызывает эрозии, коррозии или истирания материала штока.
  • Скользящий шток
    Шток клапана не вращается и не поворачивается. Он скользит внутрь и наружу клапана, чтобы открыть или закрыть клапан. Эта конструкция используется в рычажных быстро открывающихся клапанах с ручным управлением. Он также используется в регулирующих клапанах, приводимых в действие гидравлическими или пневматическими цилиндрами.
  • Поворотный шток
    Это широко используемая модель в шаровых, пробковых и дисковых затворах. Движение штока на четверть оборота открывает или закрывает клапан.

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

Уплотнение штока клапана

Для надежного уплотнения между штоком и крышкой необходима прокладка. Это называется упаковкой, и она оснащена, например, следующие компоненты:

  • Толкатель сальника, втулка, которая сжимает набивку, посредством сальника в так называемую сальниковую камеру.
  • Сальник, разновидность втулки, которая сжимает сальник в сальник.
  • Сальник, камера, в которой сальник сжимается.
  • Уплотнение, доступное из нескольких материалов, таких как Teflon®, эластомерный материал, волокнистый материал и т. Д..
  • Заднее сиденье — это сиденье внутри капота. Он обеспечивает уплотнение между штоком и крышкой и предотвращает повышение давления в системе против уплотнения клапана, когда клапан полностью открыт. Задние сиденья часто применяются в задвижках и запорной арматуре.

Важным аспектом срока службы клапана является узел уплотнения. Практически все клапаны, такие как стандартные шаровые, проходные, задвижки, пробки и дроссельные заслонки, имеют свой узел уплотнения, основанный на усилии сдвига, трения и разрыва.

Следовательно, упаковка клапана должна быть правильно упакована, чтобы предотвратить повреждение штока и утечки жидкости или газа. Если уплотнение слишком ослаблено, клапан будет протекать. Если набивка будет слишком плотной, это повлияет на движение и может повредить шток.

Типовой уплотнительный узел

1. Сальник Follover 2. Сальник 3. Сальник с набивкой 4. Заднее сиденье

Совет по обслуживанию
: 1. Как установить сальник
Совет по обслуживанию
: 2.Как установить сальник

Бугель клапана и гайка бугеля

Хомут

Хомут соединяет корпус клапана или крышку с приводным механизмом. Верхняя часть вилки, удерживающая гайку вилки, гайку штока или втулку вилки, и шток клапана проходят через нее. Ярмо обычно имеет отверстия для доступа к сальниковой коробке, звеньям привода и т. Д. Конструктивно ярмо должно быть достаточно прочным, чтобы выдерживать силы, моменты и крутящий момент, развиваемые приводом.

Гайка хомута

Гайка траверсы — это гайка с внутренней резьбой, которая помещается в верхней части траверсы, через которую проходит шток.Например, в задвижке гайка вилки поворачивается, а шток перемещается вверх или вниз. В случае шаровых клапанов гайка закреплена, а шток вращается через нее.

Привод клапана

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

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

Есть приложения, в которых невозможно или нежелательно приводить в действие клапан вручную с помощью маховика или рычага. Эти приложения включают:

  • Большие клапаны, которые должны работать против высокого гидростатического давления
  • Клапаны должны управляться удаленно
  • Когда время открытия, закрытия, дросселирования или ручного управления клапаном больше, чем требуется по критериям проектирования системы

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

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

  • Редукторные приводы
  • Приводы электродвигателей
  • Пневматические приводы
  • Гидравлические приводы
  • Электромагнитные приводы

Для получения дополнительной информации о приводах см. Главное меню «Клапаны» Приводы клапанов

Классификация клапанов

Ниже приведены некоторые из обычно используемых классификаций клапанов, основанных на механическом движении:

  • Клапаны линейного перемещения.Клапаны, в которых запорный элемент, как в запорных, шаровых, диафрагменных, сжимающих и подъемных обратных клапанах, движется по прямой линии, чтобы позволить, остановить или дросселировать поток.
  • Клапаны поворотного действия. Когда запорный элемент клапана движется по угловой или круговой траектории, как в дисковых, шаровых, плунжерных, эксцентриковых и поворотных обратных клапанах, клапаны называются клапанами вращательного движения.
  • Четвертьоборотные клапаны. Некоторым поворотным клапанам требуется примерно четверть оборота, от 0 до 90 °, чтобы шток полностью открылся из полностью закрытого положения или наоборот.

