Затворы дисковые межфланцевые Ду 100
Затворы дисковые межфланцевые Ду 100: конструкция, применение и технические аспекты выбора
Затвор дисковый межфланцевый (или поворотный дисковый затвор) условным диаметром 100 мм (Ду 100) представляет собой тип трубопроводной арматуры, предназначенный для полного перекрытия или регулирования потока рабочей среды в трубопроводах. Конструктивно он состоит из корпуса, диска (затвора), поворотной оси (вала), уплотнительных элементов и системы управления (рукоятка, редуктор, пневмо- или электропривод). Ключевая особенность межфланцевого исполнения – отсутствие собственных присоединительных фланцев. Устройство монтируется между ответными фланцами трубопровода, стягиваемыми шпильками или болтами, что обеспечивает компактность, меньшую строительную длину и массу по сравнению с фланцевыми задвижками аналогичного диаметра.
Конструктивные особенности и материалы исполнения
Конструкция затвора Ду 100 оптимизирована для номинального давления, как правило, до PN16 (реже PN25) в зависимости от модели и материалов. Основные компоненты:
- Корпус: Изготавливается из чугуна (GG25, EN-JL1040), углеродистой (WCB) или нержавеющей стали (CF8/304, CF8M/316). Чугунные корпуса с эпоксидным покрытием распространены для воды и неагрессивных сред, стальные – для более высоких давлений и температур, нержавеющие – для агрессивных сред.
- Диск (затвор): Форма диска (линзовый, двояковыпуклый) обеспечивает минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении. Материалы: нержавеющая сталь, углеродистая сталь, дуплексные стали, иногда с покрытием (эпоксидное, никелевое).
- Уплотнение: Наиболее критичный элемент. Существует два основных типа:
- Уплотнение по периметру диска (резиновое седло): Эластомерное кольцо (EPDM, NBR, Viton) завулканизировано или установлено в паз на корпусе. Обеспечивает высокую герметичность класса «А» по ГОСТ 9544-2017. EPDM подходит для горячей/холодной воды, пара, слабых растворов; NBR – для масел, топлива; Viton – для агрессивных химических сред.
- Металл-металл (сильфонное или с металлическими седлами): Для высоких температур (свыше +200°C), где эластомеры не применимы. Герметичность обычно ниже (класс «В» или «С»).
- Вал: Выполняется из нержавеющей стали (например, 2Cr13/420) для защиты от коррозии. Соединение с диском может быть выполнено без выступающих частей («безшпилечное»), что улучшает гидравлику и снижает риск заклинивания.
- Система управления: Для Ду 100 применяются ручные рычажные механизмы, червячные редукторы (для частых операций или повышенного крутящего момента), а также пневматические (пневмоприводы двустороннего или пружинного возврата) и электрические приводы (многооборотные или неполноповоротные). Выбор привода зависит от требуемого времени срабатывания, наличия источника энергии и необходимости автоматизации.
- Неприменимы для чистого регулирования в широком диапазоне: Характеристика расхода близка к равнопроцентной, но дисковые затворы рекомендуются преимущественно для отсечной функции. Для точного регулирования требуются специальные исполнения с профилированным диском.
- Ограничение по давлению и температуре: По сравнению с шаровыми кранами или задвижками, межфланцевые затворы, особенно с мягким уплотнением, имеют более узкий температурный диапазон и, как правило, более низкое предельное давление (редко выше PN40).
- Требования к чистоте среды: Абразивные частицы в потоке (песок, окалина) могут повредить эластомерное седло, приведя к потере герметичности.
- Гидравлический удар: Быстрое закрытие при высоких скоростях потока может вызвать гидроудар. Необходимо использовать приводы с регулируемой скоростью или выполнять операции плавно.
- Проверить соответствие фланцев трубопровода (номинальное давление, диаметр, межосевое расстояние отверстий).
- Убедиться в чистоте фланцевых поверхностей и отсутствии на них механических повреждений.
- Установить затвор между фланцами в открытом положении (диск повернут на 10-15° для предотвращения зажатия).
