Zawory motylkowe i zasuwy to dwa rodzaje zaworów powszechnie stosowane w przemysłowych i komunalnych systemach oszczędzania wody. Różnią się one między sobą konstrukcją, funkcją i zastosowaniem. W niniejszym artykule szczegółowo omówione zostaną różnice między zaworami motylkowymi a zasuwami, pod kątem zasady działania, składu, kosztów, trwałości, regulacji przepływu, instalacji i konserwacji.
1. Zasada
Zasada działania zaworu motylkowego
Największą cechązawór motylkowyJego prosta konstrukcja i zwarta konstrukcja. Zasada działania polega na tym, że okrągła płytka motylkowa obraca się wokół trzpienia zaworu jako osi centralnej, kontrolując przepływ cieczy. Płytka zaworu działa jak punkt kontrolny i tylko za zgodą płytki motylkowej może przejść. Gdy płytka motylkowa jest równoległa do kierunku przepływu cieczy, zawór jest całkowicie otwarty; gdy płytka motylkowa jest prostopadła do kierunku przepływu cieczy, zawór jest całkowicie zamknięty. Czas otwierania i zamykania zaworu motylkowego jest bardzo krótki, ponieważ do pełnego otwarcia lub zamknięcia potrzeba tylko 90 stopni obrotu. Z tego powodu jest to również zawór obrotowy i zawór ćwierćobrotowy.
Zasada działania zaworu zasuwowego
Płytka zaworowazawór zasuwowyPorusza się pionowo w górę i w dół do korpusu zaworu. Gdy zasuwa jest całkowicie podniesiona, wewnętrzna komora korpusu zaworu jest całkowicie otwarta, a płyn może przepływać bez przeszkód; gdy zasuwa jest całkowicie opuszczona, płyn jest całkowicie zablokowany. Konstrukcja zasuwy sprawia, że po pełnym otwarciu nie ma prawie żadnego oporu przepływu, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wymagających pełnego otwarcia lub całkowitego zamknięcia. Należy tutaj podkreślić, że zasuwa nadaje się do pełnego otwarcia i pełnego zamknięcia! Zasuwa ma jednak niską prędkość reakcji, to znaczy czas otwierania i zamykania jest dłuższy, ponieważ do pełnego otwarcia i zamknięcia potrzeba wielu obrotów koła ręcznego lub przekładni ślimakowej.
2. Skład
Skład zaworu motylkowego
Jak wspomniano powyżej, konstrukcja zaworu motylkowego jest stosunkowo prosta i obejmuje główne elementy, takie jak korpus zaworu, płytka zaworu, wałek zaworu, gniazdo zaworu i napęd. Jak pokazano na poniższym rysunku.
Korpus zaworu:
Korpus zaworu motylkowego ma kształt cylindryczny i posiada pionowy kanał wewnątrz. Korpus zaworu może być wykonany z różnych materiałów, takich jak żeliwo, żeliwo sferoidalne, stal nierdzewna, stal węglowa, brąz aluminiowy itp. Oczywiście wybór materiału zależy od środowiska użytkowania zaworu motylkowego i rodzaju medium.
Płytka zaworowa:
Płyta zaworu to wspomniana powyżej tarczowa część otwierająco-zamykająca, która swoim kształtem przypomina dysk. Materiał płyty zaworu jest zazwyczaj taki sam jak korpus zaworu lub grubszy niż korpus zaworu, ponieważ przepustnica ma bezpośredni kontakt z medium, w przeciwieństwie do przepustnicy o osi środkowej, gdzie korpus zaworu jest bezpośrednio oddzielony od medium gniazdem zaworu. Niektóre media wymagają zwiększonej odporności na zużycie, korozję i wysokie temperatury.
Trzonek zaworu:
Trzpień zaworu łączy płytkę zaworu z napędem i odpowiada za przenoszenie momentu obrotowego, który obraca płytkę zaworu. Trzpień zaworu jest zazwyczaj wykonany ze stali nierdzewnej 420 lub innego materiału o wysokiej wytrzymałości, aby zapewnić jego odpowiednią wytrzymałość i trwałość.
Gniazdo zaworu:
Gniazdo zaworu jest wyłożone w wewnętrznej komorze korpusu zaworu i styka się z płytką zaworu, tworząc uszczelnienie, które zapobiega wyciekaniu medium po zamknięciu zaworu. Istnieją dwa rodzaje uszczelnień: miękkie i twarde. Uszczelnienie miękkie zapewnia lepszą szczelność. Powszechnie stosowane materiały to guma, PTFE itp., powszechnie stosowane w przepustnicach z osią środkową. Twarde uszczelnienia nadają się do pracy w warunkach wysokich temperatur i wysokiego ciśnienia. Powszechnie stosowane materiały to stal nierdzewna 304 z elastycznym grafitem itp., powszechnie stosowane wzawory motylkowe potrójnie mimośrodowe.