Классификация клапанов на основе движения

Типы клапанов Линейное движение Вращательное движение Четвертьоборотный
Ворота ДА НЕТ НЕТ
Глобус ДА НЕТ НЕТ
Заглушка НЕТ ДА ДА
Мяч НЕТ ДА ДА
Бабочка НЕТ ДА ДА
Поворотный механизм НЕТ ДА НЕТ
Мембрана ДА НЕТ НЕТ
Зажим ДА НЕТ НЕТ
Безопасность ДА НЕТ НЕТ
Разгрузка ДА НЕТ НЕТ
Типы клапанов Линейное движение Вращательное движение Четвертьоборотный

Рейтинг класса

Номинальные значения давления и температуры клапанов обозначены номерами классов.ASME B16.34, Клапаны с фланцевыми, резьбовыми и приварными соединениями — один из наиболее широко используемых стандартов клапанов. Он определяет три типа классов: стандартные, специальные и ограниченные. ASME B16.34 охватывает клапаны классов 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 и 4500.

Сводка

На этой странице определен ряд основной информации от клапанов.

Как вы, возможно, видели в главном меню «Клапаны», вы также можете найти информацию о нескольких и часто используемых клапанах в нефтегазовой и химической промышленности.
Это может дать вам представление и хорошее понимание различий между различными типами клапанов и того, как эти различия влияют на работу клапана. Это поможет правильному применению каждого типа клапана при проектировании и правильному использованию каждого типа клапана во время работы.

Что это такое и как работает

Сердце имеет четыре клапана — по одному на каждую камеру сердца. Клапаны удерживают кровь в правильном направлении через сердце.

Митральный клапан и трехстворчатый клапан расположены между предсердиями (верхними камерами сердца) и желудочками (нижними камерами сердца).

Аортальный клапан и легочный клапан расположены между желудочками и главными кровеносными сосудами, выходящими из сердца.

Митральный клапан

Клапаны сделаны из прочных тонких лоскутов ткани, называемых створок или створок .

Листочки открываются, позволяя крови двигаться вперед через сердце в течение половины сердечного сокращения. Они закрываются, чтобы кровь не текла назад во время второй половины сердечного сокращения.

Митральный клапан имеет только две створки; аортальный, легочный и трикуспидальный клапаны — по три.Листочки прикреплены к кольцу из жесткой волокнистой ткани, называемой кольцом, и поддерживаются ею. Кольцо помогает поддерживать правильную форму клапана.

Створки митрального и трикуспидального клапанов также поддерживаются:

  • Сухожильные хорды: жесткие волокнистые струны. Они похожи на струны, поддерживающие парашют.
  • Папиллярные мышцы: часть внутренних стенок желудочков.

Сухожильные хорды и сосочковые мышцы обеспечивают устойчивость створок, предотвращая обратный ток крови.

Митральный клапан

Аортальный клапан

Как работают клапаны

Четыре клапана открываются и закрываются, чтобы кровь текла через сердце. Приведенные ниже шаги показывают, как кровь течет через сердце, и описывают, как работает каждый клапан, поддерживая движение крови.

1. Открытый трехстворчатый и митральный клапаны
Кровь течет из правого предсердия в правый желудочек через открытый трехстворчатый клапан и из левого предсердия в левый желудочек через открытый митральный клапан .

2. Закрытые трикуспидальный и митральный клапаны
Когда правый желудочек заполнен, трехстворчатый клапан закрывается и не дает крови течь назад в правое предсердие, когда желудочек сокращается (сжимается).
Когда левый желудочек заполнен, митральный клапан закрывается и предотвращает обратный ток крови в левое предсердие при сокращении желудочка.

3. Откройте легочный и аортальный клапаны
Когда правый желудочек начинает сокращаться, легочный клапан принудительно открывается.Кровь перекачивается из правого желудочка через легочный клапан в легочную артерию в легкие.
Когда левый желудочек начинает сокращаться, аортальный клапан принудительно открывается. Кровь перекачивается из левого желудочка через аортальный клапан в аорту. Аорта разветвляется на множество артерий и снабжает организм кровью.

4. Закрытые клапаны легочной артерии и аорты
Когда правый желудочек прекращает сокращаться и начинает расслабляться, легочный клапан закрывается.Это предотвращает отток крови обратно в правый желудочек.
Когда левый желудочек прекращает сокращаться и начинает расслабляться, аортальный клапан закрывается. Это предотвращает отток крови обратно в левый желудочек.

Этот образец повторяется, заставляя кровь непрерывно течь к сердцу, легким и телу. Четыре нормально работающих сердечных клапана гарантируют, что кровь всегда течет свободно в одном направлении и что нет обратной утечки.

клапанов сердца, анатомия и функции | ColumbiaDoctors

Что такое сердечные клапаны?

Сердце состоит из четырех камер, двух предсердий (верхних камер) и двух желудочков (нижних камер).Есть клапан, через который кровь проходит перед тем, как покинуть каждую камеру сердца. Клапаны предотвращают обратный ток крови. Эти клапаны представляют собой настоящие створки, которые расположены на каждом конце двух желудочков (нижних камер сердца). Они действуют как односторонние входы крови с одной стороны желудочка и односторонние выходы крови с другой стороны желудочка. Нормальные клапаны имеют три створки, кроме митрального клапана, который имеет два створки. Четыре сердечных клапана включают следующее:

  • трехстворчатый клапан: расположен между правым предсердием и правым желудочком
  • Легочный клапан: расположен между правым желудочком и легочной артерией
  • митральный клапан: расположен между левым предсердием и левым желудочком
  • аортальный клапан: расположен между левым желудочком и аортой

Как работают сердечные клапаны?

По мере того, как сердечная мышца сокращается и расслабляется, клапаны открываются и закрываются, позволяя крови течь в желудочки и предсердия попеременно.Ниже приводится пошаговая иллюстрация того, как клапаны обычно функционируют в левом желудочке:

После сокращения левого желудочка аортальный клапан закрывается и открывается митральный клапан, позволяя крови течь из левого предсердия в левый желудочек.

По мере сокращения левого предсердия в левый желудочек поступает больше крови.

Когда левый желудочек сокращается, митральный клапан закрывается, а аортальный клапан открывается, поэтому кровь течет в аорту.

Что такое порок сердечного клапана?

Сердечные клапаны могут иметь одну из двух неисправностей:

  1. регургитация (или утечка клапана): Клапан (ы) закрывается не полностью, в результате чего кровь течет обратно через клапан.Это приводит к утечке крови обратно в предсердия из желудочков (в случае митрального и трикуспидального клапанов) или утечке крови обратно в желудочки (в случае клапанов аорты и легких).
  2. стеноз (или сужение клапана): Открытие клапана (ов) сужается, или клапаны становятся поврежденными или рубцами (жесткими), что препятствует оттоку крови из желудочков или предсердий. Сердце вынуждено перекачивать кровь с повышенной силой, чтобы перемещать кровь через суженный или жесткий (стенозирующий) клапан (ы).