- Совместить отверстия, установить центрирующие шпильки или болты.
- Равномерно, крест-накрест, затянуть болты динамометрическим ключом с моментом, указанным в паспорте изделия. Превышение момента может привести к деформации корпуса и заклиниванию диска.
- После монтажа провести несколько циклов открытия-закрытия, убедившись в легкости хода и отсутствии заеданий.
- Естественным старением резины под воздействием температуры и давления.
- Наличием абразивных частиц в теплоносителе (окалина, песок).
- Работой в режиме частичного открытия, что при высоком перепаде давления приводит к кавитационной эрозии материала седла.
- Неправильным монтажом (перетяжка фланцев), приведшим к деформации седла.
Основные технические характеристики и параметры выбора
При подборе затвора дискового межфланцевого Ду 100 необходимо учитывать следующий комплекс параметров:
| Параметр | Типовые значения/варианты для Ду 100 | Комментарий |
|---|---|---|
| Условный диаметр (Ду, DN) | 100 мм | Соответствует наружному диаметру трубопровода ~108 мм (для стальной трубы). |
| Условное давление (Ру, PN) | PN6, PN10, PN16, PN25 | Наиболее распространено PN16. Давление напрямую влияет на конструктивную толщину и материалы. |
| Рабочая температура | От -20°C до +150°C (для EPDM) До +200°C и выше (для NBR, FKM) До +500°C (металл-металл) | Жестко привязана к материалу уплотнения. |
| Рабочая среда | Вода, пар, воздух, газ, нефтепродукты, слабые растворы кислот и щелочей. | Определяет выбор материала корпуса, диска и, главное, типа уплотнения. |
| Строительная длина (L) | ~43 мм (по ISO 5752 Series 20) ~50 мм (по ГОСТ 12521-84) | Значительно меньше, чем у задвижки Ду 100 (до 430 мм), что экономит пространство. |
| Масса (зависит от материала) | Чугунный: ~10-12 кг Стальной: ~15-18 кг | Малая масса упрощает монтаж. |
| Класс герметичности | Класс «А» (нулевая утечка) – для эластомерных уплотнений. Класс «B», «C» (допустимая утечка) – для металлических седел. | Указывается по ГОСТ 9544 или ISO 5208. |
| Крутящий момент для управления | ~120-200 Нм (при PN16, воде) | Критичный параметр для подбора привода. Зависит от давления, размера и типа уплотнения. |
Области применения и ограничения
Затворы Ду 100 широко применяются в системах теплоснабжения (в качестве запорной арматуры на ответвлениях, для дренажа), водоснабжения и водоотведения (холодная и горячая вода), вентиляции и кондиционирования (воздуховоды большого сечения), на технологических линиях в пищевой и химической промышленности (для неагрессивных сред), в судовых системах, а также в общем машиностроении.
Ограничения к применению:
Монтаж, эксплуатация и обслуживание
Правильный монтаж – залог долговечной работы. Затвор Ду 100 монтируется между фланцами трубопровода по схеме:
Эксплуатация требует периодического визуального контроля состояния внешних поверхностей и проверки герметичности. Техническое обслуживание, как правило, минимально и заключается в проверке состояния уплотнительных поверхностей при ремонте трубопровода. Большинство межфланцевых затворов являются неразборными, ремонт в полевых условиях часто невозможен – требуется замена.
Сравнение с другими типами арматуры на Ду 100
| Тип арматуры | Преимущества | Недостатки | Предпочтительная область применения |
|---|---|---|---|
| Затвор дисковый межфланцевый | Компактность, малая масса, быстрое срабатывание, относительно низкая стоимость, хорошая герметичность. | Ограничение по давлению и температуре, гидравлическое сопротивление в промежуточных положениях, чувствительность уплотнения к абразивам. | Системы ВКВ, теплоснабжения, водоснабжения на больших диаметрах при умеренных параметрах. |
| Шаровой кран фланцевый | Высокая герметичность, малое гидравлическое сопротивление, возможность регулирования, широкий диапазон рабочих температур (для металлических седел). | Большая строительная длина и масса, высокая стоимость на больших диаметрах (Ду 100 и выше). | Точное перекрытие/регулирование на ответственных линиях с агрессивными средами, нефтепродуктами, газами. |
| Задвижка фланцевая | Прямой проход без изменения направления потока, минимальное гидравлическое сопротивление в открытом состоянии, применимость для высоких давлений. | Большие габариты и масса, медленное срабатывание, риск заклинивания в загрязненных средах, сложность ремонта. | Магистральные трубопроводы, где критично падение давления, для сред без твердых включений. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается затвор Ду 100 от задвижки Ду 100?
