Запорный клапан — это трубопроводная арматура предназначенная для перекрытия потока. Запорным органом вентилю служит золотник, шарнирно закреплённый на резьбовом штоке, который поступательно перемещаясь, перекрывает проходное отверстие. Запорные клапаны применяют на водо и паропроводах с широким диапазоном рабочих давлений и температур. Все вентили, которые вы найдёте в нашем каталоге, могут быть использованы для перекрытия потока воды, возможность установки на трубопроводы с другими рабочими средами уточняйте у поставщиков.
   До появления шаровых кранов, муфтовые запорные клапаны широко применялись в системах отопления и водоснабжения зданий на трубопроводах с диаметром условного прохода менее 50мм. Причиной вытеснения вентилей стала необходимость периодического обслуживания, частые нарушения герметичности и обрывы золотника, чего лишены шаровые краны. Современные запорные клапаны обладают более надёжной конструкцией и не требуют технического обслуживания, но прежние позиции в инженерных системах зданий они вряд ли уже завоюют. Зато вентили, по-прежнему, применяются на паропроводах и в технологических установках с высокими требованиями к надёжности и герметичности перекрытия потока. Несмотря на то, что дросселирование давления с помощью запорной арматуры запрещено нормативно, некоторые поставщики вентилей не исключают их работу с промежуточным положением затвора для понижения давления.

Достоинства:
  - Конструкция пригодная для ремонта.
  - Высокая надёжность и герметичность перекрытия.
  - Низкая скорость открытия затвора исключает гидравлические удары в системе.
  - Возможность использования некоторых моделей для дросселирования потока.
  - Для управления не требует высоких крутящих моментов, что исключает применение длинных рычагов для ручного и дорогостоящих электроприводов для автоматического управления.

Недостатки:
  - Высокая цена.
  - Сложная конструкция.
  - Неполнопроходная конструкция.
  - Сложная форма проточной части.
  - Невозможно быстро перекрыть поток.
  - Высокое гидравлическое сопротивление.
  - Наличие в проточной части застойных зон.
  - Вентили однонаправлены и допускают подачу рабочей среды только под золотник.
  - Запорные вентили с сальниковым уплотнением штока требуют технического обслуживания.

Устройство и конструкция запорного клапана

   Устройство запорного клапана рассмотрено на примере наиболее распространённой конструкции с резьбовым присоединением к трубопроводу, проходным корпусом, сальниковым уплотнением штока и тарельчатым затвором. В чугунном корпусе, в плоскости параллельной оси трубопровода, выполнено проходное отверстие, а на оси отверстия расположен резьбовой шток с шарнирно закреплённым плоским затвором. Через неподвижную резьбу в головке клапана, вращение маховика преобразуется в поступательное движение штока. В крайнем верхнем положении затвор полностью открывает проходное сечение, а в крайнем нижнем — полностью перекрывает его. Сальниковое уплотнение штока прижимается втулкой в головке клапана.
   Сальниковые уплотнения требуют периодической подтяжки и замены сальника, а в процессе эксплуатации возможны подтекания по штоку. Конструкция запорного клапана с сильфонным уплотнением штока сложнее сальниковой, а цена соответственно выше, но они обеспечивают полную герметичность уплотнения и не требуют технического обслуживания. Сильфон изготавливают из легированной нержавеющей стали.
   Корпус запорного клапана выполняют из латуни, чугуна, стали или нержавеющей стали.
   Чугунные клапаны подходят для решения большинства задач общетехнического назначения, они дёшевы и ремонтопригодны, но подвержены коррозии. Чугунные запорные клапаны устанавливают в системах отопления и горячего водоснабжения, а также на дренажных и воздуховыпускных трубопроводах.
   Латунные клапаны устанавливают в системах отопления, холодного и горячего водоснабжения, они допускаются для применения с водой питьевого качества и не подвержены коррозии, но цена их несколько выше, цены чугунных запорных клапанов.
   Запорные клапаны из нержавеющей стали применяют в пищевой и химической промышленности на участках трубопроводов с агрессивными средами.
В базовой конструкции присоединительные патрубки расположены на одной оси, но существуют модификации с расположением присоединительных патрубков под углом 90°.
   Шток может находиться под прямым углом к оси трубопровода, как в описанном выше примере, а может быть и наклонным. Запорные клапаны с наклонным штоком называют "косыми". Пропускная способность (Kvs) косых запорных клапанов выше, пропускной способности прямых клапанов такого же диаметра. 

