Клапан

Схема простого запорного клапана ( клапана с прямым седлом ) с большой потерей давления , так как поток отклоняется несколько раз.

Клапан представляет собой компонент , используемый для отключения или контроля за потоком из жидкостей ( жидкостей или газов ).

По-немецки не всякое запорное устройство называется клапаном. Такие фитинги , как задвижки , дроссельные заслонки и шаровые краны , не являются клапанами. (Однако шаровые краны и пробковые краны часто ошибочно принимают за шаровые краны и пробковые краны соответственно.)

В случае клапанов в более узком смысле закрывающая часть (например, тарелка, конус , шар или игла) перемещается приблизительно параллельно направлению потока жидкости. Поток прерывается путем прижатия уплотнительной поверхности укупорочной части к отверстию подходящей формы, клапану или уплотнительному седлу.

Другие фитинги, которые называются клапанами, хотя и не подпадают под приведенное выше определение, часто представляют собой запорные устройства с мягким седлом и обратные фитинги (например, шаровые , автомобильные и велосипедные клапаны ), в которых уплотнение обеспечивается прорезиненная запорная часть или резиновая мембрана (например, со шланговыми клапанами и пережимными клапанами ).

Изменение расхода клапанов обычно демонстрирует несколько более линейное поведение во всем диапазоне настройки, чем изменение расхода кранов, задвижек и заслонок. Таким образом, клапаны не только перекрывают потоки материалов, но и хорошо подходят для решения задач регулирования . Поскольку жидкость отводится в области седла клапана и уплотнительного тела, клапаны вызывают более высокие потери давления, чем клапаны со свободным потоком .

Хотя в просторечии называется «кран», классический смеситель обычно содержит один или два тарельчатых клапана (более новые версии содержат керамические картриджи ). Смесители в первоначальном смысле в основном используются только при низком давлении, например, в резервуарах для воды и фонтанах, питаемых от источников .

история

Клапанная технология использовалась уже в Древней Греции . Например, в насосе Ktesibios (см. Ktesibios ), ранней пожарной машине .

Типы клапанов

Клапан с угловым седлом как начальное перекрытие трубы бытовой питьевой воды
Клапан для регулирования на давление в газовой трубе
Вкладыш клапана от колеса автомобиля
Вкладыш клапана Blitz или Dunlop велосипеда

Дифференциация по конструкции и потере давления

  • Угловой клапан (соединения расположены под прямым углом друг к другу)
  • Запорный клапан (соединения параллельны направлению потока), при этом проход может быть выполнен «уменьшенным» (с уменьшением поперечного сечения) или «равным» (без уменьшения поперечного сечения).
    • Клапан с прямым седлом - запорный корпус и ось срабатывания расположены под прямым углом к ​​направлению потока. Это укорачивает конструкцию и может облегчить эксплуатацию и монтаж заподлицо, при котором трубы облицованы или оштукатурены, а клапан часто снабжен декоративной насадкой над облицовкой. Простые клапаны с прямым седлом вызывают большую потерю давления, поскольку поток жидкости в клапане несколько раз отклоняется. Для уменьшения потерь давления требуется объемный основной корпус.
    • Угловой седельный клапан- запорный орган и ось срабатывания расположены под углом примерно 45 ° к направлению потока; менее сильно отклоняется поток жидкости, меньше потеря давления,
    • Безнапорный клапан - этот термин используется либо как синоним клапана с угловым седлом, либо для клапана с угловым седлом с еще более оптимизированной траекторией потока.
  • Направленный регулирующий клапан
    • Трехходовые клапаны для контролируемого смешивания потоков жидкости, например, те, которые используются для регулирования температуры для нагрева воды в отопительной технике.
    • Смесительный клапан - трехходовой клапан с двумя входами и одним выходом; либо один из двух входов может быть переключен на проход, либо может быть получено смешение потоков материалов в любом соотношении
    • Отводной клапан - трехходовой клапан с одним входом и двумя выходами; входящий поток материала распределяется на оба выхода или только на один выход

Дифференциация по типу срабатывания

  • Клапаны с ручным управлением. Обычно с помощью маховика или ручки, поскольку для отключения обычно требуется несколько оборотов. Есть версии с поднимающимся или неподнимающимся шпинделем. В последнем случае ручка не меняет своей высоты при нажатии. В случае большого номинального диаметра усилие срабатывания уменьшается за счет установки шестерни.
  • Клапаны с электроприводом и приводом клапана
  • (Электро) магнитные клапаны
  • Управляемые средой клапаны с пневматическим или гидравлическим управлением позволяют регулировать большой массовый расход с использованием низкой энергии срабатывания.
    • Многоступенчатые клапаны используются для дальнейшего снижения усилия срабатывания при больших номинальных диаметрах . Если несколько клапанов, управляемых внешней средой, подключены последовательно, первый управляется напрямую, а другой - косвенно.
    • К самоуправляемым клапанам относятся, например, обратные клапаны.
    • Клапаны, приводимые в действие посторонними средами, включают, например, пережимные клапаны ; Клапаны, управляемые внешней средой, используются для уменьшения усилия срабатывания или, как клапаны с косвенным управлением , являются частью сложной системы управления.
    • Клапаны с принудительным управлением: мембрана или поршень, соединенные с магнитным сердечником, используются для уплотнения фактического седла клапана. После включения электрического тока сердечник притягивает и открывает седло вспомогательного клапана в мембране или поршне. Среда, находящаяся на диафрагме или поршне, может вытечь. Это создает условия сбалансированного давления в клапане, и седло главного клапана открывается через соединение стержень / мембрана или стержень / поршень. В этой версии перепад давления не требуется. Диапазон номинального давления начинается с нулевого давления .
    • Клапаны с пилотным управлением: Клапаны с пилотным управлением имеют 3/2-ходовой пилотный соленоидный клапан. Мембрана или поршень используются для герметизации самого седла клапана. Когда пилотный клапан закрыт, давление среды может расти через дроссельные отверстия с обеих сторон диафрагмы. Пока существует разница давлений между входом и выходом, действует закрывающая сила из-за большей площади на верхней стороне диафрагмы. Когда пилотный клапан открывается, давление над диафрагмой снижается. Возникающая в результате увеличивающаяся сила на нижней стороне теперь поднимает мембрану вверх и открывает клапан. Управляемые клапаны требуют минимального перепада давления для обеспечения правильного открытия и закрытия.

Дифференциация по задаче

Клапаны выполняют разные задачи в пневматической или гидравлической системе. Они создают барьер для жидкостей ( жидкостей и газов ) в зависимости от различных факторов. Всего 4 случая:

  1. При прохождении жидкости в обоих направлениях (клапаны управления потоком) могут просто возникнуть препятствия.
  2. или в зависимости от направления потока (обратные клапаны),
  3. это может быть затруднено в зависимости от давления (напорные клапаны),
  4. или поток можно контролировать на нескольких линиях одновременно. (Направляющие регулирующие клапаны 3/2 или выше)

Запорная арматура и регулирующая арматура

Клапаны потока уменьшают поперечное сечение потока или полностью закрываются. См. Основной клапан потока статьи . Примеры:

  • Дроссельный клапан
  • Клапан задержки
  • Челночный клапан (элемент ИЛИ)
  • Двухпозиционный клапан (элемент И)
  • Быстро закрывающийся клапан: Быстро закрывающийся клапан допускает внезапное прерывание потока в трубе. Например, если генератор внезапно отключается от механической нагрузки ( сброс нагрузки ), подача пара может быть внезапно прервана. Это предотвращает «разбег» турбины.
    В химической промышленности быстрозакрывающиеся клапаны используются для максимально быстрого отсоединения труб в случае неисправности.
  • Проходной клапан, клапан переключения потока или 2/2-ходовой клапан: запорные клапаны с одним входом и одним выходом. В исходном положении пружина сердечника, поддерживаемая средним давлением, прижимает уплотнение к седлу клапана и закрывает проход. После включения сердечник с уплотнением в соленоиде подтягивается к поверхности полюса, и клапан открывается. Электромагнитная сила больше, чем сумма силы пружины, силы статического и динамического давления.

Обратные клапаны

Обратные клапаны пропускают среду только в одном направлении потока. Специальные обратные клапаны:

Клапаны давления

Клапаны давления препятствуют прохождению жидкости в зависимости от давления. Обычно они становятся активными только в определенном диапазоне давлений. См. Основной клапан давления статьи . Примеры:

Направляющие регулирующие клапаны

Трехходовые клапаны , четырехходовые клапаны или направляющие клапаны более высокого порядка управляют потоком, как клапаны управления потоком, то есть независимо от давления или направления. Они влияют на несколько потоков жидкости одновременно, поэтому имеют как минимум 3 линейных соединения. Кроме того, они могут быть разделены по положениям переключения, то есть дискретные (направляющий клапан как переключающий клапан) и непрерывные (направляющий клапан как непрерывный клапан ). См. Основную статью регулирующие клапаны . Примеры:

  • Пропорциональный клапан (распределитель как пропорциональный клапан )
  • Регулирующий клапан (гидрораспределитель как пропорциональный клапан)
  • Сервоклапан (распределитель как пропорциональный клапан)
  • 3/2-ходовой клапан прямого действия (направляющий клапан в качестве переключающего клапана): 3/2-ходовые клапаны имеют три соединения и два седла клапана. Одно седло клапана всегда остается открытым или закрытым поочередно. В зависимости от подключения рабочей среды к различным рабочим соединениям возникают разные функции. Давление находится под седлом клапана. В обесточенном состоянии пружина прижимает нижнее уплотнение сердечника к седлу клапана и блокирует клапан. Линия порта A вентилируется через R. После включения электрического тока сердечник захватывает и герметизирует седло клапана в канале R через подпружиненное уплотнение. Среда имеет переход от P к A.

