Затворы дисковые фланцевые Ду 50

Затворы дисковые фланцевые Ду 50: конструкция, применение и технические аспекты

Затвор дисковый фланцевый Ду 50 представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводах номинальным диаметром 50 мм (2 дюйма). Устройство относится к классу поворотных затворов, где запорным или регулирующим элементом служит диск, вращающийся вокруг оси, расположенной перпендикулярно или под углом к направлению потока. Фланцевое исполнение подразумевает наличие присоединительных фланцев по ГОСТ, DIN или ANSI, что обеспечивает надежное болтовое соединение с ответными фланцами трубопровода.

Конструктивные особенности и материалы исполнения

Конструкция дискового фланцевого затвора Ду 50 включает несколько ключевых компонентов:

• Корпус: Изготавливается методом литья или штамповки. Основные материалы — чугун (ЧЧ, ВЧШГ), углеродистая сталь (Ст20, 25Л), нержавеющая сталь (12Х18Н9Т, AISI 304, 316), реже — цветные сплавы. Корпус имеет цилиндрический или эксцентриковый проход, повторяющий условный диаметр Ду 50, и фланцы для крепления.
• Диск (заслонка, шибер): Запорный элемент, выполненный в форме диска. Материал диска часто соответствует материалу корпусных деталей, но в ряде конструкций для повышения коррозионной стойкости или износостойкости применяются биметаллические решения или диски с наплавкой.
• Уплотнение: Наиболее критичный элемент, определяющий герметичность. Существует два основных типа:
  • С резиновым (полимерным) седлом: Эластомерное кольцо (EPDM, NBR, Viton) монтируется в корпусе или на диске. Обеспечивает высокую герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2015, но ограничено по температуре и химической стойкости.
  • Металл-металл (сильфонное): Уплотнение достигается притиркой металлического диска к металлическому седлу в корпусе. Применяется для высоких температур и агрессивных сред, где полимеры неприменимы.
• Шпиндель (вал): Связывает диск с органом управления. Может быть выполнен как цельный с диском (обычный вал) или раздельным (с эксцентриком для отрыва диска от седла перед поворотом). Материал — сталь с антикоррозионным покрытием или нержавеющая сталь.
• Управление: Затвор Ду 50 может комплектоваться ручным редуктором (для больших усилий), рычагом с фиксатором или пневмо-, электро- гидроприводом для автоматизации.

Принцип действия и типы эксцентриситета

Принцип работы основан на повороте диска на 90° от полностью открытого до полностью закрытого положения. Ключевым для ресурса и герметичности является тип эксцентриситета:

• Центрированные: Ось диска совпадает с осью прохода. Недороги, но имеют высокий троговый момент и износ уплотнения. Чаще с резиновым седлом.
• Эксцентриковые: Ось диска смещена относительно оси прохода (радиальное смещение). Позволяет диску отходить от седла при открытии, снижая трение.
• Двойные эксцентриковые (двухэксцентриковые): Комбинация радиального и осевого смещения. При открытии диск полностью выходит из контакта с седлом, что минимизирует износ и позволяет использовать металлические седла.
• Тройные эксцентриковые (трехэксцентриковые): Дополнительный наклон оси контактной поверхности седла. Обеспечивает герметичность «металл-металл» класса «А» и применяется для ответственных применений с высокими параметрами (температура, давление).

Основные технические характеристики (ТХ) для Ду 50

Технические параметры варьируются в зависимости от производителя и модели, но общие рамки для затворов Ду 50 следующие:

Параметр	Типичные значения для Ду 50	Примечания
Номинальный диаметр (Ду, DN)	50 мм	Соответствует наружному диаметру трубопровода ≈57 мм (труба 57х3.5).
Номинальное давление (Ру, PN)	PN6, PN10, PN16, PN25	Наиболее распространены PN16 (16 бар). Для стальных исполнений может быть Class 150, 300 по ANSI.
Рабочая температура	От -40°C до +120°C (для EPDM) До +425°C (для металл-металл)	Зависит от материала уплотнения и корпуса.
Рабочая среда	Вода, пар, воздух, газ, нефтепродукты, слабоагрессивные среды.	Материал исполнения подбирается под конкретную среду.
Строительная длина	43 мм (по ГОСТ 12521-89), 33 мм (по ISO 5752)	Короткая строительная длина — ключевое преимущество перед задвижками.
Степень герметичности	Класс А (без видимых протечек), Б	По ГОСТ 9544. Класс А — норма для затворов с эластомерным уплотнением.
Крутящий момент для управления	30-80 Н·м (зависит от давления)	Определяет выбор редуктора или типа привода.

Области применения и выбор материала

Затворы дисковые фланцевые Ду 50 находят широкое применение в системах теплоснабжения (в качестве запорной арматуры на ответвлениях, для дренажа), водоснабжения и водоотведения, вентиляции и кондиционирования, на технологических линиях в пищевой и химической промышленности, в судовых системах. Выбор конкретного исполнения определяется условиями эксплуатации:

• Чугун + EPDM: Для холодной и горячей воды (до 120°C), пара низкого давления, воздуха. Наиболее экономичное и распространенное решение для ЖКХ.
• Нержавеющая сталь AISI 316 + EPDM/Viton/PTFE: Для агрессивных сред: морская вода, растворы, пищевые продукты.
• Углеродистая сталь + нержавеющий диск + металл-металл (тройной эксцентрик): Для энергетики, магистральных трубопроводов с углеводородами, пара высокого давления.

Преимущества и недостатки по сравнению с другой арматурой (задвижками, кранами)

Преимущества:

• Малая строительная длина и высота, что экономит пространство.
• Быстрое открытие/закрытие (поворот на 90°).
• Простая конструкция, ремонтопригодность (часто возможна замена уплотнения in situ).
• Хорошие регулировочные характеристики в определенном диапазоне.
• Относительно низкая стоимость, особенно в диаметрах до Ду 200.

Недостатки:

• Высокое гидравлическое сопротивление в открытом положении из-за диска в проточной части.
• Ограничения по рабочему давлению (как правило, до PN40) по сравнению с задвижками.
• Для центрированных моделей — высокий износ уплотнения и большой требуемый момент.
• При использовании для регулирования возможна кавитация и вибрация диска.

Монтаж, эксплуатация и обслуживание

Монтаж фланцевого затвора Ду 50 осуществляется на ответные фланцы трубопровода с установкой прокладки (паронит, фторопласт, графит) соответствующего давления и среды. Болтовые соединения должны затягиваться крест-накрест с рекомендованным моментом. Критически важно обеспечить соосность фланцев и отсутствие напряжений в корпусе затвора. Перед монтажом необходимо убедиться, что диск находится в частично открытом положении (≈10°).

В процессе эксплуатации требуется периодическая проверка герметичности, состояние наружного покрытия, работа привода. Для моделей с эластомерным седлом запрещена эксплуатация при параметрах, выходящих за пределы, указанные для материала уплотнения. Обслуживание, как правило, сводится к подтяжке сальникового уплотнения (если оно есть) и замене уплотнительного кольца при потере герметичности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается затвор дисковый от задвижки и шарового крана для Ду 50?

Затвор дисковый занимает промежуточное положение. По сравнению с задвижкой (клиновой, шиберной) он короче, легче, быстрее срабатывает, но имеет большее гидросопротивление и, как правило, меньшее допустимое давление. По сравнению с шаровым краном того же диаметра затвор часто дешевле, особенно в стальных и чугунных исполнениях, и может лучше подходить для регулирования потока, но шаровой кран имеет нулевое сопротивление и абсолютно герметичное шаровое уплотнение в классе «металл-металл».

Как правильно подобрать материал уплотнения (седла) для затвора Ду 50?

Выбор зависит от рабочей среды и температуры:

• EPDM (этилен-пропиленовый каучук): Вода (питьевая, техническая) до 120°C, пар, щелочи, слабые кислоты. Нефтестойкость низкая.
• NBR (нитрильный каучук): Нефтепродукты, масла, углеводороды, природный газ.
• Viton (фторкаучук): Агрессивные химические среды, высокие температуры (до 180°C), углеводороды. Высокая стоимость.
• PTFE (фторопласт): Универсальная химическая стойкость, но менее эластичен. Часто используется в виде композиций.

Можно ли использовать затвор Ду 50 PN16 для пара давлением 10 бар?

Да, можно, но с существенными оговорками. Необходимо проверить паспортные данные конкретного затвора: указана ли рабочая среда «пар», и какая максимальная температура для данного уплотнения. Например, для EPDM максимальная температура обычно 120-150°C, что соответствует насыщенному пару давлением не более 2-3 бар. Для пара 10 бар (температура ≈180°C) необходимо уплотнение из Viton или, чаще, металлическое седло (тройной эксцентрик).

Что означает маркировка «30с41нж Ду50 PN16»?

Это условное обозначение по российскому стандарту:

• 30 — тип арматуры: затвор (поворотный дисковый).
• с — материал корпуса: сталь углеродистая.
• 41 — номер модели (конструктивное исполнение).
• нж — материал уплотнительных поверхностей: нержавеющая сталь.
• Ду50 — условный проход 50 мм.
• PN16 — номинальное давление 16 бар.

Почему затвор с ручным управлением может «заклинить» в закрытом положении после длительной стоянки?

Основные причины:

• Отложения и кристаллизация рабочей среды на диске и корпусе (особенно в системах с жесткой водой, рассолами).
• Коррозия металлических поверхностей в зоне контакта диска и седла.
• Деформация или «прикипание» эластомерного уплотнения к металлу из-за отсутствия движения и высокого контактного давления.

Для предотвращения рекомендуется периодическое (хотя бы раз в квартал) проворачивание затвора. Для борьбы с заклиниванием в конструкциях используют эксцентриситет, отрывающий диск от седла в начале поворота.

Какой тип привода (электрический или пневматический) выбрать для автоматизации затвора Ду 50?

Выбор зависит от доступности источника энергии и требований к безопасности:

• Пневмопривод (пневмоцилиндр или пневмомотор): Предпочтителен во взрывоопасных зонах, так как не создает искры. Быстродействующий, но требует компрессорной установки и воздухопроводов. Развиваемого момента обычно достаточно для Ду 50 даже при высоком перепаде давления.
• Электропривод: Более прост в подводе энергии, проще в интеграции в АСУ ТП. Требует взрывозащищенного исполнения для опасных зон. Скорость срабатывания обычно ниже, чем у пневматики. Крутящий момент подбирается по каталогу в зависимости от требуемого значения для конкретного затвора.

Для обоих типов приводов на затвор Ду 50 обязательна установка концевых выключателей и, как правило, редуктора (в самом приводе или отдельного).