Gniazdo zaworu motylkowego jest kluczowym elementem uszczelniającym wewnątrz zaworu motylkowego. Jego główną funkcją jest kontakt z płytką motylkową (dyskiem zaworu) i utworzenie powierzchni uszczelniającej po zamknięciu zaworu, zapobiegającej wyciekowi medium. W szczególności,gniazdo zaworu motylkowegomoże być zainstalowany na wewnętrznej ścianie korpusu zaworu lub zaprojektowany tak, aby był zintegrowany z płytą motylkową, wykorzystując w tym celu swój materiał i strukturę, aby uzyskać dobry efekt uszczelnienia.
1. Wprowadzenie do klasyfikacji gniazd zaworów motylkowych
1.1 Klasyfikacja według materiału
A. Elastyczne, miękkie siedzisko zaworu
Odnosi się zwykle do materiałów takich jak guma, silikon, politetrafluoroetylen (PTFE).
Zalety: dobra szczelność, szybka reakcja, przydatność do stosowania w niskich temperaturach, przy niskim ciśnieniu i w mediach o niskiej korozyjności (z wyjątkiem PTFE).
Wady: słaba odporność na zużycie, ograniczona żywotność z powodu starzenia się materiału.
B. Metalowe gniazdo zaworu
Wykonane ze stali nierdzewnej, stali węglowej lub innych materiałów metalowych.
Zalety: odporność na wysoką temperaturę, odporność na wysokie ciśnienie, duża odporność na zużycie, przystosowanie do trudnych warunków pracy.
Wady: wysokie wymagania dotyczące uszczelnienia powierzchni metal-metal, rygorystyczne wymagania dotyczące dokładności obróbki i montażu.
C. Gniazdo zaworu kompozytowe
Łączy zalety metalu i miękkich materiałów, zazwyczaj pokrywając konstrukcję metalową materiałami elastycznymi, takimi jak grafit.
Może nie tylko zapewnić dobrą szczelność, ale także poprawić odporność na zużycie i żywotność.
1.2. Klasyfikacja według formy strukturalnej
A. Twarde oparcie siedzenia
Gniazdo zaworu i jego tylna część stanowią integralną całość o prostej konstrukcji, a powierzchnia uszczelniająca ściśle przylega do korpusu zaworu.
Wadą tego jesttwarde gniazdo zaworu z tyłupolega na tym, że gdy gniazdo zaworu ulegnie zużyciu lub zestarzeniu, cały zawór motylkowy należy zdemontować w celu wymiany.
B. Wyjmowane miękkie siedzisko
Tenmiękkie gniazdo zaworuposiada konstrukcję typu jaskółczy ogon i można ją zdemontować i wymienić osobno.
Zaletą jest łatwość konserwacji i wydłużenie żywotności całego zaworu motylkowego.
1.3. Zgodnie ze specjalnym projektem
A. Podwójny mimośrodowy zawór motylkowy
Płytka motylkowa porusza się wzdłuż dwóch mimośrodowych osi, gdy jest zamknięta, aby zmniejszyć tarcie stykowe z gniazdem zaworu.
Zaletami są mniejsze zużycie, dłuższa żywotność gniazda zaworu i lepsze uszczelnienie.
B. Zawór motylkowy potrójnie mimośrodowy
Dalsza konstrukcja oparta na podwójnym mimośrodzie umożliwia płytce motylkowej i metalowemu gniazdu zaworu uzyskanie precyzyjnego kontaktu metal-metal.
Rozwiązanie to pozwala na osiągnięcie efektu całkowitego braku przecieków i nadaje się do pracy w trudnych warunkach (np. w środowisku o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu).
Różne rodzaje materiałów na gniazda zaworowe charakteryzują się odmiennymi właściwościami fizycznymi i chemicznymi oraz nadają się do różnych warunków pracy. W tym artykule analizujemy i porównujemy przede wszystkim główne typy, wydajność i zastosowania elastycznych gniazd zaworowych.
Do najpopularniejszych elastycznych siedzisk zaworowych na rynku należą: NBR, EPDM, VITON (FKM), kauczuk naturalny (NR), silikon (kauczuk silikonowy), poliuretan (PU), uwodorniony kauczuk nitrylowy (HNBR), HYPALON (CSM), PTFE:
2. Porównanie właściwości materiałów gniazd zaworowych
| Tworzywo | NBR (kauczuk nitrylowy) | EPDM (kauczuk etylenowo-propylenowo-dienowy) | VITON (FKM/kauczuk fluorowęglowy) | NR (kauczuk naturalny) | Kauczuk silikonowy | PU (poliuretan) | HNBR (uwodorniony kauczuk nitrylowy) | HYPALON (CSM/Chlorosulfonowany kauczuk polietylenowy) | PTFE (politetrafluoroetylen, teflon) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Odporność na olej | Doskonały | Słaby | Wyjątkowy (odporny na paliwa i chemikalia) | Słaby | Słaby | Umiarkowany | Doskonała (odporna na oleje, paliwo i smary) | Umiarkowany | Doskonała (najlepsza odporność chemiczna) |
| Odporność chemiczna | Umiarkowana, odporna na łagodne kwasy i zasady | Doskonała (odporna na kwasy, zasady i utleniacze) | Doskonała (odporna na kwasy, zasady, rozpuszczalniki organiczne) | Umiarkowany | Doskonały (odporny na utleniacze, nietoksyczny) | Umiarkowany | Dobra (odporna na łagodne kwasy i zasady) | Doskonała (odporna na kwasy, zasady i utleniacze) | Doskonały (odporny na wszelkie chemikalia) |
| Zakres temperatur (°C) | -30 ~ 100 | -40 ~ 120 (krótkotrwale do 150) | -20 ~ 200 | -50 ~ 70 | -60 ~ 230 | -30 ~ 80 | -40 ~ 150 | -40 ~ 130 | -200 ~ 260 |
| Odporność na zużycie | Dobry | Umiarkowany | Dobry | Doskonała (wyższa odporność na zużycie) | Umiarkowany | Doskonała (najlepsza odporność na zużycie) | Doskonały | Dobry | Biedny (łatwo się zużywa) |
| Odporność na wodę | Umiarkowany | Doskonały (nadaje się do gorącej wody i pary) | Umiarkowany | Dobry | Doskonały (jakość spożywcza) | Umiarkowany | Dobry | Doskonały | Doskonały (wodoodporny) |
| Odporność na warunki atmosferyczne (UV/Ozon) | Biedny (szybko się starzeje) | Doskonała (wysoka odporność na warunki atmosferyczne) | Dobry | Umiarkowany | Doskonała (odporność na ekstremalne warunki atmosferyczne) | Umiarkowany | Doskonała (wysoka odporność na warunki atmosferyczne) | Wyjątkowy (doskonała odporność na warunki atmosferyczne) | Doskonała (odporność na promieniowanie UV i starzenie) |
| Elastyczność | Dobry | Doskonały | Umiarkowany | Doskonały | Doskonały | Dobry | Doskonały | Dobry | Twardy (niskie tarcie) |
| Główne zastosowania | Paliwo, olej smarowy, układy hydrauliczne, uszczelnienia przemysłowe | Systemy zaopatrzenia w wodę i odprowadzania ścieków, rurociągi chemiczne, systemy parowe, urządzenia zewnętrzne | Zastosowania chemiczne w wysokich temperaturach, układy paliwowe, przemysł lotniczy i kosmiczny, petrochemia | Górnictwo, sprzęt odporny na zużycie, wykładziny mechaniczne | Uszczelnianie w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, elektronicznym, zastosowania w wysokich i niskich temperaturach | Uszczelnienia mechaniczne, urządzenia odporne na zużycie, górnictwo, układy hydrauliczne | Petrochemia, przemysł motoryzacyjny, uszczelnienia olejowe wysokotemperaturowe | Przemysł chemiczny, środowiska korozyjne, urządzenia zewnętrzne, uszczelnienia odporne na działanie ozonu | Silne substancje chemiczne powodujące korozję, produkty farmaceutyczne, uszczelnienia dopuszczone do kontaktu z żywnością, uszczelnienia wysokotemperaturowe |
3. Odpowiednie warunki pracy dla materiałów gniazd zaworów
| Tworzywo | Odporność na paliwo/olej | Odporność na kwasy/zasady | Odporność na wysoką temperaturę | Odporność na niskie temperatury | Odporność na wodę | Odporność na zużycie | Odporność na warunki atmosferyczne (na zewnątrz, ozon) | Jakość spożywcza |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NBR | ✔ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| EPDM | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| VITON | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ❌ |
| NR | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ |
| Silikon | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| PU | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| HNBR | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| HYPALON | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| PTFE | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
4. Zalecenia dotyczące wyboru materiałów
· Do zastosowań w paliwach, olejach i olejach hydraulicznych → NBR, HNBR, VITON
· Do odporności na kwasy/zasady i chemikalia→ EPDM, HYPALON, VITON, PTFE
· Do zastosowań wymagających wysokiej odporności temperaturowej (>150°C) → VITON, Silikon, HYPALON, PTFE
· Do zastosowań w niskich temperaturach (<-40°C)→ NR, Silikon, PTFE
· Do wysokiej odporności na zużycie i ścieranie (górnictwo, maszyny) → NR, PU, HNBR
· Do zastosowań w kontakcie z wodą pitną i żywnością→ EPDM, Silikon, PTFE
· Do zastosowań zewnętrznych i odpornych na ozon→ EPDM, HYPALON, Silikon, PTFE
5. Wnioski
· NBR (kauczuk nitrylowy): Najlepszy do zastosowań na bazie oleju, takich jak paliwo, olej hydrauliczny, ale nieodpowiedni do wysokich temperatur oraz kwasów/zasad.
· EPDM (kauczuk etylenowo-propylenowy): Idealny do systemów uzdatniania wody, systemów chemicznych i parowych; wysoce odporny na warunki atmosferyczne, ale nie odporny na olej.
· VITON (kauczuk fluorowęglowy): Doskonale sprawdza się w wysokich temperaturach, w kontakcie z mocnymi kwasami/zasadami i paliwami.
· NR (kauczuk naturalny): Doskonała odporność na ścieranie, stosowany w górnictwie i maszynach, ale nieodporny na działanie chemikaliów.
· Kauczuk silikonowy: doskonały do stosowania w wysokich i niskich temperaturach, w zastosowaniach bezpiecznych dla żywności, jednak nie jest odporny na zużycie.
· PU (poliuretan): Najlepszy pod względem ekstremalnej odporności na zużycie, stosowany w uszczelnieniach hydraulicznych i zastosowaniach górniczych.
· HNBR (guma nitrylowa uwodorniona): Lepsza niż NBR w zastosowaniach narażonych na wysokie temperatury i zużycie, stosowana w przemyśle petrochemicznym.
· HYPALON (CSM/chlorosulfonowany kauczuk polietylenowy): Najlepszy pod względem odporności na kwasy/zasady i warunki atmosferyczne, idealny do uszczelniania odpornego na działanie chemikaliów i ozonu.
· PTFE (politetrafluoroetylen): najbardziej odporny chemicznie, idealny do stosowania w wysokich temperaturach, w środowiskach korozyjnych i w przetwórstwie żywności.