Сердечные клапаны могут иметь обе неисправности одновременно (регургитация и стеноз). Кроме того, одновременно могут быть затронуты несколько сердечных клапанов. Когда сердечные клапаны не открываются и не закрываются должным образом, последствия для сердца могут быть серьезными, что может препятствовать способности сердца адекватно перекачивать кровь по телу. Проблемы с сердечным клапаном — одна из причин сердечной недостаточности.

Все о клапанах двигателя

Изображение предоставлено: Максим Вивцарук / Shutterstock.ком

Клапаны двигателя — это механические компоненты, используемые в двигателях внутреннего сгорания, чтобы разрешать или ограничивать поток жидкости или газа в камеры сгорания или цилиндры и из них во время работы двигателя. Функционально они работают аналогично многим другим типам клапанов в том, что они блокируют или пропускают поток, однако они представляют собой чисто механическое устройство, которое взаимодействует с другими компонентами двигателя, такими как коромысла, для открытия и закрытия в правильной последовательности и с правильный выбор времени.

Термин «клапан двигателя» может также относиться к типу обратного клапана, который используется для впрыска воздуха в составе систем контроля выбросов и рециркуляции выхлопных газов в транспортных средствах. Этот тип клапана двигателя не рассматривается в этой статье.

Клапаны двигателей являются общими для многих типов двигателей внутреннего сгорания, независимо от того, работают ли они на таком топливе, как бензин, дизельное топливо, керосин, природный газ (СПГ) или пропан (LP). Типы двигателей различаются количеством цилиндров, которые представляют собой камеры сгорания, вырабатывающие энергию от воспламенения топлива.Они также различаются типом работы (2-тактный или 4-тактный) и конструктивным размещением клапанов внутри двигателя [верхний клапан (OHV), верхний кулачок (OHC) или клапан в блоке (VIB)]. .

В этой статье кратко описывается работа клапанов двигателя в типичных двигателях внутреннего сгорания, а также представлена ​​информация о типах клапанов, их конструкции и материалах. Дополнительную информацию о других типах клапанов можно найти в нашем соответствующем руководстве «Общие сведения о клапанах».

Номенклатура клапанов двигателя

Большинство клапанов двигателя сконструированы как клапаны тарельчатого типа из-за их толкающего движения вверх и вниз и имеют головку клапана с коническим профилем, которая прилегает к механически обработанному седлу клапана, чтобы перекрыть проход жидкостей или газов. Их также называют грибовидными клапанами из-за характерной формы головки клапана. На рисунке 1 показана номенклатура различных элементов типичного клапана двигателя.

Рисунок 1 — Номенклатура стандартного тарельчатого клапана двигателя.

Изображение предоставлено: https://dieselnet.com

Двумя основными элементами являются шток клапана и головка клапана. Головка содержит галтель, ведущий к поверхности седла, которая обрабатывается под определенным углом, чтобы соответствовать механической обработке седла клапана, с которым она будет соответствовать. Посадка поверхности клапана на седло клапана — это то, что обеспечивает уплотнение клапана против давления сгорания.

Шток клапана соединяет клапан с механическими элементами в двигателе, которые приводят в действие клапан, создавая силу для перемещения штока против давления в седле, создаваемого пружиной клапана.Стопорная канавка используется для удержания пружины в нужном положении, а кончик штока клапана многократно контактирует с коромыслом, толкателем или толкателем, приводящим в действие клапан.

Работа двигателя

В четырехтактных или четырехтактных двигателях внутреннего сгорания используются два основных типа клапанов — впускной и выпускной. Впускные клапаны открываются, чтобы позволить потоку воздушно-топливной смеси в цилиндры двигателя перед сжатием и воспламенением, в то время как выпускные клапаны открываются, чтобы обеспечить удаление выхлопных газов из процесса сгорания после воспламенения.