Затвор перекрывает поток диском, вращающимся вокруг оси, перпендикулярной потоку. Задвижка – клином или шибером, движущимся перпендикулярно потоку. Затвор компактнее, легче, дешевле и быстрее в работе, но, как правило, уступает в диапазоне рабочих давлений и температур, а также в надежности при длительной эксплуатации в частично открытом положении.
Можно ли использовать затвор Ду 100 для регулирования расхода?
Да, но с оговорками. Стандартные затворы с эксцентриситетом могут использоваться для грубого регулирования. Для точного контроля следует выбирать специальные регулирующие затворы с профилированным диском и соответствующей характеристикой. Следует помнить, что длительная работа в промежуточном положении (особенно при высоких перепадах давления) может вызвать кавитацию, вибрацию и ускоренный износ уплотнения.
Какой материал уплотнения выбрать для горячей воды (110°C)?
Для систем горячего водоснабжения и теплоснабжения до +130°C оптимален этилен-пропиленовый каучук (EPDM). Он обладает отличной стойкостью к горячей воде, пару и окислительной среде. Для температур до +150°C может применяться нитрил-бутадиеновый каучук (NBR), но его стойкость к окислению ниже. При температурах выше +150°C необходимо рассматривать затворы с металлическими седлами (сильфонного типа).
Как правильно затягивать фланцевые соединения при монтаже межфланцевого затвора?
Крайне важно соблюдать момент затяжки, указанный производителем (обычно в диапазоне 100-200 Нм для Ду 100 PN16). Затяжку производить равномерно, в несколько проходов, по диагональной схеме (крест-накрест). Использование динамометрического ключа обязательно. Слишком слабая затяжка приведет к протечке, слишком сильная – к деформации корпуса, заклиниванию диска и разрушению уплотнения.
Что означает обозначение «3 эксцентриситета» в затворах Ду 100?
Затвор с тройным эксцентриситетом (тройным смещением) имеет конструкцию, где ось диска смещена относительно оси прохода (1-й эксцентриситет), относительно центра седла (2-й эксцентриситет), а седло расположено под углом (3-й эксцентриситет). Это позволяет диску при открытии/закрытии не тереться о седло, а отходить от него, что резко снижает износ, позволяет применять металлические седла (обычно из нержавеющей стали) и обеспечивает высокую герметичность даже после десятков тысяч циклов. Это более дорогое и надежное решение для ответственных применений.
Почему затвор Ду 100 в системе отопления начал пропускать воду после нескольких лет работы?
Наиболее вероятная причина – деградация или механическое повреждение эластомерного уплотнительного седла. Это может быть вызвано:
В большинстве неразборных межфланцевых затворов ремонт не предусмотрен, требуется замена изделия.
Заключение
Затвор дисковый межфланцевый Ду 100 является оптимальным технико-экономическим решением для систем с умеренными параметрами рабочей среды (давление до PN16, температура до +150°C для эластомеров), где требуются компактность, быстрое действие и надежное перекрытие потока. Ключевыми факторами при выборе являются правильное определение свойств рабочей среды (температура, химический состав, наличие примесей) и подбор соответствующей пары материалов корпус/уплотнение. Соблюдение правил монтажа и эксплуатации, особенно касающихся момента затяжки фланцев и недопущения работы в условиях кавитации, гарантирует длительный и безотказный срок службы данной арматуры в составе трубопроводных систем энергетики, ЖКХ и промышленных предприятий.