Типы дисковых затворов: конструкции wafer, lug и фланцевые — объяснение

Дисковый затвор — один из наиболее широко используемых четвертьоборотных клапанов для изоляции и регулирования потока в промышленных трубопроводных системах. Его компактная конструкция, относительно небольшой вес, быстрое срабатывание и широкий диапазон размеров делают его пригодным для очистки воды, сточных вод, систем отопления, вентиляции и кондиционирования, химической переработки, энергетики, судовых систем, пищевой промышленности и многих других промышленных применений.

Дисковые затворы можно классифицировать несколькими способами, включая тип соединения корпуса, расположение седла, геометрию диска и конструкцию уплотнения. Среди этих классификаций стиль соединения особенно важен, поскольку он влияет на монтаж, техническое обслуживание, компоновку трубопровода и стоимость.

Три наиболее распространенных типа соединения — это дисковый затвор wafer, дисковый затвор lug и фланцевый дисковый затвор. Хотя все три используют вращающийся диск для управления потоком, их конструкция корпуса и методы монтажа различаются.

Понимание этих различий важно при выборе дискового затвора для нового проекта или замены существующего клапана. Дисковый затвор wafer может быть наиболее экономичным выбором для компактной установки общего назначения, в то время как дисковый затвор lug может обеспечить дополнительную гибкость монтажа. Фланцевый дисковый затвор обычно выбирают для трубопроводов большего диаметра и применений, где предпочтительно более прочное фланцевое соединение.

Что такое дисковый затвор?

Дисковый затвор — это поворотный клапан, в котором используется круглый диск, установленный на валу. Диск поворачивается примерно на 90 градусов между полностью открытым и полностью закрытым положениями. Когда диск параллелен направлению потока, клапан открыт. Когда диск поворачивается перпендикулярно трубопроводу, он перекрывает проходное сечение и закрывает клапан.

Поскольку диск остается внутри пути потока даже в полностью открытом положении, дисковый затвор обычно создает некоторые потери давления. Однако корпус намного короче и легче, чем у многих задвижек, запорных клапанов и шаровых кранов аналогичного номинального размера.

Дисковые затворы могут управляться вручную с помощью рычага или редуктора, или автоматически с помощью пневматических, электрических или гидравлических приводов. Четвертьоборотное движение делает их особенно подходящими для автоматизированных систем изоляции и управления процессами.

Промышленные дисковые затворы могут быть изготовлены из ковкого чугуна, серого чугуна, углеродистой стали, нержавеющей стали, дуплексной нержавеющей стали и других сплавов. Материалы седла могут включать EPDM, NBR, PTFE, армированный PTFE и металлические уплотнительные системы в зависимости от температуры, давления и совместимости с жидкостью.

Основные типы дисковых затворов по типу соединения

Когда дисковые затворы классифицируются по их соединению с трубопроводом, наиболее распространенными конструкциями являются wafer, lug и фланцевые дисковые затворы.

1. Дисковый затвор типа Wafer

Дисковый затвор типа wafer спроектирован для установки между двумя фланцами трубопровода. Корпус клапана относительно тонкий и обычно не имеет полных неотъемлемых соединительных фланцев. Длинные болты или шпильки проходят через фланцы трубопровода и вокруг или через корпус клапана, чтобы зажать всю сборку вместе.

Компактный корпус делает дисковый затвор wafer одной из самых легких и экономичных конфигураций дисковых затворов. По этой причине конструкции wafer широко используются в коммерческих зданиях, на водоочистных сооружениях, в системах охлаждающей воды, установках HVAC и промышленных трубопроводах общего назначения.

Дисковые затворы wafer доступны во многих номинальных размерах и классах давления. Корпуса из ковкого чугуна с седлами EPDM широко используются в водопроводных системах, в то время как конфигурации из нержавеющей стали и PTFE могут быть выбраны для совместимых химических веществ и коррозионных сред.

Преимущества дисковых затворов типа Wafer

Основное преимущество дискового затвора wafer — его компактная конструкция. По сравнению с фланцевыми клапанами, для корпуса требуется значительно меньше материала, что снижает вес и стоимость покупки. Короткое межфланцевое расстояние также делает возможным монтаж в местах, где пространство трубопровода ограничено.

Клапаны wafer особенно экономичны для труб среднего и большого диаметра, где традиционный фланцевый запорный клапан мог бы стать тяжелым и дорогим.

Еще одним преимуществом является простота установки привода. Дисковые затворы wafer могут поставляться с ручными рычагами, червячными редукторами, пневматическими приводами или электрическими приводами в зависимости от требуемого метода управления.

Ограничения дисковых затворов типа Wafer

Дисковый затвор wafer зависит от двух окружающих фланцев трубопровода для опоры. Поскольку клапан зажат между фланцами, снятие одной стороны подключенного трубопровода может потребовать тщательного учета конструкции клапана и давления в системе.

Клапаны wafer также требуют точной центровки при установке. Если корпус неправильно расположен между фланцами, диск может соприкасаться с трубой или расточкой фланца при открытии.

Поэтому следует проверять внутренний диаметр подключенного трубопровода и фланца, чтобы убедиться, что диск имеет достаточный зазор на протяжении всего рабочего хода.

2. Дисковый затвор типа Lug

Дисковый затвор типа lug имеет ряд резьбовых монтажных выступов, расположенных по периметру корпуса клапана. Вместо использования длинных болтов, проходящих через оба фланца трубопровода, каждый фланец обычно можно прикрепить болтами непосредственно к соответствующей стороне корпуса клапана.

Конфигурация lug обеспечивает более гибкую схему монтажа, чем стандартный дисковый затвор wafer. При подходящей конструкции клапана и одобренных условиях эксплуатации одна сторона трубопровода может быть отсоединена, в то время как клапан остается прикрепленным к другой стороне.

Эта функция может быть особенно полезна на промышленных предприятиях, где оборудование необходимо изолировать для технического обслуживания без полного удаления клапана из системы.

Дисковые затворы с проушинами широко используются в системах водоснабжения, промышленных коммунальных линиях, системах ОВиК, химической обработке и технологических трубопроводах.

Преимущества дисковых затворов с проушинами

Одним из основных преимуществ дискового затвора с проушинами является независимое болтовое соединение с каждой стороны корпуса. Это обеспечивает большую гибкость при монтаже и обслуживании по сравнению со многими конструкциями типа wafer.

Затворы с проушинами также обеспечивают надежное выравнивание, поскольку резьбовые проушины помогают позиционировать клапан между фланцами трубопровода.

Корпус остается относительно компактным по сравнению с полностью фланцевым дисковым затвором, поэтому затвор с проушинами предлагает полезный баланс между гибкостью монтажа, весом и стоимостью.

Особенности тупиковой службы

Дисковые затворы с проушинами иногда выбираются для тупиковой службы, когда одна сторона трубопровода удалена, и клапан должен поддерживать изоляцию от стороны под давлением.

Однако не каждый дисковый затвор с проушинами подходит для полного номинального давления в тупиковой службе. Допустимое давление может зависеть от конструкции корпуса, расположения седла, конфигурации болтов и номинальных характеристик производителя.

Поэтому способность к тупиковому давлению всегда должна быть подтверждена перед использованием дискового затвора с проушинами в таких условиях.

3. Фланцевый дисковый затвор

Фланцевый дисковый затвор имеет неотъемлемые фланцы, которые соединяются непосредственно с фланцами трубопровода. Каждая сторона клапана независимо прикрепляется болтами к трубопроводу, создавая жесткое и стабильное соединение.

Фланцевые дисковые затворы особенно распространены в крупных водопроводных линиях, муниципальных системах водоснабжения, насосных станциях, электростанциях, системах охлаждающей воды и тяжелых промышленных применениях.

По сравнению с дисковым затвором типа wafer или с проушинами, фланцевый дисковый затвор обычно имеет более тяжелый корпус и большую структурную жесткость. Это делает его особенно привлекательным для установок большого диаметра, где важны нагрузки на трубопровод и механическая стабильность.

Фланцевые клапаны могут использовать концентрические конструкции с эластомерным седлом или более совершенные системы двойного и тройного смещения в зависимости от давления, температуры и технологических условий.

Конструкции с одним фланцем и с двумя фланцами

В промышленных применениях термин «фланцевый дисковый затвор» часто относится к двухфланцевому дисковому затвору. Эта конструкция имеет полный фланец на обоих концах корпуса клапана.

Двухфланцевые дисковые затворы обеспечивают прочное механическое соединение и обычно используются в трубопроводах большого диаметра. Их может быть легче выравнивать при монтаже, поскольку корпус клапана непосредственно прикрепляется болтами к каждому ответному фланцу трубы.

Эта конструкция широко используется в водопроводных магистралях, системах охлаждающей воды, очистных сооружениях и насосных станциях, где диаметры клапанов могут быть очень большими.

