Затвор дисковый поворотный Ду 100 РУ(PN) 16 кгс/см²: конструкция, применение и технические аспекты

Затвор дисковый поворотный (дисковый поворотный затвор, ДПЗ) с условным диаметром (Ду) 100 мм и условным давлением (РУ или PN) 16 кгс/см² (что соответствует PN16 по современной международной классификации) представляет собой запорную, регулирующую или отсечную арматуру, в которой запирающий элемент выполнен в форме диска, вращающегося вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока рабочей среды. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных в системах водоснабжения, теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования, а также в различных технологических линиях промышленных предприятий.

Конструктивные особенности и принцип действия

Основными элементами конструкции дискового поворотного затвора Ду 100 PN16 являются:

• Корпус. Для Ду 100 изготавливается, как правило, методом литья из чугуна (GGG-40, GGG-50 по DIN EN 1563), углеродистой (WCB) или нержавеющей стали (CF8, CF8M). Корпус может быть цельнолитым или разборным (фланцевые части соединены болтами). Внутренняя полость часто имеет футеровку из EPDM, NBR, Viton для обеспечения герметичности и коррозионной стойкости.
• Диск (затвор). Элемент, непосредственно перекрывающий поток. Для Ду 100 выполняется из нержавеющей стали (AISI 304, AISI 316) или углеродистой стали с защитным покрытием. Форма диска (двух- или трехэксцентриковая, концентрическая) определяет тип затвора и его характеристики.
• Уплотнение. Критически важный элемент, обеспечивающий герметичность в закрытом положении. В затворах Ду 100 PN16 применяются уплотнения двух типов: мягкое (резиновое кольцо, зафиксированное на диске или в корпусе) и металлическое (система «металл-металл», характерная для трехэксцентриковых моделей).
• Шпиндель (вал). Передает крутящий момент от привода к диску. Для обеспечения герметичности прохода вала через корпус используются сальниковые уплотнения или торцевые уплотнительные кольца. Шпиндель изготавливается из коррозионностойкой стали.
• Привод. Затвор Ду 100 PN16 может управляться вручную (с помощью рычага или маховика с редуктором) или автоматически (электрическим, пневматическим или гидравлическим приводом). Привод крепится на фланец стандарта ISO 5211.

Принцип действия основан на повороте диска на 90° (реже на больший угол) от полностью открытого до полностью закрытого положения. В открытом положении диск соосен потоку, создавая минимальное гидравлическое сопротивление. В закрытом положении его плоскость перпендикулярна потоку, перекрывая проход.

Классификация и типы дисковых затворов Ду 100 PN16

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам:

• По типу уплотнения:
  • С резиновым уплотнением (мягким седлом). Обеспечивают высокую герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2015 (нулевая утечка). Рабочая температура ограничена свойствами эластомера (обычно до +120°C для EPDM).
  • С металлическим уплотнением (твердым седлом). Трехэксцентриковые затворы, где диск прижимается к коническому седлу из нержавеющей стали. Позволяют работать с высокими температурами (до +425°C и выше) и агрессивными средами, но герметичность обычно соответствует классу «В» или «С».
• По способу монтажа:
  • Межфланцевый (wafer type). Наиболее распространенный для Ду 100. Затвор устанавливается между двумя ответными фланцами трубопровода и стягивается шпильками или болтами, проходящими через его корпус. Компактен, имеет меньший вес и стоимость.
  • Фланцевый (lug type). Имеет собственные резьбовые проушины (лапы), что позволяет монтировать его между фланцами без сквозных шпилек, а также отсекать участок трубопровода с одной стороны.
  • С приварными патрубками. Для особо ответственных применений, где исключается фланцевое соединение.

Основные технические характеристики и материалы

Для типового дискового затвора Ду 100 PN16 параметры можно свести в следующие таблицы.

Таблица 1. Базовые технические параметры

Параметр	Значение / Описание
Условный диаметр (DN)	100 мм
Условное давление (PN)	16 бар (1,6 МПа, ~16 кгс/см²)
Рабочее давление	Зависит от температуры среды, см. таблицу 2
Исполнение по герметичности	Класс А (мягкое уплотнение), Класс B/C (металлическое уплотнение)
Температура рабочей среды	От -15°C до +120°C (EPDM), до +200°C (NBR), до +425°C (металл. уплотнение)
Угол поворота	0° — 90°
Коэффициент гидравлического сопротивления (ξ)	~0.2 — 0.6 (в открытом положении)
Присоединение к приводу	ISO 5211 (стандартно F07-F10 для Ду100)
Материал корпуса	Чугун GGG-40, Сталь WCB, Нерж. сталь CF8
Материал диска	Нерж. сталь AISI 304/316, с покрытием
Материал уплотнения	EPDM, NBR, Viton (FKM), PTFE, Нерж. сталь
Материал шпинделя	Нерж. сталь AISI 420, AISI 316

Таблица 2. Зависимость рабочего давления от температуры (пример для EPDM)

Температура среды, °C	Максимальное рабочее давление, бар
-10 до +20	16
+50	14
+80	11
+100	9
+120	6.5

Области применения и монтаж

Затворы Ду 100 PN16 применяются в системах с умеренным давлением и температурой:

• Холодное и горячее водоснабжение (включая питьевое).
• Системы отопления (тепловые пункты, магистрали).
• Вентиляция и кондиционирование (воздуховоды большого сечения).
• Пожаротушение.
• Орошение и мелиорация.
• Химическая и пищевая промышленность (при совместимости материалов с рабочей средой).

Монтаж межфланцевого затвора Ду 100 требует соблюдения ряда правил:
1. Проверить чистоту фланцев трубопровода и отсутствие в зоне монтажа посторонних предметов.
2. Убедиться, что диск затвора находится в приоткрытом положении (примерно 10-15°).
3. Совместить отверстия в корпусе затвора с отверстиями во фланцах. Использовать центрирующие монтажные шпильки.
4. Установить все болты/шпильки и произвести равномерную затяжку крест-накрест в несколько проходов с моментом, указанным в паспорте изделия. Перетяжка может привести к деформации корпуса и заклиниванию диска.
5. После монтажа провести полный цикл открытия-закрытия, убедившись в отсутствии заеданий.

Преимущества и недостатки по сравнению с другой запорной арматурой

Преимущества:

• Компактность и малая строительная длина (по сравнению с задвижкой Ду 100).
• Малый вес, что снижает нагрузку на трубопровод.
• Простота конструкции, легкость монтажа и обслуживания.
• Быстрое срабатывание (поворот на 90°).
• Низкое гидравлическое сопротивление в открытом положении.
• Хорошие регулирующие характеристики (в определенном диапазоне углов).
• Относительно низкая стоимость.

Недостатки:

• Наличие зоны застоя за диском в открытом положении (важно для гигиенических сред).
• Ограниченная стойкость резиновых уплотнений к высоким температурам и некоторым агрессивным средам.
• При больших перепадах давления создается значительный крутящий момент, требующий мощного привода.
• В общем случае не подлежат ремонту «в поле» при повреждении основного уплотнения (требуется замена).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается РУ 16 от PN16?

РУ 16 (рабочее условное давление, кгс/см²) — это устаревшее, но до сих пор распространенное в СНГ обозначение. PN16 (Nominal Pressure, бар) — современное международное обозначение по стандартам ISO и EN. Численно они близки (1 кгс/см² ≈ 0.98 бар), поэтому для практических целей арматуру РУ 16 и PN16 считают взаимозаменяемой. Точное соответствие необходимо проверять по заводскому паспорту, где указаны допустимые давления при различных температурах.

Можно ли использовать затвор Ду 100 PN16 для пара?

Затворы с мягким резиновым уплотнением (EPDM, NBR) для пара не применяются из-за ограничения по температуре. Для пара низкого давления (до 16 бар) могут использоваться трехэксцентриковые дисковые затворы с металлическим уплотнением, рассчитанные на соответствующий температурный режим. Необходимо выбирать модель, сертифицированную именно для паровой службы.

Какой привод выбрать для затвора Ду 100 PN16?

Выбор привода зависит от требуемой функции и условий эксплуатации:
— Ручной рычаг: для редко переключаемой арматуры в легко доступных местах.
— Ручной редуктор (маховое колесо): для затворов, работающих под высоким перепадом давления, где усилие на рычаг слишком велико.
— Электрический привод (электропривод): для автоматизации, дистанционного управления, интеграции в АСУ ТП.
— Пневмопривод: для взрывоопасных зон или объектов со сжатым воздухом.
Крутящий момент привода должен на 20-25% превышать расчетный момент затвора при заданных условиях.

Почему затвор может не перекрывать поток полностью?

Возможные причины:
1. Механическое повреждение уплотнительной поверхности диска или седла (эрозия, кавитация, абразивный износ).
2. Попадание твердых частиц (окалина, песок) в зону уплотнения.
3. Недостаточный крутящий момент привода.
4. Неправильная установка (перетяжка фланцев, приведшая к деформации корпуса и заклиниванию диска).
5. Износ или «прикипание» шпинделя.

Как правильно хранить и обслуживать дисковый затвор?

Хранить арматуру следует в закрытом помещении, в упаковке, защищающей от атмосферных воздействий. Диск должен быть слегка приоткрыт (5-10°). Периодическое обслуживание в процессе эксплуатации включает:
— Визуальный контроль.
— Проверку легкости хода (вручную, при отключенном приводе).
— Смазку шпинделя и элементов привода (если предусмотрено конструкцией).
— Проверку герметичности сальникового уплотнения шпинделя.
Капитальный ремонт с заменой уплотнений и дефектовкой рекомендуется проводить в специализированных мастерских.

Заключение

Дисковый поворотный затвор Ду 100 РУ(PN) 16 кгс/см² представляет собой оптимальное решение для перекрытия и регулирования потока жидкостей и газов в широком спектре инженерных систем. Его выбор должен основываться на тщательном анализе рабочих параметров (среда, температура, давление), требований к герметичности и цикличности работы. Правильный подбор материалов исполнения, типа уплотнения и привода, а также корректный монтаж и обслуживание являются залогом долговечной и надежной эксплуатации данной арматуры на протяжении всего жизненного цикла трубопроводной системы.