Вентиля, затворы , в чем разница

Запорные устройства, применяемые в трубопроводных системах, имеют общее назначение: при необходимости они перекрывают поток рабочей среды. Но каждый вид арматуры выполняет эту задачу по-разному.

К примеру, задвижки и запорные клапаны (вентили) отличаются конструкцией и функциональными особенностями. Их специфические преимущества и недостатки определяют выбор конкретного типа арматуры в каждом случае.

Основные принципы

Чтобы перекрыть поток или изменить площадь сечения, через которое он проходит (для управления пропускной способностью исходного трубопровода), обычно применяют следующие механизмы:

• Поднимающийся/опускающийся цилиндр/поршень.
• Поворачивающаяся в плоскости переборка (диск).
• Опускающаяся/поднимающаяся переборка (клин, задвижка, нож или гильотина).
• Поворачивающийся шар (в шаровых кранах).

Вентиль

Вентиль он же запорный клапан – это такой тип запорной или запорно-регулировочной арматуры, который предполагает перемещение запорного элемента параллельно направлению потока.

Такая конструкция обеспечивает возможность минимального хода для полного открытия потока и ряд других преимуществ относительно остальных типов запорных механизмов.

Вентили могут применяться в широком диапазоне температур и давлений, эффективны для управления газообразными и жидкими средами. Их легко обслуживать и ремонтировать.

В зависимости от конструкции золотника и шпинделя, вентили позволяют регулировать проходящий через них поток с заданной точностью.

По направлению потока вентили могут быть:

• прямоточными,
• проходными,
• угловыми.

Плюсы

• Большой ассортимент материалов изготовления и сфер применения.
• Все возможные типы подключений патрубков (фланцы, муфты, цапки, штуцеры, под приварку).
• Простое обслуживание и ремонт.
• Минимальный ход затвора для полного открытия или перекрытия потока, что положительно влияет на сокращение времени операции открытия/закрытия.
• Возможность точного регулирования пропускной способности.
• Герметичность затвора (её проще обеспечить, чем в задвижках).
• Минимальный износ затвора при открывании/закрывании.

Минусы

• Из-за особенностей корпуса и типа закрытия проходящий поток два раза изгибается под углом в 90 градусов, что создаёт серьёзную динамическую нагрузку.
• Высокое гидравлическое сопротивление (по сравнению с шаровыми кранами и с задвижками).
• Клапан (вентиль) сложно изготовить в очень большом диаметре, так как золотник получится слишком тяжёлым для перемещения.
• Конструкция корпуса предполагает наличие застойных зон, поэтому вентили не подходят для работы со средами, имеющими высокое содержание механических вкраплений (дисперсий).

Задвижка

Задвижка тип запорной или запорно-регулировочной трубопроводной арматуры, который предполагает перемещение запорного элемента перпендикулярно направлению потока.

Такая конструкция создаёт минимальную динамическую и гидравлическую нагрузку на поток, так как при закрытии и открытии задвижки направление потока всегда сохраняется неизменным, меняется только проходной диаметр.

Простая конструкция легко обслуживается ремонтируется. Сама задвижка может изготавливаться из разных материалов и работать с широкими диапазонами температур и давлений.

Что примечательно, задвижки могут изготавливаться даже под очень большие диаметры труб и каналов.

По типу конструкции запирающего элемента выделяют следующие варианты:

• Клиновидные или клиновые (как можно догадаться, запирающий элемент выполняется в виде клина). Клин может быть жёстким (сплошным) элементом или составным (состоять из двух дисков). В первом случае клин получается максимально прочным, но при этом из-за возможных недоработок принимающего седла, из-за колебаний температур или из-за неравномерного износа (от абразива в потоке) его может заклинить при попытке закрытия или открытия. Во втором случае, с двухдисковыми клинами, эффект заклинивания существенно снижается за счёт самоустановки дисков относительно принимающих сёдел. Но при этом конструкция заметно усложняется. Вместо жёстких или двухдисковых конструкций могут использоваться упругие клины. Они обеспечивают самоустановку за счёт возможности деформации.
• Параллельные – вместо клина используется запор, изготовленный из двух параллельных дисков. В отличие от клинов, такие механизмы требуют высокой точности прилегания дисков к принимающему седлу. Но при этом в открытом состоянии никак не препятствуют прохождению потока, сохраняя трубопровод круглым. Одна из разновидностей параллельных задвижек – шиберные. Здесь вместо параллельных дисков используются пластины. Процесс закрытия чем-то напоминает работу гильотины.
• Поворотные – запорный элемент (обычно диск) не опускается, а поворачивается прямо внутри потока. Об особенностях такой конструкции мы писали выше (могут быть проблемы от воздействия механических частиц в потоке).

Плюсы

Огромный ассортимент материалов и сфер применения.

• Все возможные типы подключения и патрубков (фланцы, приварка, штуцеры и т.п.).
• Простой ремонт и обслуживание.
• Максимально точная регулировка потока.
• Достаточная герметичность затвора (в зависимости от типа конструкции и используемых материалов).
• Возможность работы с очень большими диаметрами труб и каналов.
• Работа с любыми типами сред, включая газ, жидкости, дисперсии и пр.
• Высокая надёжность и большой срок эксплуатации.
• Минимальное гидравлическое сопротивление потоку.

Минусы

Из-за большой строительной высоты применение задвижек может быть ограничено.

• Большой путь, который нужно преодолеть запирающему элементу, существенно замедляет процесс полного открытия и закрытия (тратится много времени на процедуру).
• Задвижка подвергается серьёзным нагрузкам в процессе эксплуатации, поэтому к её изготовлению предъявляются особые требования (прочность, устойчивость к стиранию и т.п.).
• Могут быть проблемы с обеспечением герметичности закрывания (из-за попадания крупных плотных объектов между клином и седлом).

Подведем итог

Принципиальнаяразница между вентилями и задвижками – в механизме перемещения запирающего элемента. В задвижках затвор двигается перпендикулярно потоку, а в вентилях (запорных клапанах) – параллельно ему.

Соответственно, отсюда вытекают все остальные конструктивные и эксплуатационные особенности:

• Вентили быстрее закрываются, но не могут быть большого диаметра, создают повышенное гидравлическое сопротивление потоку (из-за обязательного изгиба для работы затвора).
• Задвижки создают минимальное гидравлическое сопротивление, могут быть большого диаметра, но при этом крайне долго закрываются (так как запирающий элемент должен пройти весь диаметр трубы для полного перекрытия).

Вместе с тем, и вентили, и задвижки – это запорная трубопроводная арматура. Они же могут применяться для регулирования потока (запорно-регулирующая арматура).