Вентиль — запорная арматура трубопроводов¶
Вентиль — вид запорной арматуры трубопроводов, в котором запирающий элемент (затвор) перемещается параллельно оси потока рабочей среды под действием вращающегося маховика через шпиндель. Термин происходит от немецкого слова Ventil и исторически закрепился в русском языке за конструкцией с выдвижным шпинделем. Вентили применяются для полного перекрытия или ограничения потока жидкостей, газов и паров в трубопроводах, котлах, компрессорах и технологических установках.
¶Отличие от задвижки и крана
В промышленной арматуре вентиль часто сопоставляют с задвижкой и краном. Основные различия:
| Признак | Вентиль | Задвижка | Кран |
|---|---|---|---|
| Направление перемещения затвора | Параллельно оси потока | Перпендикулярно оси | Поворот на 90° |
| Регулирование потока | Возможно | Не рекомендуется | Ограниченно |
| Полное открытие | Медленное, много оборотов | Медленное | Одним движением |
| Гидравлическое сопротивление | Высокое (лабиринтное прохождение) | Низкое | Низкое |
| Уплотнение шпинделя | Манжетное, утечки минимальны | Отсутствует при закрытом положении | Через сальниковую набивку |
Главное преимущество вентиля перед задвижкой — возможность плавного регулирования расхода и герметичное запирание даже при значительном перепаде давления. Недостаток — повышенное гидравлическое сопротивление из-за извилистого пути среды через полость корпуса.
¶Устройство и принцип работы
Конструктивно вентиль состоит из корпуса с седлом, затвора (тарелки), шпинделя, сальникового узла, ходовой гайки, маховика и крышки. При вращении маховика ходовая гайка, связанная с шпинделем, перемещает затвор вверх или вниз. При опускании тарелка прижимается к седлу и перекрывает проход, при подъёме — открывает его.
По типу затвора различают:
- тарельчатые — затвор выполнен в виде конической или плоской тарелки, наиболее распространённый тип;
- клиновые — затвор имеет клиновидную форму, применяется в арматуре высокого давления;
- цилиндрические — затвор в виде полого цилиндра, используется для точного регулирования;
- параллельные — тарелка с двумя уплотнительными поверхностями.
По числу корпусных элементов различают вентили проходные (один проход), угловые (изменение направления потока на 90°) и трёхходовые (переключение или распределение потоков).
По типу соединения с трубопроводом вентили бывают фланцевые, под приварку, муфтовые и комбинированные. По материалу корпуса — чугунные, стальные, из нержавеющих и коррозионно-стойких сплавов, латунные и бронзовые для водопроводных систем.
¶Материалы и рабочие параметры
Вентили изготавливают из серого и ковкого чугуна (СЧ, ВЧ), углеродистых и легированных сталей (20, 12Х18Н10Т, Х5М и др.), бронзы и латуни. Выбор материала определяется температурой, давлением и химической активностью рабочей среды. Стандартные ряды давлений (номинальное давление PN) включают значения 0,1; 0,25; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,4; 10,0; 16,0; 20,0 МПа и выше. Температурный диапазон применения — от минус 60 °C до плюс 600 °C и более для тепловой арматуры из жаропрочных сталей.
Уплотнение шпинделя выполняют сальниковой набивкой (асбестовым шнуром, фторопластом) или манжетами. Уплотнительные поверхности седла и затвора наплавляют твёрдыми сплавами (Стеллит, Сорбайт) для повышения износостойкости.
¶Применение
Вентили применяются в следующих отраслях:
- теплоэнергетика — на котельных, ТЭЦ и ГРЭС для отсечения котлов, подогревателей, дымоходов;
- нефтегазовая промышленность — на магистральных и промысловых трубопроводах;
- химическая промышленность — для агрессивных и токсичных сред;
- водоснабжение и канализация — в распределительных сетях;
- судостроение — в системах забортной воды, топливоподачи, паротурбинных установках;
- железнодорожный транспорт — в системах паровозов и локомотивов.
В российской промышленности вентили производят заводы «Арматура» (Подольск, Балаково, Ковров), «Запорь» (Запорожье), «Арсенал» (Москва), а также предприятия, работающие по стандартам API и ASME для нефтегазового сектора. Стандартизация вентилей в России регулируется ГОСТ 33980—2016 «Арматура запорная. Общие технические условия» и рядом отраслевых норм.
¶Историческая справка
Термин «вентиль» пришёл в русский язык в XVIII веке из немецкого языка (в свою очередь заимствованного из латинского valva — створка двери). Вентильные конструкции применялись в паровых машинах как клапаны для регулирования подачи пара. В XIX веке с развитием трубопроводного транспорта вентиль стал основным типом запорной арматуры для пара, воды и газа, вытеснив в ряде случаев пробковые краны.
Источники:
- ГОСТ 33980—2016. Арматура запорная. Общие технические условия.
- Справочник по арматуре / под ред. Б. И. Бродского. — Л.: Машиностроение, 1973.
- Кремлевский С. А. Арматура трубопроводная нефтегазового оборудования. — М.: Недра, 1989.
- Шипов В. И. Конструирование трубопроводной арматуры. — М.: Машиностроение, 1982.