Происхождение и история клапанов

Когда речь заходит о клапанах, многие люди, вероятно, знакомы с ними. Действительно, клапаны касаются нашей повседневной жизни бесчисленными способами. Каждый раз, когда мы открываем кран, чтобы выпить, или открываем пожарный гидрант для орошения сельскохозяйственных угодий, мы взаимодействуем с клапанами. За сложными сетями трубопроводов различные клапаны стоят на страже, обеспечивая бесперебойную работу. Эволюция клапанов тесно связана с развитием промышленного производства.

В древние времена люди использовали большие камни или стволы деревьев, чтобы контролировать или перенаправлять течение рек и ручьев. Еще в конце периода Сражающихся царств Ли Бин, губернатор округа Шу в государстве Цинь, вырыл соляные скважины на равнине Чэнду. Для извлечения рассола они использовали тонкие бамбуковые трубки в качестве насосов. На дне трубки была установлена кожаная заслонка — работающая как обратный клапан — которая автоматически открывалась и закрывалась, предотвращая утечку. Одна трубка могла забирать несколько до (древняя китайская единица измерения) рассола. Большая деревянная рама, установленная над скважиной, использовала ветровые машины и лебедки для подъема рассола на поверхность. В бамбуковой цилиндре на одном конце была вставлена деревянная клапанная заслонка, чтобы предотвратить утечку, позволяя опускать его в скважину для забора рассола для производства соли. Разве древние не были невероятно изобретательны?

Древние египетские и греческие цивилизации также разработали примитивные типы клапанов для сельскохозяйственного орошения. Однако широко признано, что древние римляне создали относительно сложную систему водоснабжения для орошения сельскохозяйственных культур, используя пробковые клапаны и поршневые клапаны, а также обратные клапаны для предотвращения обратного потока.

Во время Ренессанса художник и изобретатель Леонардо да Винчи внедрил клапаны в свои проекты каналов, ирригационных систем и других крупных гидравлических сооружений. Многие из его технических концепций до сих пор используются на практике. Возможно, вы ранее знали Да Винчи только как великого художника, но вы осознавали, что он также внес значительный вклад в технологию клапанов?

Позже, с развитием металлургии и гидравлического машиностроения в Европе, возросли требования к более надежным клапанам. Это привело к созданию медных и алюминиевых пробковых клапанов, что ознаменовало переход клапанов в эпоху металлической конструкции.

Современная история индустрии клапанов развивалась параллельно с промышленной революцией, продвигаясь по мере углубления революции. В 1705 году Ньюкомен изобрел первый промышленный паровой двигатель, что привело к необходимости контролировать работу паровых машин. В 1769 году Уатт усовершенствовал паровой двигатель, официально введя клапаны в область механической промышленности. Многие типы клапанов — такие как пробковые клапаны, предохранительные клапаны, обратные клапаны и бабочки — были широко использованы в паровых машинах. Изобретение Уатта ознаменовало начало широкомасштабного применения клапанов.

С 18-го по 19-й век стремительное расширение паровых машин в таких отраслях, как горное дело, металлургия, текстильная промышленность и производство машин, привело к увеличению спроса как на количество, так и на качество клапанов, что привело к появлению слайд-клапанов. Уотт также изобрел первый регулятор скорости, после чего контроль за потоком жидкости постепенно стал привлекать большее внимание. Впоследствии появление глобусного клапана со螺旋ным стеблем и клинового задвижки с трапециевидным резьбовым стеблем стало значительным прорывом в развитии клапанов. Введение этих двух типов клапанов не только удовлетворило растущие требования по давлению и температуре в отраслях того времени, но и начало удовлетворять потребность в регулировании потока.

Теоретически, первым настоящим клапаном в истории должен быть шаровой клапан или сферический пробковый клапан, с дизайном, прослеживаемым до работ Джона Уоллена и Джона Чарпмена в 19 веке — хотя они не были запущены в производство в то время. После Второй мировой войны развитие клапанов было обусловлено инициативами правительства; ВМС США были ранними сторонниками клапанов Джеймса Бьюри для использования в подводных лодках. В результате возникла серия новых исследований, испытаний и инноваций в технологии клапанов, при этом технология клапанов претерпела значительные изменения на фоне требований военного времени.

Из-за необходимости послевоенного восстановления во многих странах, в сочетании с развитием различных специальных материалов — таких как полимерные материалы, гладкие материалы, нержавеющая сталь и кобальтовые твердые сплавы — устаревшие пробковые и бабочки клапаны нашли новое применение. Шаровые клапаны и диафрагменные клапаны, эволюционировавшие из пробковых клапанов, быстро развивались в этот период. Глобусные клапаны, задвижки и другие типы клапанов увеличились в разнообразии и улучшились в качестве, постепенно устанавливая промышленность производства клапанов как важный сектор в механической промышленности.

В 1960-х годах развитые индустриализированные страны последовательно вошли в периоды экономического процветания. Продукция бывшей Западной Германии, Японии, Италии, Франции и Великобритании стремилась выйти на международный рынок, а экспорт клапанов был обусловлен экспортом комплектных механических установок.

С конца 1960-х до начала 1980-х годов бывшие колониальные страны добивались независимости одна за другой, срочно стремясь развивать национальную промышленность и импортируя большие объемы оборудования — включая клапаны — в то время как страны-экспортеры нефти активно инвестировали в высокодоходную нефтяную промышленность из-за нефтяного кризиса. Эти факторы в совокупности привели к периоду быстрого роста международного производства, торговли и развития клапанов, что еще больше способствовало развитию клапанной промышленности.

Китайская промышленность производства клапанов начала развиваться относительно поздно. В 1960-х годах начались усилия по разработке таких продуктов, как односидельные и двусидельные клапаны, в основном путем имитации конструкций бывшего Советского Союза. Из-за отсталой машиностроительной отрасли и низкой точности обработки эти продукты страдали от высокой утечки, однако все же были достаточны для общих требований управления промышленными процессами в то время.

Начиная с 1970-х годов, по мере расширения масштабов промышленного производства и увеличения требований к процессу управления, некоторые существующие регулирующие клапаны больше не соответствовали потребностям — таким как управление при высоком давлении, большом перепаде давления, криогенных или высокотемпературных условиях и коррозионных средах. Чтобы решить эту проблему, крупные нефтехимические предприятия начали импортировать не только оборудование, но и современные регулирующие клапаны, включая клапаны с балансированным сердечником и эксцентриковые поворотные клапаны, которые предоставили четкие направления для развития отечественных производителей. В результате, к концу 1970-х годов несколько производителей клапанов уже начали воспроизводить такие продукты, как эксцентриковый поворотный клапан.

Начиная с 1980-х годов, с внедрением политики реформ и открытости в Китае, ключевые предприятия были организованы для внедрения передовых технологий и обрабатывающего оборудования от зарубежных партнеров в проектировании и производственных процессах клапанов. Это значительно ускорило развитие технологий производства клапанов в Китае и качество продукции. Например, были разработаны различные типы клеточных клапанов и эксцентриковых поворотных клапанов, а также начались исследования компактных регулирующих клапанов. Параллельно с прогрессом крупных промышленных проектов, таких как электростанции, были разработаны различные типы приводов, включая электогидравлические и длинноходовые приводы, чтобы удовлетворить требования управления, связанные с высоким усилием, высоким крутящим моментом и увеличенным ходом. В 1990-х годах, после внедрения и освоения зарубежных передовых технологий, китайская промышленность регулирующих клапанов начала быстро расти, заполняя пробелы в специальных промышленных управлениях и поднимая общий промышленный стандарт, тем самым сокращая разрыв с международными уровнями. В настоящее время ведущие отечественные производители клапанов способны проектировать и производить различные клапаны в соответствии с международными стандартами, такими как ISO, DIN (немецкий) и AWWA (американский). Продукция некоторых производителей достигла международного уровня.