Aparat:
Siłownik służy do wprawiania trzpienia zaworu w ruch obrotowy. Najczęściej stosowane są siłowniki ręczne, elektryczne, pneumatyczne lub hydrauliczne. Siłowniki ręczne są zazwyczaj obsługiwane za pomocą uchwytów lub przekładni, natomiast siłowniki elektryczne, pneumatyczne i hydrauliczne mogą być sterowane zdalnie i działać automatycznie.
Skład zaworów zasuwowych
Konstrukcja zaworu zasuwowego jest stosunkowo złożona. Oprócz korpusu zaworu, płytki zaworowej, wału zaworu, gniazda zaworu i napędu, występują również uszczelnienia, pokrywa zaworu itp. (patrz rysunek poniżej).
Korpus zaworu:
Korpus zasuwy ma zazwyczaj kształt beczki lub klina, z prostym kanałem przelotowym wewnątrz. Korpus zaworu wykonany jest najczęściej z żeliwa, staliwa, stali nierdzewnej, mosiądzu itp. Podobnie, odpowiedni materiał należy dobrać do warunków użytkowania.
Pokrywa zaworów:
Pokrywa zaworu jest połączona z korpusem zaworu, tworząc zamkniętą komorę zaworową. Na pokrywie zaworu zazwyczaj znajduje się dławnica służąca do montażu uszczelnienia i uszczelnienia trzpienia zaworu.
Zasuwa + gniazdo zaworu:
Zasuwa to część zasuwy, która otwiera i zamyka, zazwyczaj w kształcie klina. Zasuwa może być pojedyncza lub podwójna. Najczęściej stosujemy zasuwę pojedynczą. Materiałem zasuwy elastycznej jest GGG50 pokryty gumą, a materiał korpusu zasuwy z twardym uszczelnieniem to mosiądz lub stal nierdzewna.
Trzonek zaworu:
Trzpień zaworu łączy zasuwę z siłownikiem i porusza zasuwę w górę i w dół za pomocą przekładni gwintowanej. Trzpień zaworu jest zazwyczaj wykonany z materiałów o wysokiej wytrzymałości, takich jak stal nierdzewna lub stal węglowa. Ze względu na ruch trzpienia zaworu, zasuwy można podzielić na zasuwy z trzpieniem wznoszącym i zasuwy z trzpieniem niewznoszącym. Gwint trzpienia zaworu z trzpieniem wznoszącym znajduje się na zewnątrz korpusu zaworu, dzięki czemu stan otwarcia i zamknięcia jest wyraźnie widoczny. Gwint trzpienia zaworu z trzpieniem niewznoszącym znajduje się wewnątrz korpusu zaworu. Konstrukcja jest stosunkowo zwarta, a przestrzeń montażowa jest mniejsza niż w przypadku zaworu z trzpieniem wznoszącym.
Uszczelka:
Uszczelnienie znajduje się w komorze dławicowej pokrywy zaworu i służy do uszczelnienia szczeliny między trzpieniem zaworu a pokrywą zaworu, zapobiegając wyciekom medium. Typowe materiały uszczelniające to grafit, PTFE, azbest itp. Uszczelnienie jest ściskane przez dławik, co zapewnia szczelność.
Aparat:
• Pokrętło ręczne to najpopularniejszy siłownik ręczny, który napędza przekładnię gwintowaną trzpienia zaworu poprzez obrót pokrętła, aby przesuwać zasuwę w górę i w dół. W przypadku zaworów zasuwowych o dużej średnicy lub wysokociśnieniowych, często stosuje się siłowniki elektryczne, pneumatyczne lub hydrauliczne w celu zmniejszenia siły roboczej i przyspieszenia otwierania i zamykania. Oczywiście to temat na osobny artykuł. Zainteresowanych prosimy o zapoznanie się z artykułem.Ile obrotów należy wykonać, aby zamknąć zawór motylkowy?Ile to zajmie?
3. Koszt
Koszt zaworu motylkowego
Zawory motylkowe są zazwyczaj tańsze niż zasuwy. Wynika to z faktu, że zawory motylkowe charakteryzują się krótką konstrukcją, wymagają mniej materiałów i charakteryzują się stosunkowo prostym procesem produkcji. Ponadto zawory motylkowe są lżejsze, co również obniża koszty transportu i montażu. Przewaga cenowa zaworów motylkowych jest szczególnie widoczna w rurociągach o dużej średnicy.