При нормальной работе коленчатый вал двигателя, к которому прикреплены поршни, привязан к распределительному валу как часть механизма клапана для двигателя. Движение коленчатого вала передает движение распределительному валу через цепь привода ГРМ, ремень привода ГРМ или другой зубчатый механизм. Синхронизация и совмещение между положением коленчатого вала (которое определяет положение поршня в цилиндре) и положением распределительного вала (которое определяет положение клапанов для цилиндра) имеют решающее значение не только для максимальной производительности двигателя, но и для предотвращения столкновения поршней и клапанов в двигателях с высокой степенью сжатия.

В цикле впуска поршень впускного цилиндра опускается вниз при открытии впускного клапана. Движение поршня создает отрицательное давление, которое помогает втягивать топливно-воздушную смесь в цилиндр. Сразу после того, как поршень достигает самого нижнего положения в цилиндре (известного как нижняя мертвая точка), впускной клапан закрывается. В цикле сжатия впускной клапан закрывается, чтобы изолировать цилиндр, когда поршень поднимается в цилиндре в наивысшее положение (известное как верхняя мертвая точка), что сжимает топливно-воздушную смесь до небольшого объема.Это действие сжатия служит для обеспечения более высокого давления на поршень при воспламенении топлива, а также для предварительного нагрева смеси, чтобы способствовать эффективному сгоранию топлива. В энергетическом цикле воздушно-топливная смесь воспламеняется, что создает взрыв, который заставляет поршень вернуться в самое нижнее положение и передает химическую энергию, высвобождаемую при сжигании топливно-воздушной смеси, во вращательное движение коленчатого вала. В цикле выпуска поршень снова поднимается вверх в цилиндре, в то время как впускной клапан остается закрытым, а выпускной клапан теперь открыт.Давление, создаваемое поршнем, помогает вытеснять выхлопные газы из цилиндра через выпускной клапан в выпускной коллектор. К выпускному коллектору подсоединены выхлопная система, набор труб, который включает глушитель для снижения акустического шума и систему каталитического нейтрализатора для управления выбросами при сгорании двигателя. Как только поршень достигает верха цилиндра в цикле выпуска, выпускной клапан начинает закрываться, а впускной клапан начинает открываться, начиная процесс снова.Обратите внимание, что давление в цилиндре на впуске помогает держать впускной клапан открытым, а высокое давление в цикле сжатия помогает удерживать оба клапана закрытыми.

В двигателях с несколькими цилиндрами одни и те же четыре цикла повторяются в каждом из цилиндров, но в определенной последовательности, чтобы двигатель демонстрировал плавную мощность и сводил к минимуму шум и вибрацию. Последовательность движения поршня, клапана и зажигания достигается за счет точной механической конструкции и электрического времени сигналов зажигания к свечам зажигания, которые воспламеняют топливно-воздушную смесь.

Двигатель Клапан движения

Движение клапанов двигателя приводится в действие распределительным валом двигателя, который содержит ряд кулачков или кулачков, которые служат для создания линейного движения клапана за счет вращения распределительного вала. Количество кулачков на распределительном валу равно количеству клапанов в двигателе. Когда распределительный вал находится в головке блока цилиндров, двигатель называется конструкцией с верхним распредвалом (OHC); когда распределительный вал находится в блоке цилиндров, двигатель называется конструкцией с верхним расположением клапана (OHV).Независимо от конструкции двигателя, основное движение клапанов двигателя происходит за счет движения кулачка против подъемника или толкателя, который создает силу, которая давит на шток клапана и сжимает пружину клапана, тем самым снимая натяжение пружины, которое удерживает клапан в закрытое положение. Это движение штока клапана поднимает клапан над седлом в головке цилиндра и открывает клапан. Как только распределительный вал поворачивается дальше и кулачок перемещается так, что эксцентриковая часть больше не находится в непосредственном контакте с толкателем или толкателем, давление пружины закрывает клапан, поскольку шток клапана перемещается по центральной части кулачка.

Поддержание надлежащего зазора клапана между штоком клапана и коромыслом или кулачком чрезвычайно важно для правильной работы клапанов. Необходим некоторый минимальный зазор для расширения металлических деталей при повышении температуры двигателя во время работы. Конкретные значения зазора варьируются от двигателя к двигателю, и несоблюдение надлежащего зазора может иметь серьезные последствия для работы и производительности двигателя. Если зазор клапанов слишком велик, то клапаны откроются позже, чем оптимально, и закроются раньше, что может снизить производительность двигателя и увеличить шум двигателя.Если зазор клапана слишком мал, клапаны не закроются полностью, что может привести к потере сжатия. Гидравлические подъемники клапана являются самокомпенсирующимися и могут устранить необходимость в регулировке зазора клапана.

В современных двигателях внутреннего сгорания может использоваться различное количество клапанов на цилиндр в зависимости от конструкции и области применения. Меньшие двигатели, такие как те, которые используются в газонокосилках, могут иметь только один впускной клапан и один выпускной клапан. В двигателях более крупных транспортных средств, таких как 4-, 6- или 8-цилиндровые двигатели, может использоваться четыре клапана на цилиндр, а иногда и пять.

Материалы клапанов двигателя

Клапаны двигателя являются одним из компонентов двигателей внутреннего сгорания, которые подвергаются высоким нагрузкам. Потребность в надежной работе двигателя диктует, что клапаны двигателя должны быть способны проявлять устойчивость к многократному и непрерывному воздействию высокой температуры, высокого давления из камеры сгорания, а также механических нагрузок и напряжений, обусловленных динамикой двигателя.

Впускные клапаны двигателей внутреннего сгорания подвергаются меньшим тепловым нагрузкам из-за охлаждающего воздействия поступающей воздушно-топливной смеси, которая проходит через клапан во время впускного цикла.Выхлопные клапаны, напротив, подвергаются более высоким уровням термической нагрузки, поскольку находятся на пути выхлопных газов во время выхлопного цикла двигателя. Кроме того, тот факт, что выпускной клапан открыт во время цикла выпуска и не контактирует с головкой блока цилиндров, означает, что меньшая тепловая масса поверхности сгорания, а головка клапана имеет больший потенциал для быстрого изменения температуры.

Впускные клапаны из-за более низких рабочих температур обычно изготавливаются из таких материалов, как хром, никель или вольфрамовая сталь.В выпускных клапанах с более высокими температурами могут использоваться более жаропрочные металлы, такие как нихром, кремний-хром или кобальт-хромовые сплавы.

Поверхности клапана, которые подвергаются более высоким температурам, иногда становятся более долговечными за счет приваривания к поверхности клапана стеллита, который представляет собой сплав кобальта и хрома.

Другие типы материалов, используемых для изготовления клапанов двигателя, включают нержавеющую сталь, титан и сплавы трибалой.

Кроме того, могут применяться покрытия и обработка поверхности для улучшения механических свойств и характеристик износа клапанов двигателя.Примеры этого включают хромирование, фосфатирование, нитридное покрытие и завихрение.

Типы клапанов двигателя

Помимо характеристики клапанов двигателя по функциям (впускной и выпускной), существует несколько конкретных типов клапанов двигателя, которые существуют в зависимости от конструкции и материалов. К основным типам клапанов двигателя относятся:

  • Монометаллические клапаны двигателя
  • Биметаллические клапаны двигателя
  • Полые клапаны двигателя

Монометаллические клапаны двигателя, как следует из их названия, изготавливаются из единого материала, который образует как шток клапана, так и головку клапана.Эти типы клапанов двигателя обладают как высокой термостойкостью, так и хорошими антифрикционными свойствами.

Биметаллические клапаны двигателя, также известные как биметаллические клапаны двигателя, изготавливаются путем соединения двух разных материалов вместе с использованием процесса сварки трением для создания клапана с аустенитной сталью на головке клапана и мартенситной сталью для штока клапана. Свойства каждой из этих сталей служат оптимальному назначению: аустенитная сталь на головке клапана обеспечивает жаропрочность и коррозионную стойкость, а мартенситная сталь для штока клапана обеспечивает высокую прочность на разрыв и абразивный износ.

