Что такое вентиль в компьютерной технике

Обновлено: 15.01.2025

В водопроводных и газовых магистралях не обойтись без такого устройства, которое называется вентилем. Вентиль – это устройство, предназначающееся для перекрытия подачи различных жидкостей и газов. Однако перекрытие подачи воды – это не основное предназначение рассматриваемого изделия. С его помощью можно также регулировать напор подачи воды или газа по трубопроводу, а также применять в качестве предохранительного устройства и конденсатоотвода.

Конструкция устройства

Устройство вентиля является достаточно простым, а состоит изделие из следующих основных частей:

Корпус.
Запорное устройство.
Маховик или запорная ручка.

Корпус изделия изготавливается путем литья. Внутри корпуса установлено запорное устройство, а наружу выведен маховик. Корпус также имеет резьбу с двух сторон, посредством которой происходит соединение вентиля с водопроводным или газовым трубопроводом. Схема запорной арматуры в разрезе имеет следующий вид:

Классификация изделий

Вентиль для воды классифицируется по ряду различных признаков, к которым относятся:

Тип и конструкция запорного устройства.
Материал изготовления.
Особенности соединения с водонапорными или газовыми трубопроводами.

По типу и конструкции запирающего устройства вентили подразделяются на следующие виды:

Клапанные.
Пробковые или конусные.
Шаровые.

Выясним основные особенности каждого типа вентилей, а также определим их предназначение.

Клапанные устройства

Клапанный вентиль еще называют вентильным краном, так как корпус изделия разделяется на две части горизонтальной и наклонной перегородками. В конструкции изделия с наклонной перегородкой имеется отверстие, которое имеет проточку под клапан. Такое отверстие называется седлом.

Клапан представляет собой часть штока, который располагается в нижней части изделия. В конструкцию изделия вставлена эластичная прокладка, упирающаяся в седло. Посредством такого упора в седло происходит перекрытие подачи жидкости, протекающей через устройство. В верхней части шток оснащен резьбой, которая соединяется с резьбовым соединением посадочной гайки. При помощи этого резьбового соединения происходит поднятие и опускание клапана, тем самым перекрывая и регулируя напор подающей жидкости.

У изделий такого типа имеются преимущества и недостатки. К плюсам относятся:

Выдерживание высокого давления.
Регулировка объема и напора воды.
Простота в управлении.
При выходе из строя запорного устройства, его можно заменить.

Недостатками такого устройства считаются:

Высокая скорость стирания прокладки, так как при частом открытии и закрытии устройства, происходит контакт резины с металлом.
Относительно небольшой срок эксплуатации.
Для полного перекрытия подачи жидкости нужно долго вращать маховик.

Изделие конусного типа

Конусный вентиль – это разновидность клапанного изделия. Различия между этими двумя устройствами заключаются в конструкции запорного механизма. Если в предыдущем варианте запорный механизм представлен в виде перегородки, то в данной конструкции прибор имеет пробку в виде конуса. При вращении штока происходит опускание запорного клапана в отверстие перегородки, тем самым прекращается подача жидкости.

Преимущества и недостатки такого типа изделия аналогичные, как и у вентиля клапанного типа. Конусный вентиль имеет следующую конструкцию, как показано ниже.

Устройство шарового типа

Принцип работы такого типа вентиля полностью отличается от функционирования предыдущих вариантов. Если предыдущие изделия обеспечивают перекрытие воды перпендикулярно трубопроводу, то с устройством шарового типа все по-другому.

Основным запирающим устройством является шар, которые имеет сквозную прорезь, пропорциональную потоку жидкости. Перекрытие подачи жидкости обеспечивается за счет перемещения шара с прорезью в перпендикулярное положение. Такие вентили еще называют кранами задвижками.

К преимуществам таких изделий относят:

Простота конструкции, что позволяет эксплуатировать устройство продолжительное время.
Герметичность конструкции. С водой контактирует только запорный шар, что также влияет на длительный срок службы изделия.
Перекрытие и открытие подачи жидкости осуществляется путем поворота ручки на 90 градусов или половину оборота. Такие устройства благодаря быстрому перекрытию подачи жидкости еще называют пол оборотными.

Как показывает практика, существенную роль на срок службы оказывает качество производства вентиля. Водяные вентили европейского производства имеют срок службы до 10 лет, в то время как китайские дешевые аналоги выходят из строя спустя несколько лет.