Koszt zaworu zasuwowego
Koszt produkcji zaworów zasuwowych jest zazwyczaj wyższy, szczególnie w przypadku zastosowań o dużej średnicy lub przy wysokim ciśnieniu. Konstrukcja zaworów zasuwowych jest złożona, a dokładność obróbki płyt zasuwowych i gniazd zaworów jest wysoka, co wymaga więcej procesów i czasu w procesie produkcyjnym. Ponadto zawory zasuwowe są cięższe, co zwiększa koszty transportu i instalacji.
Jak widać na powyższym rysunku, przy tym samym DN100 zawór zasuwowy jest znacznie większy od zaworu motylkowego.
4. Trwałość
Trwałość zaworu motylkowego
Trwałość zaworów motylkowych zależy od materiału, z którego wykonane jest gniazdo i korpus zaworu. W szczególności, materiały uszczelniające zaworów motylkowych z miękkim uszczelnieniem są zazwyczaj wykonane z gumy, PTFE lub innych elastycznych materiałów, które mogą ulegać zużyciu lub starzeniu podczas długotrwałego użytkowania. Oczywiście, materiały uszczelniające zaworów motylkowych z twardym uszczelnieniem są wykonane z wysokowydajnych materiałów syntetycznych lub uszczelnień metalowych, co znacznie poprawia ich trwałość.
Ogólnie rzecz biorąc, zawory motylkowe charakteryzują się dobrą trwałością w układach niskociśnieniowych i średniociśnieniowych, ale skuteczność uszczelnienia może ulec pogorszeniu w środowiskach o wysokim ciśnieniu i wysokiej temperaturze.
Warto również wspomnieć, że zawory motylkowe mogą izolować medium poprzez owinięcie korpusu zaworu gniazdem zaworu, co zapobiega jego korozji. Jednocześnie, płyta zaworu może być całkowicie zalana gumą i całkowicie wyłożona fluorem, co znacznie zwiększa jej odporność na działanie mediów korozyjnych.
Trwałość zaworów zasuwowych
Elastyczna konstrukcja uszczelnienia gniazda zasuwy wiąże się z tym samym problemem, co zawory motylkowe, czyli zużyciem i starzeniem się podczas użytkowania. Jednak zasuwy z twardym uszczelnieniem dobrze sprawdzają się w warunkach wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury. Ponieważ powierzchnia uszczelniająca metal-metal zasuwy charakteryzuje się wysoką odpornością na zużycie i korozję, jej żywotność jest zazwyczaj dłuższa.
Jednakże zasuwa zaworu zasuwowego może łatwo ulec zablokowaniu wskutek zanieczyszczeń znajdujących się w medium, co może również wpłynąć na jej trwałość.
Ponadto wygląd i struktura zaworu sprawiają, że trudno jest wykonać pełną wykładzinę, więc przy takim samym środowisku korozyjnym, niezależnie od tego, czy jest on wykonany w całości z metalu, czy z pełną wykładziną, jego cena jest znacznie wyższa od ceny zaworu zasuwowego.
5. Regulacja przepływu
Regulacja przepływu zaworu motylkowego
Zawór motylkowy z trzema mimośrodami może regulować przepływ przy różnych otwarciach, ale jego charakterystyka przepływu jest stosunkowo nieliniowa, zwłaszcza gdy zawór jest prawie całkowicie otwarty, a przepływ ulega znacznym zmianom. Dlatego zawór motylkowy nadaje się tylko do zastosowań o niskich wymaganiach dotyczących dokładności regulacji. W przeciwnym razie można zastosować zawór kulowy.
Regulacja przepływu zaworu zasuwowego
Zawór zasuwowy został zaprojektowany tak, aby lepiej nadawał się do operacji pełnego otwarcia lub pełnego zamknięcia, ale nie do regulacji przepływu. W stanie częściowo otwartym zasuwa będzie powodować turbulencje i wibracje cieczy, co łatwo może uszkodzić gniazdo zaworu i zasuwę.
6. Instalacja
Montaż zaworu motylkowego
Montaż zaworu motylkowego jest stosunkowo prosty. Jest lekki, więc nie wymaga zbyt dużego wsparcia podczas montażu; ma zwartą konstrukcję, dzięki czemu jest szczególnie odpowiedni w sytuacjach, gdy przestrzeń jest ograniczona.
Zawór motylkowy można montować na rurach w dowolnym kierunku (poziomym lub pionowym), nie ma też ścisłych wymagań co do kierunku przepływu w rurze. Należy pamiętać, że w zastosowaniach wysokociśnieniowych lub o dużej średnicy, płytka motylkowa musi być całkowicie otwarta podczas montażu, aby uniknąć uszkodzenia uszczelnienia.
