Устройство, принцип работы и регулировка клапанного механизма двигателя

Как сделать правильный выбор

Чтобы выбрать обратный клапан, который будет работать долго и надежно в гармонии с другими элементами вашей системы водоснабжения или отопления, необходимо обратить внимание на следующие моменты:

• Назначение. Тип выбранного устройства должен ему соответствовать. Так, например, затворы подъемного типа с гравитационным действием можно устанавливать строго в предусмотренном конструкцией положении, так, чтобы ход штока был перпендикулярен поверхности земли.
• Способ присоединения. Выбирается одновременно с проектированием разъемов, к которым будет присоединен клапан, во избежание нагромождения лишних переходников. Для бытовых систем обычно применяют муфтовые соединения.
• Размер. Должен точно соответствовать диаметру трубопровода. Применение меньшего по диаметру затвора, присоединенного через переходники, снизит надежность конструкции и создаст повышенное сопротивление потоку.
• Материал. Для горячих жидкостей лучше использовать латунный или нержавеющий, поскольку у полипропиленового при высоких температурах заметно снижается ресурс.

Начинающему домашнему мастеру трудно учесть все нюансы, поэтому в случае сомнений не нужно стесняться посоветоваться с опытным инженером.

Виды ГРМ

Существуют следующие виды газораспределительных механизмов: нижнеклапанный ГРМ и верхнеклапанный ГРМ. Сегодня, на современных автомобилях, используются только верхнеклапанные ГРМ, когда клапаны располагаются в головке цилиндров.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью клапанной пружины, а открывается при нажатии на стержень клапана. Клапанные пружины должны иметь определенную жесткость (оптимальную, чтобы не увеличивать ударную нагрузку на седло клапана) для гарантированного закрытия клапана во время работы.

Чтобы снизить потери на трение в ГРМ применяют ролики, которые установлены на рычагах и толкателях привода клапанов. Применение роликов в клапанном механизме заменяет трение скольжения, на трение качение, что значительно уменьшает потери на привод клапанов.

При открытии впускного клапана проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) наполняя цилиндр двигателя. Чем больше площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, что приводит к повышению выходных показателей цилиндра при рабочем ходе. Для улучшения очистки цилиндров от продуктов сгорания увеличивают диаметр тарелки выпускного клапана. Правда, размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Многое также зависит от регулировки клапанов. 

Применение четырех клапанов на цилиндр началось еще в 1912 г. на двигателе автомобиля PeugeotGranPrix. Широкое использование такой схемы в серийном производстве легковых автомобилях началось только в конце 1970-х гг. Сегодня ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей.

Mercedes выпускает двигатели, которые имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана).

Существует практика использования даже 5 клапанов на цилиндр (3 впускных и 2 выпускных). Такой технологией практикует автомобильная группа Volksvagen-Audi, но при этом значительно усложняется привод клапанного механизма.

Правила монтажа и эксплуатации прибора

Для максимальной защиты системы от избыточного давления необходимо соблюдать правила по установке и эксплуатации сбросного клапана:

• подключение выполняют на выходном патрубке отопительного оборудования;
• для монтажа выбирают максимально высокую точку трубопровода;
• сбрасывающий патрубок обязательно соединяют с отводящим каналом, подключённым к системе канализации;
• диаметр пропускного отверстия клапана должен по площади соответствовать внутреннему диаметру трубы;
• расположение устройства контроля располагают в доступном для обслуживания месте;
• рекомендуется использовать быстросъёмные соединения;
• если нужно соединить трубы после установленных клапанов, то диаметр выходной части должен быть равным или превышать площадь их сечений;
• при монтаже двух устройств сброса давления сечение трубы суммарно на 25% должно превышать площади пропускных отверстий;
• между котлом и клапаном запрещается устанавливать врезки и ответвления коммуникаций;
• после монтажных работ нужно убедиться в открытии клапана при заданных параметрах;
• обслуживание следует проводить строго в соответствии с требованиями производителя.