К недостаткам рассматриваемых видов вентилей относятся:

Невозможность отремонтировать водопроводный шаровой вентиль. В китайских изделиях нарушается целостность соединения ручки с запорным шаром. Это приводит к тому, что ручка продолжает вращаться, а шар остается на месте в заклинившем положении.
Невозможность регулирования потока жидкости. Регулировать поток жидкости с помощью такого изделия можно, но производители в таком случае не гарантируют продолжительный срок службы устройства.

Чем отличается вентиль от крана и задвижки

Разница заключается не в типе задвижек, как привыкли думать многие, причем даже сантехники. Краны и вентили отличаются, хотя их часто называют одним названием. Это отличие заключается в конструкции корпуса. Если вентиль предназначается для установки на стыке двух труб, чтобы при необходимости обеспечить перекрытие подачи жидкости, то кран располагается на окончании трубопровода. Кран – это своего рода концевик, который служит для подачи воды при возникновении такой необходимости.

Теперь нужно выяснить, в чем отличие вентиля и задвижки. Многие считают, что разницы между вентилем и задвижкой нет, однако, это не так. Что такое вентиль и для чего он нужен, уже известно. Теперь проанализируем задвижку, чтобы выяснить основные ее отличия от вентиля.

Задвижка выполняет аналогичные задачи, что и рассматриваемые в материале устройства. Однако задвижка не способна регулировать скорость потока, поэтому она только закрывает и открывает поток. Регулировать напор жидкости задвижка не может в силу своих конструктивных особенностей. Заслонка в таком устройстве перемещается только вверх и вниз. Чем отличается задвижка от вентиля, можно посмотреть наглядно на фото ниже.

Из чего изготавливают запорные устройства

Перед тем, как выяснить из чего изготавливаются вентили, необходимо разделить их на два вида:

устанавливающиеся во внутренних водопроводных сетях;
монтируемые на наружных водопроводах и газопроводах.

Если изделие предназначается для внутренних сетей водоснабжения, то применяются приборы из латуни, бронзы, нержавеющей стали и пластика. Если изделия применяются для выполнения наружных работ, то для этого используются вышеперечисленные материалы, а также дополнительно сталь и чугун.

Водопроводные устройства из латуни и бронзы относятся к дорогостоящим вариантам. Однако их стоимость оправдана качеством и долговечностью. Такие устройства имеют небольшой вес, малые габариты, а также могут быть установлены не только на водопровод для подачи холодной воды, но и горячей. Используются такие изделия и в системах отопления, так как на их поверхностях не оседает накипь.
Вентили из нержавейки. Еще один хороший вариант, который имеет продолжительный срок службы. Они дешевле в несколько раз, чем латунные и бронзовые устройства.
Пластиковые изделия являются одними из самых дешевых, но они ничуть не уступают по качеству вышеперечисленным моделям. Их недостатком является возможность установки только в пластиковые трубопроводы.

Устройства из нержавейки не рекомендуется устанавливать в систему ГВС и отопления. Ведь от воздействия горячей воды происходит образование накипи, которая впоследствии снижает диаметр пропускного канала.

Чугунные и стальные вентили пользуются популярностью для их установки на наружных трубопроводах. Для изготовления таковых изделий используется чугун и сталь, что позволит значительно удешевить цену устройства. Ведь аналогичные изделия из латуни и бронзы обойдутся в десятки раз дороже.

Соединение устройств с трубами

Вентили по способу монтажа подразделяются на два вида:

Муфтовые и резьбовые. Главный соединительный элемент при таком способе соединения – это резьба. Она может быть внутренней и внешней на вентиле (в народе называют «мама-папа»). Арматура такого типа устанавливается в трубопроводы с давлением не более 1,6 Мпа.
Фланцевые. На торцевых частях патрубков имеются фланцы, при помощи которых осуществляется соединение чугунных или стальных изделий. Монтаж таких устройств осуществляется на магистральных и промышленных трубопроводах, в которых давление воды превышает 10 МПа.

Пластиковые вентили соединяются с трубопроводами посредством специальной сварки. Зная особенности рассматриваемых устройств, можно подобрать оптимальный вариант для соответствующего монтажа. В последнее время широкой популярностью пользуются шаровые вентили, которые имеют высокий срок службы, несмотря на отсутствие возможности проведения их ремонта.

Любой, самый примитивный компьютер – сложнейшее техническое устройство. Но даже такое сложное устройство, как и все в природе и в технике, состоит из простейших элементов. Любой компьютер , точнее, любой его электронный логический блок состоит из десятков и сотен тысяч так называемых вентилей (логических устройств, базовых логических схем ), объединяемых по правилам и законам (аксиомам) алгебры вентилей в схемы , модули .

Логический вентиль (далее – просто вентиль ) – это своего рода атом , из которого состоят электронные узлы ЭВМ. Он работает по принципу крана (отсюда и название), открывая или закрывая путь сигналам.

Логические схемы предназначены для реализации различных функций алгебры логики и реализуются с помощью трех базовых логических элементов ( вентилей , логических схем или так называемых переключательных схем ). Они воспроизводят функции полупроводниковых схем.

Работу вентильных, логических схем мы, как и принято, будем рассматривать в двоичной системе и на математическом, логическом уровне, не затрагивая технические аспекты (аспекты микроэлектроники, системотехники, хотя они и очень важны в технической информатике ).

Логические функции отрицания, дизъюнкции и конъюнкции реализуют, соответственно, логические схемы , называемые инвертором , дизъюнктором и конъюнктором .

Логическая функция " инверсия ", или отрицание , реализуется логической схемой ( вентилем ), называемой инвертор .

Принцип его работы можно условно описать следующим образом: если, например, "0" или " ложь " отождествить с тем, что на вход этого устройства скачкообразно поступило напряжение в 0 вольт, то на выходе получается 1 или " истина ", которую можно также отождествить с тем, что на выходе снимается напряжение в 1 вольт.

Аналогично, если предположить, что на входе инвертора будет напряжение в 1 вольт (" истина "), то на выходе инвертора будет сниматься 0 вольт, то есть " ложь " ( схемы на рисунках 6.1 а, б).

Функцию отрицания можно условно отождествить с электрической схемой соединения в цепи с лампочкой (рис. 6.2), в которой замкнутая цепь соответствует 1 (" истина ") или х = 1 , а размыкание цепи соответствует 0 (" ложь ") или х = 0 .

$х\lor у$

Дизъюнкцию реализует логическое устройство ( вентиль ) называемое дизьюнктор (рис. 6.3 а, б, в):

Дизъюнктор условно изображается схематически электрической цепью вида (рис. 6.4)

Рис. 6.4. Электрический аналог схемы дизъюнктора

$х\land y$

Конъюнкцию реализует логическая схема ( вентиль ), называемая конъюнктором (рис. 6.5 а, б, в):

Для студентов Рязанского Государственного Радиотехнического Университета: актуальная и полезная информация, касающаяся учебы в РГРТУ; лекции по предметам; методические указания; рекомендуемая литература; решение контрольных и курсовых.

вторник, 29 июля 2014 г.

Логические вентили, схемы, структуры

Логические схемы предназначены для реализации различных функций алгебры логики и реализуются с помощью трех базовых логических элементов (вентилей, логических схем или так называемых переключательных схем). Они воспроизводят функции полупроводниковых схем.

Логические функции отрицания, дизъюнкции и конъюнкции реализуют, соответственно, логические схемы, называемые инвертором, дизъюнктором и конъюнктором.

Логическая функция "инверсия", или отрицание, реализуется логической схемой (вентилем), называемой инвертор.

Принцип его работы можно условно описать следующим образом: если, например, "0" или "ложь" отождествить с тем, что на вход этого устройства поступило напряжение в 0 вольт, то на выходе получается 1 или "истина", которую можно также отождествить с тем, что на выходе снимается напряжение в 1 вольт.

Аналогично, если предположить, что на входе инвертора будет напряжение в 1 вольт ("истина"), то на выходе инвертора будет сниматься 0 вольт, то есть "ложь".

Дизъюнкцию реализует логическое устройство (вентиль) называемое дизьюнктор.

Конъюнкцию реализует логическая схема (вентиль), называемая конъюнктором.

Схематически инвертор, дизъюнктор и конъюнктор на логических схемах различных устройств можно изображать условно следующим образом.

Из указанных простейших базовых логических элементов собирают, конструируют сложные логические схемы ЭВМ, например, сумматоры, шифраторы, дешифраторы и др. Большие (БИС) и сверхбольшие (СБИС) интегральные схемы содержат в своем составе (на кристалле кремния площадью в несколько квадратных сантиметров) десятки тысяч вентилей. Это возможно еще и потому, что базовый набор логических схем (инвертор, конъюнктор, дизъюнктор) является функционально полным (любую логическую функцию можно представить через эти базовые вентили), представление логических констант в них одинаково (одинаковы электрические сигналы, представляющие 1 и 0) и различные схемы можно "соединять" и "вкладывать" друг в друга.

