Концентрические дроссельные клапаны

Концентрические дроссельные клапаны представляют собой промышленные клапаны, предназначенные для переключения трубопроводов в режиме «открыто-закрыто» и регулирования расхода, которые широко используются в нефтяной, химической, металлургической, гидроэнергетической и других отраслях промышленности. Их отличительной конструктивной особенностью является коаксиальное расположение оси штока, центра диска и центра корпуса клапана. Они отличаются простотой изготовления и сбалансированным крутящим моментом при открытии и закрытии. Шток клапана расположен в геометрическом центре корпуса и диска; уплотнение обеспечивается главным образом за счёт прямого прижатия диска к резиновому уплотнительному кольцу посредством упругой деформации уплотнителя.

Регулирование расхода осуществляется путем поворота диска на угол от 0° до 90° вокруг штока. Обычные конструкции страдают от низкой термостойкости уплотнительных материалов и сильного износа в результате трения между диском и седлом, что ограничивает их применение условиями работы при низком давлении и температуре окружающей среды. Усовершенствованные высокоэффективные варианты сочетают в себе гибкие Т-образные мягкие уплотнительные кольца с многослойными листами из нержавеющей стали, а также наплавку из высокотемпературного сплава на конических уплотнительных поверхностях. Такая конструкция объединяет преимущества как металлического твёрдого, так и мягкого уплотнения; встроенные пружинные узлы компенсируют допуски на размеры и упругую деформацию, что позволяет эксплуатировать клапаны при высоких температурах, высоком давлении и двунаправленном потоке среды. По конструкции эти клапаны подразделяются на типы с концентрическим и эксцентрическим седлом; в них используются мягкие уплотнения (резина EPDM, PTFE и т. д.) или металлические твёрдые уплотнения, а варианты привода включают ручной, электрический и пневматический. Пневматические концентрические дроссельные клапаны, приводимые в действие сжатым воздухом, отличаются компактной конструкцией, равномерной двунаправленной герметичностью и низким сопротивлением потоку, что позволяет использовать их в условиях давления до 1,6 МПа. При монтаже обязательно требуется концентрическое совмещение фланцев; для длительной эксплуатации в закрытом состоянии необходимо периодическое открытие и закрытие клапана во избежание заклинивания. Оптимизированные конструкции были расширены на модели с большим проходом, в сочетании со специализированным испытательным оборудованием и запатентованными усовершенствованиями; часть продукции соответствует стандарту API 609.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основной особенностью концентрических дроссельных клапанов является совпадение осевых линий штока, диска и корпуса клапана, что обеспечивает простую конструкцию и низкую стоимость изготовления. К этой категории относятся дроссельные клапаны с резиновой футеровкой. Основным недостатком является постоянное сжатие и скребление между диском и седлом, что приводит к высокому моменту трения и ускоренному износу. Основные компоненты включают корпус клапана, диск, шток, седло и привод. Корпус, как правило, изготавливается цельным литьем, а уплотнительные кольца седла из эластичных материалов, таких как резина, встраиваются внутрь корпуса. Шток, установленный по центру, приводит диск в движение, поворачивая его на угол от 0° до 90° для полного открытия или закрытия; диск обычно имеет обтекаемую форму, чтобы свести к минимуму сопротивление потоку. Втулки, установленные в торцевых отверстиях корпуса, обеспечивают опору и смазку штока клапана. Для уменьшения повреждений от скребания и обеспечения герметичного перекрытия в седлах в основном используется эластичная резина или ПТФЭ, однако такие эластомерные материалы имеют ограниченный диапазон применимых температур — это объясняет распространенное мнение о том, что стандартные дроссельные клапаны не выдерживают высоких температур.

При закрытии клапана вращающийся диск сжимает резиновое седло и обеспечивает герметичное перекрытие за счет упругой деформации уплотнения; это относится к категории мягких уплотнений сжимающего типа. В моделях с ручным приводом вращение маховика по часовой стрелке или против часовой стрелки приводит в движение шток и диск примерно на 90°, что позволяет открывать или закрывать клапан без особых усилий.

Сфера применения

Концентрические дроссельные клапаны в основном применяются в трубопроводах, по которым транспортируются чистая вода, сточные воды, топливный газ и промышленные газы, и служат в качестве запорных и регулирующих элементов на водопроводных станциях, электростанциях, металлургических заводах, в целлюлозно-бумажной, химической, пищевой промышленности и других системах водоснабжения и водоотведения. Благодаря простой конструкции, отсутствию ограничений по направлению уплотнения, центральной симметрии типа I с одинаковым уплотнением в обоих направлениях, низкому сопротивлению потоку и небольшому рабочему крутящему моменту пневматические концентрические дроссельные клапаны рассчитаны на работу при среднем и низком давлении и широко применяются в системах с давлением до 1,6 МПа.