Принцип работы запорного клапана

  Принцип работы запорного клапана заключается в перекрытии проходного сечения подвижным золотником плотно прилегающем к неподвижному седлу в корпусе. Золотник шарнирно закреплён на резьбовом штоке, ось которого перпендикулярна оси трубопровода. Вращение маховика через неподвижную гайку в корпусе клапана, преобразуется в поступательное движение штока, перемещая золотник. В крайнем нижнем положении — золотник полностью перекрывает проходное сечение, а в крайнем верхнем — полностью открывает его. В зависимости от конструкции запорного клапана, ось штока может располагаться перпендикулярно или наклонно относительно оси трубопровода. Вентили с наклонным положением штока "косые" характеризуются большей пропускной способностью, чем вентили с прямым штоком. Так как для закрытия запорного клапана необходимо сделать несколько оборотов маховика, некоторые производители не исключают возможности использования вентилей для дросселирования расхода или балансировки систем отопления. Однако следует иметь ввиду, что вентиль это прежде всего запорная арматура, использование которой для регулирования запрещено нормативно. Герметичность перекрытия проходного сечения в запорном клапане, обеспечена уплотнением металл по металлу, а в некоторых конструкциях на золотнике закрепляют дополнительные уплотнительные кольца из фторопласта или резины.

Расчёт и подбор запорной арматуры

   Типоразмер запорной арматуры подбирают под диаметр трубопровода, на который она устанавливается. Запорная арматура не вносит существенных потерь напора, поэтому её подбор осуществляется без предварительного гидравлического расчёта. Основными характеристиками, влияющими на выбор запорной арматуры, являются - номинальное давление и допустимый диапазон температур транспортируемой среды. Значение максимального рабочего давления в месте установки арматуры должно быть ниже значения её номинального давления PN, а предельные значения температур транспортируемой среды должны попадать в диапазон допустимых температур для этой арматуры.
  Следует помнить, что номинальное давление для арматуры определяется при температуре среды в 20°C, при более высоких температурах значение номинального давления снижается. Поэтому не допускается работа запорной арматуры в режиме, при котором одновременно давление и температура рабочей среды соответствуют значениям номинального давления и максимальной температуры для этой арматуры, в таком случае рекомендуется выбрать арматуру с более высокими рабочими параметрами.

Технические характеристики запорного клапана

Номинальный диаметр — DN — численное обозначение типоразмера запорного клапана, общее для всех компонентов трубопроводной системы. Номинальные диаметры применяются для унификации типоразмеров трубопроводной арматуры, они не имеют единицы измерения, а значение DN приблизительно равно внутреннему диаметру присоединяемого трубопровода.

Ряд номинальных диаметров запорных клапанов регламентирован ГОСТ 28338-89 «Проходы условные (размеры номинальные)». Альтернативное обозначение номинального диаметра DN, распространённое в странах постсоветского пространства — условный диаметр — Ду.

Номинальное давление — PN [бар] — это наибольшее избыточное давление воды с температурой 20°C, которое допускает длительную работу и обеспечивает заявленный срок эксплуатации запорного клапана.

Ряд номинальных давлений запорных клапанов регламентирован ГОСТ 26349-84 «Давления номинальные (условные)». В странах постсоветского пространства на запорной арматуре указывали альтернативное обозначение номинального давления — условное давление Py.

Пробное давление — Pпр [бар] — избыточное давление воды, при котором проводят гидравлические испытания запорного клапана на прочность и плотность. Температура воды, во время проведения гидравлических испытаний должна находиться в диапазоне от 5 до 70°C, если в паспорте не указана иная температура испытаний.
Величины пробного давления запорной арматуры, в зависимости от PN, указаны в ГОСТ 356-80 «Давления условные пробные и рабочие».
Зависимость рабочего давления от температуры

Рабочее давление — Pр [бар] — это наибольшее избыточное давление воды с учётом фактической температуры, при котором допускается эксплуатация. Рабочее давление запорного клапана, как правило, меньше номинального, поэтому режим работы при максимальной рабочей температуре и номинальном давлении воды — не допустим.
Значения рабочего давления для запорных клапанов, в зависимости от номинального давления, температуры рабочей среды и материала корпуса, приведены в ГОСТ 356-80 «Давления условные пробные и рабочие».

Коэффициент пропускной способности — Kvs [м³/ч] — равен объёмному расходу воды с температурой 20°C, при котором потери напора на запорном клапане составят 1 бар. Коэффициент пропускной способности применяют в гидравлических расчётах для определения потерь напора на трубопроводной арматуре.

Класс герметичности — [A - D] — определяет норму протечки через закрытый затвор клапана при атмосферном давлении над затвором и давлении воды в 1,1 · PN под затвором. Температура воды во время испытаний должна находиться в диапазоне от 5 до 40°C. Классы герметичности запорной арматуры описаны ГОСТ 9544-93:
  А класс — протечка отсутствует
  B класс — не более чем 0,0006 · DN(мм) см³/мин
  C класс — не более чем 0,0018 · DN(мм) см³/мин
  D класс — не более чем 0,006 · DN(мм) см³/мин

Установка запорного клапана

   Запорный клапан следует устанавливать в соответствии с инструкцией производителя. Ниже приведены общие рекомендации по монтажу клапанов с резьбовым присоединением к трубопроводу. Запорный клапан может быть установлен в любом положении относительно горизонта, при условии свободного доступа для обслуживания и ремонта. Направление течения воды в месте установки должно соответствовать стрелке на корпусе клапана. Длительная эксплуатация с обратным направлением потока может привести к обрыву затвора.  Ответные трубопроводы должны быть соосны, а корпус клапана не должен испытывать нагрузок кручения, растяжения изгиба или сжатия от них.  Не допускается установка опор непосредственно под корпус клапана. Край резьбы трубопровода не должен упираться в конец резьбы в патрубках клапана.  Для уплотнения резьбового соединения можно применить: лён, тефлоновую ленту, герметик или клей. Течи по резьбовому соединению и штоку клапана не допускаются. Запорные клапаны с чугунным корпусом не допускается устанавливать на трубопроводы подверженные вибрации. Не допускается выполнение сварочных работ вблизи запорного клапана. По завершению монтажа следует провести гидравлические испытания участка. Пробное давление, не должно превышать пробного давления установленного для каждого из испытуемых элементов. Во время гидравлических испытаний, запорные клапаны, кроме дренажных и отсекающих испытуемый участок, должны находиться в полностью открытом состоянии.

Техническое обслуживание и ремонт запорного клапана

   В техническом обслуживании нуждаются запорные клапаны с сальниковым уплотнением штока такие как 15ч8п и 15кч18п. Современные вентили с сильфонным и мембранным уплотнением обслуживания в процессе эксплуатации – не требуют. Обслуживание клапанов с сальниковым уплотнением штока заключается в периодическом осмотре с целью выявления подтеканий по штоку. Подтекания по штоку устраняются подтяжкой или заменой сальника. Для обеспечения плавности закрытия и исключения образования коррозии, шток клапана следует смазать. Независимо от типа уплотнения штока клапана, во избежание прикипания затвора к седлу, клапан следует открыть/закрыть с периодичностью не менее чем 1 раз в пол года.
   Вентили не предназначены для дросселирования потока — это запорная арматура и в процессе эксплуатации запирающий элемент должен находиться, либо в полностью открытом, либо полностью закрытом положении.

Последовательность паковки резьбового соединения

1. Взять прядь льняного волокна с таким количеством нитей, чтобы в скрученном состоянии её диаметр были примерно равен глубине резьбы на монтируемом элементе. Длина пряди должна обеспечивать количество подмотки в 1,5-2раза превосходящее число витков резьбы.
2. Отступив примерно 50-70 мм от начала пряди, следует слегка скрутить её, уложить в первый виток резьбы и удерживая её рукой, плотно намотать длинную ветвь пряди по часовой стрелке, укладывая её в каждый виток резьбы.
3. Дойдя до конца резьбы, продолжить намотку вторым слоем, перемещая витки к началу резьбы. Длина второго слоя намотки должна быть примерно равна 2/3 длины резьбы.
4. Оставшийся конец пряди (50-70мм) намотать аналогично по часовой стрелке, укладывая от конца резьбы к её началу.
5. Нанести слой герметика поверх подмотки.
6. Навернуть рукой сопрягаемые элементы. При правильной подмотке, монтируемый элемент должен завернуться на 1,5-2 оборота.
7. Гаечным ключом или динамометрическим продолжить наворачивание элемента. В случае, когда монтируемому элементу необходимо придать определённое положение, закончить наворачивание в необходимом для этого элемента положении.

Требования норм, касающиеся запорной арматуры

   Ниже собраны требования норм и правил касающиеся подбора, монтажа и эксплуатации запорной арматуры. Приведенный перечень нормативных требований не является исчерпывающим, и со временем будет расширяться. Выдержки взяты из нормативных документов регулирующих порядок проектирования, монтажа и эксплуатации инженерных систем жилых, общественных и административно бытовых зданий. В разделе не приведены требования норм и правил которые относятся к Запорной арматуре применяемым в промышленности и технологических установках.
ДБН В.2.5-39 Тепловые сети

Пункт 12.9 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

На выводе тепловой сети от источника тепловой энергии, на тепловой сети и на вводе в ЦТП следует устанавливать стальную запорную арматуру.
Для трубопроводов тепловой сети, кроме тепловых пунктов и сетей горячего водоснабжения, не допускается использование арматуры из серого чугуна в районах с расчётной температурой наружного воздуха для проектирования систем отопления ниже минус 10°C.
Арматуру для секционирования при подземной канальной и безканальной прокладке следует устанавливать только в камерах и павильонах в местах, доступных для обслуживания.
Запорную арматуру при подземной канальной прокладке трубопроводов следует устанавливать в камерах. При безканальной прокладке, как правило, запорная арматура без электропривода устанавливается безкамерно, допускается установка арматуры в камерах.
В узлах для спуска, продувания, дренажа использовать арматуру из серого чугуна не допускается. На узлах для удаления воздуха разрешается использовать арматуру двухстороннего действия без обслуживающего персонала.
На трубопроводах тепловых сетей допускается использовать арматуру из латуни и бронзы при температуре горячей воды до 200°C.
На вводе в ИТП с суммарной тепловой нагрузкой на отопление и вентиляцию 0,2 МВт и более следует использовать стальную запорную арматуру. При нагрузке ИТП менее 0,2МВТ или расчётной температуре теплоносителя 115°C и ниже допускается предусматривать на вводе арматуру из ковкого или высокопрочного чугуна.
В пределах тепловых пунктов допускается предусматривать арматуру из ковкого высокопрочного и серого чугуна.

Пункт 12.10 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

При установке чугунной арматуры на тепловых сетях следует обеспечивать защиту её от изгибающих усилий.

Пункт 12.11 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

Использовать запорную арматуру как регулирующую не допускается.

Пункт 12.12 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

Для тепловых сетей, как правило, используют арматуру с концами под приварку или фланцевую.
Муфтовую арматуру допускается использовать с условным проходом Dу<100мм с давлением 1,6МПа и ниже, и температурой 115°C и ниже для случаев использования водо-газопроводных труб.

Пункт 12.14 — Глава 12 Конструкции трубопроводов

Шаровую арматуру Dу>=125мм следует использовать с редуктором. Запорную арматуру Dу>=500мм следует использовать с электроприводом. Арматуру, для открытия и закрытия которой необходимо усилие более 250Н, следует использовать с электрическими приводами.

При дистанционном управлении запорной арматурой, арматуру на байпасах следует использовать также с электроприводом.

Пункт 16.7.4 — Раздел 16.7 Схемы присоединения потребителей к тепловой сети — Глава 16 Тепловые пункты

Использование муфтовых соединений трубопроводов подающей линии допускается при согласовании с теплоснабжающей организацией.

СНиП 2.04.01 Внутренний водопровод и канализация зданий

Пункт 10.3 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Трубопроводную, водоразборную и смесительную арматуру для систем хозяйственно-питьевого водопровода следует устанавливать на рабочее давление 0,6 МПа (6 кгс/см2); арматуру для отдельных противопожарных систем и хозяйственно-противопожарного водопровода — на рабочее давление не более 1,0 МПа (10 кгс/см2); арматуру для отдельных производственных систем водопровода — на рабочее давление, принимаемое по технологическим требованиям.

Пункт 10.4 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Конструкция водоразборной и запорной арматуры должна обеспечивать плавное закрывание и открывание потока воды. Задвижки (затворы) необходимо устанавливать на трубах диаметром 50 мм и более.

Примечания:

  1. При закольцованных по вертикали стояках допускается устанавливать на них в верхней части и на перемычках пробковые сальниковые краны. У основания стояка следует предусматривать вентиль и спускную пробку.
  2. Допускается при обосновании применять вентили диаметром 50 и 65 мм.

Пункт 10.5 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Установку запорной арматуры на внутренних водопроводных сетях надлежит предусматривать:
  на каждом вводе;
  на кольцевой разводящей сети для обеспечения возможности выключения на ремонт ее отдельных участков (не более чем полукольца);
На кольцевой сети производственного водопровода холодной воды из расчета обеспечения двусторонней подачи воды к агрегатам, не допускающим перерыва в подаче воды;
  у основания пожарных стояков с числом пожарных кранов 5 и более;
  у основания стояков хозяйственно-питьевой или производственной сети в зданиях высотой 3 этажа и более;
  на ответвлениях, питающих 5 водоразборных точек и более;
  на ответвлениях от магистральных линий водопровода;
  на ответвлениях в каждую квартиру или номер гостиницы, на подводках к смывным бачкам, смывным кранам и водонагревательным колонкам, на ответвлениях к групповым душам и умывальникам;
  у оснований подающих и циркуляционных стояков в зданиях и сооружениях высотой 3 этажа и более;
  на ответвлениях трубопровода к секционным узлам;
  перед наружными поливочными кранами;
  перед приборами, аппаратами и агрегатами специального назначения (производственными, лечебными, опытными и др.) в случае необходимости.

Примечания:
  1. Запорную арматуру следует предусматривать у основания и на верхних концах закольцованных по вертикали стояков.
  2. На кольцевых участках необходимо предусматривать арматуру, обеспечивающую пропуск воды в двух направлениях.
  3. Запорную арматуру на водопроводных стояках, проходящих через встроенные магазины, столовые, рестораны и другие помещения, недоступные для осмотра в ночное время, следует устанавливать в подвале, техническом подполье или техническом этаже, к которым имеется постоянный доступ.
  4. При установке на ответвлении в квартиру запорной арматуры, в том числе при коллекторной системе, установку ее у смывных бачков допускается не предусматривать.
  5. Запорную арматуру на вводе, при наличии ее у водомерного узла, допускается на предусматривать.
  6. В жилых и общественных зданиях высотой 7 этажей и более с одним пожарным стояком в средней части стояка необходимо предусматривать ремонтную задвижку.

Пункт 10.6 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

При расположении водопроводной арматуры диаметром 50 мм и более на высоте свыше 1,6 м от пола следует предусматривать стационарные площадки или мостики для ее обслуживания.
Примечание. При высоте расположения арматуры до 3 м и диаметре до 150 мм допускается использовать передвижные вышки, стремянки и приставные лестницы с уклоном не более 60° при условии соблюдения правил техники безопасности.

Пункт 10.17 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

При проектировании систем горячего водоснабжения следует применять промышленную трубопроводную арматуру общего назначения. Запорную арматуру диаметром до 50 мм включ. следует применять бронзовую, латунную или из термостойких пластмасс.

Пункт 10.18 — Глава 10 Трубопроводы и арматура

Уплотнительные прокладки и сальниковые уплотнители для арматуры системы горячего водоснабжения следует предусматривать из термостойких материалов, разрешенных к применению.
Не допускается использовать для этих целей материалы, которые могут ухудшить качество горячей воды (вызвать запах, изменение цвета и др.).

Пункт 12.16 — Глава 12 Насосные установки

На напорной линии у каждого насоса следует предусматривать обратный клапан, задвижку и манометр, а на всасывающей — установку задвижки и манометра.
При работе насоса без подпора на всасывающей линии задвижку устанавливать на ней не требуется.

ГОСТ 12.2.063-81 Общие требования безопасности. Арматура промышленная трубопроводная
ГОСТ 24856-81 (ISO 6552-80) Арматура трубопроводная промышленная. Термины и определения
ГОСТ 4666-75 Маркировка и отличительная окраска. Арматура трубопроводная.
ГОСТ 5761-74 Клапаны на условное давление Pу<25 МПа. Общие технические условия
ГОСТ 9697-87 Клапаны запорные. Основные параметры

Благодарность за предоставленные материалы:
http://www.ktto.com.ua