Преимущества фланцевых дисковых затворов

Основное преимущество фланцевого дискового затвора — это жесткое соединение с трубопроводом. Неотъемлемые фланцы распределяют механические нагрузки вокруг корпуса клапана и обеспечивают надежную установку в крупных промышленных трубопроводных системах.

Фланцевый дисковый затвор также позволяет независимо прикреплять болтами каждую сторону соединения трубопровода. Это может упростить техническое обслуживание и сборку трубопровода в тяжелых промышленных установках.

Основными недостатками являются больший вес, большие габаритные размеры между фланцами в некоторых конструкциях и более высокая стоимость материала по сравнению с дисковыми затворами типа wafer и с проушинами.

Дисковый затвор: Wafer против Lug против фланцевого

Хотя дисковые затворы типа wafer, с проушинами и фланцевые используют один и тот же основной принцип работы с вращающимся диском, их методы соединения делают их подходящими для различных условий монтажа.

Типы дисковых затворов по конструкции диска и седла

Тип соединения — не единственный способ классифицировать дисковый затвор. Дисковые затворы типа wafer, с проушинами и фланцевые также могут использовать различные конструкции диска и седла.

Концентрический дисковый затвор

Концентрический дисковый затвор имеет вал, расположенный через центр диска, при этом диск центрирован внутри корпуса клапана. Седло обычно окружает внутреннюю окружность корпуса.

Концентрические дисковые затворы с эластомерным седлом широко используются для воды, сточных вод, ОВиК и промышленных применений с низким и умеренным давлением.

Дисковые затворы типа wafer и с проушинами часто изготавливаются с использованием этой концентрической конструкции, поскольку она обеспечивает экономичную конструкцию и надежное перекрытие с совместимыми эластомерными седлами.

Дисковый затвор с двойным смещением

Дисковый затвор с двойным смещением перемещает вал от центральной линии корпуса клапана и от центральной линии уплотнительной поверхности диска.

Эта геометрия позволяет диску быстро отходить от седла при открытии, уменьшая трение и износ седла. Дисковые затворы с двойным смещением обычно используются в системах с более высоким давлением для воды, газа, пара и промышленных технологических процессах.

Эти клапаны могут поставляться в конфигурациях wafer, с проушинами или фланцевых в зависимости от размера клапана и конструкции производителя.

Трехэксцентриковый дисковый затвор

Дисковый затвор с тройным смещением вводит третье геометрическое смещение в уплотнительных поверхностях. Вместо постоянного трения между диском и седлом, уплотнительные поверхности контактируют в основном вблизи конечного закрытого положения.

Дисковые затворы с тройным смещением обычно используют металлическое уплотнение и подходят для сложных промышленных условий, включающих более высокие температуры, более высокие давления или применения, где мягкие седла неприемлемы.

Фланцевые корпуса и корпуса с проушинами обычно выбираются для дисковых затворов с тройным смещением в химической обработке, нефтегазовой отрасли, энергетике и паровых системах.

Материалы корпуса дискового затвора

Выбор правильного материала корпуса имеет важное значение для долгосрочной надежности дискового затвора. Правильный материал зависит от состава жидкости, коррозионных условий, давления, температуры и внешней среды.

Материалы седел поворотных затворов

Седло контролирует герметичность закрытия и во многом определяет химическую и температурную стойкость поворотного затвора.

EPDM широко используется в совместимых системах водоснабжения, водоотведения и ОВиК. NBR можно выбирать для совместимых жидкостей, содержащих масло, и промышленных применений, в то время как PTFE обеспечивает широкую химическую стойкость и обычно используется в химической промышленности.

Металлические седла используются в поворотных затворах для высоких температур и тяжелых условий эксплуатации, где эластомерные или полимерные седла не могут обеспечить достаточную температурную стойкость.

Совместимость седла всегда следует проверять по фактическому составу жидкости, а не выбирать материал только на основе общей отрасли.

Где используются межфланцевые поворотные затворы?

Межфланцевый поворотный затвор особенно распространен в системах циркуляции воды, трубопроводах охлаждающей воды, системах ОВиК и общих промышленных применениях, где важны компактные размеры и экономичный монтаж.

Поскольку межфланцевые затворы относительно легкие, они также полезны в системах на рамах и трубопроводных схемах, где выгодно минимизировать структурные нагрузки.

Автоматизированные межфланцевые поворотные затворы могут быть оснащены пневматическими или электрическими приводами для дистанционного управления в системах водоподготовки, фильтрационном оборудовании и промышленных инженерных сетях.

Где используются поворотные затворы с проушинами?