При длительной эксплуатации на внутренних поверхностях образуются засоры, которые могут негативно влиять на время срабатывания клапана

Важно использовать специальные растворы для их очистки. Подойдут спиртовые или уксусные растворы для этих целей

Если были замечены подтёки на корпусе, то устанавливать заглушки категорически запрещено, так как это может привести к аварийным последствиям. Нужно выполнить оперативную замену устройства, подобрав правильные параметры.

Для контроля состояния, настройки и проверки работоспособности клапана нужно пользоваться показаниями манометров, датчиков температуры и других приборов. Это позволит не привлекать специалистов, а решать все необходимые задачи самостоятельно.

Источник

Присоединение клапана к трубопроводу

От качества монтажа клапанов во многом зависит эффективность и продолжительность их работы в составе трубопроводной системы. При присоединении клапанов к трубопроводу используются все известные технологии.

Муфтовые соединения, когда присоединительные патрубки имеют внутреннюю резьбу, особенно широко применяются для клапанов, корпус которых изготовлен из сплавов цветных металлов.

Для присоединения клапанов небольших размеров используются штуцерное и цапковое соединения ─ присоединительные патрубки с наружной резьбой, а в цапковом ─ с наружной резьбой и буртиком.

Фланцевые соединения обеспечивают удобный монтаж-демонтаж, но требуют более тщательного контроля затяжки скрепляющих болтов, ослабление которой грозит потерей герметичности. Для усиления герметичности служат уплотнительные прокладки, устанавливаемые между поверхностями фланцев. Слабая сторона фланцевых соединений ─ возможность деформации фланцев. Лучше других материалов ей противостоят фланцы из чугуна.

Сварные соединения являются неразъемными, поэтому их демонтаж сопряжен с трудностями. Зато они широко применяются для стальных клапанов в трубопроводных системах, транспортирующих взрывоопасные, радиоактивные, токсичные жидкости и газы. Сварные соединения, сделанные «раз и навсегда», не требуют ухода и подтяжки в отличие, например, от фланцевых. Это актуально для тянущихся на сотни и тысячи километров магистральных трубопроводов, выполнять техническое обслуживание которых не так просто. Сварные соединения не приводят к увеличению массы трубопроводной арматуры, а, значит, и трубопроводов в целом. Главное, чтобы место сварки не стало слабым местом трубопроводной системы в части механических свойств.

Из чего изготавливают клапана

Седла клапанов изготавливаются из чугуна или стали, затем запрессовываются в головку блока цилиндров. Клапаны во время работы двигателя подвержены значительным механическим и тепловым нагрузкам, поэтому необходимо подбирать специальный сплав для изготовления детали.

Клапана для высокофорсированных двигателей должны хорошо охлаждаться, поэтому в них применяют клапаны с полым стержнем, с наполнением натрия внутри. При достижении рабочей температуры натрий плавится и начинает перетекать от тарелки клапана, к стержню равномерно распределяя тепло. Для равномерности теплопередачи и уменьшения нагара на фасках клапана применяют механизмы вращения клапана.

Принцип работы обратного клапана

На представленном ниже рисунке показана принципиальная схема обратного клапана.

При движении жидкости в прямом направлении запорный элемент отодвигается от седла и поток проходит через рабочее окно клапана.

При движении жидкости в обратном направлении запорный элемент под воздействием потока жидкости прижимается к седлу, в этом направлении движение потока невозможно.

Принцип работы обратного клапана продемонстрирован в следующем ролике.

Схематичное обозначение

Условные обозначение обратного клапана показано на рисунке.

Обозначение клапана на гидросхеме понятно интуитивно и легко читается.

При движении жидкости сверху — вниз (по схеме), шарик, изображенный в виде круга, прижмется, к седлу, которое условно обозначено двумя линиями, соединенными в одной точке, значит жидкость не сможет протечь в этом направлении.

При движении снизу — вверх, поток жидкости отодвинет круг от седла, жидкость сможет свободно протекать в этом направлении.