Пример. В двоичной системе таблицу суммирования цифры x и цифры y и получения цифры z с учетом переноса p в некотором разряде чисел x и y можно изобразить таблицей вида:

Применяют запорные клапаны, чаще всего, на паро- и водопроводах, поскольку они создают высокое сопротивление потоку, выше чем задвижки. При течении поток искривляется, меняет свое направление, сужается, затем расширяется до первоначальных размеров. При этом возникают интенсивные вихреобразования.

Поэтому их применяют когда движение среды происходит только в одном направлении и не вызывает больших гидравлических сопротивлений. Специальные клапаны применяют для ручного дросселирования давления (например, редукционный вентиль на установках термического крекинга).

Запорные клапаны должны соответствовать требованиям ГОСТ 5761 (в части клапанов сальниковых и сильфонных, стальных и из цветных металлов), ТУ и КД.

Номинальные давления от PN1,6 МПа (PN16) до PN25МПа (PN250) включительно.

Конструкция

Клапан состоит из следующих основных элементов:

корпус
крышка
штурвал
сальник
шпиндель (шток)
затвор (золотник)
седло

Запорным органом является затвор, поступательно перемещающийся в вертикальной плоскости. Уплотнительные поверхности затвора запорного клапана могут иметь форму:

Седло клапана ввинчивается или вваривается в корпус изделия.

Конструкция верхнего уплотнения защищает сальниковую набивку, когда клапан находится в полностью открытом положении, чем исключается долговременное воздействие давления рабочей среды на набивку. Сальниковая набивка выполнена из терморасширенного графита и имеет хорошую уплотнительную способность.

Крышка крепится на корпусе при помощи шпилек с навернутыми на них шестигранными гайками, что позволяет быстро и удобно производить разборку изделия. Спирально навитая прокладка надежно уплотняет соединение крышки с корпусом даже при высокотемпературных условиях эксплуатации.

На клапанах высокого давления возможно применение металлической прокладки овального или восьмиугольного сечения. Втулка шпинделя изготавливается из латуни, что позволяет обеспечивать свободное и мягкое открытие клапана.

Уплотнение шпинделя

По способу герметизации соединения шпиндель-крышка, клапаны делятся на:

Сальниковое уплотнение

Классификация

Проходные

Самые распространенные. В таком вентиле поток делает два поворота на 90°, что приводит к высокому сопротивлению и появлению застойных зон в корпусе.

Иногда ось выходного патрубка смещена относительно входного.

Угловые

Размещаются на поворотных участках трубопровода, в них поток поворачивает на 90° один раз, что позволяет снизить сопротивление по сравнению с проходными.

Прямоточные (вентиль Косва)

Для снижения гидравлического сопротивления применяют вентили со шпинделем расположенным под углом 45 градусов к потоку (вентиль Косва). Это позволяет выпрямить поток внутри вентиля и уменьшить его сопротивление. Но при этом увеличивается ход штока, строительная длина и масса изделия.

Принцип работы

При вращении штурвала происходит поступательное (перпендикулярно потоку) перемещение шпинделя, который прижимает золотник к седлу.

Положения открыто/закрыто

Основной особенностью конструкции запорного клапана является уплотнение затвора. При закрытии клапана золотник плотно прилегает к седлу.

Коэффициенты местного сопротивления

Коэффициенты местного сопротивления для различных элементов трубопровода:

Подбор запорного клапана (вентиля)

Поскольку запорные клапаны создают высокое сопротивление потоку применяют их, чаще всего, на паро- и водопроводах.

Выбор запорного клапана будет зависеть от следующих параметров:

Назначение и условия работы.
Управление: ручное, редукторное, электрическое
Гидравлические характеристики: класс герметичности, удельный расход и прочие.
Монтажные условия: масса и размеры, вид соединения с трубопроводом, условный диаметр прохода.
Дополнительные требования, если имеются.

Движение потока рабочей среды относительно запорного клапана, выбирается в зависимости от давления:

В клапанах низкого давления рабочая среда протекает непосредственно над седлом. Крутящий момент при закрытии клапана будет более высоким.

В клапанах высокого давления поток рабочей среды поднимается над золотником, создавая прижимающие усилия, уменьшающие крутящий момент при закрытии затвора. При открытии золотник поднимается на расстояние 25-40% от своего полнопроходного положения.

Преимущества и недостатки

По сравнению с задвижками клиновыми, также являющимися запорной трубопроводной арматурой, конструкция клапанов позволяет использовать внутреннее рабочее пространство изделия более рационально.

Простота конструкции клапанов обеспечивает быстроту их производства и обслуживания. Надежное уплотнение затвора и незначительная сила трения сопрягаемых поверхностей позволяют эксплуатировать вентиля в течение продолжительного периода.

Читайте также: