Чем отличается клапан от вентиля: Отличие запорных и регулирующих клапанов

Вентиль Против Задвижки

«Чем отличается вентиль и задвижка?»

Каждый из нас хоть раз видел клапан, который применяется в быту для контроля потока трубопроводной системы. Однако, на крупных магистралях такое оборудование не подойдёт, нужно более габаритное устройство, отличающееся и своими функциями, а также самой конструкцией. Тема различий вентилей и задвижек поднимается очень часто, а потому в этой статье мы и разложим всё по полочкам и разберём все сходства и различия.

И вентиль, и задвижка это приборы, которые открывают и закрывают проходные отверстия, используя клапан. Однако, задвижка в свою очередь, использует клапан, который перемещается перпендикулярно оси потока рабочей среды. Оба устройства нашли применение в качестве запорного устройства на разных видах трубопровода. Данное оборудование сильно отличается в цене от обычного клапана, однако и задвижка, и вентиль могут работать с высокими показателями давления, в этом случае клапан просто будет неэффективен.

Могут быть фланцевыми, муфтовыми, иногда сварными.

Задвижка

Задвижки, как правило, работают в магистралях, так как там обычно трубы с диаметром выше 300мм, а также высокое давление. Такое оборудование не создаст ненужного сопротивления. Давление является односторонним, а значит, что оно прижимает заслонку к седлу, что увеличивает надёжность и прочность устройства.

Вентиль

Запорным элементов здесь является клапан, он примыкает к седлу и делит поток рабочей среды под прямым углом, тем самым, происходит сужение проходных отверстий. Из-за таких манипуляций, сопротивление усиливается, что приводит к лишним нагрузкам на арматуру.

В чём же существенная разница этих устройств? Вентиль может полностью перекрыть движение потока, в то время, как задвижка находится лишь в двух положениях: открытом или закрытом.

Какие же выводы можно сделать?

• Задвижка – более надёжное устройство, но вентили легче вращать при серьёзных нагрузках.
• Вентиль стоит гораздо дешевле, ведь имеет более примитивную конструкцию.
• У вентиля есть возможность регулирования, в то время как у задвижки есть только функции – «Открыто», «Закрыто».

Запорный вентиль и обратный клапан

Запорный вентиль и обратный клапан  [c.113]

Запорный вентиль и обратный клапан. Одновременно с проверкой работы парового насоса проверяют действие питательной арматуры — запорного вентиля и обратного клапана, устанавливаемых на питательном трубопроводе в месте присоединения его к котлу. Вентиль слул[c.169]

К каждому предохранительному приспособлению должна быть присоединена труба от водопровода для его заполнения, на которой устанавливаются запорный вентиль и обратный клапан.   [c.226]

На рис. 13-11 показаны запорный вентиль и обратный клапан. Вентиль состоит из корпуса 3, внутренней перегородки 2, тарелки / и маховичка 4. Обратный клапан состоит из корпуса 5, разделенного внутри перегородкой 7 в перегородке имеется проходное отверстие, в которое впрессовано седло 9. Тарелка и седло должны  [c.241]

К каждому выкидному предохранительному устройству для заполнения его водой должна быть присоединена труба от водопровода с запорным вентилем и обратным клапаном.  [c.99]

Газоразборные посты ПГЗ-10 комплектуются запорным вентилем и обратным клапаном типа ЛЗС-2 (рис. 2.6), в газоразборные посты ПГП-6 и ПГМ-10 также и сетевыми редукторами, соответственно ДПС  [c.33]

Газоразборные посты ПГЗ-10 комплектуются запорным вентилем и обратным клапаном типа ЛЗС-1, а газоразборные посты ПГП-6 и ПГМ-10 также и сетевыми редукторами, соответственно ДПС и ДМС. Обратные клапаны служат для предохранения газопровода горючего газа от перетекания в него кислорода со стороны потребления.  

[c.298]

Бачки для горючего должны иметь манометр, быть испытанными на прочность гидравлическим давлением 10 кгс см , а на плотность пневматическим давлением 5 кгс см . Сальник запорного вентиля и обратный клапан насоса не должны пропускать горючее при давлении 5 кгс см . Наливать горючее в бачок разрешается не более чем на его емкости. Заправка горючим должна производиться в особых помещениях, надежно оборудованных и безопасных в пожарном отношении. Разлитый керосин немедленно удаляют.  [c.268]

К каждому выкидному приспособлению для его заполнения должна быть присоединена труба от водопровода, на которой устанавливают запорный вентиль и обратный клапан.  

[c.367]

На рис. 71 показаны питательный запорный вентиль и обратный клапан. Вентиль состоит из корпуса 9, внутренней перегородки 8, тарелки 7 и маховичка 10. Обратный клапан состоит из корпуса 1, разделенного внутри перегородкой 4 в перегородке находится проходное отверстие, в которое впрессовано седло 6. Тарел-  [c.138]

К каждому выкидному предохранительному устройству должна быть подсоединена труба от водопровода с запорным вентилем и обратным клапаном, препятствующим проходу воды из предохранительного устройства в водопровод.  [c.54]

Бачки для жидких горючих должны иметь исправные манометры. Сальник запорного вентиля и обратный клапан насоса не должны пропускать горючее при давлении 0,5 МПа. Наливать горючее в бачок разрешается не более чем на 3/4 его емкости. Заправка горючим производится в особых помещениях, надежно оборудованных и безопасных в пожарном отношении.  

[c.269]

К каждому предохранительному приспособлению для возможности заполнения его водой должна быть присоединена труба от водопровода с запорным вентилем и обратным клапаном. Приспособление должно иметь спускное устройство. В выкидном приспособлении не допускается замерзание воды. Открытая часть пароотводящей трубы должна быть ограждена во избежание случайных ожогов лкь дей.  [c.99]

Непосредственно к запорному вентилю присоединяется обратный клапан (рис. 125). Обратный клапан пропускает воду только в одном направлении. Его назначение — впускать воду в котел и предупреждать возможность ее утечки из котла. Под действием питательного насоса вода поступает под тарелку обратного клапана,  

[c.169]

На каждом питательном вводе в котле должны быть установлены запорный вентиль и обратный питательный клапан, автоматически закрывающийся давлением из котла.  [c.80]

При установке нескольких питательных насосов, имеющих общий всасывающий и нагнетательный трубопроводы, устанавливают запорные вентили (или задвижки) как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания. Кроме того, на напорном патрубке каждого центробежного насоса до запорного вентиля устанавливают обратный клапан.  [c.255]

Установленные строительные длины фланцевых проходных и угловых запорных вентилей (и обратных подъёмных клапанов) с крышкой на болтах приведены в табл. 7,  [c.984]

Водяные экономайзеры некипящего типа (рис. 39, а) отключаются и по водяной, и по газовой стороне. С этой целью делают обводную линию питания и обводной газоход помимо экономайзера.

На питательном трубопроводе перед барабаном и перед входным коллектором экономайзера устанавливают запорную задвижку и обратный клапан. Для предотвращения упуска воды, как с экономайзера, так и из котла, устанавливают вентиль для питания котла помимо экономайзера (обводной вентиль).  [c.87]

В комплект насосной установки на рн= 14,3 МПа и выше входят, кроме собственно насоса, следующие узлы электродвигатель соединительная муфта обратный клапан с запорным вентилем и дросселирующим устройством для-линии рециркуляции защитная сетка на входном трубопроводе оборудование и арматура масляной установки местные щиты с приборами автоматического управления, контроля, защиты и сигнализации запасные части, а также-гидромуфта (при поставке насоса для работы с регулированием частоты вращения).  [c.221]

Ресивер, служащий для обеспечения постоянного усилия прижима в процессе вытяжки, выполняется в виде отдельного резервуара клёпаной или сварной конструкции (фиг.

26). Суммарный объём ресивера и цилиндров подушек составляет около 8—10 объёмов вытесняемого воздуха в подушке при максимальном ходе её. Подушки, применяющиеся без ресивера, имеют объём цилиндров около шести объёмов вытесняемого воздуха при максимальном ходе подушки. Между воздушной магистралью сжатого воздуха и ресивером устанавливаются запорный вентиль, фильтр для очистки воздуха редукционный клапан для автоматической регулировки необходимого давления воздуха в ресивере манометр и обратный клапан. В сеть между ресивером и подушкой монтируются запорный вентиль предохранительный клапан  [c.770]

Схема перемычки рис. 11,а с установкой двух ручных запорных вентилей и с ревизией между ними надежная, однако она исключает дистанционное или автоматическое управление процессом продувки форсунок и требует периодического наблюдения за ревизией на перемычке. Схема перемычки рис. 11,6 с установкой двух запорных вентилей с электроприводом и ревизией, на которой также устанавливается электрифицированный вентиль, позволяет дистанционно управлять продувкой, но сложна и менее надежна. Схемы перемычки рис. 11,б и г принципиально мало отличаются друг от друга. В обоих случаях на перемычках устанавливаются обратный клапан и запорный вентиль (в схеме рис. 11,б — с ручным приводом, а в схеме рис. И,г — с электроприводом).  [c.44]

Каждый вертикально-водотрубный котел по правилам Котлонадзора должен быть снабжен следующей арматурой двумя предохранительными рычажными клапанами, манометром, двумя водоуказательными приборами, запорным клапаном и обратным клапаном на питательном трубопроводе, парозапорным вентилем, двумя вентилями на продувочной (спускной) линии и вентилем для водоумягчительной установки.  

[c.67]

На питательном трубопроводе должны быть установлены запорный вентиль или задвижка и обратный клапан, предотвращающий выход воды из котла в питательный трубопровод. Кроме того, на питательных линиях устанавливают регулируемую арма-ТУРУ.  [c.513]

На питательной трубопроводе должны быть запорный вентиль или задвижка и обратный клапан, предотвращающий выход воды из котла в питательный трубопровод. На котлах с давлением до 39 кГ/см запорный орган устанавливается между котлом и обратным клапаном.  [c.47]

На питательном трубопроводе, подводящем воду к котлу, должны быть установлены запорное устройство (вентиль или задвижка) и обратный клапан. Запорное устройство располагается между котлом и обратным клапаном. Обратный клапан присоединяется непосредственно к запорному устройству.  [c.100]

По правилам Госгортехнадзора на питательном трубопроводе в месте присоединения его к паровому котлу устанавливают запорный вентиль (или задвижку) и обратный клапан, предотвращающий выход воды из котла в питательный трубопровод.  [c.222]

При наличии у парового котла отключаемого но воде водяного экономайзера запорный вентиль (или задвижку) и обратный клапан устанавливают на питательном трубопроводе как перед экономайзером, так и на выходе из экономайзера.  [c.223]

На водогрейных котлах вместо одного из предохранительных клапанов разрешается устанавливать обводной трубопровод с обратным клапаном, пропускающим воду из котла в обход запорного устройства на трубопроводе горячей воды (рис. 57). Если перед растопкой случайно не открыт запорный вентиль на трубопроводе горячей воды, давление воды в котле не повысится, так как вода пойдет по обводному трубопроводу в обход задвижки. Диаметры обводных трубопроводов и обратных клапанов на них выбирают в зависимости от теплопроизводительности котла.  [c.145]

На рис. 150, а показана схема горячего водоснабжения с нижней разводкой, предусматривающая установку котла большой емкости. Вода, подогретая в котле 1, под давлением в городском водопроводе поступает через разводящую магистраль 2 и подающие стояки 3 к водоразборным устройствам 4. Для циркуляции воды имеется обратный. трубопровод 5. Чтобы вода не ушла из котла в городскую сеть водопровода при случайном падении в ней давления, на трубе, подводящей воду к котлу, устанавливаются запорный вентиль 8 и обратный клапан 9. Для спуска воды из системы служит вентиль 10, а для выключения котла — вентили 6. На котле установлен предохранительный клапан 7.  [c. 254]

При испытании на герметичность запорного органа закрывают от руки затвор, арматуру 5 закрепляют на стенде, подсоединяют ее к гидропрессу 8 и открывают вентиль на патрубке прижима 2. В процессе испытания запорный орган не должен пропускать воду, т. е. через контрольный вентиль патрубка прижима не должно быть течи. Во время испытания на герметичность запорного органа задвижки воду поочередно подводят с обеих сторон затвора. При испытании вентилей и предохранительных клапанов воду подводят под клапан, а при испытании обратных клапанов — на тарелку.  [c.67]

На рис. 47 показан нижний барабан трехбарабанного котла с расположенными в нем 12 мелкими эжекторами. Для направления циркуляционных потоков, в нижнем барабане, между опускным и подъемными пучками труб устанавливаются вертикальные щитки 5. Для парововго разогрева необходимо обеспечить достаточное количество пара (обычно 1,5—4 т/ч в зависимости от мощности и водяного объема котла). Подводящий паропровод должен быть заизолирован. Перед барабаном должен иметься запорный вентиль и обратный клапан. Штуцер для ввода пара в барабан должен быть выполнен с защитной рубашкой во избежание образований межкристаллитных трещин.  [c.107]

Арматура питательных трубопроводов. На питательных трубопроводах устанавливают запорный вентиль и обратный клапан. Назначение первого — отключать котел от питательного трубопровода и регулировать подачу воды, второго — предотвращать выход воды из котла в питательный трубопровод перед пуском пгиательного насоса, а также в случае остановки его или аварийного снижения напора в питательном трубопроводе. При уменьшении давления под тарелку обратный клапан автоматически закрывается.  [c.142]

Если котел имеет неотключаемый водяной экономайзер, то запорный вентиль и обратный клапан устанавливают на питательных трубопроводах перед экономайзером. У отключаемого экономайзера запорный вентиль и обратный клапан устанавливают также на выходе воды из экономайзера.  [c.143]

Для сокращения времени растопки и уменьшения разности температур воды в котлах ДКВР-6,5 и ДКВР-10 имеются устройства для подогрева воды в нижнем барабане паром от внешнего источника. На подводящем от внешнего источника паропроводе устанавливается манометр, запорный вентиль и обратный клапан.  [c.70]