Если необходимо при наличии управляющего сигнала пропускать поток в обоих направлениях, а при отсутствии сигнала только в одном, используют управляемые обратные клапаны — гидрозамки.

Достоинства изделия

Запорный клапан наделён следующими преимуществами:

• Конструкцией, которая полностью пригодна для ремонта в случае выходе какой-либо детали из строя.
• Высокой надежностью работы и герметичностью перекрытия.
• Достаточно небольшой скоростью открытия прохода, благодаря чему исключается вероятность возникновения вредоносных гидравлических ударов в системе.
• Некоторые модели могут быть использованы для дросселирования потока.
• Не требует приложения большой физической силы для своего управления со стороны обслуживающего персонала. За счет этого отпадает надобность в использовании длинных рычагов в клапанах с ручным приводом и дорогостоящего электропривода в моделях с автоматическим управлением.

Клапан на вентиляцию: где и как поставить

Если система вентиляции сделана без использования вентиляторов и вытяжек с двигателями, она называется естественной. Чтобы все работало, для перекрытия обратной тяги устанавливают клапана сразу на выходе каналов. Для сохранения нормальной циркуляции желательно не использовать решетки, перекрывающие клапан. Да, такой вариант смотрится лучше, но вентиляция при этом страдает. Скорее всего, работать при небольшой тяге она просто не будет.

Если вы все-таки хотите установить декоративную вентиляционную решетку перед клапаном, придется мириться с ухудшением вентиляции, более медленным удалением запахом и излишней влажности. Помочь может только установка решетки/клапана большего диаметра, чем по расчету. В этом случае воздухообмен не пострадает.

Естественная вентиляция работает за счет перепада температур и разности давления

В случае с принудительной вентиляцией, обратный клапан может стоять либо перед, либо после вентилятора. Этот выбор зависит от типа системы и вентилятора. Так как канальные модели вентиляторов в частных системах используют редко, обычно получается, что заслонка стоит после вентилятора в трубе

Насколько далеко — неважно. Основной критерий выбора места установки — удобство обслуживания, так как заслонку придется периодически чистить и проверять

Установка на кухне с вытяжкой

При установке принудительной вытяжки в кухне, многие хотят сохранить и естественную вентиляцию. Для этого потребуется установить на входе в вентиляционный канал тройник. К одному его входу подключить вытяжку с обратным клапаном, во второй поставить только обратный клапан. Как видите, система не слишком сложная, но работает.

Как подключить вытяжку, чтобы осталась естественная вентиляция

Почему на вытяжке тоже должен тоже стоять обратный клапан? Потому что если его не будет, обратный поток воздуха может проходить через вытяжку. Да, это будет не каждый раз, но при сильном потоке — будет.

При устройстве этого узла старайтесь сделать так, чтобы обратный клапан на вентиляцию был расположен как можно выше под потолком

В результате отводится будет самая теплая и самая влажная часть воздуха, что для кухни очень важно

Для ванной и туалета

Вентиляция санузла может иметь собственный вытяжной канал — тогда все легко, просто и понятно. Перед входом в вентканал ставим обратный клапан для перекрывания потока воздуха, который будет двигаться в помещение. Но далеко не все квартиры могут похвастаться индивидуальными шахтами для ванной и туалета. В некоторых домах старой планировки, вытяжной канал есть только в туалете. Вентиляцию ванной делают проведя короб через стену. В этом случае обратный клапан на вентиляцию ставим не только на выход в вентканал, но и в канале между ванной и туалетом. Это предотвратит попадание неприятных запахов в ванную.

Как поставить обратный клапан на вентиляцию в раздельном санузле с одним вентканалом

Встречается еще более печальная ситуация: когда вытяжной канал вообще один и он находится на кухне. Собственно, логика установки не меняется — надо поставить устройства так, чтобы запахи из одного помещения не попадали в другое.

Один обратный клапан для вентиляции ставят на отвод к купольной вытяжке (или на канал, который отводит воздух из кухни), второй — на трубу, которая идет от ванной. Как видите, если понять логику работы, можно и самому определить наиболее удачное место установки.

Корпус клапана

В зависимости от способа формообразования корпуса клапаны бывают кованые, литые, сварные, штампованные или комбинированные: литосварные (в них изготовленные методом литья корпусные детали соединены сваркой), штампосварные (сваркой соединены корпусные детали, полученные методами штамповки, ковки или вальцовки), литоштампосварные.

По типу конфигурации присоединительных патрубков различаются клапаны угловые и проходные. У угловых клапанов оси входного и выходного патрубков расположены перпендикулярно или хотя бы непараллельны друг другу. У проходных они взаимно параллельны. Проходя угловой клапан, поток делает один поворот, поэтому падение давления в нем меньше, чем в прямоточном (проходном) клапане.

Клапаны могут иметь не только два патрубка ─ входной и выходной, но и быть многоходовыми. «Много-» ─ это, как правило, три (трехходовой клапан) или четыре (четырехходовой клапан) патрубка.

Как и другие типы трубопроводной арматуры, клапаны бывают полнопроходными и неполнопроходными. В первом случае диаметр седла составляет не менее 9/10 диаметра отверстия входного патрубка, во втором ─ площадь сечения проточной части меньше этой величины.

Советы по выбору и примерные цены

Выбирая перепускное устройство, потребитель должен осознавать, что оно призвано обеспечить нормальную работу системы, постоянно поддерживать внутри неё стабильное давление.

Подобное приспособление должно отвечать следующим требованиям:

• содействовать понижению давления, оперативно перенаправлять избыточный объем теплоносителей в другой контур;
• иметь достаточный диапазон регулировки;
• подходить по способу подключения к трубам, например, иметь резьбовое соединение для труб диаметром ½′′.

Пропускной прибор подбирается, прежде всего, исходя из типа рабочей среды трубопровода: газ, пар, вода.

Далее руководствуются определенными критериями.

Критерии

Основными их них являются:

• особенности исполнительного механизма;
• тип и конфигурация трубопровода;
• материал изготовления клапана;
• диаметр устройства (DN), который не должен быть меньше сечения подводящего патрубка;
• диапазон перепадов давлений, поддерживаемых прибором;
• пропускная способность заслонки, характеризующаяся максимальным и минимальным значениями Kvs;
• рабочая и максимальная температура носителя.

Определенное значение рабочего давления, на которое необходимо настроить клапан, прописывается в техпаспорте.

Важно предусмотреть правильный монтаж, для чего необходимо грамотно все рассчитать с учетом параметров и конфигурации системы. К примеру, в сложной структуре отопления переливной регулятор лучше устанавливать за всеми насосами, применять дополнительно обратные затворы для их защиты

Примерная цена на перепускные клапаны бытового применения варьируется от 1700 до 5 200 рублей. Промышленные образцы, оснащенные измерительными приборами, фланцами, с широким диапазоном настроек стоят гораздо дороже.

Так, указанный на фото, переливной угловой клапан с DN ¾», рассчитанный на 0,06-0,36 bar, с настроечной головкой, обойдется в 1680 рублей. Его устанавливают для обеспечения нормальной работы насоса. Сливает излишки теплоносителя при превышении давления в радиаторах в обратку.

Если придется приобретать перепускное устройство для автомобиля, необходимо учитывать все особенности предыдущего, не гнаться за дешевыми подделками.

Распределитель

Распределитель на гидросхеме показывается набором, квадратных окон, каждое из которых соответствует определенному положению золотника (позиции). Если распределитель двухпозиционный, значит на схеме он будет состоять из двух квадратных окон, трех позиционный — из трех. Внутри каждого окна показано как соединяются линии в данном положении.

Рассмотрим пример.

На рисунке показан четырех линейный (к распределителю подведено четыре линии А, В, Р, Т), трех позиционный (три окна) распределитель. На схеме показано нейтральное положение золотника распределителя, в данном случае он находится в центральном положении (линии подведены к центральному окну). Также, на схеме видно, как соединены гидравлические линии между собой, в рассматриваемом примере в нейтральном положении линии Р и Т соединены между собой, А и В — заглушены.

Как известно, распределитель, переключаясь может соединять различные линии, это и показано на гидравлической схеме.

Из чего изготавливают клапана

Седла клапанов изготавливаются из чугуна или стали, затем запрессовываются в головку блока цилиндров. Клапаны во время работы двигателя подвержены значительным механическим и тепловым нагрузкам, поэтому необходимо подбирать специальный сплав для изготовления детали.

Клапана для высокофорсированных двигателей должны хорошо охлаждаться, поэтому в них применяют клапаны с полым стержнем, с наполнением натрия внутри. При достижении рабочей температуры натрий плавится и начинает перетекать от тарелки клапана, к стержню равномерно распределяя тепло. Для равномерности теплопередачи и уменьшения нагара на фасках клапана применяют механизмы вращения клапана.

Виды и конструкции

По принципам действия различают перепускные клапана с пружинным и мембранным конструкциями. Пружинные механизмы превалируют в системах, где сечение трубопровода составляет не более 200 мм, в других сетях водоснабжения и отопления используется рычажно-грузовой принцип.

Мембранные агрегаты используют все больше при работе с жидкотекучими средами, в которых имеется наличие твердых частиц.

В зависимости от среды трубопровода, перепускные устройства предназначаются для:

• газа;
• пара;
• жидкостей.

По назначению системы они применяются для трубопроводов:

• холодного водоснабжения,
• горячего водоснабжения,
• отопления,
• охлаждения,
• кондиционирования.

В системах отопления и водоснабжения различают перепускные клапаны по своему предназначению:

• для радиаторов;
• для бойлера и байпаса;
• для автоматической подпитки;
• для низких или высоких давлений.

На данном фото представлен переливной клапан со шкалой настройки. Изготовлен из бронзы и латуни, предназначен для установки в системах центрального отопления.

Наряду с перепускными регуляторами в конструкцию отопления устанавливают:

• воздухоотводчик для предотвращения воздушных пробок в трубах;
• трехходовой клапан для смешения или разделения потоков горячей и холодной воды;
• обратный, предотвращающий обратный поток в трубопроводе.

Для промышленных и коммунальных сетей применяют конструкции с условным диаметром DN до 500 мм и фланцевым соединением.

В автомобиле пропускные устройства бывают для:

• турбины;
• механизма подачи топлива;
• системы охлаждения двигателя.

Перепускной узел турбины сбрасывает выхлоп газов, уменьшая силу напора в коллекторе. Тем самым он защищает двигатель от перегрева.

Виды и конструкция

Аварийные клапаны сброса давления состоят из следующих конструктивных элементов:

• литого металлического корпуса;
• пружины;
• запорного тарельчатого элемента;
• рычага управления тарелью;
• предохранительного рычага блокировки;
• регулятора сжатия пружины;
• опциональных деталей — счётчиков, кнопок управления, барометров, цифровых датчиков.

По способу подключения к трубам бывают следующих видов:

• резьбовые — на патрубках нарезана наружная резьба стандартных размеров;
• фланцевые с болтовым соединением — применяются для установки на промышленном оборудование;
• приварные — обеспечивают максимальную герметичность стыковочных швов, несъёмные.

Типы предохранительных устройств по принципу работы:

• прямого действия — теплоноситель напрямую контактирует с пружинным механизмом;
• непрямого — применяется промежуточный элемент, оказывающий давление на пружину.

По способу нагрузки на мембрану:

• пружинные;
• рычажно-грузовые;
• магнитно-грузовые.

Пружинные

Конструкция пружинной модели — литой корпус, внутри которого закреплён шток с пружиной, запорной мембраной и регулировочным винтом. Мембрана, контактирующая с агрессивными средами, дополнительно покрывается полимерным слоем.

Рычажно-грузовые

Вместо пружины в данной конструкции используется противовес с грузом. Когда давление на мембрану смещает равновесное положение рычага, срабатывает клапан. Обладает большей надёжностью, чем пружинная конструкция, регулировка нагрузки менее точная.

Высокую герметичность удаётся получить при использовании в конструкции двух сёдел и больших по величине грузов. Внутри корпуса расположено 2 затвора, работающих параллельно. Скорость срабатывания при этом увеличивается, а длина рычагов уменьшается.

Основные детали

Устройство регулирующего клапана Устройство регулирующих клапанов включает: корпус, крышку (головку), седло, затвор (заслонка) и шток (шпиндель) с маховиком. Иногда маховик может быть заменен на автоматическое приспособление. Все составляющие объединены посредством корпуса. Рабочая материя подается вовнутрь устройства через корпус. Шпиндель, находящийся в головке (здесь же расположен уплотняющий сальник), заставляет затвор передвигаться, в результате чего открывается или закрывается отверстие, имеющееся в седле. Рабочий состав, поступая сквозь него, выходит с другой стороны. Поток может быть прямым или заворачивать.

Виды трубных обратных клапанов

В зависимости от условий установки и особенностей водопроводной системы устанавливают клапаны, различающиеся конструкцией, размерами, материалом и способом крепления. Одни предназначены для труб небольшого диаметра и эксплуатации в быту, другие – для централизованной подачи воды.

Рассмотрим основные классификации обратных клапанов для воды.

По виду запирающего элемента

Часть клапана внутри корпуса, отвечающая за перекрывание сечения, бывает различной конфигурации.

По запирающему элементу выделяют следующие типы устройств:

• Подъемные, в которых затворное устройство перемещается вверх/вниз в зависимости от наличия или отсутствия напора воды в трубе. За динамику отвечает пружина, а в качестве затвора выступает золотник.
• Поворотные, также оснащенные золотником – откидной створкой или «лепестком». При включении насоса она откидывается и освобождает путь для жидкости, при выключении – захлопывается, перекрывая сечение.
• Двухстворчатые, перекрывающие путь потоку воды двумя соединяющимися створками.

Движение запорного элемента происходит параллельно, перпендикулярно оси или под углом, поэтому производители рекомендуют некоторые устройства устанавливать только на горизонтальных трубах, другие – и на вертикальных.

Для бытового использования целесообразно приобретать пружинные клапаны, отличающиеся простой конструкцией и легкостью монтажа. Если вы решили самостоятельно оснастить насосную систему обратно-запорной арматурой, рекомендуем именно такую модель.

Конструкция пружинного клапана состоит их следующих элементов:

• латунный корпус (стальной, полимерный), состоящий из двух частей – основания и крышки с седлом;
• тарельчатый элемент с резиновым уплотнителем, который упирается в седло;
• шток, выполняющий функции центрирования и держателя;
• пружина для возврата запорного элемента в начальное состояние.

Такие клапаны, как поворотные, в бытовом водоснабжении почти не используются, зато часто применяются для промышленных трубопроводов, диаметр которых достигает 0,5 и даже 1,5 м.

По типу крепления

Врезку в трубу производят различными способами, которые выбирают в зависимости от трубного материала и условий монтажа.

Наиболее приемлемыми признаны четыре вида клапанов:

• фланцевые;
• межфланцевые;
• муфтовые;
• сварные.

В системах, сопряженных с насосными станциями, целесообразно применять муфтовый тип с пружинным механизмом и простой установкой. Но в более «серьезных» сетях, например, для оборудования подачи воды в многоквартирный дом, успешно используют все вышеперечисленные виды.

Фланцевые клапаны названы по элементам крепления – фланцам. Они отличаются большими размерами и весом, изготавливаются из стали или чугуна. Основная сфера использования – подача жидкостей или газов в промышленных масштабах

Межфланцевые устройства крепят без фланцев. Их часто применяют в пневматических и гидравлических системах, испытывающих гидроудары. Для смягчения воздействия монтируют вместе с демпферными амортизаторами

Резьбовые муфты – наиболее удобные клапаны для монтажа в бытовую сеть. Крепление обеспечивают два резьбовых перехода, диаметр которых измеряется в дюймах. Более надежными считаются изделия с металлическими затворами, нежели с пластиковыми

По материалу изготовления

Корпуса клапанов производят из материалов, надежно защищающих внутренний механизм, не деформирующихся от воздействия внешней среды и жидкости, протекающей по трубам.

Обратный клапан на трубу бывает:

• стальной;
• чугунный;
• бронзовый;
• латунный;
• пластиковый.

Изделия, установленные около центробежных насосов в системе отопления, должны быть металлическими, так как пластик не предназначен для горячей воды.

Чугунные клапаны отличаются большим весом и шероховатостью материала. Но их не применяют для оборудования автономных домашних сетей, а устанавливают только для промышленной эксплуатации на трубы большого диаметра.

Устройства из пластика легкие и недорогие, установка их происходит очень быстро. Но их нельзя применять к серьезным системам водообеспечения дома.

Внутренние части – седло, затворы, шток – клапанов делают из полимеров, нержавейки или алюминия. Они отличаются прочностью и устойчивостью к коррозии. Действующий элемент, пружинку, изготавливают из специальной пружинной стали, имеющей увеличенный срок службы.

В клапанах, установленных на централизованных магистралях и промышленных объектах, выдерживающих большую нагрузку, для плотного прилегания затвора к седлу применяют пластиковые или резиновые уплотнители.

Клапан ─ один из типов трубопроводной арматуры

Кто первым применил клапан в этом качестве, установить доподлинно уже никогда не удастся, но прообразы современных клапанов использовались много веков назад в акведуках Древнего Рима.

В трубопроводной арматуре клапаном называют один из ее типов наряду с задвижкой, краном и дисковым затвором. Отличительный признак клапана ─ запирающий или регулирующий элемент, перемещающийся параллельно оси потока рабочей среды.

Существует большое число разновидностей клапанов. В качестве основного узла они входят в конструкцию большинства регуляторов, воздухоотводчиков и немалой части конденсатоотводчиков.

Главные свойства клапанов:

• малая строительная высота;
• быстрое срабатывание;
• высокая герметичность;
• наличие противодавления рабочей среды;
• большое гидравлическое сопротивление;
• значительное усилие на привод затвора;
• большая строительная длина.

Первые три позиции в этом списке относятся к безусловным достоинствам клапанов. Три последних ─ к его не самым сильным сторонам.

Клапаны одновременно «родственники» и в чем-то антиподы другого типа арматуры ─ задвижек. У тех, и других перемещение запорного или регулирующего элемента ─ линейное, в отличие от кранов и дисковых затворов, у которых оно вращательное. И в то же время многие из перечисленных в предыдущем абзаце свойств у клапанов и задвижек разнонаправлены. У последних большая строительная высота, малая строительная длина, незначительное гидравлическое сопротивление, медленное срабатывание. Запорные клапаны открывают и закрывают проход быстрее, чем задвижки, что востребовано при частых переключениях. Но, в отличие от задвижек, при проходе запорного клапана потоку приходится изменять направление движения.

Явные недостатки

Как и любое промышленное изделие, запорный клапан обладает и отрицательными качествами, о которых стоит упомянуть. В их числе значатся:

• Высокая стоимость.
• Проточная часть имеет сложную форму.
• Отсутствие возможности быстрого перекрытия потока в случае необходимости.
• Гидравлическое сопротивление в нем достигает больших значений.
• В проточной части могут возникать застойные зоны.
• Однонаправленность вентилей, которая проявляется в том, что они допускают подачу жидкости или газа только лишь под золотник.
• При наличии сальникового уплотнения штока требуется периодическое техническое обслуживание.

Виды ГРМ

Существуют следующие виды газораспределительных механизмов: нижнеклапанный ГРМ и верхнеклапанный ГРМ. Сегодня, на современных автомобилях, используются только верхнеклапанные ГРМ, когда клапаны располагаются в головке цилиндров.

Клапан удерживается в закрытом состоянии с помощью клапанной пружины, а открывается при нажатии на стержень клапана. Клапанные пружины должны иметь определенную жесткость (оптимальную, чтобы не увеличивать ударную нагрузку на седло клапана) для гарантированного закрытия клапана во время работы.

Чтобы снизить потери на трение в ГРМ применяют ролики, которые установлены на рычагах и толкателях привода клапанов. Применение роликов в клапанном механизме заменяет трение скольжения, на трение качение, что значительно уменьшает потери на привод клапанов.

При открытии впускного клапана проходит топливно-воздушная смесь (или воздух) наполняя цилиндр двигателя. Чем больше площадь проходного сечения, тем полнее заполнится цилиндр, что приводит к повышению выходных показателей цилиндра при рабочем ходе. Для улучшения очистки цилиндров от продуктов сгорания увеличивают диаметр тарелки выпускного клапана. Правда, размеры тарелок клапанов ограничены размером камеры сгорания, выполненной в головке цилиндров. Многое также зависит от регулировки клапанов. 

Применение четырех клапанов на цилиндр началось еще в 1912 г. на двигателе автомобиля PeugeotGranPrix. Широкое использование такой схемы в серийном производстве легковых автомобилях началось только в конце 1970-х гг. Сегодня ГРМ с четырьмя клапанами на цилиндр стали практически стандартными для двигателей европейских и японских легковых автомобилей.

Mercedes выпускает двигатели, которые имеют по три клапана на цилиндр, два впускных и один выпускной, с двумя свечами зажигания (по одной с каждой стороны от выпускного клапана).

Существует практика использования даже 5 клапанов на цилиндр (3 впускных и 2 выпускных). Такой технологией практикует автомобильная группа Volksvagen-Audi, но при этом значительно усложняется привод клапанного механизма.

Клапан и виды трубопроводной арматуры

Фактически любой вид арматуры нашел свое конструктивное воплощение в клапанах. Клапаны присутствуют во всех разновидностях арматуры по назначению и области применения: общепромышленной, санитарно-технической, редукционной, контрольной, энергетической и других. Выполненная в виде клапана предохранительная арматура носит название предохранительный клапан, обратная ─ обратный клапан, регулирующая ─ клапан регулирующий и т. д.

Есть клапаны запорные, смесительные, распределительные, разделительные, отсечные, отключающие. Клапаны ─ составная часть конструкции значительной части технических устройств ─ представителей фазоразделительной арматуры.

Предохранительный клапан служит для автоматической защиты оборудования и трубопроводов от недопустимого превышения давления посредством сброса избытка рабочей среды. Обратный клапан ─ для автоматического предотвращения обратного потока рабочей среды. Регулирующий клапан ─ для регулирования ее параметров путем изменения расхода или проходного сечения.

Пример обратного клапана─ приемный клапан, устанавливаемый на конце трубопровода перед насосом.

Разновидность регулирующей арматуры ─ дыхательный клапан (другие названия ─ впускной или выпускной клапан), предназначенный для герметизации емкостей, в которых содержатся газ, воздух или пар. Также составной частью регулирующей арматуры является перепускной клапан, служащий для периодического снижения давления в трубопроводе и оборудовании «до себя» в случае превышения им установленного значения.

Принцип работы

Теплоноситель, вода, газовая среда, продвигаясь по трубопроводу, оказывают нажим на заслонку, которую удерживает пружина. Как только сила напора достигает заданного уровня, затвор открывается и избыточный объем рабочей среды отводится по специальному ответвлению в другой контур системы.

После снижения уровня до нормального, спираль ставит затвор в исходное положение и содержимое трубопровода продолжает циркулировать.

В автомобиле перепускной узел турбины имеет заслонку, полное открытие или закрытие которой, зависит от рычага активатора. Длина его тяги может меняться со временем под воздействием различных факторов. Поэтому за этим следят и производят регулировку тяги.