Zawory kołnierzowe (waflowe): kulowe, obrotowe

Zasuwa to rodzaj zasuwy odcinającej służącej do blokowania lub zmiany przepustowości transportowanego czynnika roboczego w rurociągach technologicznych, przemysłowych i sanitarnych.

W artykule przedstawiono zawory kołnierzowe. Rozważymy modyfikacje klinowe, równoległe, szczękowe, bramowe i wężowe, przestudiujemy cechy konstrukcyjne okuć i ich charakterystykę działania.

Treść artykułu

Przeznaczenie funkcjonalne i cechy konstrukcyjne

Stalowe zasuwy kołnierzowe różnią się od innych rodzajów armatury rurociągowej tym, że mechanizm blokujący w nich porusza się prostopadle do ruchu czynnika roboczego. Takie konstrukcje produkowane są w średnicach 15-2000 mm, są przeznaczone do montażu na rurociągach, których temperatura robocza nie przekracza 600 stopni przy ciśnieniu do 25 MPa.

Zasuwy mają szerokie zastosowanie we wszystkich gałęziach przemysłu:

• systemy zaopatrzenia w wodę i komunikacja grzewcza usług mieszkaniowych i komunalnych;
• systemy transportu ropy i gazu;
• główne rurociągi przemysłu energetycznego.

Dystrybucja tego typu kształtek rurociągowych wynika z następujących zalet eksploatacyjnych:

• prostota i łatwość konserwacji projektu;
• minimalna długość konstrukcji;
• niezawodność w trudnych warunkach eksploatacyjnych;
• niski poziom oporu hydraulicznego.

Zasuwy mają również wady, z których główną jest duża wysokość całkowita konstrukcji, co jest szczególnie charakterystyczne dla produktów z wrzecionem przesuwnym, w którym skok trzpienia musi być równy pełnej średnicy otworu przelotowego. Wadą jest również długi czas otwarcia i skłonność do eksploatacyjnego zużycia elementów uszczelniających, w wyniku czego zawory wymagają okresowej konserwacji i konserwacji.

Należy pamiętać, że cechy konstrukcyjne zaworów nie implikują ich zastosowania jako zaworów regulacyjnych - podczas pracy mechanizm blokujący musi znajdować się w skrajnie otwartej lub zamkniętej pozycji, nie w półproduktach.

Prawie wszystkie typy zasuw są produkowane w konfiguracji pełnego otworu - przekrój otworu przelotowego jest identyczny ze średnicą rur, na których montowany jest produkt. Zasuwy redukcyjne (o zwężonym przekroju otworu przelotowego) są również produkowane, ale mają wąski zakres zastosowania - montuje się je tylko na rurociągach, do sterowania zasuw, na których konieczne jest zmniejszenie momentu obrotowego wywieranego przez medium robocze.

Mechanizmem sterującym w zaworach jest kierownica ręczna, zdarzają się również konstrukcje wyposażone w napędy hydrauliczne lub elektryczne, rzadziej z napędem pneumatycznym. Zasuwy wielkogabarytowe, w których zaimplementowano sterowanie ręczne, wyposażone są w przekładnię ułatwiającą wysiłek podczas otwierania.

Zastosowana technologia produkcji i materiały

Zasuwy w zależności od metody wykonania dzielimy na odlewane i spawane. Metoda odlewania wytwarza stal, aluminium, a za pomocą złącza spawanego tytan i niektóre odmiany wyrobów stalowych. Pod względem wytrzymałości i niezawodności konstrukcje spawane praktycznie nie ustępują odpowiednikom odlewanym.

Elementy uszczelniające armatury mogą być wykonane z PTFE, mosiądzu lub gumy. W produkcji najczęściej stosuje się materiały elastyczne (guma i kauczuk syntetyczny - EPDM) (gdzie ścianki mechanizmu blokującego pokryte są gumą) oraz konstrukcje węży (wąż zaciskowy wykonany jest z gumy).

Zasuwy mają oznaczenie typu ujednolicone zgodnie z GOST nr 9698 30nzh42p du50, w którym:

• 30 - nomenklatura zbrojenia (można również użyć liczby 31);
• nzh - oznaczenie materiału, z którego wykonana jest konstrukcja, w tym przypadku nzh - stal nierdzewna (s - stal węglowa, ls - stal stopowa, h - żeliwo, tn - tytan);
• 42 - numer modelu;
• p - materiał do produkcji elementów uszczelniających (p - plastik, br - brąz lub mosiądz, p - guma, p - plastik);
• DN50 - średnica 50 mm (zmienia się w zakresie 15-2000 mm).

Kołnierz montażowy zasuwy Du219 (wideo)

Zasada działania i odmiany

Zasada działania wszystkich typów zaworów jest do siebie podobna. Korpus zaworu i pokrywa tworzą wnękę, w której umieszczona jest jednostka blokująca. Na korpusie osadzone są kołnierze, przez które zawór jest połączony z rurociągiem. W zależności od rodzaju połączenia, konstrukcja może być kołnierzowa i płytkowa, która jest zaciskana pomiędzy kołnierzami sąsiednich odcinków rurociągu (zasuwa płytkowa ma znacznie mniejsze gabaryty.

Wewnątrz korpusu, obok elementu blokującego, znajdują się dwa gniazda (równoległe lub pod pewnym kątem do siebie). Regulacja żaluzji odbywa się poprzez obrót siłownika, do którego mechanizm blokujący jest połączony za pomocą trzpienia. W zależności od zasady ruchu trzpienia, zawór może być chowany (trzpień wykonuje obrotowy ruch translacyjny podczas zamykania) lub obrotowy (wyłącznie ruch obrotowy).

Trzpień jest zainstalowany wewnątrz nakrętki biegnącej, ten zespół nazywa się parą gwintowaną. Nakrętka, gdy napęd się obraca, zapewnia ruch elementu blokującego w zadanym kierunku. Gdy zawór jest przesunięty do pozycji zamkniętej, jego ścianki są dociskane do powierzchni uszczelniających gniazda, natomiast w pozycji otwartej zawór całkowicie wychodzi z otworu korpusu.

Główną klasyfikację zaworów przeprowadza się w zależności od rodzaju mechanizmu blokującego, zgodnie z którym zawory dzielą się na:

• klin;
• równoległy;
• Brama;
• wąż gumowy.

Żaluzja ma kształt stożkowy, podczas zamykania wchodzi w ustawione pod zadanym kątem względem siebie siodła i zamyka otwór przelotowy. Klin w zależności od projektu może być sztywny lub klinkietowy.

Klin typu sztywnego (stal) zapewnia maksymalną szczelność w pozycji zamkniętej, jednak eksploatacji tej konstrukcji może towarzyszyć szereg problemów związanych z zacinaniem się zaworu na skutek wahań temperatury lub uszkodzenia powierzchni uszczelniających na skutek korozji .

Zasuwa kołnierzowa posiada zasuwę, składającą się z dwóch umieszczonych pod kątem do siebie, które są ze sobą sztywno połączone. Taka konstrukcja jest wysoce niezawodna - nie zacina się, uszczelnienia ulegają minimalnemu zużyciu, a zmiana położenia zaworu wymaga znacznie mniej wysiłku. Zasuwa kołnierzowa jest najczęstszym rodzajem armatury okrętowej.

Zawór składa się z dwóch dysków, które poruszają się pomiędzy równoległymi gniazdami uszczelniającymi. Odmianą konstrukcji równoległej jest to, że jednostka blokująca ma podobną konstrukcję, jednak żaluzja składa się z 1 dysku.

Zasuwy są instalowane na rurociągach z jednokierunkowym ruchem czynnika roboczego. Ze względu na prostotę konstrukcji nie jest w stanie zapewnić maksymalnej szczelności stropu, jednak zasuwa przesuwna jest konserwowana, co pozwala na zastosowanie takich konstrukcji w instalacjach kanalizacyjnych transportujących ciecze o dużej zawartości cząstek mechanicznych .

Zawory typu wężowego zasadniczo różnią się od poprzednio rozważanych odpowiedników. W ich konstrukcji nie ma gniazd uszczelniających - przepływ roboczy krąży wewnątrz elastycznego gumowego węża, który całkowicie izoluje wewnętrzne powierzchnie korpusu od transportowanej cieczy. Blokowanie przepływu odbywa się poprzez ściśnięcie węża prętem.

Takie konstrukcje przeznaczone są do montażu na rurociągach transportujących substancje lepkie i chemicznie agresywne ciecze, pod wpływem których dochodzi do przyspieszonej korozji stali - guma jest materiałem odpornym na większość związków chemicznych. Działanie tych zaworów jest możliwe w temperaturach do 110 stopni i ciśnienie czynnika roboczego do 1,6 MPa.