В системах водоснабжения, отопления, вентиляции и промышленных объектов часто используют компактный поворотный затвор. Он занимает мало места и легко автоматизируется, но заменяет задвижку не в каждой системе.
Что такое дисковый затвор и зачем он нужен
Дисковый затвор – это запорная или запорно-регулирующая трубопроводная арматура. Круглый диск внутри корпуса вращается вокруг оси и перекрывает проход. Название butterfly valve возникло из-за сходства диска с крыльями бабочки. Отсюда проистекают названия «затвор батерфляй» и «кран батерфляй».
Основное предназначение устройства – отсечь поток жидкости или газа. Некоторые модели регулируют расход, но это должно быть указано изготовителем. Продолжительная работа с почти закрытым диском может вызвать шум, вибрацию, кавитацию и износ уплотнения. Для дросселирования арматуру подбирают по расчетной характеристике, а не только по диаметру.
Принцип работы затвора баттерфляй
Вал соединяет диск с рукояткой, редуктором или актуатором. Привод возвращает его, и заслонка изменяет положение: в открытом состоянии диск расположен параллельно потоку, а в закрытом – поперек трубы. Ход составляет 90°, поэтому арматура относится к четвертивращающейся.
При закрытии край диска прижимается к седлу. В концентрических моделях ось вала проходит через центр диска. В двух- и трехэксцентриковых конструкциях оси смещены, что уменьшает трение на большей части хода. Класс герметичности и допустимое направление потока проверяют в паспорте изделия.
Конструкция: диск, вал, уплотнение, корпус
Корпус содержит рабочие элементы и подсоединяется к трубопроводу. Диск взаимодействует с потоком, вал или шток передает момент от привода, седло герметизирует проход, а уплотнение вала не допускает утечки наружу.
Распространенные варианты подключения:
- межфланцевый – зажимается между двумя фланцами;
- ушковой имеет резьбовые ушки под крепление и в предусмотренных производителем моделях позволяет отсоединить один участок трубы;
- с собственными присоединительными фланцами.
Материалы диска и корпуса
Наиболее распространенный корпус производится из чугуна с антикоррозионным покрытием. В промышленности используют углеродную и нержавеющую сталь, специальные сплавы или пластики. Диск может быть чугунным с полимерным или никелевым покрытием, нержавеющим или бронзовым. Латунь чаще встречается в арматуре малых диаметров и в отдельных деталях.
Материалы корпуса, диска, вала и уплотнения должны быть совместимы со средой. Учитывают примеси, температуру, скорость потока и абразивность.
Типы уплотнений и седла
Эластомерное седло герметизирует диск и может изолировать корпус от рабочей среды. EPDM (этилен-пропилен-диеновый каучук) часто применяют для воды и теплоносителей, NBR (бутадиен-нитрильный каучук) - для определенных смазочных масел и нефтепродуктов. FKM (фторкаучук) выбирают при повышенных требованиях к химической и температурной стойкости. PTFE (политетрафторэтилен, или фторопласт) совместим со многими агрессивными средами, а металлическое седло используют при высоких рабочих температурах.
Окончательный выбор производят по таблице химической стойкости производителя: поведение материала зависит от состава среды, температуры и давления.
Дисковый затвор или защелка: в чем разница
Дисковый затвор и защелка выполняют одну функцию – перекрывают поток в трубопроводе, но делают это по-разному. В баттерфляе диск вращается внутри прохода, тогда как в клиновой задвижке затвор двигается перпендикулярно потоку и после открытия выходит из проходного сечения. Задвижка уместна там, где требуется максимально свободный проход, а баттерфляй – когда приоритетом является компактность, небольшая масса и возможность автоматизации.
Габариты и длина монтажа
Межфланцевые дисковые поворотные затворы имеют короткий корпус и нуждаются в меньшем месте вдоль трубы. Они удобны в теплопунктах, насосных и плотно скомпонованных узлах. Задвижка более массивная, зато полный ее проход является преимуществом для очистки трубопровода и некоторых загрязненных сред.
Перед установкой сверяют стандарт и давление фланцев, строительную длину и диаметр диска. При повороте он не должен касаться трубы или футеровки. Затвор нельзя использовать в качестве опоры трубопровода.
Скорость перекрытия потока
Рычаг возвращает диск на четверть оборота, тогда как защелка требует многочисленных оборотов штурвала. Баттерфляй более удобен для быстрого или частого перекрытия. Однако резкое закрытие водяной магистрали способно повлечь гидроудар, поэтому скорость ограничивают редуктором или настройкой привода.
Потери давления на затворе
Открытый диск остается в потоке и создает местное сопротивление. У полнопроходной защелки клин выходит из канала, поэтому потери обычно ниже. Реальная разница зависит от геометрии, DN, скорости и коэффициента Kv или Cv. Данные по паспорту изделия включают в гидравлический расчет.
Виды приводов: рычаг, штурвал, редуктор, пневмопривод
Ручной рычаг – простое решение для небольших диаметров и умеренного крутящего момента. Он позволяет видеть приблизительное положение диска. На больших DN применяют червячный редуктор со штурвалом: он уменьшает необходимые усилия, фиксирует положение и делает закрытие более контролируемым.
Пневмопривод предпочтителен для дистанционного управления и автоматизированных циклов. Актуатор бывает двустороннего действия или с пружинным возвратом в состояние «открыто» или «закрыто». Электропривод удобен без системы сжатого воздуха. Типоразмер привода подбирают по максимальному крутящему моменту с рекомендуемым запасом, а не только по диаметру.
Где применяют дисковый затвор
Такую арматуру устанавливают в местах:
- сетях питьевой и технической воды;
- системах отопления и охлаждения;
- на насосных станциях;
- в очистных сооружениях;
- в орошении, вентиляции, пожаротушении и промышленности.
Для химических сред, пищевых продуктов, пара или газов требуются специальные материалы и сертификаты.
Баттерфляй не всегда подходит для абразивных суспензий, волокнистых масс или кристаллизующихся сред: на диске могут накапливаться включения. Здесь иногда более целесообразна ножевая или полнопроходная защелка.
Как выбрать дисковый затвор под конкретную задачу
Сначала определяют среду, ее концентрацию, температуру, рабочее и испытательное давление. Далее уточняют DN, номинальное давление PN, нужную герметичность, допустимые потери напора и функцию арматуры — отсечение или еще и регулировка. Затем подбирают материалы корпуса, диска, вала и седла, а также тип присоединения.
Обозначение PN нельзя рассматривать отдельно от температуры: с возрастанием температуры допустимое рабочее давление конкретного исполнения может уменьшаться. Также затвор не следует выбирать с запасом только по размеру корпуса. Большой DN при регулировке заставит диск постоянно работать под малым углом открытия, где управляемость потока хуже.
Дополнительно учитывают частоту циклов, доступное пространство, способ и время закрытия, сигнализацию положения. Для автоматизации проверяют подсоединение актуатора, нужный момент, питание или параметры воздуха. Важны также отраслевая сертификация, возможность замены седла и сервис.
Перед заказом следует сверить полную спецификацию. Правильно подобранный баттерфляй лучше задвижки, когда приоритетны компактность, малая монтажная длина, быстрое управление и простая автоматизация. Если главное свободный проход и минимальный перепад давления в открытом состоянии, преимущество часто остается за задвижкой.