Montaż zaworów zasuwowych
Montaż zaworów zasuwowych jest bardziej skomplikowany, zwłaszcza w przypadku zaworów o dużej średnicy i twardych uszczelnieniach. Ze względu na dużą masę zaworów zasuwowych, podczas montażu wymagane są dodatkowe podpory i środki mocujące, aby zapewnić stabilność zaworu i bezpieczeństwo instalatora.
Zasuwy zasuwowe są zazwyczaj montowane na rurociągach poziomych, a dla zapewnienia prawidłowego montażu należy uwzględnić kierunek przepływu cieczy. Ponadto, skok otwierania i zamykania zasuw jest długi, zwłaszcza w przypadku zasuw z trzpieniem wznoszącym, i wymaga zapewnienia odpowiedniej ilości miejsca do obsługi pokrętła.
7. Konserwacja i utrzymanie
Konserwacja zaworów motylkowych
Zawory motylkowe składają się z mniejszej liczby części i są łatwe w demontażu i montażu, co ułatwia ich konserwację. Podczas codziennej konserwacji sprawdza się przede wszystkim starzenie i zużycie płyty zaworowej oraz gniazda zaworu. W przypadku stwierdzenia znacznego zużycia pierścienia uszczelniającego należy go wymienić na czas. Dlatego zalecamy klientom zakup wymiennych zaworów motylkowych z miękkim tyłem. Jeśli płaskość powierzchni i wykończenie płyty zaworowej utrudniają uzyskanie dobrego efektu uszczelnienia, należy ją również wymienić.
Dodatkowo, trzpień zaworu jest smarowany. Dobre smarowanie poprawia elastyczność i trwałość działania zaworu motylkowego.
Konserwacja zaworów zasuwowych
Zasuwy składają się z wielu części i są trudne w demontażu i montażu, szczególnie w dużych systemach rurociągów, gdzie nakład prac konserwacyjnych jest duży. Podczas konserwacji należy zwrócić szczególną uwagę na to, czy zasuwa podnosi się i opuszcza płynnie oraz czy w rowku korpusu zasuwy nie znajdują się żadne ciała obce.
Jeśli powierzchnia styku gniazda zaworu z zasuwą jest porysowana lub zużyta, należy ją wypolerować lub wymienić. Oczywiście konieczne jest również smarowanie trzpienia zaworu.
Konserwacja uszczelnienia powinna być bardziej wymagająca niż konserwacja przepustnicy. Uszczelnienie zasuwy służy do uszczelnienia szczeliny między trzpieniem zaworu a korpusem zaworu, zapobiegając wyciekaniu medium. Starzenie się i zużycie uszczelnienia to częste problemy związane z zasuwami. Podczas konserwacji należy regularnie sprawdzać szczelność uszczelnienia i w razie potrzeby regulować je lub wymieniać.
8. Wnioski
Podsumowując, zawory motylkowe i zasuwy mają swoje zalety i wady pod względem wydajności, kosztów, trwałości, regulacji przepływu i montażu:
1. Zasada działania: Zawory motylkowe charakteryzują się dużą prędkością otwierania i zamykania i nadają się do szybkiego otwierania i zamykania; zawory zasuwowe charakteryzują się długim czasem otwierania i zamykania.
2. Skład: Zawory motylkowe mają prostą konstrukcję, natomiast zasuwy mają złożoną budowę.
3. Koszt: Zawory motylkowe są tańsze, zwłaszcza w przypadku zastosowań o dużej średnicy; zawory zasuwowe są droższe, zwłaszcza w przypadku zastosowań wymagających wysokiego ciśnienia lub specjalnych materiałów.
4. Trwałość: Zawory motylkowe charakteryzują się większą trwałością w układach niskiego i średniego ciśnienia; zasuwy dobrze sprawdzają się w środowiskach wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury, jednak częste otwieranie i zamykanie może mieć wpływ na ich żywotność.
5. Regulacja przepływu: Zawory motylkowe nadają się do wstępnej regulacji przepływu; zawory zasuwowe lepiej sprawdzają się w przypadku operacji całkowicie otwartych lub całkowicie zamkniętych.
6. Montaż: Zawory motylkowe są łatwe w montażu i można je stosować zarówno w rurociągach poziomych, jak i pionowych. Zawory zasuwowe są skomplikowane w montażu i nadają się do montażu w rurociągach poziomych.
7. Konserwacja: Konserwacja zaworów motylkowych koncentruje się na zużyciu i starzeniu się płyty zaworowej i gniazda zaworu oraz smarowaniu trzpienia zaworu. Ponadto, zasuwa wymaga również konserwacji uszczelnienia.
W zastosowaniach praktycznych dobór zaworów motylkowych lub zasuw musi być kompleksowo rozpatrywany, biorąc pod uwagę konkretne warunki pracy i wymagania, aby zagwarantować najlepszą wydajność i oszczędność.