Поворотные затворы с проушинами обычно выбирают на технологических предприятиях, где важна гибкость обслуживания трубопроводов. Поскольку корпус клапана имеет независимые резьбовые точки крепления, трубопроводную обвязку может быть легче разъединить, чем с обычным межфланцевым затвором.

Они широко устанавливаются в водоподготовке, химической промышленности, коммунальных трубопроводах, системах ОВиК и промышленных предприятиях, где компактная конструкция по-прежнему важна, но требуется большая гибкость соединений.

Поворотные затворы с проушинами также часто поставляются с пневматическими приводами для автоматизированных задач изоляции.

Где используются фланцевые поворотные затворы?

Фланцевые поворотные затворы распространены на трубопроводах большого диаметра, поскольку цельные фланцы обеспечивают надежное выравнивание и структурную поддержку.

Типичные применения включают муниципальную транспортировку воды, забор сырой воды, насосные станции, системы охлаждающей воды, опреснительные установки, очистные сооружения, производство электроэнергии и крупные промышленные инженерные сети.

Крупные двухфланцевые поворотные затворы могут поставляться с ручными редукторами, электрическими приводами или гидравлическими системами в зависимости от размера клапана, давления и требуемого времени срабатывания.

Ручные и автоматизированные поворотные затворы

Межфланцевые, с проушинами и фланцевые поворотные затворы могут управляться как вручную, так и автоматически.

Небольшие поворотные затворы часто используют рычажные рукоятки, поскольку для работы с поворотом на четверть оборота требуется лишь короткое движение. Крупные клапаны обычно используют червячные редукторы для снижения крутящего момента, требуемого от оператора.

Пневматические приводы широко используются там, где требуется быстрое и повторяемое срабатывание. Пружинно-возвратные пневматические приводы также могут обеспечивать действие «открыт при отказе» или «закрыт при отказе».

Электрические приводы распространены на водоочистных сооружениях, насосных станциях и удаленных объектах, где сжатый воздух недоступен. Гидравлические приводы могут обеспечивать высокий крутящий момент для очень больших поворотных затворов и требовательных трубопроводных применений.

Как выбрать между межфланцевым, с проушинами и фланцевым поворотным затвором

Выбор правильного соединения поворотного затвора следует начинать с компоновки трубопровода и требований к обслуживанию, а не просто с выбора наиболее дешевой конструкции.

Межфланцевый поворотный затвор часто является предпочтительным вариантом, когда главными приоритетами являются компактные размеры, малый вес и экономичный монтаж. Он особенно подходит для общих применений с водой, охлаждением и ОВиК.

Поворотный затвор с проушинами является полезным выбором, когда желательны компактные размеры межфланцевого затвора, но требуется дополнительная гибкость монтажа. Он часто используется в промышленных системах, где участки трубопровода могут потребовать отсоединения во время технического обслуживания.

Фланцевый поворотный затвор обычно выбирают для трубопроводов большого диаметра, тяжелых промышленных условий эксплуатации и установок, где жесткое фланцевое соединение дает практические преимущества.

Тип соединения сам по себе не определяет пригодность поворотного затвора. Инженеры также должны учитывать давление, температуру, среду, скорость потока, материал седла, материал диска, конструкцию вала и крутящий момент привода.

Рекомендации по монтажу поворотных затворов

Правильный монтаж необходим для надежной работы поворотного затвора, поскольку диск вращается за пределами центральной области корпуса клапана и может выступать в подключенный трубопровод.

Перед монтажом следует проверить внутренний диаметр трубы и фланцев, чтобы подтвердить достаточный зазор для диска. Клапан также должен быть точно отцентрирован между фланцами, чтобы диск мог вращаться, не касаясь трубопровода.

Фланцы трубопровода должны быть выровнены до установки клапана. Поворотный затвор не следует использовать для принудительного выравнивания смещенных труб, поскольку чрезмерные механические нагрузки могут деформировать корпус или повлиять на герметичность седла.

Межфланцевые затворы и затворы с проушинами следует аккуратно позиционировать между фланцами перед затяжкой болтов. Болты следует затягивать постепенно и равномерно для поддержания правильного выравнивания клапана.

Для крупных фланцевых поворотных затворов может потребоваться соответствующая опора трубопровода и привода для предотвращения чрезмерных нагрузок на корпус клапана и подключенные трубы.

Распространенные ошибки при выборе поворотных затворов

Одна из распространенных ошибок — выбор поворотного затвора только по номинальному диаметру. Два клапана одного номинального размера могут иметь очень разные номинальные давления, зазоры диска, материалы седел и требования к крутящему моменту привода.

Еще одна распространенная ошибка — неспособность проверить совместимость фланцев. Дисковый затвор типа wafer должен соответствовать стандарту фланцев трубопровода, схеме расположения болтов и внутреннему отверстию.

Неправильный выбор седла также может привести к преждевременному выходу из строя. Материал седла, подходящий для чистой воды, может не подходить для углеводородов, агрессивных химикатов или повышенных температур.

Выбор привода — еще одно важное соображение. Рабочий крутящий момент может увеличиваться из-за перепада давления, трения седла, отложений и длительных периодов без работы клапана. Поэтому привод должен иметь соответствующие запасы по расчету.

Часто задаваемые вопросы

Каковы основные типы дисковых затворов?

Наиболее распространенными типами соединения корпуса дисковых затворов являются дисковые затворы типа wafer, дисковые затворы с проушинами и фланцевые дисковые затворы. Дисковые затворы также можно классифицировать как концентрические, двухэксцентриковые и трехэксцентриковые конструкции.

Что такое межфланцевый дисковый затвор?

Дисковый затвор типа wafer — это компактный клапан, устанавливаемый между двумя фланцами трубопровода и удерживаемый на месте болтами или шпильками, которые стягивают весь узел фланца и клапана вместе.

Что такое дисковый затвор с проушинами?

Дисковый затвор с проушинами имеет резьбовые монтажные проушины по периметру корпуса, так что каждый фланец трубопровода может быть прикреплен болтами непосредственно к клапану.

Что такое фланцевый дисковый затвор?

Фланцевый дисковый затвор имеет неотъемлемые фланцы на корпусе клапана, которые прикручиваются непосредственно к соответствующим фланцам трубопровода.

Что дешевле: дисковый затвор типа wafer или с проушинами?

Дисковый затвор типа wafer, как правило, более экономичен, поскольку корпус содержит меньше материала и имеет более простую схему монтажа.

Какой дисковый затвор лучше всего подходит для трубопроводов большого диаметра?

Двухфланцевые дисковые затворы широко используются в трубопроводах большого диаметра, поскольку они обеспечивают надежное выравнивание и структурную поддержку. Окончательный выбор по-прежнему зависит от давления, среды, условий эксплуатации и требований проекта.

Можно ли автоматизировать межфланцевый дисковый затвор?

Да. Дисковые затворы типа wafer могут быть оснащены пневматическими, электрическими или гидравлическими приводами в зависимости от требуемого крутящего момента и способа управления.

Могут ли дисковые затворы регулировать поток?

Дисковые затворы могут обеспечивать дросселирование в подходящих применениях, но точное регулирование требует правильного подбора размера клапана и соответствующей конфигурации диска и привода.

В чем разница между дисковым затвором типа wafer и с проушинами?

Дисковый затвор типа wafer зажимается между двумя фланцами, в то время как дисковый затвор с проушинами имеет резьбовые проушины, которые позволяют прикручивать каждый фланец независимо к корпусу клапана.

Как мне выбрать дисковый затвор?

При выборе следует учитывать тип соединения, рабочую среду, размер, давление, температуру, скорость потока, материал корпуса, материал диска, материал седла, стандарт фланцев и требования к приводу.

Заключение

Дисковые затворы типа wafer, с проушинами и фланцевые используют вращающийся диск для обеспечения компактного отключения на четверть оборота, но их конструкция соединения создает важные различия в монтаже, обслуживании, весе и стоимости.

Дисковый затвор типа wafer обеспечивает компактные размеры, малый вес и экономичный монтаж, что делает его подходящим для систем водоснабжения, ОВиК и общего промышленного применения.

Дисковый затвор с проушинами добавляет резьбовые проушины на корпусе, которые обеспечивают большую гибкость монтажа и могут упростить обслуживание в подходящих схемах трубопроводов.

Фланцевый дисковый затвор, особенно двухфланцевый, обеспечивает жесткое соединение трубопровода и широко используется в крупных магистральных водопроводах, насосных станциях и тяжелых промышленных системах.

Правильный дисковый затвор не следует выбирать только по типу соединения. Инженеры также должны учитывать рабочее давление, температуру, среду, коррозионные условия, скорость потока, конструкцию уплотнения, материал седла, материал диска и крутящий момент привода.

Понимая различия между дисковыми затворами типа wafer, с проушинами и фланцевыми, инженеры и отделы закупок могут выбрать конфигурацию клапана, которая обеспечивает надежную работу, более простое обслуживание и приемлемые долгосрочные эксплуатационные расходы.