Полые клапаны двигателя — это специальный биметаллический клапан, который содержит полую полость, заполненную натрием. Натрий сжижается при повышении температуры клапана и циркулирует за счет движения клапана, что помогает отводить тепло от более горячей головки клапана. Полая конструкция обеспечивает лучшую теплопередачу через шток, чем у сплошных клапанов, поскольку мартенситный материал штока является лучшим проводником тепла, чем аустенитный материал головки. Полые клапаны особенно подходят для использования в современных двигателях, которые обеспечивают большую мощность за счет более компактных и плотных двигателей с более высокими температурами выхлопных газов, с которыми твердые клапаны не справляются.Эти более высокие температуры выхлопных газов являются результатом нескольких условий, в том числе:

  • Стремление к процессу сжигания обедненной смеси, который сокращает выбросы парниковых газов
  • Конструкции двигателей с более высокой степенью сжатия и более высоким давлением сгорания, которые обеспечивают более высокий КПД
  • Интегрированные конструкции коллектора, поддерживающие турбокомпрессоры для повышения производительности двигателей меньших размеров

Есть несколько других типов конструкций клапанов двигателя.Так называемые золотниковые клапаны состоят из трубки или втулки, которая находится между стенкой цилиндра и поршнем и которая скользит или вращается с приводом от распределительного вала, как и другие клапаны двигателя. Перемещение золотникового клапана приводит к тому, что отверстия, прорезанные во втулке, выравниваются с соответствующими отверстиями в стенке цилиндра в различных точках цикла двигателя, таким образом, функционируя как простой впускной и выпускной клапан двигателя без сложностей, связанных с коромыслами и подъемниками.

Характеристики клапана двигателя

Типовые клапаны двигателя соответствуют параметрам, указанным ниже.Обратите внимание, что эти данные предназначены для информационных целей, и имейте в виду, что параметры, используемые для определения клапанов двигателя, могут варьироваться от производителя к производителю. Понимая спецификации, покупатели получают больше возможностей для обсуждения своих конкретных потребностей с поставщиками клапанов двигателя.

  • Диаметр стержня — диаметр стержня клапана двигателя
  • Длина штока — расстояние от наконечника штока до головки клапана
  • Угол седла — угол среза седла головки клапана, измеренный в угловых градусах, типичные значения находятся в диапазоне 20 o — 60 o
  • Материалы клапана — описывает материал или материалы, использованные для изготовления клапана
  • Покрытия — обозначает любые покрытия или обработки поверхности, нанесенные на основной материал клапана, такие как хромирование, нитрид, PVD или керамика, например

Сводка

В этой статье представлен краткий обзор клапанов двигателя, включая их сущность, ключевую номенклатуру, принцип их работы, работу клапана, материалы, типы и характеристики.Для получения информации по другим темам обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, где вы можете найти потенциальные источники поставок для более чем 70 000 различных категорий продуктов и услуг.

Источники:
  1. https://www.theengineerspost.com/engine-valves-types/
  2. https://www.aopa.org/training-and-safety/air-safety-institute/valve-safety
  3. https://www.howacarworks.com/basics/the-engine-how-the-valves-open-and-close
  4. http: // ground-mag.com
  5. https://dieselnet.com
  6. http://www.federalmogul.com/en-US/OE/Products/Pages/Product-Details.aspx?CategoryId=48&SubCategoryId=191&ProductId=840
  7. http://www.ijmerr.com/uploadfile/2015/0409/2015040

    51873.pdf

  8. https://www.eaton.com/us/en-us/catalog/engine-valvetrain/engine-valves.html
  9. http://www.nextech.co.in
  10. https://aviamech.blogspot.com/2013/02/piston-engine-valves.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *