Семенов В.Ф., Сызранцев В.Н. Кран-клапан vs. Время собирать камни Журнал Вестник Арматуростроителя
Из обзора структуры внутреннего производства ЗРА в стоимостном выражении [1] следует, что в общем объеме доля запорных клапанов, задвижек, шаровых кранов, дисковых затворов всех модификаций составляет, соответственно, 5,3 %, 34 %, 35,1 %, 1,3 %. Примерно такой же объем составляет импорт, но в уменьшенной доле задвижек и вентилей за счет увеличения объема поставки шаровых кранов. В производстве арматуры за рубежом доля шаровых кранов составляет более 50 %.
Сегодня претензии к ЗРА связывают с ухудшением по разным причинам выполнения основной запорной функции, а также с уменьшением ресурса, надежности и безопасности как для консервативных применений, так и для специальных областей с повышенными параметрами давления и температуры.
В статье [2] показано, что часто задвижки работают в области граничных и даже недопустимых контактных напряжений, ведущих к серьезным негативным последствиям.
Это применимо и к шаровым кранам. Кроме этого, на качество ЗРА влияет давно сложившаяся система приемо-сдаточных испытаний на чистых средах. При объективном росте давлений и температур проблема задиров, трещин, схватывания при трении деталей затвора в реальной эксплуатации становится все более актуальной.
Последние десятилетия прогресс в отрасли шел, в основном, по пути применения новых композитных материалов, керамики и сопутствующих технологий типа нанесения упрочняющих покрытий и систем подачи уплотнительной смазки. Исключение составляют относительно недавно появившиеся на рынке новые типы арматуры в виде бесконтактных шаровых кранов «наклонно-поворотного действия» Orbit компании Cameron [3, 4], а также 3-х эксцентриковых сегментных поворотных затворов с ограниченным контактом. В основательном обзоре [5] указывается, что «Сегментные краны продолжили линию на уменьшение объема трущихся поверхностей» и показали новые возможности. Краны типа Orbit имеют значительно продвинутые показатели по герметичности, температуре и ресурсу, а затворы характеризуются в целом лучшими массогабаритными параметрами, применимостью к сложным средам и гораздо меньшей стоимостью.
Увеличение числа типов арматуры с различными наборами перекрывающихся характеристик усложняет потребителю задачу выбора оптимальной ЗРА с учетом не только стоимости изделия, но и будущих затрат на его эксплуатацию. Поэтому важно сравнить эксплуатационные характеристики клиновых задвижек, шаровых кранов, запорных клапанов и 3-х эксцентриковых поворотных затворов с предлагаемой ниже инновационной арматурой.
В основу всех используемых типов конструкций ЗРА положена концепция герметизации путем создания напряженно-деформированного состояния материалов затвора – седла и запорного органа.
Герметичность с ресурсом связана режимом эксплуатации. Хорошо известно, что работа устройства на экстремальных режимах уменьшает ресурс, и наоборот. В стандарте [9] представлена зависимость среднего ресурса от силового определяющего параметра герметичности в виде удельной нагрузки для уплотнений металл-металл и фторопласта при давлениях до 40 МПа и температурах до 600 °С и до 225 °С соответственно. Связь среднего ресурса Nц с необходимым удельным давлением на графике рисунка 2 стандарта [9] для уплотнения металл-металл действительна только до давлений 20 МПа и температур 350 °С. Для иных параметров, следуя стандарту [9], рекомендуется принимать Nц = 3 000, а необходимое удельное давление для обеспечения герметичности вентилей, задвижек и кранов рассчитывать по эмпирической формуле Д.Ф. Гуревича [6, 8]:
(1)
где: ΔР – перепад давления; b – ширина кольца уплотнения; m, c, k – постоянные материала и среды.
Для наибольших значений ΔР (40…150 МПа) стандарт [8] требует уменьшения ширины кольца уплотнения до 0,7 мм, что влечет за собой, согласно формуле (1), применение повышенных удельных нагрузок. Уменьшение параметра b дает «упрощение процесса притирки и достижение наиболее полного совпадения поверхностей, а также большие возможности начального обжатия».
Запорная и регулирующая функции арматуры осуществляются поворотом вала управления, который кинематически связан с перемещением запорного органа относительно седла. Такое перемещение ответственно за выполнение двух различных физических процессов. Первый связан с изменением сечения седла от полного открытия прохода до полного перекрытия в момент контакта рабочего органа с седлом. Второй заключается в создании после касания напряженно-деформированного состояния контактных поверхностей затвора для обеспечения требуемой герметичности. Практически во всех типах используемой арматуры эти два различных процесса осуществляются за одно перемещение, с одним законом действия сил на запорный орган по величине и направлению, одним структурно постоянным механизмом связи вала управления с запорным органом.
Налицо противоречие, состоящее в том, что геометрия и кинематика вряд ли могут быть одновременно оптимальными для фазы изменения прохода и для фазы создания нужного напряжения на поверхностях контакта.
Фаза изменения прохода в арматуре наиболее удачно решена простым поворотом шара, диска или сегмента валом управления на 90° в пробковых кранах и поворотных затворах. Оптимальным условием максимальной герметичности затвора, наиболее полно раскрывающем потенциал упруго-пластических свойств материалов контакта, является необходимая сила давления запорного органа на седло, направленная ортогонально к его плоскости и отсутствие трения скольжения в затворе.
Лучший по герметичности и ресурсу затвор имеет вентиль, в котором контакт невращающегося золотника с седлом осуществляется их взаимным линейным сближением с углом давления 0°, когда сила давления по направлению совпадает с микроперемещением в момент контакта. В этом случае касательные компоненты тензора напряжений и трение скольжения запорного органа о седло отсутствуют.
Цифровое выражение преимуществ «вентильного» уплотнения отражено в таблице 11 «Предельно допустимые удельные нагрузки для различных материалов уплотнений» норматива [8]. В таблице приведены значения предельно допустимых удельных нагрузок qп для случаев с трением скольжения золотника о седло и без трения. Из нее следует, что qп в «вентильном» уплотнении без трения на порядок больше, чем с трением! Для стеллита это 1000 МПа против 80 МПа. Аналогичный максимальный норматив для расчета задвижек и шаровых кранов по стеллиту в 80 МПа заложен в стандарте [10, таблица 7 «Предельно допустимые удельные давления qп на уплотнительных кольцах арматуры»].
Соблюдение этого норматива в виде условия:
не позволяет использовать повышенные удельные давления за счет выгодного уменьшения ширины кольца уплотнения при заданном перепаде в формуле (1).
На рисунке 1 в масштабе показаны предельно допустимые и расчетные удельные давления «вентильного» уплотнения кран-клапана и уплотнения сегментного крана при равном перепаде давления в 42 МПа
С целью уменьшения трения скольжения на рынке появились новые конструкции ЗРА с «псевдовентильными» системами уплотнения в виде сегментных 3-х эксцентриковых затворов с уменьшенным трением рабочего органа о седло и шаровых кранов типа Orbit, в которых трение в рабочем органе отсутствует.
3-х эксцентриковый сегментный поворотный затвор работает по схеме с единственным движением поворота сегмента без трения почти на 90° до начала контакта с седлом и последующего малого поворота с трением до 90° для силового создания напряжения в зоне контакта. Контактная зона образуется за счет эксцентриситетов и специальной сложной формы седла и контактирующей части сегмента. При этом распределенная по периметру седла сила давления сегмента переменна и по величине, и по направлению.
Это особенно видно в участках контакта вблизи «полюсов», приближенных к опорам сегмента. Силовой контакт происходит примерно под таким же углом давления и трением скольжения, как в шаровых кранах. Такой ограниченный по траектории контакт лучше, чем контакт задвижки и шарового крана, но значительно уступает вентильному контакту. Поэтому из-за трения и плохой технологичности изготовления затвора с 3-мя эксцентриситетами его показатели по герметичности не превышают аналогичные показатели шарового крана.
Впервые работа арматуры с 2-х фазным движением запорного органа была осуществлена в шаровом кране Orbit «наклонно-поворотного действия» компании Cameron (рис. 3). В нем изменение прохода как обычно осуществляется поворотом шара на 90°, но бесконтактно с седлом, а силовой контакт шара с седлом осуществляется наклоном оси шара к седлу на нижней шаровой опоре.
Кран уверенно работает при давлении до 42 МПа, температуре до 600 °С и на средах с включениями. Однако наклон шара к седлу на фазе уплотнения не является безупречным, и такой контакт по эффективности далек от вентильного. В нем имеется значительная неравномерность контакта по периметру седла в зависимости от расстояния до нижней шаровой опоры.
Кроме того, наклонный контакт очень критичен к износу в нижней опоре и точности позиционирования в ней. Небольшая потеря геометрии немедленно ведет к потере герметичности и снижению ресурса. В результате сложная нетехнологичная многозвенная ненадежная пространственная кинематика порождает большую себестоимость и цену, значительно превосходящую цену шарового крана.
Оптимальным решением отмеченных выше проблем является запатентованный простейший механизм переменной структуры (Variable Structure) и кран-клапан VS на его основе [13].
Результатом работы механизма в поворотной арматуре является двухфазное перемещение запорного органа, наподобие клапана Orbit. Однако вместо наклона на фазе уплотнения используется линейное малое перемещение (1..2 мм) запорного органа ортогонально к плоскости седла.
При рациональных соотношениях звеньев это силовое замыкание практически эквивалентно вентильному контакту, т. к. отклонения от прямолинейности ничтожны и сравнимы с податливостью опор запорного органа.
На рисунке 4 показан разрез кран-клапана VS по плоскости, проходящей через ось потока и ось штока, в промежуточном состоянии операций открытия/закрытия, когда сегмент 3 перекрывает седло 2, но не касается его. В сегментном варианте геометрии затвора предлагается кран, в котором нижний и верхний валы сегмента 3 размещены с малым эксцентриситетом во вращающихся в корпусе 1 глухих втулках-обоймах 4, а втулки-обоймы 4 жестко соединены между собой элементом связи 5, проходящем снаружи корпуса 1. Соединенные втулки являются валом (штоком) управления с рукояткой привода.
Две степени свободы вращения и переключение структуры регулируются простыми упорами-ограничителями поворота втулок относительно корпуса и поворота сегмента относительно втулок на 10…15° (размещаются в области опор, не показаны).
На фазе изменения прохода втулки и сегмент совместно поворачиваются до упоров на 90° относительно корпуса со сколь угодно малым зазором. В этот момент остается одна степень свободы, и механизм меняет свою структуру. Дальнейший поворот штока-втулок на малый угол эксцентрично смещает заторможенные от поворота валы сегмента на 1…2 мм по нормали к седлу 2. Отклонения от прямолинейности при оптимальном выборе параметров механизма ничтожны и ими можно пренебречь. За счет малого эксцентриситета происходит значительная мультипликация усилия управления в необходимую силу сдвига сегмента. Для ручного привода или привода рукояткой коэффициент усиления равен (без учета потерь на трение) отношению длины рукоятки к эксцентриситету (например, 300/1,5 = 200). Корпус и трубопровод не препятствуют повороту на 105° элемента связи 5.
Теоретически кинематика кран-клапана VS представляет собой сдвоенный плоский кривошипно-шатунный механизм (КШМ) с переключением структуры и, следовательно, с переключением характера движения сегмента-шатуна в каждом цикле открытия/закрытия арматуры.
Замена КШМ на еще более простой механизм, как показал опыт применения в ДВС, вряд ли возможна.
Предлагаемый механизм может быть применим к различным вариантам геометрии запорного органа – шару, сегменту, диску. Однако наибольший эффект для устоявшихся сфер применения достигается при сегментной форме запорного органа. В этом случае кран-клапан имеет большую преемственность к сегментному крану или сегментному затвору, где 85…90 % применяемых решений идентичны.
Налицо все специфические плюсы сегментного крана (рис. 5) – уменьшение массы и габарита, увеличение износостойкости за счет обратного тока, работа с вязкими, сыпучими, волокнистыми средами и стоками, возможная формовка сегмента штамповкой.
Однако, с другой стороны, отсутствие трения и появившийся тем самым малый зазор между корпусом и сегментом дает повод для серьезной критики.
Как известно, в длительном открытом состоянии застойные зоны и зазоры забиваются мелкими включениями и ржавчиной. В данном случае этого можно легко избежать установкой в корпусе простого седла-скребка перпендикулярно основному седлу. Возможен вариант геометрии, когда элемент связи проходит внутри корпуса и представляет собой простой стержень по оси сегмента. В этом случае не нужно второе уплотнение, но кран-клапан становится неполнопроходным и с увеличенным сопротивлением потоку (аналогично плоскому дисковому затвору).
Возможен также вариант для более высоких давлений, характерных для арматуры технологии гидроразрыва. В этом случае запорный орган выполняется в виде шара, а проходящий внутри элемент связи имеет форму цилиндра, вращающегося эксцентрично в шаре, с отверстием для прохода среды.
2-х фазный механизм допускает, согласно стандарту [8], различные варианты геометрии контактной зоны. В частности, конусный контакт металл-металл типа II или ножевой плоский контакт типа III с малой шириной кольца уплотнения менее 1 мм.
Примером высокой эффективности инновации является вариант выгодной модификации шаровых бытовых кранов с мягким седлом на воду и отопление. Изменение состоит в замене шара на штампованный из листа и в добавлении нижней опоры с втулками и уплотнением. Очевидны плюсы от потери массы шара, массы от несимметричности корпуса, уменьшения длины и от притирки только узкого пояска на сегменте. Исключаются прикипания, вырывы, борозды от окалины на контактирующих поверхностях, уменьшается момент на рукоятке запорной арматуры, увеличивается реальная наработка на отказ. Получить отмеченные преимущества на основе крана Orbit весьма проблематично.
Представленные выше расчеты были выполнены для параметров уплотнения кран-клапана VS в сравнении с параметрами сегментного крана на цапфах при равной геометрии, материалах, параметрах среды, давлении 42 МПа. Расчет для кран-клапана проведен по методике для совпадающей с ним модели уплотнения вентиля [8, 9, 10, 11], а для сегментного крана – по методике для шаровых кранов [10, 12].
Это позволяет оценить влияние новой кинематики на характеристики уплотнения. Расчеты показали, что минимальная ширина уплотнения b для сегментного крана составляет 8 мм, при которой удельное давление в 77 МПа чуть меньше предельно допустимого в 80 МПа. Ширина b для кран-клапана VS составляет 0,71 мм при расчетном удельном давлении в 256 МПа (допустимое 1 000 МПа). Средний ресурс, согласно стандартам, составляет соответственно 3 000 и 5 000 циклов.
Усилие уплотнения на седле кран-клапана более чем в 3 раза меньше, чем у сегментного крана, что приводит, соответственно, к меньшему моменту управления. Не использованный резерв допустимого удельного давления 1000 – 256 = 744 МПа способствует увеличению среднего ресурса, надежности и безопасности. Кроме того, конструктор может по своему усмотрению менять материал или принимать большее фактическое удельное давление для увеличения порога рабочего давления арматуры, например, для использования в технологии гидроразрыва пласта.
В таблице приводится качественная оценка характеристик разных типов арматуры по пятибалльной шкале относительно среднего значения параметра.
Проектирование. Новая арматура практически целиком базируется на применении существующих нормативов, расчетных методик, материалов, решений, применяемых в шаровых и сегментных кранах и вентилях. На диаграмме показаны доли вкладов вентиля, сегментного крана и предлагаемого механизма кинематики в общее конструктивное решение инновации, определившие новое качество арматуры (рис. 6).
Производство. Кран-клапан, так же, как и вентиль, относится к системе с минимальными двумя функциональными уплотняющими поверхностями. В отличие от шарового крана с тремя поверхностями и задвижки с четырьмя. Это предопределяет более высокую технологичность производства.
«Практика подтверждает высокую зависимость возрастания технологических проблем с ростом количества функциональных уплотнительных поверхностей» [7 с. 158-169]. Значительно упрощается технология получения качественной контактной поверхности нужной волнистости и шероховатости только узкого пояска, а не всего сегмента. Резко уменьшается номенклатура моделей арматуры и составляющих компонентов и деталей. Существенно упрощается изготовление за счет лучших коэффициентов технологичности конструкции, сборности и точности обработки [7, с. 161].
Маркетинг. В любых вариантах гарантируется улучшение герметичности, ресурса, надежности и безопасности. В большинстве случаев покупатель получает более высокое качество при аналогичном или чаще более низком уровне цены от замещаемой арматуры в виде задвижек и шаровых кранов. С учетом стоимости привода стоимость комплекта арматуры выгодна еще больше за счет использования привода меньшей мощности. Часть шаровых кранов с ручным (обычно червячным) приводом можно заменять на кран-клапаны с рукояткой за счет встроенного усилителя момента.
В этом случае разница в цене может быть выше более чем в 2 раза. Для Российской Федерации исключительно важна длительная патентная защищенность нового бренда от контрафакта.
Эксплуатация. Увеличение среднего ресурса позволяет потребителю кардинально снизить общие затраты на эксплуатацию арматуры, диагностику и ремонт.
Технический эффект арматуры с ограниченным трением подтвержден выпуском кранов Orbit и 3-х эксцентриковых затворов.
Предлагаемая инновация, упрощая 2-х фазную конструкцию, дополнительно объединяет лучшие качества вентилей, шаровых кранов и заторов и тем самым в большинстве случаев замещает их.
Одновременно существенно снижаются издержки производства и затраты потребителя на закупку и эксплуатацию.
Сегодня для сокращения сроков изготовления, испытаний опытного образца и последующего внедрения новой арматуры требуется инициатива не столько производителя, сколько заинтересованность главных механиков и экономистов предприятий нефтегазовой, энергетической, химической и других отраслей.
Иначе «никогда этого не было, и вот опять» и «заграница нам поможет».
1. Афанасьева, О.В. Обзор российского рынка трубопроводной арматуры в 2018 году. Часть 1 / О.В. Афанасьева, А.А. Бакулин, С.Б. Коркунов // Арматуростроение. – 2019. – № 3 (120). – С. 44-46.
2. Сейнов, С.В. Характер контактного взаимодействия уплотнений затвора клиновой задвижки / С.В. Сейнов [Электронный ресурс] // НПО «ГАКС-АРМСЕРВИС». URL: https://gaksnpo.ru/ (дата обращения 02.06.2020).
3. ORBIT Valves Unique tilt-and-turn design for fast, low-torque operation and long-term, reliable performance in applications when zero leakage and frequent operation are demanded [Электронный ресурс] // CAMERON. URL: https://www.products.slb. com/-/media/productsslb/files/brochure/valves/orbit-valves-br. ashx (дата обращения 02.06.2020).
4. Клекович, Д. Бесконтактное вращение запорного органа как способ предотвращения утечки по седлу / Д.
Клекович // Вестник арматуростроителя. – 2020. – № 5 (47). – С. 24-25.
5. Суриков, В.Н. Дисковые поворотные затворы или шаровые краны? Проблемы выбора арматуры для систем автоматического регулирования / В.Н. Суриков, С.Л. Горобченко, Е. Торопова [Электронный ресурс] // Cyberpedia. su. URL: https://cyberpedia.su/13x8dd0.html (дата обращения 02.06.2020).
6. Гуревич, Д.Ф. Расчет и конструирование трубопроводной арматуры / Д.Ф. Гуревич. – Л. : Машиностроение, 1969. – 887 с.
7. Сейнов, С. В. Техническое диагностирование арматуры АЭС / С. В. Сейнов. – М. : Машиностроение, 2012. – 451 с.
8. СТАНДАРТ ЦКБА 068-2008. Арматура трубопроводная. Затворы запорных клапанов с уплотнением «металл по металлу». Технические требования. – Санкт-Петербург : НПФ «ЦКБА», 2008. – 20 с.
9. СТАНДАРТ ЦКБА 096-2012. Арматура трубопроводная. Зависимость среднего ресурса затвора от величины удельных нагрузок на уплотнительные поверхности. –Санкт-Петербург : НПФ «ЦКБА», 2012. – 9 с.
10. СТАНДАРТ ЦКБА 086-2010.
Арматура трубопроводная. Технические данные и характеристики для силовых расчетов арматуры. – Санкт-Петербург : НПФ «ЦКБА», 2010. – 35 с.
11. СТАНДАРТ ЦКБА 018-2018. Арматура трубопроводная. Клапаны запорные сальниковые с ввинчиваемым шпинделем (золотник и шпиндель соединены не жестко). Методика силового расчета. – Санкт-Петербург : НПФ «ЦКБА», 2018. – 14 с.
12. СТАНДАРТ ЦКБА 115-2015. Арматура трубопроводная. Краны шаровые. Методика силового расчета. – Санкт-Петербург : НПФ «ЦКБА», 2017. – 31 с.
13. Патент № 2720061, Роспатент, 2020 г.
14. Международная заявка № PCT/RU 2020/050061.
15. Дисковый затвор HGT. Производитель АПА (Россия) [Электронный ресурс] // ООО «Автоматизация и промышленная арматура». URL: https://apa-valves.ru/ items/diskovyj-zatvor-hgt-apa/ (дата обращения 02.06.2020).
16. Седельные шаровые краны с металлическим седлом FOYO [Электронный ресурс] // FOYO Valve Co. URL: www.foyovalve.com/china/ metal-seated-segment-ball-valves (дата обращения 02.
06.2020).
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 4 (60) 2020
Чем игольчатый клапан отличается от шарового?
Если вы ищете клапан, вам может быть интересно, в чем разница между шаровым клапаном и игольчатым. Оба они регулируют поток, но игольчатые клапаны обеспечивают большую точность.
Их штоки можно перемещать вверх и вниз, что позволяет использовать их в широком диапазоне настроек. Они обычно используются в газонаполненных вакуумных системах. Они также используются для управления потоком жидкости в системах обработки жидкости.
Два типа клапанов имеют свои преимущества и недостатки. Шарики обычно дешевле игл, но игольчатые клапаны дороже. Но оба типа клапанов отличаются долговечностью и высокой надежностью, особенно в закрытом положении.
Оба популярны для нефтегазовых приложений. Тем не менее, шаровой кран лучше всего подходит для приложений управления, таких как отсечка или переключатель. Шаровой кран лучше подходит для приложений, требующих частого включения и выключения и герметичных уплотнений.
Если вы ищете лучший вариант для управления потоком в промышленных системах управления, мы можем вам помочь. В этой статье мы собираемся обсудить разницу между игольчатыми клапанами и шаровыми кранами.
Шаровой кран представляет собой двухпозиционный клапан, который в основном используется для управления потоком жидкости в промышленности. Это тип клапана, в котором в качестве внутреннего элемента используется шар. Этот клапан предназначен для открытия и закрытия жидкостей путем приложения давления к шару. Вы можете частично поворачивать ручку, чтобы регулировать поток жидкости, а также полностью останавливать и запускать поток. Это один из самых распространенных и простых в использовании промышленных клапанов.
Есть три различных типа шаров: сплошные, полые и вращающиеся. Полые изготавливаются из специального материала, что позволяет конструировать их без полости. Для их производства требуется меньше материала, но они более склонны к образованию провалов в материале.
Отверстие в шаре имеет различные профили, в том числе полнопроходные, редуцированные, V-образные и фланцевые.
Большинство шаровых кранов имеют конструкцию с уменьшенным проходным сечением. Это необходимо для минимизации потерь на трение в системе. Цельная конструкция шаровых кранов также упрощает их техническое обслуживание.
Преимущества использования шарового крана многочисленны. Одним из них является его простота. Шаровой кран — это просто сфера с отверстием посередине. Когда поперечное сечение пути потока жидкости и отверстие находятся в одной плоскости, отверстие служит отверстием для потока. Когда они не лежат в одной плоскости, путь потока жидкости дросселируется, уменьшая количество потока.
Еще одним преимуществом шарового крана является его долговечность. Это экономичный и надежный клапан, который легко чистить. Седло автоматически очищается при вращении шара, что предотвращает образование отложений. Кроме того, этот клапан требует минимального обслуживания, так как в нем не так много внутренних компонентов.
Еще одним преимуществом шарового крана является его универсальность. Возможность включать и выключать систему, а также останавливать ее — все это возможно с помощью простого шарового крана. Эти клапаны имеют несколько портов, что означает, что их можно использовать с различными комбинациями портов. Они также просты в обслуживании, что делает их идеальными для многих приложений. И, благодаря своей простоте, их можно отремонтировать с минимальными усилиями.
Ограничения использования шарового кранаПримите во внимание следующие ограничения перед установкой шарового крана. Во-первых, следует учитывать скорость потока. Один клапан может работать в одноступенчатом процессе со скоростью до 20 галлонов в минуту, что более чем достаточно для типичного обслуживания.
Еще одним ограничением использования шарового крана является склонность к образованию отложений протекающего материала. Поскольку конструкция шара позволяет потоку плотной жидкости застревать, этот тип клапана не рекомендуется для такой жидкости.
Кроме того, седла клапана могут со временем заклинить из-за засорения, что приводит к необходимости его регулярной очистки.
Игольчатый клапан представляет собой тип клапана с игольчатым плунжером. Эти клапаны очень прочны и могут выдерживать высокое давление. Однако из-за того, что их отверстие такое маленькое, они не оптимальны для ситуаций с высоким потоком. На самом деле, если вам нужно устройство с высоким расходом, вы, вероятно, захотите поискать его в другом месте.
Игольчатый клапан имеет очень маленькое отверстие. Он часто используется в приложениях, требующих высокого расхода или точной регулировки расхода. Эти клапаны также доступны из различных материалов. Независимо от материала, вы должны изучить материалы и характеристики игольчатого клапана, прежде чем покупать его.
Как следует из названия, игольчатый клапан позволяет жидкости течь через небольшое отверстие в его корпусе. Плунжер предназначен для блокирования потока до тех пор, пока он не будет полностью втянут.
Следовательно, плунжеру требуется много оборотов винта с мелкой резьбой, чтобы полностью втянуться.
Небольшое отверстие игольчатого клапана делает его идеальным для точной регулировки потока. Из-за этого он обычно используется для жидкостей и газов в чувствительных датчиках. Он также используется в ситуациях, когда вам нужно остановить или замедлить поток с течением времени или необходимо постепенно регулировать.
Преимущества использования игольчатого клапанаИгольчатый клапан является одним из самых универсальных типов клапанов. Его маленькое отверстие позволяет ему выдерживать высокое давление, что делает его отличным выбором для приложений, где необходимы точные измерения.
Саму иглу можно смещать на очень небольшие градусы, что помогает точно регулировать поток и достигать беспрецедентного уровня эффективности. Его можно использовать как для приложений с низким, так и с высоким расходом. Кроме того, легко регулировать его положение.
Игольчатые клапаны часто используются для управления потоком жидкости.
Их точность не имеет себе равных, что позволяет смещать их в мельчайшие градусы и очень точно регулировать скорость потока.
Этот тип клапана легко закрывать и открывать. Кроме того, он устойчив к высоким и низким температурам. Точность, регулируемость, гибкость и универсальность делают его идеальным для промышленного использования.
Одним из самых больших преимуществ использования игольчатого клапана является его маленькое отверстие. Даже в полностью втянутом состоянии поршень не пропускает жидкость. Винт с мелкой резьбой, втягивающий поршень, регулирует скорость потока.
Ограничения использования игольчатого клапанаСуществуют некоторые присущие использованию игольчатого клапана ограничения, которые ограничивают его применение в системах с низким расходом. Несмотря на то, что маленькое отверстие игольчатого клапана делает его идеальным для применения в небольших объемах, риск засорения является серьезным недостатком.
Поскольку твердые частицы могут застрять в седле и повредить клапан, они не являются лучшим выбором для систем с высоким расходом.
Хотя игольчатый клапан может выдерживать высокое давление, он не идеален для ситуаций, требующих высокого расхода. Еще одно ограничение заключается в том, что очень трудно сказать, открыт клапан или закрыт, потому что отверстие маленькое.
С точки зрения стоимости шаровые и игольчатые краны имеют ряд явных преимуществ. Первый дешевле и может использоваться там, где необходима хорошая герметизация. При этом оба типа надежны в закрытых позициях. Среди распространенных отраслей, в которых используются эти компоненты, — нефть и газ, пивоваренные системы и горнодобывающая промышленность. Игольчатый клапан лучше подходит для регулирования потока, а шаровой – для регулирования потока.
Игольчатый клапан лучше подходит для точного контроля потока. Его шток можно перемещать вверх или вниз, чтобы регулировать поток. Его также можно настроить на частичное открытие или закрытие, что делает его хорошим выбором для частого включения/выключения.
Как правило, игольчатые клапаны обеспечивают большую точность, в то время как шаровые краны требуют более частых включений/выключений. Шаровой кран лучше подходит для приложений с высоким давлением. Точно так же игольчатый клапан лучше подходит для приложений с низким давлением. У него небольшой ход срабатывания, и он может управлять жидкостями с различными скоростями. Основное различие между этими двумя клапанами заключается в способе их использования.
Все о клапанах для кранов
Клапаны для кранов — это внутренние компоненты смесителей для туалетов, кухонь и других жилых и коммерческих помещений, которые регулируют поток воды, а иногда и температуру воды путем перемешивания. Их можно условно разделить на те, которые контролируют поток горячей и холодной воды с помощью одного рычага или ручки, и те, которые регулируют поток горячей и холодной воды по отдельности. Существуют четыре основных типа клапанов, которые обсуждаются ниже. Информацию о других клапанах см.
в нашем Руководстве покупателя по клапанам.
Клапаны компрессионных кранов
Компрессионные клапаны, также называемые клапанами со штоком и седлом, являются старейшими и простейшими из четырех типов кранов, используемых сегодня. В компрессионном клапане используется одна шайба, прикрепленная к штоку, которая прижимается к седлу, чтобы перекрыть подачу. Открытие клапана поднимает шайбу с седла, позволяя воде течь в кран. Эти клапаны недороги и недороги в ремонте, обычно требуют только замены шайбы или уплотнения, герметизирующего верхнюю часть штока в месте его выхода из корпуса клапана. Шайбы обычно продаются упакованными в различных размерах.
Компрессионные клапаны требуют окончательной затяжки, чтобы полностью перекрыть линию подачи, и это один из способов отличить их от трех других безшайбовых вариантов, которые не оказывают никакого сопротивления закрытию и близки к упору. Компрессионные клапаны также имеют тенденцию быть многооборотными, то есть чем больше они открыты, тем больше поток.
Клапаны без шайбы обычно имеют более короткий ход, чтобы достичь полностью открытого состояния.
Хотя компрессионные краны по-прежнему используются во многих домах, в большинстве продаваемых сегодня бытовых приборов используется та или иная технология без промывки. Это не обязательно верно для коммерческого применения, где компрессионные краны все еще в некоторой степени продаются.
Шаровые краны
Шаровые краны также являются недорогими кранами. Эти запатентованные клапаны первоначально использовались в кухонных мойках и были первыми клапанами без омывателя. Патент с истекшим сроком действия оригинального дизайна с тех пор копировался различными производителями. Они используются в однорычажных смесителях и используют сферы с канавками или отверстиями для регулирования смешивания воды из горячего и холодного водоснабжения. Они немного сложнее, чем компрессионные клапаны, обычно используют в своей конструкции несколько уплотнительных колец, шайб и пружин. Они начнут протекать по мере того, как эти детали изнашиваются, затвердевают или покрываются минералами.
Картриджные краны
Картриджные краны, иногда называемые клапанами с гильзовым картриджем, делают шаг к сокращению сложного ремонта, связанного с шаровыми кранами, за счет объединения клапанов в единый сменный пластиковый или латунный узел. Эти клапаны используются как в однорычажных, так и в двухвентильных смесителях. Замена картриджного клапана включает снятие картриджа, снятие и замену одного или двух уплотнительных колец и установку нового картриджа. Иногда картридж будет трудно извлечь из корпуса смесителя из-за минеральных отложений. Производители предлагают специальные съемники картриджей, облегчающие их извлечение; также может помочь замачивание застрявшего клапана уксусом.
Картриджи зависят от производителя и не могут быть заменены между разными производителями и часто даже между разными моделями одной и той же марки. Часто протечки вокруг ручек крана происходят из-за выхода из строя уплотнительных колец, а не из-за самого картриджа. Если воду нельзя перекрыть через носик, проблема, скорее всего, в картридже.
Картриджные клапаны, используемые на отдельных системах подачи горячей и холодной воды, часто имеют четвертьоборотную разновидность и обычно предназначены для горячей или холодной воды. Картриджи для ванны/душа часто поворачиваются по более широкой дуге.
Некоторые производители предлагают сменные картриджи из пластика или латуни на выбор. Латунь, вероятно, прослужит дольше, но в результате ее будет сложнее удалить, когда ее нужно будет заменить. Этот риск можно несколько уменьшить, используя водостойкую смазку для сантехников при установке любого сменного изделия.
Картриджные клапаныбыли изобретены (компанией Moen) примерно в то же время, что и шаровые краны (компанией Delta).
Клапаны для керамических дисковых кранов
Клапаны для керамических дисковых кранов включают элементы с двумя сторонами, которые скользят или вращаются относительно друг друга, чтобы открывать и закрывать проходы, ведущие к линиям подачи. Плоскостность и твердость керамических дисков делают их водонепроницаемыми и в то же время устойчивыми к износу.
Из-за стоимости материалов и жестких производственных допусков керамические дисковые клапаны, как правило, дороже, чем другие разновидности, но они менее подвержены износу и поломкам. Они доступны в виде картриджей и заменяются так же, как и другие картриджные клапаны. Керамические дисковые краны особенно эффективны для подачи минеральной воды, поскольку керамика тверже любых частиц (например, песка), которые могут быть в воде.
Смесители с керамическими дисковыми клапанами иногда можно узнать по более широкому корпусу, в котором находятся клапаны. Технология керамических дисков была принята многими производителями арматуры и представляет собой последний шаг вперед в создании надежных и долговечных клапанов.
Соображения
Термины «шар», «картридж» и «диск» также применяются для описания других типов клапанов, используемых не только в смесителях. По этой причине эти термины объединены здесь со словом «кран», чтобы отличить эти специальные клапаны от клапанов более общего типа.
Если вы попросите шаровой кран, вероятно, вы получите универсальный тип, а не кран для использования в кране.
Многие производители арматуры предлагают пожизненную замену своих клапанов. Это помогает быть первоначальным покупателем и иметь квитанцию или хотя бы некоторое представление о том, когда смеситель был куплен. Как правило, рекомендуется отключить подачу воды, прежде чем пытаться отремонтировать или заменить любой клапан крана.
Некоторые клапаны кранов имеют дополнительные функции, такие как защита от ожогов, которые требуются некоторыми строительными нормами и правилами при новом строительстве.
Резюме
В этой статье представлено краткое обсуждение вентилей кранов четырех основных типов, их конструкций и соображений выбора. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.
Другие клапаны Артикул
- Лучшие производители и поставщики клапанов в США
- Пневматические клапаны регулирования давления и расхода
- Общие сведения о клапанах
- Типы обратных клапанов
- Типы конденсатоотводчиков
- Ведущие производители и поставщики дисковых затворов
- Распространенные типы пневматических клапанов
- Все об аэрозольных клапанах: как они работают, технические характеристики и критерии выбора
- Все о пожарных предохранительных клапанах
- Все о предохранительных клапанах
- Все о дисковых затворах
- Все о воздушных логических клапанах
Еще от насосов, клапанов и аксессуаров
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Насосы, клапаны и аксессуары
Как выбрать смеситель для кухни в Faucet Depot
Кухонные смесители — одни из самых трудоемких приспособлений в вашем доме.
Наряду с кухонной раковиной, смеситель используется много раз в день и должен быть достаточно прочным и надежным, чтобы обеспечить долгие годы беззаботной службы.
Смеситель, подходящий для вашей кухни, должен быть привлекательным и сочетаться с интерьером, однако, поскольку это такой трудолюбивый прибор на вашей кухне, он не может быть «просто еще одним красивым лицом», гарантирующим годы безотказной работы. после дня.
Независимо от того, переделываете ли вы свою кухню и устанавливаете обновленную сантехнику, или просто хотите заменить изношенный старый кухонный смеситель, скорее всего, вы можете оказаться несколько ошеломленными выбором смесителей, доступных в настоящее время. Доступны основные типы кухонных смесителей:
- Выдвижной элемент
- Одинарная ручка
- Две ручки
- Настенное крепление с двумя ручками
- Фильтрация воды
- Наполнитель для горшков
Несмотря на то, что это наиболее распространенные стили кухонных смесителей, каждый из них имеет несколько различных вариантов, предназначенных для обеспечения индивидуальной функциональности в соответствии с вашими конкретными потребностями.
Выбор кухонного смесителя требует гораздо большего, чем просто отделка и конфигурация рукоятки. Когда вы лучше поймете различия между различными технологиями, вы сможете понять основные характеристики и описания кранов, а также сможете лучше выбрать кран, который лучше всего подходит для вас, исходя из ваших потребностей и бюджета.
В дополнение к различным типам доступных кухонных смесителей необходимо учитывать 4 ключевых фактора, в том числе:
- Конфигурация
- Стиль
- Отделка
- Конструкция и тип клапана
Теперь мы объясним ключевые факторы при выборе правильного смесителя для ваших конкретных нужд на кухне.
Конфигурация
Конфигурация смесителя относится к таким вещам, как количество ручек, способ монтажа (стена или столешница) и конфигурация излива (обычный или выдвижной/выдвижной).
При выборе смесителя вам нужно решить, хотите ли вы двухрычажную или однорычажную конфигурацию.
Смесители с двумя ручками обычно имеют более традиционный вид и имеют по одной ручке для горячей и холодной воды.
Однорычажный смеситель сочетает в себе подачу горячей и холодной воды при помощи одного рычага. Ориентация рычага будет регулировать количество воды, выходящей из носика, а также температуру.
Количество ручек и любые другие опции, такие как боковые распылители и диспенсеры для фильтрованной воды, также определяют количество отверстий, необходимых в вашей раковине, столешнице или в том и другом.
Для однорычажного смесителя без каких-либо дополнительных аксессуаров требуется только одно отверстие, тогда как для смесителя с двумя ручками и боковым распылителем потребуется 4 отверстия (по одному на каждую ручку, излив и боковой распылитель).
Тип монтажа относится к месту установки смесителя (на столешницу или настенное крепление). К настенным смесителям относятся как основные смесители, так и специальные элементы, такие как наполнители для горшков.
Основным фактором здесь является то, что от того, как будет установлен ваш смеситель, будет зависеть, где должна быть соответствующая сантехника. Если вы просто заменяете существующий кран без дополнительной реконструкции, вам нужно будет остаться в исходном месте. Если вы делаете более обширную реконструкцию или строите с нуля, у вас есть выбор вариантов монтажа.
Тип смесителя
Стиль смесителя в первую очередь относится к его функциональному и эстетическому дизайну. Обычно это фактор, который является основным фактором, определяющим выбор смесителя, по крайней мере, на начальном этапе. Когда вы начинаете искать новый смеситель, вы обычно ищете стиль, который вам нравится, а затем переходите к другим решающим факторам.
Особенности стиля, которые следует учитывать, включают такие аспекты, как дизайн излива (обычный или гусиная шея), расположение рычага для смесителей с одной ручкой (сбоку или за изливом), форма и размер ручки смесителя (гладкая, многолепестковая, минималистская), а также как дизайн, как традиционный, современный или профессиональный стиль.
Однако стиль – это не только эстетика. Стиль также имеет некоторое отношение к тому, как будет работать смеситель. Обычные носики, выходящие примерно под углом 45 градусов, обычно имеют хороший радиус действия, но могут не подходить для наполнения больших кастрюль. Смесители на гибкой шее, с другой стороны, обычно лучше справляются с большими кастрюлями, потому что отверстие излива находится выше над раковиной.
Отделка
Отделка смесителя относится к поверхностному покрытию излива и ручек. Отделка обеспечивает как декоративную привлекательность, так и защитное покрытие.
Доступно несколько вариантов отделки смесителей, включая хром, матовый никель, бронзу, бронзу с ручной натиркой, нержавеющую сталь, латунь и многие другие.
В дополнение к этим цветным покрытиям есть процесс нанесения некоторых из них. Все больше смесителей получают покрытие «PVD» или физическое осаждение паров. Это процесс, при котором ионы металлов добавляются в парообразной форме на поверхность крана.
Он обеспечивает очень прочную защиту поверхности, делая смеситель очень устойчивым к коррозии, потускнению и даже к царапинам.
Покрытия, предназначенные для «состаривания», как в случае бронзы, натертой вручную, не имеют покрытия PVD. Хромированные смесители также не имеют отделки, потому что хром обеспечивает собственную защиту от потускнения. Однако испытания показали, что PVD-покрытия более чем в 20 раз более устойчивы к истиранию, чем хром. Некоторые типы отделки PVD включают матовую бронзу и никель, а также полированную латунь, золото и никель.
Цветные покрытия — это еще один тип отделки смесителей, которые обычно наносятся с использованием процесса порошкового покрытия с запеканием. Эти отделки предлагают альтернативу металлическим покрытиям.
Конструкция и тип клапана смесителей
Конструкция крана — это материал, из которого он сделан, а также способ его изготовления и тип клапана, который он использует для управления потоком воды.
Помимо красоты и стиля, это то, что определяет, насколько хорошо работает смеситель и как долго он прослужит.
Кухонные смесители теперь изготавливаются из самых разных материалов, включая нержавеющую сталь, латунь и даже пластик. Пластиковые смесители изготавливаются в самых разных отделках и цветах, в том числе неметаллических. Однако в том, что касается долговечности и износостойкости, они не приближаются к своим латунным и стальным аналогам.
Латунные смесители бывают двух видов: литые латунные и трубчатые латунные. Литая латунь обычно толще и в большинстве случаев долговечнее трубчатой. Латунь также должна быть покрыта, чтобы предотвратить потускнение. Обычные покрытия включают хромирование и любое другое PVD-покрытие, о котором мы упоминали.
Нержавеющая сталь обеспечивает прочность и долговечность в сочетании с отличной коррозионной стойкостью. Он также хорошо сочетается с кухнями с техникой из нержавеющей стали и / или раковинами.
Одной из наиболее важных частей смесителя с точки зрения надежности и подачи воды является вентиль смесителя. Если и будет какая-либо часть, которая в конечном итоге изнашивается или вызывает проблемы, то это клапан.
Существует четыре типа кранов для кранов: компрессионные, шаровые, картриджные и керамические дисковые. Наиболее важным различием между этими типами клапанов является взаимосвязь между их конструкцией и общим уровнем надежности.
Смесители с компрессионным клапаном
Смесители с компрессионным клапаном примечательны отдельными ручками для горячей и холодной воды. Это старейшая и простейшая форма клапана, контролирующая воду путем поворота винтовой ручки, которая прижимает клапан к уплотнению, обычно резиновой шайбе. Эти клапаны имеют тенденцию изнашиваться быстрее всего, что приводит к капанию крана. Однако за ними обычно легко ухаживать.
Шаровые краны
Шаровые краны находятся в однорычажных смесителях.
Прорези в шаровом клапане регулируют и смешивают потоки горячей и холодной воды, проходя вперед и назад, перемещая из стороны в сторону рычаг на верхней части корпуса клапана. Эти клапаны не имеют шайб, но имеют больше деталей, что делает их немного более сложными.
Смесители с картриджным клапаном
В смесителях с картриджным клапаном используется латунный и пластиковый картридж, который более надежен, чем промывочная система, используемая в компрессионных смесителях. С этим типом смесителей также меньше проблем, потому что они не такие сложные, как другие типы клапанов. Это также означает, что их легче ремонтировать, когда что-то пойдет не так.
Клапаны для керамических дисковых кранов
В кране с керамическим диском используются два отполированных и очень твердых керамических диска, которые скользят друг по другу. Это движение контролирует поток воды, открывая или ограничивая прохождение воды через отверстия в диске.
Этот тип конструкции крана считается самым прочным и долговечным. Тем не менее, ремонт, когда что-то пойдет не так, обходится дороже, чем другие типы клапанов.
О чем следует помнить перед выбором смесителя
Теперь, когда мы обсудили множество различных типов и стилей смесителей, из которых вы можете выбирать, мы обсудим некоторые из основных соображений, которые необходимо учитывать при выборе одного из них.
По возможности выбирайте смеситель и раковину вместе. Это может помочь вам избежать потенциальных проблем, которые могут возникнуть, если два прибора приобретаются отдельно. Раковина также должна иметь достаточно отверстий для установки выбранного вами смесителя. Оба они также должны соответствовать столешнице, если ваш смеситель будет установлен на поверхности столешницы.
Если вы просто покупаете новый смеситель, ваши возможности ограничены конфигурацией вашей существующей раковины.
Суть в том, чтобы по возможности выбирать смеситель и раковину, которые будут хорошо работать вместе, чтобы избежать головной боли и возврата товара.
предлагают ряд удобств, в том числе возможность одной свободной рукой держать посуду, еду или что-либо еще, а другой можно регулировать подачу воды. Смесители с двумя ручками требуют, чтобы вы использовали обе руки, чтобы включать воду и регулировать температуру.
Также меньше требований к отверстиям под смеситель, что означает, что нужно просверлить меньше отверстий в столешнице. Это также означает более простую и дешевую установку столешницы, особенно если у вас каменная столешница.
№Выберите размер смесителя, подходящий к вашей раковине. Большой смеситель будет иметь тенденцию подавлять маленькую раковину, в то время как верно обратное, когда маленький смеситель используется с большой раковиной с тремя чашами.
Убедитесь, что выбранный вами смеситель имеет достаточную досягаемость, а это означает, что он может поворачиваться по дуге, достаточной для подачи воды в большую часть раковины.
Досягаемость смесителя определяется горизонтальным расстоянием от отверстия излива до места, где он соединяется с раковиной или столешницей.
Что касается выдвижных и протяжных смесителей, это не проблема, потому что эти функции эффективно увеличивают диапазон подачи воды.
По возможности выбирайте смеситель перед столешницей. Индивидуальные столешницы требуют знания того, сколько отверстий потребуется для вашей конфигурации смесителя заранее. Это не означает, что дополнительные отверстия нельзя просверлить после установки столешницы, но это может потребовать больше хлопот и затрат, чем если бы они были сделаны и установлены предварительно просверленными для того типа смесителя, который вы планируете установить.
Faucet Technologies
Несмотря на то, что основной целью кухонного смесителя является подача воды, современные смесители предлагают удивительный набор удобств и функциональных возможностей.
Перед тем, как принять решение, вы обязаны ознакомиться со всеми новыми достижениями в области кухонных смесителей. Некоторые из достижений в технологии кухонных смесителей включают:
Смесители с регулируемой высотой
Возможность регулировать высоту крана вверх или вниз может быть очень удобной по нескольким причинам. Смеситель Pfister Elevate EXT позволяет пользователю перемещать носик смесителя вверх или вниз с 3 различными настройками высоты. Это огромное преимущество при наполнении высоких кастрюль и контейнеров, а также при выполнении других кухонных действий.
Смесители для фильтрации воды
Установка смесителя для фильтрации воды на кухне может помочь позаботиться о вкусе и чистоте воды. Эти типы смесителей используются вместе с системой фильтрации воды, обычно с фильтрующим картриджем, который устанавливается под раковиной. Они предназначены для совместимости с фильтрующими блоками.
Смесители с функцией громкой связи / датчиком движения
Смесители без помощи рук обеспечивают дополнительный уровень удобства. Если у вас грязные руки или вы прикоснулись к сырому мясу, вы можете просто поднести руки к крану, включить воду и смыть их.
управляются удаленным электронным блоком, работающим от бытовой электросети или батареек. Эти смесители имеют резервный аккумулятор на случай отключения электроэнергии. Температуру воды и время подачи можно предварительно установить, что дает вам дополнительный контроль над работой крана.
Сенсорное управление
Смеситель Touch?O от Delta и смеситель Pascal от Brizo позволяют пользователю включать и выключать смеситель простым прикосновением к ручке или носику. Это еще один способ избежать загрязнения ручки грязными руками, потому что вы можете просто коснуться носика запястьем или предплечьем, чтобы управлять водой.
Эти типы кранов также полезны для детей, которые не могут дотянуться до ручки крана, но могут дотянуться до носика.
Смесители с вытяжным и вытяжным клапаном
Смеситель этого стиля заимствует концепцию смесителя с боковой струей и позволяет пользователю снять головку излива смесителя, которая соединена со шлангом, проходящим через излив. Это значительно увеличивает охват и доступность потока крана.
Головки с переменным расходом
Некоторые смесители теперь предназначены для экономии воды, и это достигается путем регулирования потока воды через головку смесителя. Однако бывают случаи, когда вам нужно большее давление воды для мытья посуды или других задач. Технология Multi-Flow Delta Faucet дает вам возможность быстро переключаться между различными скоростями потока.
Легко очищаемые поверхности
Поверхностные покрытия, такие как EverClean от American Standard, обеспечивают покрытие, устойчивое к пятнам и загрязнениям, и позволяют легко очищать его сухой тканью.