Седельный клапан: запорный и регулирующий, устройство и уплотнения

Все седельные клапаны устроены по одной схеме: седло в корпусе, затвор над ним и шток, который двигает затвор. Различаются они формой корпуса, формой затвора и приводом, а от этих трёх признаков зависят расход, точность регулирования и то, какое уплотнение отказывает первым.

Затвор движется к седлу и перекрывает поток

В корпусе седельного клапана есть перегородка с отверстием, седлом. Над ним стоит затвор: плоская тарелка с уплотнением у запорных клапанов или профилированный плунжер у регулирующих. Шток выходит из корпуса через крышку, где стоит сальник, и соединяется с маховиком, пневмоприводом или электроприводом.

При закрытии шток опускает затвор на седло. Герметичность дают либо металлический контакт притёртых поверхностей, либо мягкое уплотнение из PTFE, резины или PEEK на тарелке. При открытии затвор поднимается, и поток проходит через кольцевую щель между тарелкой и седлом. Поток в корпусе дважды меняет направление, поэтому гидравлическое сопротивление седельного клапана выше, чем у шарового крана или задвижки того же DN.

К седельным по этой схеме относятся привычные вентили, угловые клапаны, клапаны с Y-образным корпусом и пищевые седельные клапаны с двумя сёдлами. В снабжении под словом «седельный клапан» чаще всего ищут именно угловые клапаны с пневмоприводом и пищевые седельные клапаны.

Корпус бывает проходным, угловым и наклонным

Проходной корпус, или прямой вентиль, ставят в линию трубы. Поток в нём делает S-образный путь, сопротивление наибольшее. Угловой корпус разворачивает поток на 90° и заменяет одновременно клапан и колено.

Наклонный, или Y-образный, корпус с осью штока под углом 45–60° к трубе даёт самый прямой путь. Такие клапаны с поршневым пневмоприводом по каталогам выпускают примерно в DN от 10 до 65 мм на резьбе, фланцах и под приварку. Их ставят на воду, сжатый воздух, пар низкого давления, масла и неагрессивные технологические жидкости, где клапан переключают много раз в смену.

Пищевые седельные клапаны из нержавеющей стали имеют корпус из одной или нескольких камер и кольца на тарелке и штоке, рассчитанные на мойку CIP. Клапаны с двумя сёдлами и полостью утечки между ними разделяют продукт и моющий раствор: протечка любого седла уходит через полость в дренаж, а не в продукт, пока полость открыта и не забита.

Запорный и регулирующий клапан различает форма затвора

Запорный седельный клапан работает в двух положениях. Его тарелка плоская или с небольшим конусом, на ней стоит мягкое уплотнение, задача одна: держать герметично в закрытом положении.

Регулирующий седельный клапан управляет расходом. Его плунжер имеет профиль, рассчитанный на определённую характеристику: линейную, когда расход растёт пропорционально ходу, или равнопроцентную, когда каждый следующий миллиметр хода увеличивает расход на одинаковую долю. Привод получает сигнал от регулятора, а позиционер выставляет шток точно по сигналу. Назначение и классы регулирующей арматуры шире одного седельного клапана, для заказа деталей здесь важна разница в уплотнениях.

Регулирующий плунжер часто не даёт полной герметичности: допускается утечка по классу, указанному в паспорте. Если нужна и регулировка, и плотное закрытие, ставят два клапана или регулирующий клапан с мягким уплотнением плунжера.

Пропускную способность считают по Kvs

Расход через седельный клапан определяют по коэффициенту Kv, который равен расходу воды в м³/ч при перепаде давления на клапане 1 бар. Kvs это значение Kv при полностью открытом клапане, его указывают в каталоге. Формула для воды: Q = Kv · √Δp, где Δp в барах.

Пример: регулирующий клапан с Kvs 25. При перепаде 1 бар полностью открытый клапан пропустит 25 м³/ч воды, при перепаде 0,25 бар только 12,5 м³/ч. Если по проекту нужно 20 м³/ч при перепаде 0,5 бар, требуемый Kv = 20 / √0,5 ≈ 28, и клапан с Kvs 25 мал.

Для регулирующих клапанов выбирают Kvs с запасом, чтобы в рабочем режиме клапан был открыт на 60–80 % хода. Слишком большой клапан работает почти закрытым, плунжер вибрирует у седла, а кромки и уплотнения изнашиваются быстрее.

Как подобрать седельный регулирующий клапан?

Седельный регулирующий клапан подбирают по расчётному Kv, который определяют по формуле Kv = Q / √Δp для воды, где Q расход в м³/ч, Δp перепад на клапане в барах. Из каталога берут клапан с Kvs на 20–30 % больше расчётного, проверяют характеристику плунжера, давление и температуру, затем материал уплотнения плунжера и сальника по среде.

