Затворы дисковые межфланцевые чугунные
Затворы дисковые межфланцевые чугунные: конструкция, применение и технические аспекты
Затвор дисковый межфланцевый чугунный представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводах. Его ключевая особенность заключается в отсутствии собственных фланцев – корпус устройства устанавливается между ответными фланцами трубопровода и стягивается шпильками или болтами. В качестве основного материала корпуса используется чугун марок СЧ20, ВЧ40, ВЧ50 или аналоги, что определяет область его применения и технико-экономические характеристики.
Конструктивные особенности и принцип действия
Конструкция затвора включает несколько базовых компонентов. Корпус, отлитый из чугуна, образует проточную часть и седло для уплотнения. Внутри корпуса на оси вращения закреплен диск (затвор), выполненный из чугуна, стали или нержавеющей стали. Диск может быть выполнен как цельным, так и обрезиненным (с эластомерным кольцом по периметру для обеспечения герметичности). Шпиндель (шток) передает крутящий момент от привода на диск. Привод может быть ручным (рычажным или редукторным), электрическим, пневматическим или гидравлическим. Уплотнительные элементы обеспечивают герметичность как относительно внешней среды (уплотнение штока), так и в затворе (уплотнение «диск-корпус»).
Принцип действия основан на повороте диска вокруг оси, перпендикулярной или расположенной под углом к направлению потока. Поворот на 90° обеспечивает переход от полностью открытого к полностью закрытому положению. Промежуточные положения позволяют регулировать расход среды, однако следует учитывать, что данная арматура не является преимущественно регулирующей, и ее использование для тонкого регулирования может привести к повышенному износу уплотнений и кавитации.
Материальное исполнение и типы уплотнений
Выбор материалов определяет коррозионную стойкость, износостойкость и диапазон рабочих параметров.
- Корпус: Серый чугун (СЧ20) – для неагрессивных сред (вода, пар, воздух) при умеренных давлениях. Высокопрочный чугун (ВЧ40, ВЧ50) – для повышенных давлений и ударных нагрузок.
- Диск: Чугун с защитным покрытием (никелирование, эпоксидное покрытие), нержавеющая сталь (AISI 304, 316).
- Уплотнение диска: Наиболее критичный элемент. Существует два основных типа:
- С резиновым уплотнением (обрезиненный диск): Эластомерное кольцо (EPDM, NBR, Viton) запрессовано в паз на диске. Обеспечивает высокую герметичность класса «А» (полная непроницаемость) по ГОСТ 9544-2017. Применяется для сред с температурой, допустимой для выбранной резины.
- Металл-металл (лабиринтное уплотнение): Диск и корпус выполнены из металла с точной обработкой посадочных поверхностей. Применяется для высоких температур, превышающих возможности эластомера.
- Уплотнение шпинделя: Как правило, используется сальниковое уплотнение с набивкой из графита или PTFE, либо торцовое уплотнение (сильфонное для критичных сред).
- По сравнению с задвижкой: Затвор значительно короче и легче, дешевле, быстрее открывается/закрывается. Однако имеет большее гидравлическое сопротивление в открытом положении и, как правило, менее надежное уплотнение при высоких давлениях.
- По сравнению с шаровым краном: Шаровой кран часто имеет более высокую герметичность и лучшие регулировочные свойства, но при больших диаметрах (DN>300) его стоимость становится существенно выше. Затвор выигрывает в цене на крупных диаметрах.
- По сравнению с поворотным обратным клапаном: Конструктивно схож, но обратный клапан работает автономно, предотвращая обратный поток. Затвор управляется вручную или автоматически.
Технические характеристики и параметры выбора
Основные параметры, регламентируемые технической документацией (ГОСТ, ТУ, ISO 16135).
| Параметр | Типовые значения / Описание | Примечание |
|---|---|---|
| Условный диаметр (DN) | от DN 40 до DN 600 (реже до DN 1200) | Наиболее ходовой ряд: DN 50, 80, 100, 150, 200, 300. |
| Условное давление (PN) | PN 6, PN 10, PN 16, PN 25 | Для серого чугуна обычно до PN 16. ВЧШГ – до PN 25. |
| Рабочая температура | От -15°C до +120°C (с EPDM) До +200°C (с NBR) До +400°C (металл-металл) | Зависит от материала уплотнения. Для серого чугуна нижний предел -15°C из-за хладноломкости. |
| Рабочая среда | Вода, техническая вода, воздух, пар, нефтепродукты, слабоагрессивные жидкости. | Не применяются для концентрированных кислот, щелочей, абразивных суспензий. |
| Класс герметичности | Класс «А» (нулевая утечка) – для обрезиненных дисков. Класс «В», «С» (допустимая утечка) – для металлических. | По ГОСТ 9544. В системах питьевого водоснабжения обязателен класс «А». |
| Стандарт присоединения | Межфланцевое по ГОСТ 33259 (ISO 5211), DIN EN 1092-2 | Требует точного соответствия расстояния между фланцами и толщины корпуса. |
| Крутящий момент | Зависит от диаметра и давления. Определяет выбор типа и мощности привода. | Увеличивается при переходе из закрытого/открытого положения. |
Области применения и ограничения
Данный тип арматуры широко применяется в системах теплоснабжения (в качестве запорной арматуры на ответвлениях, в ИТП), водоснабжения (холодного и горячего), вентиляции и кондиционирования (на воздуховодах большого сечения), в противопожарных системах, в общих промышленных трубопроводах для неагрессивных сред. Ключевые преимущества: малая строительная длина и масса (по сравнению с задвижками), простота монтажа и обслуживания, относительно низкая стоимость, быстрое срабатывание (1/4 оборота).
Ограничения: Чугун подвержен коррозии и хладноломкости, что исключает применение при температурах ниже -15°C и для агрессивных сред. Регулирующие характеристики хуже, чем у специализированных регулирующих клапанов и шаровых кранов. При длительной эксплуатации в частично открытом положении обрезиненный диск подвержен неравномерному износу и кавитационному разрушению. Не рекомендуется для использования в системах с частыми переключениями и высокими скоростями потока в частично открытом состоянии.
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Монтаж требует соблюдения нескольких правил. Перед установкой необходимо проверить чистоту фланцев трубопровода и отсутствие в проточной части посторонних предметов. Затвор должен быть установлен в полностью открытом положении. Корпус затвора должен быть равномерно затянут между фланцами трубопровода крепежными элементами (шпильками, болтами), соответствующими давлению и среде. Затяжку следует производить крест-накрест, без перекоса, в соответствии с таблицей моментов затяжки для данного типа фланцев. Запрещается использовать привод для создания усилия при стягивании фланцев.
В процессе эксплуатации необходимо периодически проверять герметичность уплотнений и состояние наружных поверхностей. Техническое обслуживание включает подтяжку сальникового уплотнения (при его наличии), смазку подшипниковых узлов (если они предусмотрены конструкцией) и проверку легкости хода. Ремонт, как правило, сводится к замене дискового узла (картриджа) целиком, что является одним из преимуществ ремонтопригодной конструкции.
Сравнение с другими типами запорной арматуры
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное отличие межфланцевого затвора от фланцевого?
Межфланцевый затвор не имеет собственных фланцев и монтируется между фланцами трубопровода, что уменьшает строительную длину и массу конструкции. Фланцевый затвор имеет собственные фланцы, которые болтами присоединяются к фланцам трубопровода. Он, как правило, дороже и длиннее, но часто проще в центровке при монтаже и может иметь более мощные элементы конструкции.
Можно ли использовать чугунный затвор для пара?
Да, но с строгим соблюдением параметров. Необходимо выбирать затвор с уплотнением, рассчитанным на высокую температуру (например, NBR или металл-металл), и корпусом из высокопрочного чугуна (ВЧШГ). Рабочее давление пара должно соответствовать PN затвора с учетом температуры.
Как правильно подобрать размер затвора?
Размер (DN) должен точно соответствовать условному проходу трубопровода. Необходимо также учитывать толщину корпуса (строительную длину) и соотнести ее с расстоянием между фланцами на трубах. Критически важно проверить соответствие рабочего давления (PN) и температуры максимальным параметрам системы.
Почему затвор может не перекрывать поток полностью?
Основные причины: износ или механическое повреждение обрезиненного уплотнения диска; попадание твердых частиц (окалина, песок) в посадочное седло; недостаточный крутящий момент на приводе; коробление диска или корпуса из-за перепадов температур.
Допустима ли установка затвора в любом положении (горизонтально, вертикально)?
Большинство современных затворов допускают монтаж в любом пространственном положении. Однако при вертикальном монтаже шпинделем вниз рекомендуется уточнить возможность такого монтажа у производителя, так как в некоторых конструкциях это может привести к скоплению абразива в зоне уплотнения и ускоренному износу.
Что означает маркировка на корпусе затвора?
Стандартная маркировка включает: наименование или товарный знак производителя, условный диаметр (DN), условное давление (PN), направление потока (если есть), марку материала корпуса (например, ВЧ40), марку материала уплотнения (EPDM), температурный диапазон, дату изготовления.
Какой привод предпочтительнее: редукторный или рычажный?
Рычажный привод обеспечивает быстрое управление, но при больших диаметрах (обычно от DN150) и давлениях усилие на рычаге становится чрезмерным. Редукторный (червячный) привод позволяет существенно снизить управляющее усилие за счет увеличения времени открытия/закрытия, что необходимо для затворов DN150 и более.