Как работает дисковый поворотный затвор: устройство и принцип действия
Дисковый поворотный затвор работает по принципу вращения запорного диска в корпусе: при повороте на 90 градусов диск переходит из положения «открыто»: вдоль потока: в положение «закрыто»: поперёк потока. Конструкция занимает минимум места по длине трубопровода, весит в 3–5 раз меньше шарового крана сопоставимого диаметра и обеспечивает полное перекрытие потока за 5–15 секунд. Затворы этого типа выпускаются на диаметры условного прохода от 50 до 3000 мм и применяются в системах водоснабжения, вентиляции, нефтепереработки и химической промышленности.
Конструктивные элементы затвора
Корпус затвора выполняется вафельным (без фланцев, зажимается между ответными фланцами трубопровода), с одним фланцем или двухфланцевым. Чугунные и стальные корпуса используются для воды, пара и нейтральных сред. Диск изготавливают из нержавеющей стали, чугуна с покрытием или специальных сплавов в зависимости от рабочей среды. Седло выполняется в виде эластичного вкладыша из резины (EPDM, NBR, силикон) или металла. Резиновое седло обеспечивает герметичность класса А по нулевой утечке, но ограничивает рабочую температуру диапазоном минус 20 до плюс 150 градусов Цельсия. Металлическое седло выдерживает до 450–600 градусов Цельсия и применяется на трубопроводах пара высокого давления. Шток соединяет диск с приводом; в двухштоковой конструкции нижний шток вставлен в «слепое» отверстие корпуса и не создаёт потенциальных мест утечки.
Принцип действия при открытии и закрытии
В закрытом положении диск стоит перпендикулярно оси трубопровода и прижат к седлу давлением среды. Для открытия привод поворачивает шток, который жёстко связан с диском. На первых 5–10 градусах поворота диск отрывается от седла, преодолевая усилие прижима. Затем он поворачивается в плоскость, параллельную потоку, и гидравлическое сопротивление резко падает. В полностью открытом положении диск находится под углом 0–5 градусов к оси потока, создавая минимальное гидравлическое сопротивление с коэффициентом сопротивления Kv в 1,5–3 раза выше, чем у задвижки, но значительно меньше, чем у клапана. При закрытии шток поворачивается в обратном направлении, диск снова встаёт поперёк потока и прижимается к седлу.
Типы приводов и управление
Ручной привод с рычагом или редуктором применяется на затворах диаметром до 300–400 мм при давлении до 1,6 МПа. Редукторный ручной привод снижает усилие на штоке в 10–50 раз и позволяет управлять затворами диаметром до 1200 мм. Пневматический привод обеспечивает автоматическое открытие и закрытие за 2–10 секунд при давлении воздуха 0,4–0,8 МПа. Электрический привод позволяет дистанционное управление и интеграцию в системы АСУ ТП. На российских производственных объектах электроприводные затворы подключают к контроллерам по интерфейсу 4–20 мА или через протокол Modbus. Гидравлический привод используется на крупных магистральных трубопроводах диаметром 800–3000 мм, где требуется большое управляющее усилие.
Выбор и монтаж
При подборе затвора учитывают условное давление (PN), условный диаметр (DN), рабочую температуру и состав среды. Для агрессивных сред выбирают затворы с седлом из PTFE (тефлон) или металлическим. Монтаж вафельного затвора выполняют между стандартными фланцами с установкой центрирующих шпилек. Важно соблюдать ориентацию: шток должен быть расположен горизонтально или под углом не более 45 градусов от горизонтали, чтобы вес диска не создавал дополнительной нагрузки на подшипники. Затворы с мягким уплотнением нельзя применять в положении, когда в закрытом состоянии на диск действует вакуум, так как это выдавливает седло из корпуса. Срок службы качественного затвора с резиновым седлом составляет 100 000 циклов открытие/закрытие, что соответствует 15–25 годам работы при типичной частоте переключений.