Дифференциация по конструкции запорного устройства

Клапаны также можно подразделить по конструкции запорного корпуса и режиму его работы.

Различают седельные клапаны и золотниковые клапаны как режимы действия ( типы закрытия ): уплотнительное тело движется либо по оси потока, либо перпендикулярно к ней, то есть к уплотнительной поверхности (седлу) или вдоль нее (задвижка). Из-за этого возникают различия, в частности, в рабочей силе, износе и склонности к отказу - например, Б. по твердым телам в потоке - и в режиме модуляции потока. Классический водопроводный кран - седельный клапан, пивной кран - золотниковый (поворотный):

Примеры:

  • Пластинчатый клапан (седельный клапан): запорный элемент имеет пластинчатую форму, например, типичный водопроводный кран . См. Также управление клапанами (двигатели внутреннего сгорания)
  • Труба клапан или двойное седло клапан (седло клапан): Запорное тело представляет собой отрезок трубы и имеет два кольцевых уплотнительные поверхности; Тем самым достигается срабатывание без давления. См. Также управление клапанами паровых двигателей.
  • Поршневой клапан (золотниковый клапан): запорным корпусом является поршень.
  • Прокатные мембранный клапан : запорный элемент состоит из мембраны с одной стороны (как в золотниковом клапане) является более или менее свободно путем прокатки площади клапана поперечного сечения, эта конструкция представляет собой, например, во время погрузки и выпускные клапаны используются .
  • Пережимной клапан: запорным элементом является сама стенка трубчатого проточного канала.
  • Игольчатые клапаны (седла клапана): Конический кончик запорных устройства прижимается кольцевым впускным / выпускным отверстием (например , флоят иглы клапан в карбюраторе с бензиновым двигателем )
  • Шаровой кран (опционально седельный или золотниковый): запорный элемент представляет собой шар в золотниковой версии с проходом.

Другие отличительные особенности

Кроме того, пневматические клапаны можно подразделить по уплотнительному материалу (твердое / мягкое уплотнение), а также по положению уплотнения (на поршне / в корпусе) и конструкции уплотнения. Более общими критериями дифференциации являются номинальный диаметр , номинальное давление и среда . Клапан также можно различить между поднимающимися и неподнимающимися шпинделями . Подъемные шпиндели имеют то преимущество, что положение клапана видно снаружи, что в противном случае не так.

заявление

Клапаны могут использоваться для точного измерения расхода в трубопроводе и безопасного отключения их от окружающей среды. С другой стороны, предохранительные клапаны предназначены для обеспечения больших массовых расходов, чтобы иметь возможность быстро компенсировать недопустимые условия давления (например, в контейнере). Клапаны всегда обладают определенным гидравлическим сопротивлением , что делает их непригодными для некоторых применений. Кроме того, очень сложно держать операционный блок абсолютно герметичным .

В подавляющем большинстве автомобилей сегодня в качестве привода используется бензиновый двигатель в четырехтактной конструкции, в котором клапаны в клапанном управлении используются для регулирования расхода газа.

Клапаны, в частности соленоидные клапаны , часто и разнообразно используются в промышленности: в области автоматизации производства для перемещения цилиндров , захватных систем или эжекторов , в медицинской технике для вентиляторов или диализа, в химической промышленности, пищевой промышленности, водоподготовке и др. многие другие области.

Листовка клапаны на сердце из млекопитающих и карманных клапанов в венах также функционируют как клапаны.

Термин «клапан» часто используется как общий термин. В зависимости от конструкции используются синонимичные термины, такие как « кран» , « задвижка» или « заслонка» .

дальнейшее объяснение

Условные обозначения и принципиальные схемы

Обширный список обозначений контуров для клапанов и их типа срабатывания в жидкостной технике можно найти в следующем списке символов контуров (жидкостная техника) . На полных схемах пневматических цепей , среди прочего, содержится: Приводы (клапаны) для контроля за рабочие элементы (цилиндры).

Смотри тоже

веб ссылки

Commons : Valves  - коллекция изображений, видео и аудио файлов
Викисловарь: клапан  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы
Викицитатник:  Цитаты Valve

Индивидуальные доказательства

  1. ↑ Лучио Руссо: Забытая революция или возрождение древних знаний. Springer-Verlag, 2005, ISBN 978-3-540-27707-1 , p. 154 ( ограниченный предварительный просмотр в поиске книг Google).
  2. ↑ Дитмар Финдейзен : Гидроустройства для контроля и регулирования энергии. Клапаны. В: Дитмар Финдейзен: Масляная гидравлика. Руководство по гидростатической передаче энергии в гидравлической технике. Издание 5-е, переработанное. Springer, Berlin и др 2006,. ISBN 3-540-23880-8 , стр 557-675, здесь р 558,.. Дои : 10.1007 / 3-540-30967-5_4 .
  3. ↑ Филипп Валь: Поршневой клапан, седельный клапан - возможные электромагнитные клапаны в техническом сравнении. Festo AG & Co. KG, sl 2013, ( онлайн ).