В области промышленного управления потоками дисковые затворы получили широкое распространение благодаря своей компактной конструкции, быстрому срабатыванию и низкому гидравлическому сопротивлению. В центре их работы находится вращающийся «крыло бабочки» — диск затвора. Он одновременно выполняет роль заслонки, перекрывающей поток, и лопатки, регулирующей его. Даже малейшее изменение угла поворота диска напрямую влияет на движение среды в трубопроводе.
Однако внешне схожие затворы могут существенно различаться по герметичности, сроку службы и диапазону применения. Причина этих различий заключается в выборе материала и особенностях конструкции диска. Понимание этих характеристик является ключом к правильной оценке реальных эксплуатационных свойств дискового затвора.
Функции и роль диска дискового затвора
Чтобы по достоинству оценить значение конструкции диска, необходимо сначала понять его основные функции. Под воздействием штока диск поворачивается на 90° внутри корпуса затвора, обеспечивая как запирание, так и регулирование потока:
- Запорная функция: при угле 0° диск плотно прижимается к седлу, создавая надёжное уплотнение. При 90° диск располагается параллельно направлению потока, что сводит перепад давления к минимуму.
- Регулирование потока: в диапазоне от 0° до 90° степень открытия диска определяет эффективную площадь проходного сечения, тем самым контролируя объём среды, проходящей через затвор.
Распространённые конструкции диска дискового затвора и области применения
Не все диски дисковых затворов одинаковы. Их геометрия тщательно проектируется для работы в разных условиях и достижения требуемых характеристик. Наиболее распространённые типы включают:
- Концентрический диск
Особенности конструкции: центр вращения диска совпадает с центром седла (концентрическая схема), уплотняющая поверхность равномерно распределена по кромке диска.
Применение: подходит для стандартных запорных задач, где высокая точность регулирования не требуется. Обычно используется с мягкими уплотнениями (например, из резины или PTFE) для обеспечения плотного закрытия. Это стандартная конфигурация для затворов с мягким седлом.
- Диск с двойным эксцентриситетом (высокопроизводительный дисковый затвор)
Особенности конструкции: ось вращения диска смещена относительно линии седла и оси трубопровода. Благодаря этому диск постепенно входит в контакт с седлом или выходит из него, что снижает трение и износ.
Применение: позволяет применять металлические седла, обеспечивая стойкость к более высоким давлениям и температурам. Оптимально для средних и высоких давлений, где требуется надёжное регулирование потока.
- Диск с тройным эксцентриситетом
Особенности конструкции: на основе двойного эксцентриситета добавляется третье смещение — конический угол поверхности уплотнения седла. Это создаёт клиновидное, «кулачковое» действие, обеспечивающее герметичное уплотнение без трения и полное отсутствие утечек.
Применение: широко применяется в критически важных отраслях — нефть и газ, энергетика, химическая промышленность, где затворы должны выдерживать высокие температуры, агрессивные среды и обеспечивать строгое «ноль утечек».
Основные материалы для дисков дисковых затворов
Материал диска дискового затвора напрямую определяет его пригодность для работы в различных средах и условиях эксплуатации. Каждый материал отличается по прочности, коррозионной стойкости и стоимости. Поэтому выбор диска должен учитывать характеристики рабочей среды, а также температуру, давление и агрессивность системы. Наиболее распространённые материалы включают:
Материал | Ключевые особенности | Типичные области применения |
Недорогой и прочный; часто покрывается эпоксидным слоем для повышения коррозионной стойкости | Городское водоснабжение, системы HVAC, чистая вода и слабоагрессивные среды | |
Углеродистая сталь (WCB и др.) | Отличная механическая прочность и высокая стойкость к давлению | Промышленные трубопроводы общего назначения, транспортировка нефти |
Высокая коррозионная стойкость; марки 316/316L лучше работают в средах с высоким содержанием хлоридов | Пищевая промышленность, фармацевтика, химическая отрасль, судостроение | |
Поверхность покрыта PTFE, обеспечивая практически универсальную стойкость к кислотам, щелочам и растворителям; низкий коэффициент трения для плавной работы | Агрессивные среды, химические предприятия, фармацевтические системы, сверхчистая вода | |
Дуплексная / супердуплексная сталь (2205/2507) | Сочетает высокую прочность и выдающуюся стойкость к коррозионному растрескиванию в средах с хлоридами | Опреснение морской воды, морские платформы, тяжёлые химические условия |
Титановые сплавы | Исключительная стойкость к коррозии в морской воде и средах с хлоридами | Морское машиностроение, системы обработки морской воды, высокотехнологичные химические установки |
Некоторые покупатели могут задаться вопросом, почему при заказе нержавеющей стали 416 диск маркируется как CF8M. Дело в том, что CF8M соответствует литой стали марки 316 по стандарту ASTM A351, которая лучше подходит для прямого контакта с рабочей средой. В то время как нержавеющая сталь 416 относится к мартенситным маркам: она обладает высокой прочностью, но ограниченной коррозионной стойкостью, поэтому чаще используется для штоков клапанов, а не для дисков.
Подробнее см. нашу статью: «Руководство по материалам дисковых затворов из нержавеющей стали: CF8, CF8M, 304 и 316».
Ключевые факторы выбора диска дискового затвора
При выборе дискового затвора конструкция диска играет решающую роль в общей производительности и сроке службы оборудования. Следует учитывать следующие факторы:
- Управление потоком: требуется ли вам точное регулирование расхода? Профиль диска определяет характеристику потока — линейную или равнопроцентную.
- Потери давления: более тонкие и обтекаемые диски снижают сопротивление при открытии, что помогает уменьшить энергопотребление насосных систем.
- Кавитация и эрозия: при высоком перепаде давления на затворе возрастает риск кавитации и эрозии. Использование дисков с направляющими отверстиями или специальным профилем позволяет снизить вероятность повреждений.
- Крутящий момент: конструкция диска напрямую влияет на усилие, необходимое для открытия или закрытия затвора. Высокопроизводительные эксцентрические дисковые затворы, как правило, требуют меньшего крутящего момента по сравнению с концентрическими при высоком давлении, что позволяет использовать более компактные и экономичные приводы.
Хотя диск дискового затвора может показаться простой деталью, именно он определяет эксплуатационные характеристики всего клапана. Выбирая правильную конструкцию и материал диска, можно не только повысить герметичность и надёжность системы, но и продлить срок службы оборудования, а также снизить эксплуатационные расходы.
Если вы ищете высокопроизводительные решения для дисковых затворов, адаптированные под различные условия эксплуатации, приглашаем вас связаться с TFW Valve для получения профессиональных рекомендаций по выбору и технической поддержки.