Направление потока меняет усилие на приводе

Давление среды действует на тарелку с силой, равной произведению давления на площадь седла. Пример: седло диаметром 25 мм, давление 10 бар. Площадь около 4,9 см², сила около 490 Н. Если поток подан под тарелку, эта сила стремится открыть клапан, и пружина нормально закрытого привода должна её превысить. Если поток подан на тарелку сверху, давление помогает закрытию, но тарелку захлопывает в конце хода.

Поэтому изготовители указывают направление потока стрелкой на корпусе и допустимое давление для каждого направления и размера привода. Клапан, поставленный против стрелки, может не удержать давление при обесточивании или давать удар при каждом закрытии. Для уплотнения тарелки удар опаснее давления: кольцо из PTFE продавливается кромкой седла и теряет форму задолго до паспортного ресурса.

Условный пример проверки при замене: если в каталоге угловой клапан DN 25 с приводом большего диаметра допускает 10 бар под тарелку, то тот же клапан с меньшим приводом допускает меньше. Ставя клапан с меньшим приводом на ту же линию, теряют запас по закрытию.

Уплотнения стоят на тарелке, штоке и крышке

Неметаллических деталей в седельном клапане три группы:

• уплотнение тарелки или плунжера по седлу: кольцо из PTFE, наполненного PTFE, PEEK, EPDM или FKM, зажатое шайбой или гайкой;
• сальник штока: пакет шевронных манжет из PTFE с поджимной пружиной у клапанов с пневмоприводом, набивка из графита или PTFE у вентилей, кольца круглого сечения у пищевых клапанов;
• прокладка или кольцо между корпусом и крышкой, кольца привода.

Уплотнение тарелки изнашивается от продавливания седлом и эрозии при работе почти закрытым. Шевронные манжеты истираются от числа ходов, а на средах с кристаллами и абразивом царапаются по штоку. Если клапан не держит в закрытом положении, разбор начинают с тарелки и седла, это частный случай ситуации клапан не держит. Разбирают клапан только отсечённым, без давления и остывшим: после горячей мойки или пропарки корпус и остаток среды обжигают, а пар из отсечённого участка выходит при ослаблении крышки. Из пневмопривода стравливают воздух, а пружину нормально закрытого привода без инструкции изготовителя не разбирают, она остаётся сжатой.

Материал уплотнений выбирают по среде и температуре. Ориентиры для марок общего назначения: PTFE для воды, пара низкого давления, большинства химических сред; EPDM для горячей воды, а для пищевых линий с мойкой только марка с документом изготовителя резины о допуске к контакту с пищевыми продуктами; FKM для масел и топлива; PEEK для высоких температур и давления, где PTFE течёт. Материал фиксируется в КП.

Схема выше начинает с задачи. Если нужно поддерживать расход, давление или температуру, ставят регулирующий клапан с плунжером и позиционером. Если клапан только открывает и закрывает и переключается часто, подходит угловой клапан с пневмоприводом. Если в линии пищевой продукт с мойкой, нужен пищевой седельный клапан с кольцами под CIP.

Данные для заказа уплотнений седельного клапана

Уплотнения седельного клапана заказывают по модели и замерам, потому что у одного изготовителя бывают разные ремкомплекты для одного DN:

1. Изготовитель, модель, DN, исполнение корпуса и привода, год выпуска.
2. Среда, температура, давление, частота срабатываний.
3. Снятые детали или их фото с линейкой: кольцо тарелки, пакет манжет штока с пружиной, прокладка крышки.
4. Размеры: диаметр штока, диаметр и глубина камеры сальника, наружный и внутренний диаметр кольца тарелки, толщина.
5. Материал старых деталей, если известен, и сколько они проработали.
6. Количество клапанов этой модели на объекте.

Если материал старого кольца тарелки определить нельзя, изготовитель уплотнения предложит его в КП отдельной строкой, и замену согласуют до изготовления.

Кольца тарелки и манжеты штока изготавливают по образцу

Наша компания производит кольца тарелок, шевронные манжеты и фторопластовые кольца для ремонта седельных клапанов мехобработкой фторопласта и PEEK, а резиновые кольца и прокладки крышек формованием и резкой. Детали, стандартные и нестандартные, повторяют по снятому образцу, фото или по чертежу и эскизу.

Заказ от 1 штуки, минимальная сумма заказа 9 000 ₽ с НДС, поэтому на объекте с десятками угловых клапанов удобно заказать комплекты уплотнений тарелки и штока на все клапаны одного DN. Для клапанов на паре и опасных средах с сильфонным уплотнением штока требования строже, их особенности видны на примере сильфонного клапана.

Нормы приведены по состоянию на октябрь 2026 года. Данные о материалах — ориентир для марок общего назначения; материал, размеры и допуски для вашего узла фиксируются в КП после технической оценки.