МПа (0,2—1,5 кгс/см ). Пост унифициржан с постом ПГК-10 для газов-заменителей ацетилена — ПГЗ-10 пропускной способностью до 10 м /ч, содержи запорный вентиль и обратный клапан ЛЗС-1-68, предназначен для работы на пропане, пропаи-бутане, природном газе, метане, городском газе, давление горючего газа на входе в пост 0,005—0,15 МПа (0.(6—1,5 кгс/см ).  [c.39]

Для уменьшения непроизводйтельных потерь Og на каждом выходном штуцере трубопровода необходимо ставить запорный вентиль и обратный клапан -— ниппель такого же типа, как на трубопроводах сжатого воздуха. Трубопроводы для подачи Oj и его смесей окрашивают в черный цвет.  [c.72]

I — дымовые заслонки экономайзера 2 — дымовая заслонка обводного газохода 3 — обводный газоход 4 — ребристые трубы 5 — соединителькыз калачи в — выходные заслонки экономайзера 7 4 — предохранительные клапаны 8, И — запорные вентили 9 — сгонная линия /( — обводный трубопровод с запорным вентилем 12 — обратный клапан 13 — спускная труба с вентилем.  [c.121]

На перднем днище устанавливаются манометр 8 и водоуказательная арматура 9, на сухопарнике — предохранительные клапаны 10 и парозапорный вентиль 11. К питательному штуцеру 5 присоединены запорный вентиль 12 и обратный клапан 13. К нижней части барабана при-  [c.34]

Предохранение неработающего оборудования от доступа пара достигается плотным закрытием задвижек и вентилей, а также соединением паропроводов с атмосферой мащинного зала через вертикальные (без перегибов) трубные пароотводчики. Последние устраивают между двумя запорными органами, в том числе между главной парозанорной задвижкой и стопорным клапаном, между парозапорными задвижками и обратными клапанами на регулируемых отборах и на линии противодавления турбины. Линии обеспарива-ния не должны иметь связи с другими трубопроводами. Вентили для отвода пара должны быть полностью открыты в течение всего времени простоя турбины.  [c.171]

На котлах с давлением до 39 кгс1см ( 39 бар) запорный вентиль (или задвижку) устанавливают между котлом и обратным клапаном. Благодаря такому расположению можно при плотном закрытии вентиля (или задвижки) снять без уменьшения давления в котле для ремонта обратный клапан или произвести на месте небольшой ремонт.  [c.222]

Типовая схема комбинированного газопи-тания рабочих сварочных постов с подачей горючего газа по цеховому газопроводу предусматривает питание рабочих постов кислородом от баллона с установленным на нем редукторе. Отбор горючего газа должен производиться через газоразборный пост, в состав которого входит запорный вентиль и соответствующее предохранительное устройство жидкостной затвор, сухой затвор или обратный клапан. Предохранительные устройства для ацетилена могут быть применены при использовании любого газа, а обратный клапан — только для газов—заменителей ацетилена, исключая водород.  [c.287]

---

Принципиальные отличия клиновых задвижек и запорных клапанов.

Вентили и задвижки – неотъемлемые элементы инженерных коммуникаций, которые выполняют функцию открытия и перекрытия подачи вещества, транспортируемого по трубопроводу (газ, вода, сжатый воздух, нетепродукты и прочее). Несмотря на аналогичное назначение, эти разновидности запорной арматуры имеют функциональные и конструктивные отличия, которые играют решающую роль при выборе того или иного прибора.

Конструкционные особенности

Такая запорная арматура как задвижка клиновая AVK Ду50, шиберная или фланцевая Ру 10 подачу рабочей среды перекрывает специальной заслонкой, которая опускается в перпендикулярном потоку направлении. Различают еще шланговые и параллельные задвижки, а по конструкции шпинделя они бывают вращаемыми и выдвижными. В инженерных коммуникациях устанавливаются преимущественно приборы, диаметр проходного отверстия которых совпадает с сечением трубопровода. Суженные задвижки используются в основном для уменьшения крутящих моментов, что повышает износоустойчивость уплотнительных поверхностей.

Вентиль отличается простотой конструкции. Состоит из седла и клапана со шпинделем с резьбой и рукояткой, которые обеспечивают открытие и перекрытие движения вещества. Клапан прижимается к седлу в горизонтальных плоскостях параллельно направлению транспортируемой жидкости. Для этого внутри запорной арматуры выполняется двойной изгиб потока под 90°, что существенно увеличивает сопротивление.

Запорный клапан вентиля гораздо легче перекрыть при высоком давлении в системе, но чтобы отжать его от седла необходимо значительное усилие. Конструкция задвижек не предполагает наличия изгибов, поэтому сопротивление в ней отсутствует.

Демонстрация шаровых кранов кованой стали 3Д ПК ВФЭ 3 установленная цапфой

Шаровые краны
ценятся за их долговечность и способность безукоризненно работать после многих лет простоя.Внутри шарового клапана сфера, обычно сделанная из латуни, хромированной латуни или нержавеющей стали, просверлена от одного конца до другого. К вершине сферы прикреплен рычаг, диапазон движения которого составляет всего четверть оборота. Переместите рычаг параллельно трубе, и отверстие в сфере выровняется с потоком воды. Переместите его перпендикулярно трубе, и твердая часть сферы перекроет поток. Вы можете контролировать поток, перемещая рычаг между 0° и 90°. Однако при частичном открытии шарового клапана силиконовые или тефлоновые седла на обоих концах шара могут деформироваться из-за неравномерного давления.

Одним из преимуществ четвертьоборотных клапанов, таких как шаровые краны, является то, что их можно быстро перекрыть. Недостатком является то, что это увеличивает вероятность гидравлического удара. По этой причине лучше медленно поворачивать рычаг на шаровом кране. Рычаги сами по себе дают шаровым кранам два преимущества по сравнению с кранами с колесным приводом: во-первых, людям с любыми способностями намного легче двигать рычаг, чем крутить колесо. Во-вторых, можно с первого взгляда определить, открыт ли шаровой кран. Шаровые краны имеют один потенциальный недостаток по сравнению с кранами с колесным приводом: поскольку перекрытие потока воды означает поворот рычага перпендикулярно трубе, шаровой кран может не работать в определенных труднодоступных местах.

Задвижки

Задвижки из литой стали WFE API 3D-демонстрация

Задвижка приводится в действие колесом, которое перемещает задвижку вверх и вниз. Когда ворота находятся в самом нижнем положении, они перекрывают поток воды; когда он находится в самом высоком положении, вода может течь свободно. Задвижки имеют либо поднимающиеся штоки, которые позволяют визуально определить, открыты они или закрыты (хотя и не так четко, как рычаг на шаровом кране), либо не поднимающиеся штоки, которые этого не делают.Задвижки подвержены коррозии, что может помешать их полному открытию или закрытию. Сильно корродированный шток может даже сломаться, что сделает клапан бесполезным. Поскольку они открываются и закрываются медленно, задвижки не создают гидравлический удар. Их следует использовать только в полностью открытом и полностью закрытом положениях. Если клапан оставить частично открытым, ворота будут вибрировать и могут быть повреждены.

Шаровые клапаны

Проходные клапаны WFE API 3D-демонстрация

В отличие от шаровых кранов и задвижек, запорные краны предназначены для ограничения потока воды.Они управляются с помощью колеса и штока, как задвижки, но шток прикреплен к пробке, которая запирает перегородку — по сути, две полустенки, которые заставляют воду течь по Z-образной схеме. Как и задвижки, запорные клапаны закрываются медленно и не вызывают гидравлического удара. Поскольку перегородка не позволяет воде свободно течь через клапан даже в полностью открытом положении, шаровой клапан снижает давление воды. Это уменьшение, однако, делает стопор и седло менее уязвимыми к повреждениям, чем затвор в задвижке.Чтобы вода могла эффективно проходить через шаровой клапан, клапан должен быть установлен так, чтобы вода сначала попадала на верхнюю половину стенки. Международный жилищный кодекс запрещает использование шаровых кранов для главного запорного клапана и водонагревателя; в этих местах должны быть полностью открытые клапаны, либо шаровые краны, либо задвижки.

Характеристики регулирующего клапана | Спиракс Сарко

Примеры этих и присущих им характеристик показаны на рисунках 6.5.1 и 6.5.2.

Характеристика быстрого открытия

Плунжер клапана с характеристикой быстрого открытия дает большое изменение расхода при небольшом подъеме клапана из закрытого положения. Например, подъем клапана на 50 % может привести к тому, что проходное сечение отверстия и скорость потока составят до 90 % от его максимального потенциала.

Клапан, использующий заглушку этого типа, иногда называют клапаном с характеристикой «открыто/закрыто».

В отличие от линейных и равнопроцентных характеристик, точная форма кривой быстрого открытия не определена в стандартах.Таким образом, два клапана, один из которых дает 80 % расхода при 50 % подъема, а другой 90 % расхода при 60 % подъема, можно рассматривать как имеющие характеристики быстрого открытия.

Клапаны быстрого открывания, как правило, имеют электрический или пневматический привод и используются для управления «вкл/выкл».

Регулирующий клапан самодействующего типа, как правило, имеет форму пробки, аналогичную быстро открывающейся пробке на рис. 6.5.1. Положение заглушки реагирует на изменения давления жидкости или пара в системе управления. Движение плунжера клапана этого типа может быть чрезвычайно малым по сравнению с небольшими изменениями в контролируемых условиях, и, следовательно, клапан имеет высокую степень регулирования. Таким образом, плунжер клапана способен воспроизвести небольшие изменения расхода и не должен рассматриваться как быстро открывающийся регулирующий клапан.

Линейная характеристика

Плунжер клапана с линейной характеристикой имеет такую ​​форму, что скорость потока прямо пропорциональна подъему клапана (H) при постоянном перепаде давления. Линейный клапан достигает этого за счет линейной зависимости между подъемом клапана и площадью проходного отверстия (см. Рисунок 6.5.3).

Например, при подъеме клапана 40 % размер отверстия 40 % позволяет проходить 40 % полного потока.

Равнопроцентная характеристика (или логарифмическая характеристика)

Эти клапаны имеют плунжер клапана такой формы, что каждое увеличение подъема клапана увеличивает расход на определенный процент от предыдущего расхода. Зависимость между подъемом клапана и размером отверстия (и, следовательно, расходом) является не линейной, а логарифмической и выражается математически в уравнении 6. 5.1:

.

Пример 6.5.1

Максимальный расход через регулирующий клапан с равнопроцентной характеристикой составляет 10 м³/ч.Если клапан имеет динамический диапазон 50:1 и подвергается постоянному перепаду давления, используя уравнение 6.5.1, какое количество будет проходить через клапан с подъемами 40 %, 50 % и 60 % соответственно?

Увеличение объемного расхода через этот тип регулирующего клапана увеличивается на равный процент на равное приращение движения клапана:

• Когда клапан открыт на 50 %, он пропускает 1,414 м³/ч, что на 48 % больше, чем расход 0,956 м³/ч, когда клапан открыт на 40 %.
• Когда клапан открыт на 60 %, он пропускает 2,091 м³/ч, что на 48 % больше, чем расход 1,414 м³/ч, когда клапан открыт на 50 %.

Видно, что (при постоянном перепаде давления) при увеличении подъема клапана на 10 % расход через регулирующий клапан увеличивается на 48 %. Это всегда будет иметь место для равнопроцентного клапана с диапазоном изменения 50. Для интереса, если клапан имеет диапазон диапазона 100, прирост расхода при изменении подъема клапана на 10% составляет 58%.

В таблице 6.5.1 показано, как изменение расхода изменяется в диапазоне подъема клапана для равнопроцентного клапана в примере 6.5.1 с диапазоном изменения 50 и постоянным перепадом давления.

Иногда используются несколько других присущих клапану характеристик, таких как параболический, модифицированный линейный или гиперболический, но наиболее распространенными типами в производстве являются быстрооткрывающиеся, линейные и равнопроцентные.

Соответствие характеристики клапана характеристике установки

Каждое приложение будет иметь уникальную характеристику установки, которая связывает расход жидкости с потребностью в тепле.Перепад давления на клапане, регулирующем поток теплоносителя, также может варьироваться:

• В водяных системах характеристическая кривая насоса означает, что по мере уменьшения расхода давление перед клапаном увеличивается (см. пример 6.5.2 и модуль 6.3).
• В системах регулирования температуры пара перепад давления на регулирующем клапане намеренно изменяется, чтобы удовлетворить требуемую тепловую нагрузку.

Характеристика регулирующего клапана, выбранного для конкретного применения, должна обеспечивать прямую зависимость между открытием клапана и расходом на максимально возможном протяжении хода клапана.

В этом разделе будут рассмотрены различные варианты характеристик клапанов для управления водяными и паровыми системами. Как правило, линейные клапаны используются для водяных систем, в то время как паровые системы, как правило, лучше работают с равнопроцентными клапанами.

1. Система водяного циркуляционного отопления с трехходовым краном

В системах водоснабжения, где постоянный расход воды смешивается или отводится трехходовым клапаном в уравновешенный контур, потери давления на клапане поддерживаются как можно более стабильными для поддержания баланса в системе .

Заключение 
— В этих случаях наилучшим выбором обычно является клапан с линейной характеристикой. Из-за этого установленные и собственные характеристики всегда одинаковы и линейны, а коэффициент усиления в контуре управления будет ограниченным.

2. Система регулирования уровня котловой воды – система водяная с двухходовым клапаном
клапан двухходовой клапан

В системах этого типа (пример показан на рис. 6.5.6), где двухходовой регулирующий клапан питательной воды изменяет расход воды, перепад давления на регулирующем клапане будет изменяться в зависимости от расхода.Это изменение вызвано:

• Характеристика насоса. По мере уменьшения расхода перепад давления между насосом и котлом увеличивается (более подробно это явление обсуждается в Модуле 6.3).
• Сопротивление трению трубопровода изменяется в зависимости от расхода. Потеря напора на трение пропорциональна квадрату скорости. (Это явление более подробно обсуждается в Модуле 6. 3).
• Давление внутри котла зависит от количества пара, типа системы управления горелкой и режима ее управления.

Пример 6.5.2 Выбор и размер клапана питательной воды на рисунке 6.5.6

В упрощенном примере (который предполагает постоянное давление в котле и постоянные потери на трение в трубопроводе) котёл рассчитан на производство 10 тонн пара в час. Рабочие характеристики питательного насоса котла приведены в таблице 6.5.2 вместе с результирующим перепадом давления (ΔP) на клапане питательной воды при различных расходах при максимальном требуемом расходе 10 м³/ч питательной воды и ниже.

Примечание: ΔP клапана представляет собой разницу между давлением нагнетания насоса и постоянным давлением в котле 10 бари. Обратите внимание, что давление нагнетания насоса будет падать по мере увеличения расхода питательной воды. Это означает, что давление воды перед клапаном питательной воды также падает с увеличением расхода, что повлияет на соотношение между падением давления и расходом через клапан.

Из Таблицы 6.5.2 можно определить, что падение давления нагнетания насоса составляет около 26 % от холостого хода до полной нагрузки, но падение перепада давления на клапане питательной воды намного больше и составляет 72 %.Если при выборе размера клапана не учитывать падающий перепад давления на клапане, размер клапана может быть меньше.

Как обсуждалось в Модулях 6.2 и 6.3, пропускная способность клапана обычно измеряется в Kv. В частности, Kvs относится к площади прохода клапана в полностью открытом состоянии, тогда как Kvr относится к площади прохода клапана в соответствии с требованиями применения.

Учтите, составляет ли проходное сечение полностью открытого клапана с Kvs, равным 10, 100 %.Если клапан закрывается так, что проходное сечение составляет 60 % полностью открытого проходного сечения, Kvr также составляет 60 % от 10 = 6. Это применимо независимо от собственной характеристики клапана. Скорость потока через клапан при каждом открытии будет зависеть от перепада давления в данный момент.

Используя данные таблицы 6.5.2, требуемую пропускную способность клапана, Kvr, можно рассчитать для каждого дополнительного расхода и перепада давления на клапане, используя уравнение 6.5.2, полученное из уравнения 6.3.2. Kvr можно представить как фактическая пропускная способность клапана, необходимая для установки, и, если построить график зависимости от требуемого расхода, полученный график можно назвать «кривой установки».

При полной нагрузке из таблицы 6.5.2:

Требуемый расход через клапан = 10 м³/ч

ΔP на клапане = 1,54 бар 1,54 бар

Из уравнения 6.5.2: бар

Взяв расход клапана и ΔP клапана из таблицы 6.5.2, Kvr для каждого приращения можно определить по уравнению 6.5.2; и они сведены в таблицу 6.5.3.

Построение кривой установки

Квр 8.06 удовлетворяет условию максимального расхода 10 м3/ч для этого примера.

Кривая установки может быть построена путем сравнения расхода с Kvr, но обычно удобнее рассматривать кривую установки в процентах. Это просто означает процентное отношение Kvr к Kvs, или, другими словами, процент фактической площади прохода по отношению к полностью открытой площади прохода.

Для этого примера: Кривая установки строится на основе отношения Kvr при любой нагрузке к Kvs, равному 8.06. Клапан с Kvs 8,06 будет «идеального размера» и будет описывать кривую установки, как указано в таблице 6.5.4 и показано на рисунке 6.5.7. Эту установочную кривую можно рассматривать как пропускную способность клапана идеального размера для этого примера.

Видно, что, поскольку размер клапана идеально подходит для этой установки, максимальный расход достигается, когда клапан полностью открыт.

Однако маловероятно и нежелательно выбирать клапан идеального размера.На практике выбранный клапан обычно должен быть как минимум на один размер больше и, следовательно, иметь Kvs больше, чем Kvr установки.

Поскольку клапан с Kvs 8,06 недоступен в продаже, следующий более крупный стандартный клапан будет иметь Kvs 10 с номинальными соединениями DN25.

Интересно сравнить линейные и равнопроцентные клапаны, имеющие Kvs 10, с кривой установки для этого примера.

Рассмотрим клапан с линейной внутренней характеристикой

Клапан с линейной характеристикой означает, что соотношение между подъемом клапана и площадью проходного сечения является линейным.Таким образом, проходное сечение и высота подъема клапана при любом расходе представляют собой просто Kvr, выраженный как доля Kvs клапана. Например:

Из таблицы 6.5.4 видно, что при максимальном расходе 10 м³/ч Kvr составляет 8,06. Если линейный клапан имеет Kvs 10, чтобы клапан удовлетворял требуемому максимальному расходу, клапан поднимется:

С помощью той же процедуры можно определить размер проходного сечения и подъем клапана, необходимые для различных скоростей потока, для линейного клапана, как показано в Таблице 6.5.5.

Равнопроцентному клапану потребуется точно такая же площадь прохода, чтобы обеспечить такой же максимальный расход, но его подъем будет отличаться от подъема линейного клапана.

Рассмотрим клапан с равнопроцентной внутренней характеристикой
. При диапазоне изменения клапана 50:1, τ = 50 подъем (H) можно определить с помощью уравнения 6.5.1:

Процентный подъем клапана обозначается уравнением 6.5.3.

Поскольку объемный расход через любой клапан пропорционален проходной площади отверстия, уравнение 6.5.3 можно изменить, чтобы получить равный процент подъема клапана с точки зрения площади прохода и, следовательно, Kv.

Это показано уравнением 6.5.4.

Как уже было рассчитано, Kvr при максимальном расходе 10 м³/ч составляет 8,06, а Kvs клапана DN25 равно 10. Используя уравнение 6.5.4, требуемый подъем клапана при полной нагрузке составляет, следовательно,:
, следовательно :

С помощью той же процедуры подъем клапана, требуемый при различных расходах, можно определить по уравнению 6.5.4 и показан в таблице 6. 5.6.

Сравнение линейного и равнопроцентного клапанов для данного приложения

Результирующая кривая применения и кривые клапана для применения в примере 6.5.2 как для линейных, так и для равнопроцентных собственных характеристик клапана показаны на рис. 6.5.8.

Обратите внимание, что равнопроцентный клапан имеет значительно больший подъем, чем линейный клапан, для достижения того же расхода. Интересно также отметить, что, хотя Kvs каждого из этих клапанов больше, чем у «клапана идеального размера» (который дает установочную кривую), равнопроцентный клапан дает значительно более высокий подъем, чем установочная кривая.Для сравнения, линейный клапан всегда имеет меньший подъем, чем кривая установки.

Округлый характер кривой для линейного клапана обусловлен падением перепада давления на клапане по мере увеличения расхода. Если бы давление насоса оставалось постоянным во всем диапазоне расходов, кривая установки и кривая для линейного клапана были бы прямыми линиями.

Наблюдая за кривой для равнопроцентного клапана, можно увидеть, что, хотя линейная зависимость не достигается на всем протяжении его хода, она превышает 50% расхода.

Равнопроцентный клапан имеет преимущество перед линейным клапаном при низких расходах. Учтите, что при 10% расходе 1 м³/ч линейный клапан поднимается только примерно на 4%, тогда как равнопроцентный клапан поднимается примерно на 20%. Хотя площадь проходного сечения обоих клапанов будет одинаковой, форма равнопроцентного плунжера клапана означает, что он работает дальше от своего седла, что снижает риск повреждения при ударе между плунжером клапана и седлом из-за быстрого снижения нагрузки. при низких расходах.

Равнопроцентный клапан увеличенного размера по-прежнему будет обеспечивать хороший контроль во всем диапазоне, в то время как линейный клапан увеличенного размера может работать менее эффективно, вызывая быстрые изменения расхода при небольших изменениях подъемной силы.

Заключение. В большинстве случаев равнопроцентный клапан обеспечивает хорошие результаты и очень устойчив к превышению размера. Он будет обеспечивать более постоянное усиление при изменении нагрузки, помогая обеспечить более стабильный контур управления в любое время. Однако это видно из рисунка 6.5.8, что если линейный клапан имеет правильный размер, он будет отлично работать в этом типе применения воды.

3. Контроль температуры паровой установки с двухходовым клапаном

В теплообменниках, в которых в качестве основного теплоносителя используется пар, регулирование температуры достигается за счет изменения расхода пара через двухходовой регулирующий клапан в соответствии со скоростью, с которой пар конденсируется на нагревательных поверхностях. Этот изменяющийся поток пара изменяет давление (и, следовательно, температуру) пара в теплообменнике и, следовательно, скорость теплопередачи.

Пример 6.5.3

В конкретном процессе теплообмена пар-вода предполагается, что:

• Вода нагревается от 10°С до постоянных 60°С.
• Расход воды варьируется от 0 до 10 л/с (кг/с).
• При полной нагрузке в змеевиках теплообменника требуется пар под давлением 4 бар абс.
• Общий коэффициент теплопередачи (U) составляет 1 500 Вт/м2°C при полной нагрузке и снижается на 4 % на каждые 10 % снижения расхода вторичной воды.

Используя эти данные и применяя правильные уравнения, можно определить следующие свойства:

• Площадь теплопередачи для удовлетворения максимальной нагрузки. Пока это не установлено, можно найти следующее:
• Температура пара при различных тепловых нагрузках.
• Давление пара при различных тепловых нагрузках.

При максимальной нагрузке:

Тепловая нагрузка определяется по уравнению 2.6.5:

• Найдите площадь теплообмена, необходимую для удовлетворения максимальной нагрузки.

Площадь теплопередачи (A) можно определить из уравнения 2.5.3:

 На данном этапе ΔTLM неизвестен, но может быть рассчитан на основе температур первичного пара и вторичной воды с использованием уравнения 2. 5.5.

• Найдите среднелогарифмическую разность температур.

ΔTLM можно определить по уравнению 2.5.5:

Найти условия при других тепловых нагрузках при снижении расхода воды на 10%:

Если расход воды упадет на 10% до 9 кг/с, тепловая нагрузка уменьшится до:

Q= 9 кг/с x (60 – 10°C) x 4.19 кДж / кг °C = 1 885,5 кВт

Начальное значение U, равное 1 500 Вт/м2 °C, уменьшается на 4 %, поэтому требуемая температура в паровом пространстве может быть рассчитана по уравнению 2.5.3:

 

• Найдите температуру пара при этой уменьшенной нагрузке.

Если ΔTLM = 100°C и T1, T2 уже известны, то Ts можно определить из уравнения 2.5.5:

Давление насыщенного пара при температуре 137°C составляет 3,32 бар абс. (из паровых таблиц Spirax Sarco).

При 3,32 бар абс. hfg = 2 153,5 кДж/кг, следовательно, из уравнения 2.8.1:

С помощью этой процедуры можно определить набор значений в рабочем диапазоне теплообменника, как показано в таблице 6. 5.7.

Если давление пара, подаваемого на регулирующий клапан, задано равным 5,0 бар абс. и используется информация о давлении пара и расходе пара из таблицы 6.5.7; Kvr можно рассчитать по уравнению 6.5.6, которое получено из формулы расхода пара, уравнение 3.21.2.

С помощью этой процедуры можно определить Kvr для каждого приращения потока, как показано в таблице 6.5.8.

Кривая установки также может быть определена путем рассмотрения Kvr при всех нагрузках в сравнении с Kvs «идеального размера» 69,2.

 

Kvr 69,2 соответствует максимальному вторичному расходу 10 кг/с.

Так же, как и в примере 6.5.2, кривая установки описывается отношением Kvr при любой нагрузке к Kvs, равному 69.2.

Такой клапан будет «идеального размера» для примера и будет описывать кривую установки, как показано в таблице 6.5.8 и показано на рисунке 6.5.9.

Установочную кривую можно рассматривать как пропускную способность клапана, размер которого идеально соответствует требованиям применения.

Видно, что, поскольку клапан с Kvs 69,2 «идеально подходит» для этого применения, максимальный расход достигается, когда клапан полностью открыт.

Однако, как и в Примере 6 для определения размеров водяного клапана.5.2, нежелательно подбирать клапан идеального размера. На практике всегда будет так, что выбранный клапан будет по крайней мере на один размер больше требуемого и, следовательно, будет иметь Kvs больше, чем Kvr приложения.

Клапан с Kvs 69,2 недоступен в продаже, а следующий более крупный стандартный клапан имеет Kvs 100 с номинальным DN80 соединениями.

Интересно сравнить линейные и равнопроцентные клапаны, имеющие Kvs 100, с кривой установки для этого примера.

Рассмотрим клапан с линейной внутренней характеристикой

Клапан с линейной характеристикой означает, что соотношение между подъемом клапана и площадью проходного сечения является линейным. Таким образом, и проходное сечение, и подъем клапана при любых условиях потока представляют собой просто Kvr, выраженный как доля Kvs клапана. Например.

При максимальном расходе воды 10 кг/с Квр клапана пара составляет 69,2. Kvs выбранного клапана равен 100, следовательно, подъем равен:

.

Используя ту же процедуру, линейные подъемы клапана могут быть определены для диапазона расходов и сведены в таблицу 6.5.9.

Рассмотрим клапан с равнопроцентной внутренней характеристикой

Равнопроцентному клапану потребуется точно такая же площадь прохода, чтобы обеспечить такой же максимальный расход, но его подъем будет отличаться от подъема линейного клапана.

Учитывая, что передаточное число клапана τ = 50, подъем (H) можно определить с помощью уравнения 6.5.4.

Используя ту же процедуру, процент подъема клапана можно определить по уравнению 6.5.4 для диапазона потоков для этой установки.

Соответствующие подъемы для линейных и равнопроцентных клапанов показаны в Таблице 6.5.9 вместе с монтажной кривой.

Как и в примере 6. 5.2, равнопроцентный клапан требует гораздо большего подъема, чем линейный клапан, для достижения того же расхода. Результаты представлены в виде графика на рисунке 6.5.10.

Произошло резкое изменение формы графиков примерно при 90% нагрузки; это связано с эффектом критического перепада давления на регулирующем клапане, который возникает в этот момент.

При нагрузке выше 86 % в этом примере можно показать, что давление пара в теплообменнике превышает 2,9 бар абс., ​​что при 5 бар абс. на регулирующем клапане является критическим значением давления. (Дополнительную информацию о критическом давлении см. в Модуле 6.4 «Размер регулирующего клапана для пара»).

Общепризнано, что регулирующим клапанам трудно управлять ниже 10 % своего диапазона, и на практике они обычно работают в пределах от 20 % до 80 % своего диапазона.

Графики на рисунке 6.5.10 относятся к линейным и равнопроцентным клапанам с Kvs 100, которые являются следующими по размеру стандартными клапанами с подходящей пропускной способностью выше кривой применения (требуемый Kvr 69,2), и обычно выбираются для этого конкретного примера.

Эффект регулирующего клапана больше необходимого

Стоит подумать о том, какой эффект оказал бы следующий больший из линейных или равнопроцентных клапанов, если бы он был выбран. Чтобы выдерживать те же паровые нагрузки, каждый из этих клапанов должен был иметь меньшую высоту подъема, чем показанная на рис. 6.5.10.

Следующие более крупные стандартные клапаны имеют Kvs 160. Стоит отметить, как эти клапаны будут работать, если они будут выбраны, и как показано в Таблице 6.5.10 и Рисунке 6.5.11.

Из рисунка 6.5.11 видно, что обе кривые клапана сместились влево по сравнению с клапанами меньшего размера (соответствующего размера) на рисунке 6.5.10, в то время как кривая установки остается статической.

Изменения для линейного клапана довольно существенны; видно, что при нагрузке 30 % клапан открыт только на 10 %.Даже при нагрузке 85 % клапан открыт только на 30 %. Можно также заметить, что изменение скорости потока велико при относительно небольшом изменении подъемной силы. Фактически это означает, что клапан работает как быстродействующий клапан до 90% своего диапазона. Это не лучшая характеристика, присущая этому типу паровой установки, так как обычно лучше, чтобы изменения в потоке пара происходили довольно медленно.

Хотя кривая равнопроцентного клапана сместилась, она по-прежнему находится справа от кривой установки и может обеспечить хорошее управление.Нижняя часть его кривой относительно пологая, что обеспечивает более медленное открытие во время начального движения и в этом случае лучше подходит для управления потоком пара, чем линейный клапан.

Обстоятельства, которые могут привести к превышению размера, включают:

• Данные применения являются приблизительными, поэтому включен дополнительный «фактор безопасности».
• Процедуры калибровки, которые включают в себя операционные «факторы», такие как чрезмерный допуск на загрязнение.
• Расчетное значение Kvr лишь немного превышает значение Kvs стандартного клапана, поэтому необходимо выбрать следующий больший размер.

Также бывают ситуации, когда:

• Располагаемый перепад давления на регулирующем клапане при полной нагрузке низкий.

Например, если давление подачи пара составляет 4,5 бар абс., ​​а требуемое давление пара в теплообменнике при полной нагрузке составляет 4 бар абс., ​​это дает падение давления только на 11 % при полной нагрузке.

• Минимальная нагрузка намного меньше максимальной нагрузки

Линейная характеристика клапана означает, что плунжер клапана работает близко к седлу с возможностью повреждения.

В этих распространенных обстоятельствах равнопроцентная характеристика клапана обеспечивает гораздо более гибкое и практичное решение.

Вот почему большинство производителей регулирующих клапанов рекомендуют равнопроцентную характеристику для двухходовых регулирующих клапанов, особенно при использовании со сжимаемыми жидкостями, такими как пар.

Обратите внимание, : При возможности лучше выбирать паровые клапаны с максимально возможным перепадом давления при максимальной нагрузке; даже при критическом падении давления на регулирующем клапане, если позволяют условия. Это помогает уменьшить размер и стоимость регулирующего клапана, обеспечивает более линейную кривую установки и дает возможность выбрать линейный клапан.

Однако условия могут не позволить этого. Клапан можно подобрать только в зависимости от условий применения. Например, если рабочее давление теплообменника составляет 4,5 бар абс., ​​а максимально доступное давление пара составляет всего 5 бар абс., ​​клапан может быть рассчитан только на 10% перепад давления ([5 – 4.5]/5). В этой ситуации выбор размера клапана по критическому перепаду давления уменьшил бы размер регулирующего клапана и лишил бы теплообменник пара.

Если бы было невозможно увеличить давление подачи пара, решением была бы установка теплообменника, работающего при более низком рабочем давлении. Таким образом, перепад давления на регулирующем клапане будет увеличиваться. Это может привести к уменьшению размера клапана, но также и к увеличению размера теплообменника, поскольку рабочая температура теплообменника теперь ниже.

Еще один набор преимуществ дает более крупные теплообменники, работающие при более низком давлении пара:

• Меньшая склонность к образованию накипи и загрязнению поверхностей нагрева.
• В системе конденсата производится меньше пара вторичного вскипания.
• В системе конденсата меньше противодавление.

Необходимо найти баланс между стоимостью регулирующего клапана и теплообменника, способностью клапана правильно управлять и воздействием на остальную часть системы, как показано выше. В паровых системах равнопроцентные клапаны обычно являются лучшим выбором, чем линейные клапаны, потому что, если возникают низкие перепады давления, они будут меньше влиять на их работу во всем диапазоне движения клапана.

Разница между запорным клапаном и поворотным затвором

Запорный клапан и поворотный затвор — это два обычных клапана, используемых для управления потоком в трубопроводе. Диск шарового клапана движется по прямой линии вдоль центральной линии седла, открывая и закрывая клапан. Ось штока шарового клапана перпендикулярна уплотняющей поверхности седла клапана, а ход открытия или закрытия штока относительно короткий, что делает этот клапан очень подходящим для отсечки или регулировки и дросселирования потока.

 

Пластинчатый диск дискового затвора вращается вокруг своей оси в корпусе, отсекая и дросселируя поток. Поворотный затвор характеризуется простой конструкцией, малым объемом, малым весом, составом всего из нескольких частей, а также быстрым открытием и закрытием при вращении всего на 90°, быстрым контролем жидких сред, которые можно использовать для сред с взвешенными твердыми частицами. частицы или порошкообразные среды. Здесь мы обсудим разницу между ними, если интересно, читайте дальше.

 

1. Другая структура. Шаровой клапан состоит из седла, диска, штока, крышки, маховика, сальника и т. д. После открытия нет контакта между седлом клапана и уплотняющей поверхностью диска. Дроссельный клапан в основном состоит из корпуса клапана, штока, дроссельной заслонки и уплотнительного кольца. Корпус клапана имеет цилиндрическую форму, короткую осевую длину, угол открытия и закрытия обычно составляет менее 90°, в полностью открытом состоянии он создает небольшое сопротивление потоку. Поворотный затвор и поворотный стержень не имеют самоблокирующейся способности.Для учета дроссельной заслонки на шток клапана следует установить червячный редуктор. Что может сделать пластину-бабочку самоблокирующейся, чтобы остановить пластину-бабочку в любом положении и улучшить рабочие характеристики клапана.
2. Это работает по-другому. Шаровой клапан поднимает шток, когда он открывается или закрывается, а это означает, что маховик вращается и поднимается вместе со штоком. Для дроссельной заслонки дискообразная дроссельная заслонка в корпусе вращается вокруг собственной оси, чтобы обеспечить открытие и закрытие или регулировку.Пластина-бабочка приводится в движение штоком клапана. Если он поворачивается более чем на 90°, его можно открыть и закрыть один раз. Поток среды можно контролировать, изменяя угол отклонения пластины-бабочки. При открытии в диапазоне примерно 15 ° ~ 70 ° и чувствительном управлении потоком, поэтому в области регулировки большого диаметра очень распространены дроссельные заслонки.
3. Различные функции. Шаровой клапан может использоваться для отключения и регулирования расхода. Дроссельный клапан подходит для регулирования расхода, как правило, при дросселировании, управлении регулировкой и буровой среде, короткой конструкции, быстрой скорости открытия и закрытия (1/4 Cr).Потеря давления дроссельной заслонки в трубе относительно велика, примерно в три раза больше, чем у задвижки. Поэтому при выборе дроссельной заслонки следует полностью учитывать влияние потери давления в трубопроводной системе, а при закрытии также следует учитывать прочность несущей пластины дроссельной заслонки трубопровода среднего давления. Кроме того, необходимо учитывать ограничения рабочей температуры упругого материала седла при высоких температурах.
4. Промышленный поворотный затвор, как правило, представляет собой клапан большого диаметра, используемый для высокотемпературных дымоходов и газопроводов. Небольшая длина и общая высота конструкции клапана, высокая скорость открытия и закрытия обеспечивают хороший контроль жидкости. Когда дроссельная заслонка требуется для управления потоком использования, самое главное — выбрать правильные характеристики и типы дроссельной заслонки, чтобы она могла работать надлежащим образом и эффективно.

 

В общем, шаровой клапан в основном используется для открытия / закрытия и регулирования расхода трубы малого диаметра (отвод) или конца трубы, дроссельный клапан используется для открытия и закрытия и регулирования расхода ответвления трубы.Упорядочить по сложности переключения: запорный клапан > дроссельная заслонка; Распределено по сопротивлению: шаровой клапан > дроссельный клапан; по уплотняющим характеристикам: запорный клапан > дисковый затвор и задвижка; По цене: шаровой кран > дроссельный клапан (кроме специального дроссельного клапана).

Операция по восстановлению или замене сердечного клапана

В больнице

После операции член хирургической бригады отвезет вас в послеоперационная палата, а затем отделение интенсивной терапии (ОИТ), чтобы быть в тесном контакте наблюдаю несколько дней. Медсестра подключит вас к аппаратам, которые будет постоянно отображать вашу электрокардиограмму (ЭКГ), кровь давление, другие показания давления, частота дыхания и ваш кислород уровень. Операция по восстановлению или замене клапана на открытом сердце обычно требует пребывания в стационаре в течение нескольких дней и более.

Скорее всего, у вас в горле есть трубка, соединенная с вентилятор, чтобы помочь вам дышать, пока вы не станете достаточно стабильным, чтобы дышать твой собственный. Когда вы просыпаетесь от наркоза больше и начинаете дышать самостоятельно, ваш врач может отрегулировать дыхательный аппарат, чтобы вы могли взять на себя больше дыхания.Когда вы достаточно проснулись, чтобы дышать полностью самостоятельно и в состоянии кашлять, врач снимите дыхательную трубку. Он или она может также удалить желудочный зонд. В настоящее время.

После извлечения дыхательной трубки медсестра поможет вам откашляться и принять глубокие вдохи каждые пару часов. Это будет неудобно из-за болезненность, но очень важно, чтобы вы делали это, чтобы слизь не собираясь в легких и, возможно, вызывая пневмонию. Ваша медсестра покажет вам, как крепко прижимать подушку к груди, кашель, чтобы облегчить дискомфорт.

Вы получите обезболивающее, если вам больно. Спросите лекарство прежде чем вы станете крайне неудобно.

Вы можете принимать лекарства внутривенно (внутривенно) для снижения артериального давления. и ваше сердце и контролировать любые проблемы с кровотечением. Как твой состояние стабилизируется, ваш врач будет постепенно уменьшать, а затем прекратить эти лекарства. Он или она также удалит все провода кардиостимуляции в вашем сердце у вас может быть.

После того, как ваш врач удалил дыхательную и желудочную трубки и вы стабильны, вы можете начать пить жидкости.Вы можете начать есть больше твердую пищу, как только вы сможете ее переносить.

Когда ваш лечащий врач решит, что вы готовы, вы переведен из отделения интенсивной терапии в хирургическое отделение или отделение неотложной помощи. Ваше выздоровление продолжится там. Ваша активность будет постепенно увеличиваться по мере того, как вы вставать с постели и ходить в течение более длительного времени.

Член вашей медицинской бригады организует вашу поездку домой и запланируйте последующий визит к своему лечащему врачу.

Дома

После того, как вы вернетесь домой, важно поддерживать чистоту хирургической зоны. и сухой.Вам будут даны конкретные инструкции по купанию. Ваш врач снимет швы или хирургические скобы во время последующего осмотра посещения, если они не были сняты перед выпиской из больницы.

Не садитесь за руль, пока ваш лечащий врач не разрешит вам. Другой могут применяться ограничения активности.

Немедленно сообщите своему лечащему врачу, если у вас есть что-либо из перечисленного:

• Лихорадка 100,4 ° F (38 ° C) или выше или озноб (это может быть признак инфекции)

• Покраснение, отек, кровотечение или выделения из места разреза или любое из мест установки катетера

• усиление боли вокруг места разреза

• Затрудненное дыхание

• Увеличение отеков в ногах или животе

• Легкие синяки

• Постоянная тошнота или рвота

• Учащенный или нерегулярный пульс

• Слабость в руках и ногах

Ваш лечащий врач может дать вам другие инструкции после порядок действий в зависимости от вашей ситуации.

Структура и функция сердечного клапана при развитии и заболевании

Abstract

Зрелые клапаны сердца состоят из высокоорганизованного внеклеточного матрикса (ECM) и интерстициальных клеток клапана (VIC), окруженных слоем эндотелиальных клеток. ECM клапанов расслаивается на слои, богатые эластином, протеогликанами и коллагеном, которые придают различные биомеханические свойства створкам и поддерживающим структурам. Сигнальные пути играют важную роль в первичном вальвулогенезе, а также в поддержании структуры и функции клапана с течением времени.Модели животных предоставляют мощные инструменты для изучения развития клапана и патологических процессов. Болезни клапанов являются серьезной проблемой общественного здравоохранения, и появляется все больше данных, свидетельствующих о наличии аберрантных механизмов развития, лежащих в основе патогенеза. Необходимы дальнейшие исследования для определения взаимодействий регуляторных путей, лежащих в основе патогенеза, чтобы найти новые возможности для новых терапевтических средств.

Ключевые слова: сердце, развитие сердца, животные модели, заболевания клапанов

ВВЕДЕНИЕ

Функция сердечных клапанов обеспечивает скоординированный прямой кровоток во время сердечного цикла.Клапаны представляют собой высокоорганизованные структуры соединительной ткани, населенные динамичными клеточными популяциями (1). Вальвулогенез происходит после начальных стадий кардиогенеза в результате формирования эндокардиальной подушки и экстенсивного ремоделирования внеклеточного матрикса (ECM) (2, 3). ВКМ клапана расслаивается, и локализованное распределение эластина, коллагена и протеогликанов лежит в основе биомеханических свойств зрелого клапана (4). Заболевания клапанов (стеноз или регургитация) представляют собой серьезную проблему общественного здравоохранения (5, 6).Существуют различные типы пороков развития и заболеваний клапанов, которые характеризуются нарушением регуляции внеклеточного матрикса, клеточным беспорядком и часто кальцификацией. Может быть поражен любой из четырех сердечных клапанов; однако аортальный клапан является наиболее частой локализацией заболевания (7). Пороки развития аортального клапана, в том числе двустворчатый аортальный клапан (ДАК), присутствуют у 1-2% населения в целом, что предполагает генетическое происхождение (8). Появляется все больше доказательств того, что аберрантные сигнальные пути развития лежат в основе патогенеза заболевания клапана (1–3).Неправильная регуляция этих взаимодействующих путей приводит к неадекватному ремоделированию ВКМ, малозаметным порокам развития и, в конечном итоге, к заболеванию.

АНАТОМИЯ И КОНСТРУКЦИЯ КЛАПАНА

Сложная анатомия клапана (). Митральный и трехстворчатый атриовентрикулярные (AV) клапаны отделяют предсердия от желудочков, а аортальный и легочный полулунный (SL) клапаны отделяют желудочки от крупных артерий. Клапаны AV имеют створки, а клапаны SL имеют створки. Существует специальная поддерживающая структура, характерная для атриовентрикулярных клапанов, в то время как отчетливая форма клапанов SL создает уникальную автономную поддерживающую структуру внутри корней артерий (9, 10). В отличие от аорты, корень аорты состоит из области фиброзного кольца клапана и артериальной ткани в пределах синусов Вальсальвы. Для атриовентрикулярных клапанов характерны большие асимметричные створки, шарнирно прикрепленные к кольцеобразным кольцам на закрепленном конце и соединенные с желудочками сложным аппаратом, состоящим из сухожильных хорд и папиллярных мышц на подвижном конце. Волокнистый скелет сердца является продолжением фиброзного кольца, которое представляет собой взаимосвязанный волокнисто-хрящевой поддерживающий аппарат трехстворчатого, митрального и аортального клапанов.Фиброзное кольцо соединяется с мышцей сердца аналогично прикреплению сухожилия к скелетной мышце (11, 12). Легочный клапан отделен от других клапанов мышечным рукавом и имеет плохо выраженную, менее прочную кольцевую структуру. Кольца атриовентрикулярных клапанов кольцеобразные; однако кольцо аортального клапана имеет форму короны, что приводит к «полулунной» форме отдельных створок (13, 14).

Клапаны SL и AV с отчетливыми структурными и функциональными особенностями присутствуют в сердце человека (A). Митральный клапан (МК) является АВ-клапаном и соединяет левое предсердие (ЛА) с левым желудочком (ЛЖ). МК состоит из кольца (А, синяя линия), створок и сухожильных хорд (СТ), которые прикрепляются к папиллярным мышцам (ПМ) в стенке миокарда. Аортальный клапан (AoV) представляет собой клапан SL и соединяет LV с аортой (Ao). AoV состоит из кольца (A, красная линия) и створок, закрепленных в корне аорты (Root). Окрашивание пентахромом показывает структуру и состав ECM клапана в аортальных клапанах человека (B, C) и мыши (D, E).При малом увеличении ткань клапана SL демонстрирует области бугорка и кольца у человека и мыши (B, D). При большом увеличении архитектура створок аортального клапана демонстрирует схожую организацию ВКМ у человека и мыши (C, E). Богатый коллагеном слой фиброзной ткани (F) ориентирован на артериальной стороне створки, в то время как богатый эластином желудочковый слой (V) ориентирован на желудочковой стороне створки. Богатый протеогликанами губчатый слой (S) соединяет волокна коллагена и эластина. МЖП межжелудочковой перегородки.(Панель А из ссылки (115), с разрешения.)

Митральный клапан состоит из двух створок: передней (или аортальной) и задней створок. Поддерживающие сухожильные тяжи (chordae tendineae) на вентрикулярной стороне створок клапана прикрепляются к двум хорошо выраженным папиллярным мышцам, которые переходят в миокард левого желудочка. Задняя створка занимает большую часть окружности кольца митрального клапана, но передняя створка крупнее и занимает большую площадь.И наоборот, трехстворчатый клапан состоит из трех створок, передней, задней и септальной створок, которые прикрепляются к желудочкам через сухожильные хорды к большому и изменчивому количеству кажущихся неорганизованными сосочковых мышц в трабекулярном правом желудочке (9). Аортальный клапан состоит из трех створок: левой коронарной, правой коронарной и некоронарной, названных в честь их связи с коронарными артериями (15). Клапан легочной артерии расположен кпереди и влево по отношению к аортальному клапану, а зеркальные отражения, «обращенные» к створкам клапана легочной артерии, выровнены в ортогональной плоскости (13). Толщина клапана человека варьируется в зависимости от клапана и области клапана, но у всех клапанов она обычно составляет менее 1 мм (16, 17). Клапаны AV немного толще, чем клапаны SL, а левосторонние клапаны немного толще, чем правосторонние клапаны. Основание и кончик створок, как правило, толще, особенно у створок SL. Передняя створка митрального клапана находится в непосредственной непрерывности с аортальным клапаном в отличие от трехстворчатого клапана, который отделен мышечной тканью от клапана легочной артерии. Несмотря на общие функциональные требования всех сердечных клапанов, каждый клапан структурно отличается, и появляются молекулярные доказательства того, что отдельные створки и створки сохраняют различные структурные и биомеханические характеристики, потенциально связанные с различной внутренней уязвимостью к заболеваниям.

РАЗВИТИЕ КЛАПАНА

Морфогенез клапана

Во время эмбрионального развития сердце является первым органом, который начинает функционировать, и первоначально оно формируется как примитивная трубка, состоящая из слоя клеток миокарда, окружающего слой эндотелиальных клеток эндокарда (3). Первым признаком развития клапана во время эмбриогенеза позвоночных является образование эндокардиальных подушек в области выводного тракта (OFT) и атриовентрикулярного (AV) канала примитивной сердечной трубки (rev. (18)).Формирование эндокардиальной подушки инициируется, когда сигнальные факторы, исходящие из миокарда, индуцируют эпителиально-мезенхимальный переход (EMT) соседних эндотелиальных клеток эндокарда (19). Этот EMT генерирует мезенхимальные клетки-предшественники, которые вносят вклад в вальвулосептальные структуры и интерстициальные клетки взрослых клапанов (20, 21). Первоначально мезенхимальные клетки эндокардиальных подушек сильно пролиферативны и встроены в рыхло организованный внеклеточный матрикс (22). Отеки эндокардиальной подушки в OFT и AV канале функционируют как клапаны, управляющие однонаправленным кровотоком в примитивной сердечной трубке (23).Зачатки клапанов, соответствующие отдельным створкам четырех клапанов, возникают при разделении OFT и слиянии подушек AV-канала. Формирование створок клапана характеризуется истончением и удлинением зачатков клапана, а также ремоделированием внеклеточного матрикса в слои, богатые эластином (предсердная часть атриовентрикулярных клапанов/желудочковая часть клапанов SL), фибриллярным коллагеном (фиброзом) и протеогликанами (спонгиозом). 18, 24). Точно так же пролиферация клапанных клеток снижается во время ремоделирования, и пролиферация взрослых VIC практически отсутствует (24, 25).

Эмбриональное происхождение клеток-предшественников клапана

Клетки сердечного клапана происходят из нескольких источников в развивающемся эмбрионе. Эндотелиальные клетки, окружающие створки клапана, образуют непрерывный слой эпителиальных клеток с эндокардом (2). В OFT как эндокардиальные, так и миокардиальные предшественники возникают из вторичного поля сердца (26). На ранних стадиях формирования эндокардиальной подушки мезенхимальные клетки подушки AV и OFT происходят из эндотелиальных клеток, как определено путем отслеживания репортерной линии Tie2-Cre; ROSA26R у мышей (27).В зрелых атриовентрикулярных клапанах VICs также происходят главным образом, если не полностью, из Tie2-Cre , экспрессирующих эндотелиальные клетки (20, 21). У мышей вклад VICs в AV клапаны из клеток эпикардиального происхождения незначителен, если вообще присутствует, как показано в анализе линии Wilms Tumor 1 (WT1)-Cre (28). Однако исследования химер цыпленка-перепела на птичьих эмбрионах показали значительный вклад клеток, происходящих из эпикарда, в развитие AV-клапанов (27, 29). В развивающихся подушках OFT имеется значительное количество клеток, происходящих из нервного гребня, что продемонстрировано исследованиями линии Wnt1-Cre на мышах (27).В зрелых клапанах SL клетки происхождения нервного гребня сохраняются и концентрируются в отдельных створках легочного и аортального клапанов (30) (Mead and Yutzey, неопубликовано). В целом, исследования по отслеживанию клонов на мышах демонстрируют, что большинство VIC возникают из эндотелиально происходящих предшественников в эндокардиальных подушках. Однако появляется все больше доказательств того, что специфические субпопуляции в отдельных створках клапана возникают из различных эмбриональных источников. Неизвестно, представляют ли эти клетки разного эмбрионального происхождения разные субпопуляции VICs со специфическим вкладом в структуру и функцию зрелого клапана.

Молекулярная регуляция вальвулогенеза

Несколько важных для развития сигнальных путей выполняют критические функции в индукции эндокардиальной подушки и ЭМП. Передача сигналов BMP2 от миокарда к эндокарду в OFT и AV канале необходима для начальной индукции EMT (31). Каноническая передача сигналов Wnt, так же как и передача сигналов TGF-beta, также необходимы для EMT и пролиферации мезенхимальных эндокардиальных подушек (19, 32, 33). Передача сигналов Notch в эндокарде регулирует репрессию экспрессии генов эндотелиальных клеток и также необходима для EMT (34).Мезенхимальные клетки эндокардиальных подушек высоко пролиферативны и экспрессируют транскрипционные факторы Twist1 и Msx, характерные для популяций мезенхимальных предшественников многих систем органов (18, 35). Twist1 вместе с Tbx20 способствует клеточной пролиферации, миграции и экспрессии примитивного гена ECM в эндокардиальных подушках и впоследствии подавляется во время ремоделирования клапана (36, 37). Вместе клетки-предшественники клапана эндокардиальных подушек экспрессируют многие гены и клеточные свойства типов мезенхимальных клеток, участвующих в развитии и регенерации, а также в метастазировании опухоли.

Генерация компартментов ECM стратифицированных створок клапана контролируется регуляторными взаимодействиями, характерными для родственных типов соединительной ткани (12, 18). Переход от эндокардиальной подушки к ремоделированию клапана требует фактора транскрипции NFATc1, который способствует экспрессии гена фермента ремоделирования ВКМ катепсина К в эндотелиальных клетках клапана, а также остеокластов при ремоделировании кости (38-40). Исследования последних нескольких лет продемонстрировали поразительные параллели во взаимодействиях между сигнальными молекулами, транскрипционными факторами и структурными белками, которые контролируют дифференцировку соединительных тканей, таких как хрящи, сухожилия и кости, а также регулируют компартментализованную экспрессию генов ECM в развивающихся клапанах. (12).Напр., передача сигналов BMP2 активирует фактор транскрипции Sox9 и экспрессию гена aggrecan в предшественниках хрящей, а также в предшественниках клапанов (41, 42). Кроме того, передача сигналов FGF4 активирует Scleraxis и tenascin в развивающихся сухожилиях, а также в ремоделирующих клапанах (41, 42). Передача сигналов Wnt, активная в развивающихся клапанах и критическая для раннего формирования кости, способствует экспрессии генов, характерных для богатого коллагеном фиброзного слоя в культивируемых интерстициальных клетках клапана (43).На начало и поддержание расслоения створок клапана, вероятно, влияют гемодинамика и биомеханические силы, воздействующие на клапаны во время сердечного цикла (44). Однако молекулярная основа для интеграции функции клапана и физиологии сердечно-сосудистой системы с компартментализацией ВКМ во время развития и в более позднем возрасте не выяснена.

Регуляторные взаимодействия сигнальных путей и факторов транскрипции в развитии клапанов сердца. Сигнальные пути, включая Notch, трансформирующий фактор роста (TGF), костный морфогенетический белок (BMP) и Wnt, с факторами транскрипции, включая Twist1, Tbx20 и Msx1/2, участвуют в формировании эндокардиальной подушки (EC) во время раннего вальвулогенеза.Передача сигналов NFATc1 способствует удлинению и ремоделированию EC. Во время созревания клапана передача сигналов BMP индуцирует связанные с хрящом гены Sox9 и aggrecan . Передача сигналов фактора роста фибробластов (FGF) способствует экспрессии scleraxis и tenascin , которые характерны для линий сухожильных клеток. Эти гены и пути, участвующие в развитии клапана, также активны при заболеваниях клапана у взрослых.

СОСТАВ И ФУНКЦИЯ КЛАПАНА

Состав и организация ВКМ в развивающихся и зрелых клапанах

Нормальная функция клапана требует скоординированной деятельности сложных структур.Gross и Kugel систематически описали гистологию клапанов сердца человека в 1931 г., и в настоящее время установлена ​​предлагаемая номенклатура организации ткани клапана (45). Структура зрелого клапана состоит из высокоорганизованного внеклеточного матрикса, разделенного на три слоя: фиброзный, спонгиозный и либо желудочковый клапанов SL, либо предсердный атриовентрикулярных клапанов. Фиброзная ткань, расположенная на желудочковой стороне атриовентрикулярных клапанов и артериальной стороне клапанов SL, состоит преимущественно из фибриллярных коллагенов (типы I и III), которые ориентированы по окружности и обеспечивают жесткость при растяжении (46–49).Предсердный слой атриовентрикулярных клапанов и желудочковый слой клапанов SL состоят в основном из радиально ориентированных нитевидных эластических волокон, которые облегчают движение тканей (50, 51). Эластические волокна простираются от шарнира клапана до закрывающего или покрывающего края и, следовательно, не проходят по всей длине клапана. Слой atrialis/ventricularis способствует движению ткани клапана, позволяя клапану вытягиваться и втягиваться во время сердечного цикла. Губчатая оболочка составляет среднюю часть и состоит в основном из протеогликанов с вкраплениями коллагеновых волокон.Протеогликаны присутствуют по всей толщине клапана, но являются преобладающим компонентом матрикса среднего слоя и служат интерфейсом между ортогонально расположенными фиброзными и предсердно-желудочковыми слоями, обеспечивая сжимаемость и целостность ткани. Кольцо, состоящее в основном из волокнистого коллагена, обеспечивает опору для рассеивания сил, а для стабилизации ткани требуется фиксация свободных краев бугорка/листка. В атриовентрикулярных клапанах створки соединены с желудочковым миокардом сухожильными хордами, в то время как в SL-клапанах створки прикрепляются непосредственно к корням артерий.На концах как атриовентрикулярного, так и SL-клапана имеется избыточная ткань, которая обеспечивает функциональное закрытие клапана или коаптацию створок/створок клапана и, в конечном счете, способность при закрытом клапане. Должен быть точный баланс между жесткостью и гибкостью. Поэтому стехиометрия и распределение компонентов ECM имеют решающее значение для правильной работы клапана.

Мыши, у которых отсутствуют специфические белки ВКМ, имеют дефекты развития в формировании и функционировании клапана (). В отличие от высокоструктурированных стратифицированных слоев ВКМ зрелого клапана, ВКМ эндокардиальной подушки изначально состоит в основном из гиалуронана, а мезенхимальные клетки генерируют рыхло организованную коллагеновую сеть, допускающую миграцию клеток (22).У мышей, лишенных синтетического гиалуронанового фермента Has2, наблюдается потеря набухания эндокардиальной подушки и отсутствие EMT (52). Потеря протеогликанов perlecan или versican также приводит к аномалиям подушки OFT и эмбриональной летальности (53, 54). Аналогичным образом, потеря хрящевого связующего белка 1 (Crtl1), который взаимодействует с гиалуроновой кислотой и версиканом, также приводит к вальвулосептальным дефектам (55). Экспрессия гена эластина инициируется в ремоделирующих клапанах на поздних эмбриональных и неонатальных стадиях (24). Мыши, лишенные эластина, не выживают после рождения из-за сосудистой обструкции, а гетерозиготные мыши с эластином имеют аномалии аортального клапана как в структуре, так и в функции во взрослом возрасте (56-58).Периостин регулирует фибриллогенез коллагена в различных соединительных тканях, а потеря периостина у мышей приводит к аномальному морфогенезу клапана и организации коллагена (59, 60). Аналогичным образом, потеря сшивающих коллагенов 5a1 и 11a1 приводит к утолщению клапанов SL и AV с измененными соотношениями фибриллярных коллагенов 1 и 3, что указывает на дефекты ремоделирования (61). Вместе эти исследования демонстрируют, что экспрессия и организация разнообразных компонентов ECM существенна для морфогенеза и структурной целостности клапанов во время развития и, следовательно, после рождения.

Таблица 1

Мутации мыши в генах ВКМ, связанные с аномалиями клапанов сердца 8 Протеогликанский

9009

8 — / — Летал E9.5 ^A ; Отсутствие эндокардиальных подушек (52) Versican hdf Летальный E10.5; Отсутствие эндокардиальных подушек; дефекты OFT (53) Perlecan Perlecan −/− Lethal E10-P0; дефекты подушки ОФТ; другие пороки сердца (104) Белок хрящевой связи Crtl1 -/- Летальный P0; Valvuloseptal Defuls и другие нарушения (55)

7 Adamts9 Adamts9 +/-

+/- аборка клапана CUSP и Annulus

5 (98)

7 Эластичное волокно связано

6 ELASTIN ELN — / — P0 Death из сосудистой обструкции (56) 9009

ELN +/- AORTIC CHAND CUSP и Annulus Разработка (58) (58) (58) (58) (58) (58) (58) Fibrillin-1 FBN1 — / — FBN1 — / — Летальность по P14 из сосудистых осложнений (105) FBN1 +/- митральный клапан пролапс (94) (94) Фибулин-4 Фибулин4-R/R Утолщенные аортальные клапаны и сосудистые дефекты у взрослых (106) Fibrillar Collagen —

6 9009 Postn — / — Спектр смертельного и не летального клапана дефектов (59) Collagen 1A1 OIM Утолщение полулунных клапанов у взрослых (Yutzey, неопубликовано) Коллаген 3a1 Col3a1 -/- Аневризма аорты; клапаны не исследованы (95) Коллаген 11 Col11a1 -/- P0 летальность; Утолщенные клапаны сердца (61, 107)

Состав ВКМ зрелых клапанов зависит от синтетической активности интерстициальных клеток клапана (VIC).Во время ремоделирования клапана VICs экспрессируют гены, которые кодируют фибриллярные коллагены, хондроитинсульфатные протеогликаны и эластин, ассоциированные со стратифицированным ECM створок клапана (24, 25). Локализованная экспрессия специфических белков ECM, характерных для разных типов клеток соединительной ткани, предполагает, что существуют разные субпопуляции VICs в стратифицированных клапанах, но это еще окончательно не продемонстрировано. Дополнительные ферменты ремоделирования ВКМ, такие как матриксные металлопротеазы (MMPs), тканевые ингибиторы матриксных металлопротеаз (TIMPS) и катепсины, также экспрессируются во время созревания клапана (17, 25).VIC из ремоделирующих клапанов являются высокосинтетическими, и пролиферация клеток снижена по сравнению с клетками эндокардиальной подушки (21, 24). В нормальных взрослых клапанах VIC в значительной степени находятся в состоянии покоя с незначительной пролиферацией клеток или без нее и поддерживают исходные уровни экспрессии генов ECM, необходимые для гомеостаза клапана (25).

Биомеханика и гемодинамика

Взаимосвязь между структурой и функцией клапана дает важную информацию для понимания механизмов гомеостаза клапана, а также процессов развития и болезней.Клапаны сердца функционируют в основном для поддержания беспрепятственного однонаправленного кровотока. Гемодинамика нормального зрелого сердца хорошо известна (62). Кровь течет из предсердий с низким давлением в желудочки с более высоким давлением, которые, в свою очередь, кровоснабжают крупные артерии. Левая сторона сердца поддерживает значительно более высокое давление, чем правая сторона. В результате воздействие различных физиологических сил зависит от положения и гемодинамической среды клапана. Состав и биомеханика клапана отражают лежащую в основе гемодинамику.Существует три основных состояния нагрузки, которые воздействуют на ткань клапана во время сердечного цикла: изгиб, сдвиг и растяжение. Изгиб возникает, когда клапан активно открывается или закрывается, сдвиг возникает, когда кровь проходит через открытый клапан, а напряжение возникает, когда клапан закрыт (4, 63). Сдвигающие, сжимающие и продольные напряжения способствуют деформации клапана или смещению ткани клапана во время постоянного движения сердечного цикла (64). Ткань клапана подвергается исключительно высокому напряжению, поскольку с каждым сердечным сокращением ткань переходит в полностью разгруженное состояние (49).Эти силы деформации приводят к компенсаторному балансу в составе клеточного матрикса. Например, сравнение аортального и легочного клапанов свиней показывает, что левосторонний аортальный клапан толще преимущественно в результате повышенной экспрессии коллагена и увеличения толщины фиброзного слоя (Alfieri, Carruthers, Yutzey, and Sacks, неопубликованные данные). Сердце бьется более 100 000 раз в день, пропуская около 5 литров крови в минуту. В течение средней жизни человек совершает более 3 миллиардов сердечных сокращений или сердечных циклов.Недостаточность клапана может быть результатом лежащего в основе предрасполагающего генотипа и порока развития клапана, который изменяет реакцию на физиологические стрессы. Давнее понимание возрастной дегенерации («износа») и латентного заболевания клапана может на самом деле представлять тонкие дефекты в поддержании ткани клапана, регулируемые путями развития.

ПОРОКИ И ЗАБОЛЕВАНИЯ КЛАПАНОВ

Заболевания клапанов являются проблемой общественного здравоохранения

Заболевания клапанов ежегодно приводят к приблизительно 20 000 смертей (65).Распространенность порока аортального клапана составляет 2,5% в США с поправкой на возраст (66). Склероз аортального клапана, маркер заболевания клапана и сердечно-сосудистого риска, присутствует более чем у 25% пожилых людей (67). Фактические прямые затраты на заболевание клапанов только в Соединенных Штатах оцениваются в 1 миллиард долларов в год (68). В совокупности влияние заболеваний клапанов на общественное здравоохранение и бремя для общества недооцениваются. Заболевание клапана может проявляться как стеноз , препятствие оттоку или регургитация , дефект закрытия, приводящий к обратному току.Пороки клапанов имеют тенденцию к прогрессированию. В конечном итоге функция желудочков может быть нарушена. Стеноз аортального клапана является наиболее распространенной формой порока клапана и обычно проявляется стенокардией, обмороками и сердечной недостаточностью. Диагноз может быть поставлен клинически и подтвержден с помощью эхокардиографии, которая позволяет количественно оценить тяжесть и, со временем, прогрессирование заболевания (62). Большинство заболеваний клапанов в любом возрасте имеют в основе пороки развития клапана, что предполагает генетическую основу (8).

Врожденные аномалии клапанов сердца встречаются примерно у 2% живорожденных, и считается, что частота значительно выше, поскольку многие случаи остаются субклиническими и, следовательно, неидентифицированными.Двумя наиболее распространенными типами пороков развития клапана являются двустворчатый аортальный клапан (ДАК), аортальный клапан с двумя, а не тремя створками, и пролапс митрального клапана (ПМК), митральный клапан с избыточными вздутыми створками, которые выпадают в левое предсердие. По оценкам, BAV встречается у 2%, а ПМК — у 5% населения в целом (5). Кроме того, пороки клапана встречаются примерно в 30% сердечно-сосудистых пороков развития (CVM), включая сложные пороки, при которых порок клапана является одним из компонентов диагноза, например.грамм. стеноз аортального клапана является частью синдрома гипоплазии левых отделов сердца, а стеноз легочного клапана является частью тетрады Фалло (69). Имеются убедительные доказательства того, что врожденные пороки развития клапана имеют генетическую основу и, следовательно, представляют собой аномалии развития (69). BAV и MVP являются частыми находками у пациентов с генными мутациями, влияющими на гомеостаз соединительной ткани (4). В несиндромальных семьях мутации NOTCh2 были идентифицированы в случаях ДАК и кальциноза аортального клапана (70).Исследования семейного сцепления выявили локусы болезни на хромосомах 18q, 13q и 5q для BAV и 16p, 11p и 13q для MVP, однако гены не были идентифицированы (71–74). Важно отметить, что эти исследования сцепления представляют собой значительную долю случаев и, следовательно, вероятно, скрывают причины пороков развития и заболеваний. Анализ родословной согласуется со сложным наследованием, и в контексте сниженной пенетрантности и переменной экспрессивности пороки развития клапана могут быть результатом множественных предрасполагающих генотипов.Взятые вместе, пороки клапана представляют собой малозаметный и жизнеспособный генетический дефект, который обычно проявляется как серьезное заболевание в более позднем возрасте.

Таблица 2

Мутации человека в генах ВКМ, связанные с аномалиями клапанов сердца 8 Fibrillin-1 (FBN1) Marfan Aorfic Root Dilation, BAV ^A , MVP (108) Elastin (ELN) Williams SVAS , BAV, MVP (109) TGFβreceptor-1 (TGFBR1) Loeys-Dietz Aortic Aneurism, MVP (110) Collagen-1 (COL1A1) Остеогенез Imperfecta аортальный клапан пролапс, MVP (96) (96) 9001 EHLERS-DANLOS AORTIC CORT, BAV, MVP (111) Notch-1 BAV, Cavd, CVM (70) аневризм аорты, BAV (112)

7 90 011 MyH-11 аневризм аорты, BAV (113) (113) FLN-A BAV, MVP (114)

Клапанный клапан лежит в основе болезни клапана

Несмотря на то, что заболевание клапана долгое время считалось важной причиной заболеваемости и смертности, только в 1950-х годах изолированное заболевание аортального клапана в контексте порока развития клапана было оценено.Следовательно, возникла идея, что латентная болезнь имеет свое происхождение в малозаметных аномалиях развития (75, 76). Впоследствии крупномасштабные исследования показали, что в любом возрасте, в том числе в пожилом возрасте, в большинстве случаев порока клапана имеет место аномалия клапана (8, 77–80), что позволяет предположить, что заболевание клапана связано с аберрантными механизмами развития (81). В этом контексте заболевание клапана может развиться в результате предрасполагающих генотипов в сочетании с неадекватным сохранением ткани клапана, что со временем приводит к заболеванию клапана.В дополнение к связи между заболеванием клапана и более тяжелым врожденным ЦВМ, заболевание клапана также может быть связано с другими «приобретенными» ЦВМ. Например, примерно у 20% пациентов с пороками развития аортального клапана также имеется аортопатия, что поднимает фундаментальные вопросы как этиологии, так и терапии. Помимо аномалий аорты, de Sa et al. продемонстрировали, что пациенты с пороками развития аортального клапана имели гистологические аномалии в легочной артерии, подтверждая идею о том, что аномалии развития имеют множественные эффекты, которые могут быть клинически значимыми (82).По мере того, как будет узнаваться больше о патогенезе сопутствующих заболеваний, появится молекулярная таксономия, которая облегчит принятие клинических решений.

Гистопатология клапана идентифицирует два основных болезненных процесса

Гистопатология клапана имеет тенденцию соответствовать одному из двух типов: миксоматозному изменению или фиброзному изменению. Миоматозная дегенерация характеризуется накоплением протеогликанов, деградацией коллагена и фрагментацией эластических волокон. Эти изменения приводят к «гибкому» клапану, который склонен к пролапсу и регургитации.И наоборот, фиброз характеризуется накоплением коллагена, деградацией протеогликанов и фрагментацией эластических волокон. Эти изменения приводят к «жесткому» клапану, который склонен к ограничению движения и стенозу. Стеноз аортального клапана обычно характеризуется склерозом («уплотнением») и прогрессирующим фиброзом с прогрессирующим заболеванием, отмеченным кальцинозом. Кальциноз является частым поздним обнаружением. Этиология кальцификации плохо изучена; тем не менее, этот аспект заболевания клапанов вызвал значительный интерес как потенциальное направление для разработки новых терапевтических средств.Одним из преимуществ изучения порока клапана у детей является то, что выявленная гистопатология не смешивается с общими сопутствующими заболеваниями во взрослом возрасте, а именно с ишемической болезнью сердца и гипертензией. Поскольку заболевание аортального клапана часто возникает в контексте заболевания коронарных артерий, существует значительный интерес к применению парадигм лечения заболевания коронарных артерий при заболеваниях клапана. Например, терапия статинами гипотетически привлекательна и показала ранние доказательства положительного воздействия in vitro; к сожалению, крупное клиническое исследование показало, что терапия статинами, по-видимому, не влияет на частоту или прогрессирование заболевания аортального клапана (83).Выяснение генетической и молекулярной основы порока развития клапана предоставит возможности для разработки новых методов лечения.

На клеточном уровне заболевание сердечных клапанов характеризуется активацией VIC, а также повышенной экспрессией внеклеточного матрикса и фермента ремоделирования () (24, 84, 85). Активация VIC проявляется в повышенной клеточной пролиферации и индукции маркеров миофибробластов, таких как виментин, MMP-13, гладкомышечный α-актин (SMA) и эмбриональная немышечная тяжелая цепь миозина (SMemb) (84).Эти маркеры также экспрессируются в клетках-предшественниках клапана во время развития, подтверждая идею о том, что активированные VICs в пораженных клапанах представляют собой фенотип развития. Это подтверждается наблюдением, что транскрипционный фактор Twist1, критический для мезенхимы эндокардиальной подушки, также экспрессируется в пораженных сердечных клапанах человека (Chakraborty, Wirrig, Hinton, and Yutzey, неопубликовано). Во время кальцификации аортального клапана человека экспрессия нескольких генов, связанных с остеогенезом, включая Sox9 , Runx2 , остеокальцин , остеопонтин , щелочная фосфатаза и костный сиалопротеин ,Появляется все больше свидетельств того, что кальциноз клапана повторяет регуляторные взаимодействия генов, характерные для остеогенеза.

Фенотип интерстициальных клеток клапана (VIC) относится к неадекватным и патологическим сигнальным путям. Покойные VIC демонстрируют небольшую пролиферацию или экспрессию генов, в то время как активированные VIC демонстрируют повышенную пролиферацию и повышенную экспрессию генов, ассоциированных с миофибробластами. Активация VIC может быть адаптивной или неадаптивной, и паттерны экспрессии генов сигнального пути могут различать эти особенности.Некоторая неадекватная активация VIC и индукция генов, связанных с формированием кости, проявляются при кальцификации ткани клапана. α-актин гладких мышц СМА; матриксная металлопротеаза ММР; OCN остеокальцин; костный сиалопротеин BSP; ЩФ щелочная фосфатаза.

Происхождение и индуктивные механизмы активации ВИК при заболеваниях клапанов не установлены. Имеются первоначальные доказательства из первичных клеточных культур, что взаимодействие VIC с окружающим ECM способствует активации VIC и индукции остеогенного гена (88).Было показано, что некоторые VIC являются динамичными и играют активную роль в обслуживании ECM (85, 89). Возможно, активированные ВИК возникают из покоящихся ВИК, находящихся в створках клапана. Альтернативно, незрелые клапанные предшественники, возникающие во время развития, могут оставаться во взрослых клапанах как потенциальные эффекторы регенерации и репарации. Присутствие экзогенной популяции стволовых клеток, рекрутируемых в клапаны во время заболевания, подтверждается сообщениями о производных гемопоэтических стволовых клеток в клапанах сердца взрослых (90, 91).Необходимы дальнейшие исследования для определения регенеративного потенциала или патологических механизмов, связанных с активацией VIC при заболеваниях клапанов.

Генетические синдромы и животные модели заболеваний клапанов

Нормальная функция сердечного клапана зависит от биомеханических свойств стратифицированного ВКМ, а мутации в различных генах ВКМ связаны с заболеванием клапанов сердца у человека (). Несколько генетических синдромов, характеризующихся нарушениями соединительной ткани, включают пороки развития клапана и прогрессирующую дисфункцию клапана.Синдром Марфана, вызванный мутациями в FIBRILLIN-1 , характеризуется утолщением митрального и аортального клапанов в дополнение к характерным аномалиям корня аорты и скелета (92). Точно так же синдром Вильямса, связанный с гетерозиготными мутациями ELASTIN , включает артериопатию, проявляющуюся как надклапанный аортальный стеноз, а также заболевание аортального клапана (93). Многие фенотипы клапанов при генетических синдромах человека воспроизводятся с помощью направленного мутагенеза на животных моделях (4).У мышей с дефицитом фибриллина-1 развивается пролапс митрального клапана, сходный с таковым у людей (94). Сходным образом, у гетерозиготных мышей с эластином ( eln +/-) развиваются прогрессирующие пороки развития аортального клапана и латентная болезнь аортального клапана, сходные с людьми с дегенеративным заболеванием аортального клапана (56-58). Интересно, что у этих мышей есть как болезнь клапана, так и аортопатия, при этом область кольца участвует в проявлении болезни. Эти данные поднимают фундаментальные вопросы как о происхождении, так и о функциональных возможностях аортального клапана и корня аорты.

Синдром Элерса-Данлоса вызывается различными мутациями генов коллагена и тенасцина, которые влияют на структуру и функцию соединительной ткани во многих органах, включая сердечные клапаны (рассмотрено в (12)). В настоящее время нет мышиной модели аномалий клапанов, связанных с синдромом Элерса-Данлоса, но мыши, лишенные коллагена 3a1, повторяют фенотип разрыва аорты (95). В будущем было бы интересно определить, есть ли у этих мышей аномалии и дисфункция клапанов, связанные с синдромом Элерса-Данлоса у человека.Мутации в COL1A1 связаны с состоянием костей человека несовершенным остеогенезом , и у этой популяции пациентов может происходить пролапс аортального и митрального клапанов (96). Была создана модель мыши с целевой мутацией Col1a1 oim , и у этих животных во взрослом возрасте развивается прогрессирующее утолщение полулунных клапанов с повышенным отложением протеогликана (97) (Wirrig, Cheek and Yutzey, неопубликовано). Интересно отметить, что о заболеваниях клапанов у человека, связанных с мутациями гена протеогликана, не сообщалось.Однако мыши, гетерозиготные по гену протеазы, разрушающей версикан, Adamts9 имеют утолщение полулунных клапанов и хондрогенные узелки в области кольца (98). Мутации в дополнительных изолированных генах ECM связаны с пороками развития и заболеваниями аортального и митрального клапанов человека, в то время как нарушение регуляции организации и отложения ECM створок клапана является общим признаком заболевания клапана независимо от этиологии.

Появляется все больше доказательств того, что нарушение ВКМ клапана индуцирует сигнальные пути, которые приводят к неадекватному ремоделированию ВКМ и, в конечном итоге, к заболеванию клапана.Фенотипы аортального и митрального клапана при синдроме Марфана связаны с повышенной передачей сигналов TGF-бета, что способствует общей дисрегуляции коллагена и потере целостности матрикса этих структур в моделях на животных (94). Поразительно, что ингибирование передачи сигналов TGF-бета при лечении лозартаном уменьшает патологию в мышиной модели синдрома Марфана, а также была продемонстрирована эффективность у людей (99, 100). Сходным образом у взрослых мышей гетерозиготная потеря эластина или гомозиготная потеря периостина влияет на передачу сигналов TGF-бета, связанную с дегенерацией и дисфункцией аортального клапана (58, 59).Также сообщалось, что передача сигналов Notch и Wnt изменяется в животных моделях болезни аортального клапана, а также у пациентов-людей, но механизмы индукции еще не определены (70, 101). Передача сигналов TGF-beta, Notch и Wnt необходима для нормального развития сердечного клапана во время эмбриогенеза, и появляется все больше доказательств того, что эти пути в сочетании с нарушением регуляции ECM способствуют прогрессирующему патогенезу клапана, что приводит к разнообразным фенотипам заболеваний в более позднем возрасте.

Лечение заболеваний клапанов

Лечение заболеваний клапанов остается в основном хирургическим. Может быть поражен любой из четырех сердечных клапанов; однако аортальный клапан является наиболее частой локализацией заболевания (7). Показаниями к замене клапана являются клинические симптомы, желудочковая дисфункция или непереносимость физической нагрузки у бессимптомных пациентов. Замена аортального клапана является второй наиболее распространенной кардиоторакальной процедурой, и часто требуется повторное вмешательство. Ежегодно в США проводится около 100 000 операций по замене клапана, и большинство из них — замена аортального клапана (6).Замена клапана биопротезом становится все более популярной, однако по-прежнему страдает от проблем с долговечностью. Были достигнуты впечатляющие успехи в интервенционной катетеризации сердца, включая чрескожное введение легочного клапана (102). Этот подход был одобрен в январе 2010 года Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов в рамках программы освобождения от гуманитарных устройств (www.fda.gov/NewsEvents/ucm198597.htm) и отсрочивает потребность в операции на открытом сердце. Это также может быть привлекательной альтернативой в случаях высокого риска.Кроме того, транскатетерная имплантация аортального клапана с использованием либо трансфеморального ретроградного, либо трансапикального антеградного доступа изучается у людей, прежде всего в Европе, и показывает ранние перспективы (103). Как только осуществимость будет установлена, будут организованы клинические испытания.

Для улучшения ухода за пациентами с пороками клапанов необходимо определить маркеры будущего заболевания и прогрессирования заболевания. Раннее выявление заболевания позволит раннее вмешательство и потенциально профилактические подходы к заболеваниям клапанов.Современная медикаментозная терапия заболеваний клапанов лечит симптомы сердечно-сосудистых заболеваний. Например, некоторые лекарства направлены на важные симптомы, возникающие в результате застойной сердечной недостаточности, но не воздействуют на основную причину или основную проблему — заболевание клапана. По мере выяснения генетической и связанной с развитием основы пороков развития и заболеваний клапанов появятся возможности для новых медицинских методов лечения, которые потенциально исключат или отсрочат необходимость хирургического вмешательства. Определение регуляции поддержания ткани клапана и гомеостаза предоставит захватывающие возможности для клеточной или молекулярной терапии заболеваний клапана.

Хирургия сердечного клапана | Фонд сердца и инсульта

Что такое операция на сердечном клапане?

Операции и процедуры на сердечном клапане проводятся для восстановления или замены клапана в сердце, который не работает должным образом из-за порока сердца (также называемого пороком клапана сердца). Операция на сердечном клапане — это операция на открытом сердце через грудину в грудную клетку. Это серьезная операция, которая может длиться два часа или дольше, а восстановление часто занимает несколько недель. Существуют более новые, менее инвазивные процедуры, подходящие для некоторых типов пороков сердца, но они проводятся только в определенных больницах.

Зачем это делается?

В здоровом сердце клапаны контролируют поток крови, заставляя ее двигаться в одном направлении через сердце и тело. Если клапан не работает должным образом, это влияет на кровоток и тонкую сеть кровеносных сосудов, которые переносят кислород по всему телу.
 
Если проблема с клапаном незначительна, врач может наблюдать за симптомами или лечить вас лекарствами. Если ваше состояние более серьезное, обычно требуется операция по восстановлению или замене клапана, чтобы предотвратить какое-либо длительное повреждение сердечного клапана и сердца.

Что сделано?

В зависимости от проблемы существует несколько различных процедур ремонта или замены клапанов.

1. Хирургический ремонт клапана

Хирургические процедуры обычно используются при проблемах с митральным или трикуспидальным клапанами.

• Комиссуротомия — это лечение герметичности клапана. Створки клапана (створки) обрезаются, чтобы немного ослабить клапан, что позволяет крови легко проходить.
• Аннулопластика проводится при негерметичности клапана.В основании сердечного клапана имеется кольцо фиброзной ткани, называемое кольцом. Чтобы исправить увеличенное кольцо, швы накладываются вокруг кольца, чтобы уменьшить отверстие. Или кольцеобразное устройство прикрепляется вокруг отверстия клапана снаружи, чтобы поддерживать клапан, чтобы он мог закрываться более плотно.
• Вальвулотомия — это операция по увеличению суженных сердечных клапанов. Это также можно сделать с помощью воздушного шара.

2. Безоперационный ремонт клапана

Чрескожные или катетерные процедуры выполняются без каких-либо разрезов на грудной клетке или остановки сердца.Вместо этого тонкая гибкая трубка, называемая катетером, вставляется в кровеносный сосуд в паху или на руке, а затем проходит через кровеносные сосуды в сердце.

• Чрескожная или баллонная вальвулопластика/вальвотомия используется при ригидности или сужении (стенозировании) легочных, митральных или аортальных клапанов. Наконечник баллона на конце катетера помещают в суженный клапан и надувают, чтобы расширить отверстие.
• Чрескожная пластика митрального клапана Методы , такие как пластика «край в край», могут исправить негерметичный митральный клапан у пациентов с высоким риском хирургического вмешательства.Катетер с зажимом вводят в пах и вверх в левую часть сердца. Открытый зажим располагается за прохудившимся клапаном, а затем оттягивается назад, чтобы захватить створки (створки) митрального клапана. После закрытия зажим удерживает створки вместе и предотвращает протечку клапана.

3. Замена сердечного клапана

Если ваш сердечный клапан слишком сильно поврежден, чтобы его можно было восстановить, может потребоваться операция, чтобы заменить его новым механическим или биологическим клапаном.Возраст, как правило, является фактором при принятии решения о том, какой тип использовать — биологические клапаны обычно предпочтительны для пожилых людей. Вы и ваш врач обсудите варианты и решите, что лучше всего подходит для вас и ваших обстоятельств.

• Механические клапаны , изготовленные из долговечных металлов, углерода, керамики и пластика, были первыми, которые использовались в операциях по замене клапанов. Они были усовершенствованы и улучшены с момента их появления в 1960-х годах.
  • Основным преимуществом механического клапана является долговечность – они могут прослужить долгое время.
  • Тканевое кольцо используется для пришивания клапана к ткани сердца.
  • Механические клапаны могут привести к образованию тромбов, которые, в свою очередь, могут вызвать сердечный приступ или инсульт. Чтобы предотвратить образование тромбов, люди с механическими клапанами должны принимать разжижающие кровь препараты (антикоагулянты) каждый день до конца жизни. Это может иметь последствия для женщин детородного возраста или для людей, у которых в анамнезе были большие кровотечения. В зависимости от типа препаратов, разжижающих кровь, вам может потребоваться рутинный анализ крови для контроля вашего МНО (международного нормализованного отношения) для измерения склонности вашей крови к свертыванию.
  • Механический клапан издает тихий щелчок при закрытии. Это может беспокоить некоторых людей.

• Биологические (также называемые биопротезами) или тканевые клапаны представляют собой специально подготовленные естественные клапаны, полученные от доноров-людей или животных.
  • Клапаны животного происхождения (ксенограф) — обычно коровы или свиньи — аналогичны клапанам в сердце человека. Они хорошо переносятся и менее склонны к образованию тромбов, чем механические клапаны.
  • Клапаны сердца человека из донорского сердца (аллотрансплантат или гомотрансплантат) хорошо переносятся и служат дольше, чем клапаны животных. Использование человеческих клапанов встречается редко.
  • Клапаны могут быть изготовлены из вашей собственной ткани (аутотрансплантат). В процедуре Росса (или переключения) ваш функционирующий легочный клапан используется для замены поврежденного аортального клапана. Затем ваш легочный клапан заменяется донорским.
  • Людям с биологическими клапанами необходимо краткосрочно принимать препараты для разжижения крови.
  • Биологические клапаны не так долговечны, как механические. Они более долговечны в аортальном положении и у пожилых пациентов.

     

4. Минимально инвазивный ремонт и замена клапана

В отличие от традиционной хирургии, малоинвазивная хирургия не требует распиливания грудины и вскрытия грудной клетки. Это не требует остановки сердца или использования аппарата искусственного кровообращения. Хирург наблюдает за вашим сердцем на видеоэкране и оперирует с помощью хирургических инструментов с длинными ручками, вводимых через небольшие разрезы.В некоторых случаях используются роботы-манипуляторы. Минимально инвазивная пластика и замена клапана подходит для некоторых типов пороков сердца, но доступна только в некоторых больницах. Ее также можно назвать эндоскопической или роботизированной хирургией сердца.

• Транскатетерная имплантация аортального клапана (TAVI) также называется транскатетерной заменой аортального клапана (TAVR). TAVI — это минимально инвазивная хирургическая процедура замены клапана, которая используется для лечения симптоматического стеноза аортального клапана и имеет два ключевых отличия от традиционной операции по замене клапана.Вместо вскрытия грудной клетки TAVI выполняется через небольшие разрезы в паху или груди. Вместо ремонта или удаления и замены поврежденного аортального клапана новый аортальный клапан имплантируется непосредственно поверх поврежденного.


• Хирург вводит катетер с новым разборным аортальным клапаном через небольшие разрезы в паху или грудной клетке.
• С помощью ультразвука и рентгенографии грудной клетки катетер направляется в правильное положение в сердце, имплантируется и расширяется новый клапан.
• Как только новый клапан установлен, он сразу же начинает контролировать кровоток.
• Люди, перенесшие TAVI, как правило, быстрее выздоравливают и меньше времени проводят в больнице (в среднем от трех до пяти дней), чем люди, перенесшие операцию на открытом сердечном клапане.

TAVI обычно назначают людям с высоким риском осложнений после операции на открытом сердце. Ваша медицинская бригада оценит ваши симптомы и общее состояние здоровья, чтобы определить, подходит ли вам TAVI.

Чего ожидать

Перед процедурой

Если вы курите, вам следует бросить курить как минимум за две недели до операции. Курение может способствовать свертываемости крови и проблемам с дыханием.

Приблизительно за неделю до операции вас могут попросить посетить приемное отделение вашей больницы. Вам объяснят риски и преимущества процедуры, и вас попросят подписать форму согласия. На этом приеме анализы могут включать:

Пожалуйста, сообщите своему медицинскому персоналу, если вы:

• У вас когда-либо была реакция на какой-либо контрастный краситель, йод или любая серьезная аллергическая реакция (например, от укуса пчелы или от употребления в пищу моллюсков).
• У вас астма.
• У вас аллергия на какие-либо лекарства.
• У вас проблемы с кровотечением или вы принимаете разжижающие кровь лекарства.
• Имеют в анамнезе проблемы с почками или диабет.
• Иметь пирсинг на груди или животе.
• Были ли какие-либо недавние изменения в вашем здоровье.
• Беременны или могут быть беременны.

Большинство пациентов госпитализируются за день до процедуры. Накануне вечером вас попросят принять ванну, чтобы очистить или продезинфицировать кожу.Подготовка к операции может включать: 

• Промывание оперируемой области антисептическим моющим средством.
• Подстригите волосы на груди.
• Не есть и не пить после полуночи, чтобы уменьшить риск рвоты, пока вы без сознания.

Во время операции

Хирургический ремонт и замена клапанов выполняются под общим наркозом, поэтому во время операции вы будете спать.

Во время обычной операции хирурги останавливают ваше сердце, пока работают с клапаном или клапанами.Вы будете подключены к аппарату искусственного кровообращения, который возьмет на себя насосную функцию вашего сердца, чтобы ваше тело продолжало получать поток богатой кислородом крови.

• Операция продлится не менее двух часов или дольше, в зависимости от количества клапанов, которые необходимо отремонтировать или заменить.
• Вы проснетесь в послеоперационной палате или отделении интенсивной терапии (ОИТ).
• Вы пробудете в больнице около недели.
• Насколько быстро вы восстановитесь после операции, отчасти зависит от того, насколько вы были здоровы до операции.

Если у вас малоинвазивная хирургия, ваше сердце не будет остановлено, и аппарат искусственного кровообращения не будет использоваться. Ваше пребывание в больнице, вероятно, будет короче, а выздоровление — быстрее, чем при обычной операции на открытом сердце.

Возвращение домой

Когда вернетесь домой, следите за своими разрезами. Некоторые синяки — это нормально, но обратитесь к врачу, если вы испытываете:

• усиление боли
• покраснение
• вздутие
• кровотечение
• дренаж из разреза
• лихорадка
• озноб
• вообще плохо себя чувствует.

Кардиореабилитация

Cardiac Rehab — это индивидуальная программа упражнений, обучения и консультирования, которая поможет вам вылечиться от болезни сердечного клапана. Реабилитация поможет вам восстановить силы и снизить риск возникновения других проблем с сердцем в будущем. Поговорите со своим врачом о том, как найти программу в вашем районе, или свяжитесь с вашим отделом здравоохранения или больницей. Канадская ассоциация кардиологической реабилитации также имеет каталог программ кардиореабилитации, который поможет вам найти программу в вашем сообществе.

Изменение образа жизни может помочь

Здоровый выбор может помочь вам справиться с сердечными заболеваниями. Получите практические советы и советы от экспертов по сердечным заболеваниям и инсульту о том, как стать здоровым. Узнайте, как:

Поговорите со своим лечащим врачом об изменениях образа жизни, которые принесут вам наибольшую пользу.

Сопутствующая информация

Чтобы найти полезные услуги, которые помогут вам в вашем путешествии с сердечным заболеванием, см. список услуг и ресурсов по сердечным заболеваниям и инсульту.

Посмотрите наш вебинар по заболеваниям клапанов сердца, чтобы услышать, как исследователи и люди, живущие с этим заболеванием, обсуждают его причины, симптомы и лечение.

Кардиологический центр больницы Святого Павла в Британской Колумбии предлагает ресурсы и информацию о процедурах на клапанах сердца.

HealthLinkBC также предлагает ресурсы и информацию.

Оттавский кардиологический институт выпускает справочник для пациентов и членов их семей, в котором рассказывается о подготовке к процедуре, о том, чего ожидать в больнице, о возвращении домой, а также о советах, как жить с новым аортальным клапаном.

Что вы можете ожидать после операции на сердце от Hamilton Health Sciences описывает некоторые типичные вещи, которые вы можете ожидать, пока вы находитесь в больнице.

 

---

 

Особая благодарность  Обновления этой информации о здоровье стали возможными благодаря неограниченному образовательному гранту от Edwards Lifesciences (Canada) Inc. Эта публикация была независимо исследована, написана и проверена Heart & Stroke. Edwards Lifesciences (Canada) Inc не имеет прямого влияния ни на какие аспекты содержания и образовательных мероприятий, финансируемых за счет этого гранта.

Разница между мембранным клапаном и дисковым затвором и их различными областями применения

Клапаны являются важными устройствами, используемыми в сложных инженерных системах.Они используются для управления потоком среды через систему, а также для регулирования давления от одного конца к другому. Существуют различные типы клапанов, такие как шаровой кран, игольчатый клапан, дроссельный клапан и т. д. В этой статье мы рассмотрим различия между мембранным клапаном и дроссельным клапаном, их преимущества и недостатки, а также области, в которых каждый из них имеет свои преимущества. подходящее приложение.

Что такое мембранные клапаны?

Мембранные клапаны представляют собой двунаправленные двухпозиционные дроссельные клапаны. Они контролируют поток и скорость жидкости через область.Мембранные клапаны регулируют площадь, через которую жидкости входят или выходят из системы. Название диафрагмы происходит от тонкой и гибкой мембраны, которая перемещается вверх и вниз внутри корпуса клапана, заставляя его открываться и закрываться. Мембранные клапаны могут быть изготовлены из пластика, одноразовых материалов и нержавеющей стали. Мембранные клапаны из нержавеющей стали просты в обслуживании, они чисты и герметичны.

Как работают мембранные клапаны?

Мембранные клапаны

очень похожи по принципу работы на пережимные клапаны.Клапан имеет линейный компрессор, который прижимает тонкую диафрагму к корпусу клапана. Когда пользователь решает закрыть клапан, привод нажимается или поворачивается, прижимая мембрану к краю клапана, тем самым закрывая клапан.

Критерии выбора мембранного клапана

Вы можете столкнуться с некоторыми проблемами при указании правильного размера клапана, так как не существует стандартных отраслевых мембранных клапанов. Ниже приведены некоторые параметры, которые следует учитывать при покупке мембранного клапана, чтобы сделать правильный выбор.

● Размер клапана: Размер клапана важен, так как они используются для различных целей дросселирования. Таким образом, размер клапана влияет на управление потоками. Чтобы правильно подобрать размер клапана, убедитесь, что известен объем технологической жидкости, проходящей через систему. Следовательно, важно знать состояние жидкости, как она течет, а также вязкость и удельный вес жидкости. Не забудьте также знать давление и температуру на входе и выходе.

● Выбор типа используемого привода: Тип привода определяет размер мембранного клапана, который необходимо выбрать. Типы привода включают электродвигатель, тепловой, пневматический, гидравлический и т. д. Этот фактор определяет, как клапан открывается или закрывается. Тип используемого привода зависит от силы потока жидкости через систему.

Преимущества использования мембранного клапана

1. Служит запорно-запорной и дроссельной служебной арматурой
2.При использовании мембранного клапана
3 не происходит утечки штока. Мембранный клапан обеспечивает работу с герметичными пузырьками
4. Отсутствуют карманы, задерживающие примеси, взвеси и другие твердые частицы.
5. Мембранные клапаны имеют соответствующие покрытия, устойчивые к химическим воздействиям.

Недостатки мембранного клапана

1. Мембранные клапаны не подходят для использования при температуре ниже -60 или выше 450 градусов по Фаренгейту.
2. Он также не подходит для использования в проточной системе, где давление потока превышает 300 фунтов на квадратный дюйм.
3. Мембранные клапаны не идеальны для многооборотных операций

Применение мембранных клапанов

Мембранные клапаны

используются в различных отраслях промышленности, поскольку они дешевы, очень эффективны и изготавливаются различных размеров и форм. Ниже приведены некоторые общие места, где мембранный клапан имеет важное значение:
1. Энергетическая промышленность
2. Вакуумные службы
3. Пивоваренные заводы
4. Коррозионно-активные среды
5. Водоочистные сооружения и
6. Фармацевтические производственные системы

Что такое дисковые затворы?

Поворотный затвор регулирует поток жидкости с помощью вращающейся круглой пластины или двух шарнирных полукруглых пластин, прикрепленных к поперечному шпинделю и установленных на трубе для предотвращения или регулирования потока.Поворотные затворы используются в основном в местах с ограниченным пространством. Они очень просты в эксплуатации и быстро открываются: всего лишь поворот ручки на 90 градусов приводит к полному открытию или закрытию клапана.

Преимущества использования дисковых затворов

1. Они относительно легки по весу
2. Поворотные затворы хорошо работают в небольших помещениях, поскольку имеют компактную конструкцию
3. Имеют низкий перепад давления и восстановление высокого давления
4. Они используются для обеспечения герметичности

Недостатки дискового затвора

1.Дроссельный клапан оставляет остаточные материалы в трубопроводе.
2. Турбулентность потока влияет на движение диска.
3. Иногда толщина клапана может ограничивать поток жидкости.
4. Густые жидкости иногда могут препятствовать свободному движению диска.

Применение дискового затвора

Некоторые распространенные области применения, в которых дисковый затвор обеспечивает эффективное управление, включают:
1. Работа с вакуумом
2. Работа с шламом и аналогичными работами
3. Работа с водой и паром под высоким давлением и высокой температурой
4.Применения со сжатым воздухом или газом
5. Охлаждающая вода, воздух, игры и противопожарная защита.

Наиболее существенное различие между дроссельными и мембранными клапанами заключается в элементах клапана. В мембранном клапане используется тонкая гибкая мембрана, тогда как в дроссельном клапане используется круглая пластина, которая регулирует поток жидкости, закрываясь и открываясь.