Дисковый затвор

Назначение

Дисковый поворотный затвор – вид трубопроводной арматуры с запирающим элементом в форме диска, который вращается вокруг своей оси, расположенной перпендикулярно оси трубопровода. Относятся к неполнопроходной арматуре. 

Все дисковые поворотные затворы являются запорно-регулирующими, то есть ими можно отрегулировать расход рабочей среды с определенной степенью точности. Изменяя расход рабочей среды, мы можем влиять на температуру и на другие параметры.

Но есть исключение – регулирующим не является один тип затвора – двухэксцентриковый фланцевый затвор. Это связано с особенностями конструкции данного изделия. Все остальные затворы являются запорно-регулирующими.

Требования 

• Затворы дисковые должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 53673, ТУ и КД.
• Номинальные размеры запорных дисковых затворов:
  – до PN25 включительно – от DN50 до DN2500 включительно;
  – свыше PN25 до PN250 включительно – в соответствии с КД.
• Номинальные давления запорных дисковых затворов – от PN0,01МПа(PN0,1) до PN25Мпа (PN250) включительно.

Классификация

По функциональному назначению

1. Запорный   
2. Запорно-регулирующий   
3. Регулирующий

Тип присоединения

По типу присоединения:

1. Межфланцевые (стяжные) – затвор располагается между фланцами трубопровода и сквозными шпильками стягиваются
2. Фланцевые – затворы, которые имеют собственные фланцы и прикручиваются к каждому из фланцев трубопровода
3. Под приварку – затворы с приварным соединением к трубопроводу
4. Муфтовые – соединяются с трубопроводом при помощи муфт  

Материал уплотнения в затворе

Возможные варианты:

1. Эластичное уплотнение   
2. Металл по металлу

Материал седлового уплотнения, с которым контактирует рабочая среда в 90% случаях EPDM (этилен-пропиленовый каучук). Существует огромный список веществ, которым подходит данный материал. 

Второй вариант уплотнения – это NBR (бутадиен-нитрильный каучук). Основное применение – это рабочие среды, где могут быть различные продукты переработки нефти или растительного масла. 

По температуре EPDM идет на достаточно широкий диапазон – это от -25 до +130 градусов. NBR идет на температуру от -15 до +80 C.

Есть еще такой материал как витон. Он обладает отличной химической стойкостью к различным агрессивным средам, имеет достаточно широкую температуру применения до 180 C. 

По типу привода

1. Электрический   
2. Пневматический   
3. Гидравлический   
4. Ручной   
5. Ручной с редуктором   
6. Под дистанционное управление

Затворы могут управляться рукояткой на малых диаметрах, где не надо прикладывать большие усилия для открытия-закрытия. С рукояткой они идут до DN 300, но начиная с DN 200, мы уже рекомендуем использовать редуктор.

Второй исполнительный механизм – это, непосредственно, сам редуктор. Редуктор можно поставить начиная от DN 40.

Четверть-оборотный электропривод, который ставится напрямую на фланец затвора.  Напрямую четверть-оборотные электроприводы ставятся до DN 600 включительно. Что касается затворов больших диаметров, там мы управляем уже через редуктор, если требуется автоматизация, многооборотным электроприводом. То есть, на сам затвор устанавливается четверть-оборотный редуктор, а на входной вал четверть оборотного редуктора устанавливается многооборотный электропривод, и таким образом, происходит управление.

Это оправдано с экономической точки зрения, потому что для управления большим затвором нужно очень мощный привод устанавливать напрямую, а так мы при управлении через редуктор, используя многооборотный привод менее мощный и более дешевый. 

По положению затвора

По исходному положению ЗЭл (РЭл) затвора:

1. НО – затвор открывается при прекращении подвода энергии, создающей перестановочное усилие   
2. НЗ – затвор закрывается при прекращении подвода энергии, создающей перестановочное усилие

По наличию эксцентриситета

По наличию эксцентриситета:

1. без эксцентриситета
2. двойной эксцентриситет – это смещение поворотной оси диска затвора в двух плоскостях
3. тройной эксцентриситет – помимо смещения поворотной оси, идет изменения геометрии формы диска

Конструкция и материальное исполнение

 

Материалы

Материал изготовления корпуса:

• чугун марки ВЧ40 – при температуре окружающей среды от -25 до +70 С
• углеродистая сталь марки 20Л – при температуре окружающей среды от -40 С 

Материал изготовления диска

• по умолчанию, чугун ВЧ40 с никелевым покрытием
• нержавеющая сталь – для химически агрессивных сред, если не подходит чугун

Крепление диска и вала

Диск затвора крепится к валу через, так называемую, протянутую посадку, через звезду и представляет собой цельный вал в  виде звездочки, к нему крепится диск затвора. Это наиболее надежное соединение вала и диска из всех вариантов, которые представлены на рынке сейчас.  

Штифтовое соединение – обеспечивается малая площадь на срез и такое соединение менее надежно. 

Что касается затворов большего диаметра, то есть DN 350 и выше, вал состоит из двух частей: верхнего штока и нижнего штока, и посадка, то есть крепление диска к валу, идет через через квадрат.

Любой тип затвора может быть оборудован устройством контроля положения затвора. 

Направление потока

• Существуют затворы, особенно это касается затворов с эксцентриситетами, где необходимо согласовывать направление рабочей среды по стрелке на корпусе. 
• Также, существуют затворы, в которых поток рабочей среды может иметь любое направление (двусторонняя герметичность). 

Цикл открытия-закрытия

Все дисковые поворотные затворы являются четверть-оборотной арматурой. То есть, для того, чтобы совершить цикл открытия-закрытия, нужно пройти путь в 90 градусов. 

Затворы являются неполно-проходной арматурой в отличие от задвижек. Потому что даже в полностью открытом положении, диск затвора всё равно будет находиться в проходном сечении, он полностью не освободит проход. В отличии, например, от задвижки, где мы можем перевести клин в полностью открытое положение, она уйдет в корпус и проход освободится. Задвижка будет полно-проходной арматурой, затвор – неполно-проходной.

Существует характеристика дискового затвора по пропускной способности KV и измеряется в метрах кубических в час [м3/ч]. В технической документации любой запорно-регулирующей арматуры приведены диаграммы, в которых можно посмотреть параметр КV, в зависимости от определенного угла открытия диска. Измерение KV выполняется в нормальных условиях. Нормальные условия – это температура рабочей среды 20 С и перепад давления на арматуре в 1 бар или в 1 кгс/см2. 

Подбор затвора

Подбор затвора, чаще всего, зависит от выбора следующих параметров:

1. Материал изготовления корпуса 
2. Материал уплотнения
3. Материал диска

Герметичность

Некоторые затворы имеют класс герметичности А, но чаще ниже. Также, существуют затворы с двусторонней герметичностью.

Двусторонняя герметичность – поток рабочей среды может иметь любое направление. Есть затворы, особенно это касается затворов с эксцентриситетами, где необходимо согласовывать направление рабочей среды со стрелкой на корпусе. Это связано с особенностями конструкции. 

Монтаж

Большая часть затворов может монтироваться только на воротниковые фланцы, это связанно с полноценным обжимом манжеты. Монтаж на плоские фланцы запрещен, за исключением вот ограниченной серии затворов, которые имеют широкую манжету.

Основное рекомендуемое монтажное положение – это расположение оси затвора горизонтально. Потому что, если поставить затвор вертикально, могут образовываться застойные зоны. При монтаже затвора с осью расположенной горизонтально застойных зон не образовывается. В таком положении предпочтительно ставить затворы любого диаметра, вплоть до самых больших 1000, 1200 мм.

Но не всегда можно смонтировать затвор таким образом. Поэтому затворы малых диаметров, до DN 350 включительно, допускается установка вертикально, исполнительным механизмом вверх или с отклонением от вертикальной ости +- 90С. Но установка исполнительного механизма вниз образом не допускается ни для одного из типов затворов.

Преимущества

К преимуществам затворов стоит отнести:

1. Относительно малые габариты
2. Небольшой вес 
3. Совмещение функций запорной и регулирующей арматуры.
4. Конструкция – простота ремонта и замены уплотнений
5. Наличие больших диаметров

Особенно малыми габаритами и весом обладают межфланцевые затворы. Например, задвижка имеет гораздо больший вес и габариты. 

Недостатки

Основные недостатки:

1. В открытом положении запирающий элемент в форме диска перекрывает часть проходного сечения, что ухудшает гидравлические характеристики трубопровода и затрудняет его механическую очистку и диагностирование
2. Высокое гидравлическое сопротивление при повороте диска. У затворов больших диаметров DN 350 и выше – для открытия и закрытия запирающего элемента требуется преодолевать большое гидравлическое сопротивление.

Это обусловлено именно конструкцией запирающего элемента. То есть, у задвижки, например, клин движется перпендикулярно потоку рабочей среды, соответственно гидравлическое сопротивление и усилие, которое нужно приложить для открытия и закрытия задвижки – значительно меньше, чем то усилие, которое нужно приложить для открытия-закрытия затвора.

Поэтому все изделия, начиная от DN 200 рекомендуется укомплектовывать редукторами либо электроприводами.