Клапан — запорно-регулирующая трубопроводная арматура, механическое устройство для пропускания, перекрытия или регулирования потока жидкости, пара или газа в трубопроводах. По существу, такое устройство представляет собой временное препятствие в трубе¹⁾ (или газосодержащей конструкции, как в случае с автомобильной шиной).
Подробнее см. ГОСТ Р 52720-2007. Арматура трубопроводная. Термины и определения.

Клапаны имеют большое число разновидностей. В зависимости от назначения они подразделяются на запорные, регулирующие, предохранительные, перепускные, отсечные, обратные и др.

• Обратные клапаны пропускают среду в одном направлении и предотвращают её движение в противоположном. С помощью обратной арматуры защищается различное оборудование, трубопроводы, насосы и сосуды под давлением, а также возможно существенно ограничить течь рабочей среды из системы при разрушении её участка.²⁾
• Запорные клапаны применяются для полного перекрытия своего проходного сечения, а следовательно потока рабочей среды.³⁾
• Предохранительные клапаны применяются для защиты технологической системы и трубопроводов от недопустимого превышения давления рабочей среды за счет ее частичного выпуска из защищаемой системы
• Регулирующие клапаны применяются для регулирования давления или расхода жидкости.
• Смесительные клапаны предназначены для смешивания потоков жидкостей в различных системах водоснабжения.⁴⁾
• Перепускной клапан предназначен для поддержания давления среды на требуемом уровне путём перепуска её через ответвление трубопровода.⁵⁾
• Отсечной клапан предназначен для быстрого отключения трубопровода или его части при аварийной ситуации или по технологическим требованиям.⁶⁾
• Электромагнитный (соленоидный) клапан применяется в качестве регулирующего и запорного устройства при осуществлении быстрого дистанционного управления (отключения или включения) потоками жидкости, пара, воздуха или газа любой трубопроводной системы.⁷⁾

Запорный орган в обратных клапанах открывается прямым потоком среды, а закрывается обратным потоком.⁸⁾
Наиболее популярные виды обратных клапанов - это подъемные и поворотные обратные клапаны.

Подъемный обратный клапан по своей конструкции напоминает вентиль без маховика и с укороченным штоком, не выходящим за пределы корпуса клапана. В подъемном клапане в качестве запорного органа выступает затвор, который перекрывает поток теплоносителя за счет посадки на седло. При движении потока под затвор, он открывается, тем самым пропуская поток. При движении же в обратном направлении поток прижимает затвор к седлу, не давая ему открыться и пропустить теплоноситель.⁹⁾
На рисунке: 1 - корпус; 2 - крышка; 3 - запорный орган; 4 - седло; 5 - шток; 6 - уплотнение; 7 - пружина



В поворотном обратном клапане запорным элементом служит диск, закреплённый на оси, находящейся вне проходного сечения. Конструкция поворотного обратного клапана наиболее популярна особенно для диаметров трубопровода более 50 мм.¹⁰⁾

Запорные клапаны предназначены для полного перекрытия потока среды и снабжены запорным органом. Запорные клапаны всегда односедельные.¹¹⁾
Запорный клапан может быть выполнен с резьбовым шпинделем (передающим крутящий момент от привода), и с гладким штоком (передающим поступательное усилие от привода). Клапаны первого типа управляются вручную или электроприводом, а клапаны с гладким штоком — гидро-, пневмо- или электромагнитным приводом, а также механическим приводом от других устройств.¹²⁾

Шпиндель передаёт крутящий момент от маховика или механического привода через неподвижную ходовую гайку золотнику (затвору), преобразуя его в поступательное движение золотника. В крайнем нижнем положении золотник садится в седло и поток среды перекрывается.

Обязательными компонентами конструкции предохранительного клапана прямого действия являются запорный орган и задатчик, обеспечивающий силовое воздействие на чувствительный элемент, связанный с запорным органом клапана. Запорный орган состоит из затвора и седла. В простейшем случае затвором является золотник, а задатчиком выступает пружина. С помощью задатчика клапан настраивается таким образом, чтобы усилие на золотнике обеспечивало его прижатие к седлу запорного органа и препятствовало пропуску рабочей среды.
С возникновением в системе возмущений, вызывающих повышение давления свыше рабочего, уменьшается величина силы прижатия золотника к седлу. В тот момент, когда эта сила станет равной нулю, наступает равновесие активных сил от воздействия давления в системе и задатчика на чувствительный элемент клапана. Запорный орган начинает открываться, если давление в системе не перестанет возрастать, происходит сброс рабочей среды через клапан.
С понижением давления в защищаемой системе, вызываемом сбросом среды, исчезают возмущающие воздействия. Запорный орган клапана под действием усилия от задатчика закрывается.¹³⁾

Конструктивно перепускной и предохранительный клапаны могут не отличаться друг от друга. Перепускной клапан поддерживает давление в системе путём непрерывного отвода жидкости (газа), чем он отличается от предохранительного клапана, который ограничивает повышение давления в системе сверх заданного путём однократного или периодического отвода жидкости (газа) из системы.¹⁴⁾

Регулирующий клапан состоит из регулирующего органа (собственно клапана), который изменяет сечение потока, и исполнительного механизма — пневматического привода, который получает командную информацию от автоматического регулятора или прибора с дистанционным управлением и передаёт её регулирующему органу.
По конструктивным признакам они отличаются большим разнообразием: одно- и двухседельные, диафрагмовые, проходные, угловые, трёхходовые и т.п. Наиболее распространены двухседельные регулирующие клапаны с мембранно-пружинным исполнительным механизмом (см. Видео).¹⁵⁾

Смесительные клапаны относят к регулирующей арматуре. Они бывают двухходовыми и трехходовыми. Рассмотрим принцип работы трехходового термостатического смесительного клапана для системы «теплый пол».
В его конструкции главным элементом регулирования величины объема потоков служит специальная заслонка. В зависимости от ее положения изменяется пропорция смешивания. Для регулировки положения заслонки необходим специальный термостат с сервомеханизмом плавного хода.¹⁶⁾

Главным достоинством отсечных клапанов является быстродействие, мгновенное срабатывание пружины при закрытии клапана. Пружина взводится пневмо- или электроприводом. Отсечные клапаны бывают с мембранным и поршневым пневмоприводом.¹⁷⁾
Такие клапаны действуют не непосредственно от среды, а с использованием внешних источников энергии по команде от специальных датчиков, а также могут быть дистанционно открыты и закрыты персоналом.

Устройство электромагнитного клапана подобно устройству обычного запорного клапана, однако открытие либо закрытие электромагнитного клапана осуществляется без механических усилий — посредством электромагнитной катушки (соленоида) путем подачи на неё электрического напряжения.
На электромагнитную катушку клапана подается электрическое напряжение, после чего магнитный сердечник втягивается в соленоид, что приводит к открытию либо закрытию клапана. Сердечник помещен внутри закрытой трубки катушки соленоида — это необходимо для герметичности электромагнитного клапана.¹⁸⁾

Обратный клапан

Запорный клапан

Предохранительный клапан

Регулирующий клапан

Смесительный клапан

Отсечной клапан

Электромагнитный клапан

• При внешнем осмотре проверяются: состояние и плотность материалов и сварных швов арматуры, плавность перемещения всех подвижных частей арматуры и электропривода, исправность электропривода, герметичность арматуры по отношению к внешней среде, в том числе герметичность прокладочных уплотнений.
• Мелкий ремонт может включать чистку наружных поверхностей, устранение подтеков масла и т.д.
• При капитальном ремонте производятся все операции текущего ремонта, а также: полная разборка всех деталей и узлов, их восстановление или замена пришедших в негодность в результате коррозии, чрезмерного механического износа узлов и базовых деталей запорной арматуры.
• После капитального ремонта арматура подвергается испытаниям на прочность и плотность материалов и сварных швов, герметичность по отношению к внешней среде, герметичность затвора и работоспособность в соответствии с требованиями ГОСТ 5762-74.¹⁹⁾
• Износу наиболее подвержены уплотнители поверхностей и шпиндели. Шпиндель нужно как следует зачистить от старой набивки, коррозии и грязи, а затем промыть керосином или бензиновой смесью.²⁰⁾

Шаровой кран
1 - корпус крана
2 - сёдла в виде уплотнительных колец
3 - затвор в виде шаровой пробки
4 - рукоятка для ручного управления
5 - шпиндель крана, передающий усилие от рукоятки затвору\\²¹⁾

Задвижка^{22) 23)} (Gate valve) — запорный орган перемещается перпендикулярно потоку.

Поворотная заслонка²⁴⁾ (Butterfly valve) — имеет запирающий или регулирующий элемент в форме диска, поворачивающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды.