Wprowadzenie do zaworów motylkowych

Zawory motylkowe

Zawór motylkowy to zawór o ruchu obrotowym o ćwierć obrotu, który służy do zatrzymywania, regulacji i uruchamiania przepływu.

Zawory motylkowe można łatwo i szybko otworzyć. Obrót uchwytu o 90° zapewnia całkowite zamknięcie lub otwarcie zaworu. Duże przepustnice wyposażone są zazwyczaj w tzw. przekładnię, w której koło zamachowe za pomocą przekładni połączone jest z trzpieniem. Upraszcza to obsługę zaworu, ale kosztem prędkości.

Rodzaje zaworów motylkowych

Zawory motylkowe mają krótki okrągły korpus, okrągłą tarczę, gniazda metalowo-metalowe lub miękkie, łożyska wału górnego i dolnego oraz dławnicę. Konstrukcja korpusu zaworu motylkowego jest różna. Powszechnie stosowaną konstrukcją jest typ płytki, który mieści się pomiędzy dwoma kołnierzami. Inny typ, konstrukcja płytkowa, jest utrzymywana na miejscu pomiędzy dwoma kołnierzami za pomocą śrub łączących oba kołnierze i przechodzących przez otwory w zewnętrznej obudowie zaworu. Zawory motylkowe są nawet dostępne z końcówkami kołnierzowymi, gwintowanymi i do spawania doczołowego, ale nie są one często stosowane.

Zawory motylkowe mają wiele zalet w porównaniu z zaworami zasuwowymi, kulowymi, grzybowymi i kulowymi, szczególnie w przypadku dużych zaworów. Oszczędności na wadze, przestrzeni i kosztach to najbardziej oczywiste zalety. Koszty konserwacji są zwykle niskie, ponieważ liczba ruchomych części jest minimalna i nie ma kieszeni, w których mogłyby gromadzić się płyny.

Zawory motylkowe szczególnie dobrze nadają się do obsługi dużych przepływów cieczy lub gazów przy stosunkowo niskim ciśnieniu oraz do obsługi zawiesin lub cieczy z dużą ilością zawieszonych ciał stałych.

Przepustnice zbudowane są na zasadzie przepustnicy rurowej. Element kontrolujący przepływ to dysk o średnicy w przybliżeniu takiej samej jak średnica wewnętrzna sąsiadującej rury, który obraca się wokół osi pionowej lub poziomej. Gdy dysk leży równolegle do przebiegu rurociągu, zawór jest całkowicie otwarty. Kiedy dysk zbliża się do położenia prostopadłego, zawór zostaje zamknięty. Położenia pośrednie, do celów dławienia, można zabezpieczyć na miejscu za pomocą urządzeń blokujących uchwyt.

Konstrukcja gniazda zaworu motylkowego

Zatrzymanie przepływu osiąga się poprzez uszczelnienie dysku zaworu względem gniazda znajdującego się na obwodzie wewnętrznej średnicy korpusu zaworu. Wiele zaworów motylkowych ma elastomerowe gniazdo, na którym uszczelnia się dysk. Inne zawory motylkowe mają układ pierścieni uszczelniających, który wykorzystuje pierścień zaciskowy i pierścień podkładowy na gumowym pierścieniu o ząbkowanych krawędziach. Taka konstrukcja zapobiega wyciskaniu O-ringów.

We wczesnych projektach do uszczelnienia metalowego gniazda stosowano metalowy dysk. Układ ten nie zapewniał szczelnego zamknięcia, ale zapewniał wystarczające zamknięcie w niektórych zastosowaniach (tj. w liniach rozprowadzających wodę).

Konstrukcja korpusu zaworu motylkowego

Konstrukcja korpusu zaworu motylkowego jest różna. Najbardziej ekonomiczny jest typ płytki, który mieści się pomiędzy dwoma kołnierzami rurociągu. Inny typ, konstrukcja płytkowa, jest mocowana pomiędzy dwoma kołnierzami rury za pomocą śrub łączących oba kołnierze i przechodzących przez otwory w zewnętrznej obudowie zaworu. Zawory motylkowe są dostępne z konwencjonalnymi końcówkami kołnierzowymi do przykręcania do kołnierzy rur oraz z końcówką gwintowaną.

Dysk gniazda i trzpień zaworu motylkowego

Trzpień i tarcza zaworu motylkowego to oddzielne części. Dysk jest znudzony, aby przyjąć trzpień. Stosuje się dwie metody mocowania dysku do trzpienia, tak aby dysk obracał się wraz z obracaniem trzpienia. W pierwszym sposobie dysk jest przewiercany i mocowany do trzpienia za pomocą śrub lub kołków. Alternatywna metoda polega na wytaczaniu dysku jak poprzednio, a następnie kształtowaniu otworu w górnym trzpieniu tak, aby pasował do trzpienia kwadratowego lub sześciokątnego. Ta metoda pozwala dyskowi „unosić się” i szukać swojego środka w gnieździe. Uzyskano równomierne uszczelnienie i wyeliminowano zewnętrzne elementy mocujące trzpienia. Ten sposób montażu jest korzystny w przypadku tarcz zakrytych oraz w zastosowaniach korozyjnych.

Aby dysk utrzymywał się we właściwym położeniu, trzpień musi wystawać poza dno dysku i pasować do tulei w dolnej części korpusu zaworu. Jedna lub dwie podobne tuleje znajdują się również wzdłuż górnej części trzpienia. Tuleje te muszą być albo odporne na obsługiwane media, albo uszczelnione tak, aby media korozyjne nie miały z nimi kontaktu.

Uszczelnienia trzpienia wykonuje się albo poprzez umieszczenie w konwencjonalnej dławnicy, albo za pomocą uszczelek typu O-ring. Niektórzy producenci zaworów, szczególnie ci specjalizujący się w transporcie materiałów korozyjnych, umieszczają uszczelkę trzpienia po wewnętrznej stronie zaworu, tak aby żaden materiał przenoszony przez zawór nie mógł stykać się z trzpieniem zaworu. W przypadku zastosowania dławnicy lub zewnętrznego pierścienia uszczelniającego typu O-ring płyn przepływający przez zawór będzie stykał się z trzpieniem zaworu.

Typowe zastosowania zaworów motylkowych

Zawór motylkowy może być stosowany w wielu różnych instalacjach płynowych i dobrze sprawdza się w zastosowaniach z szlamem. Poniżej przedstawiono kilka typowych zastosowań zaworów motylkowych:

• Chłodzenie wody, powietrza, gazów, ochrona przeciwpożarowa itp.
• Gnojowica i podobne usługi
• Usługa próżniowa
• Usługi wodno-parowe wysokociśnieniowe i wysokotemperaturowe

Zalety zaworów motylkowych

• Kompaktowa konstrukcja wymaga znacznie mniej miejsca w porównaniu do innych zaworów
• Lekki
• Szybka obsługa wymaga mniej czasu na otwarcie lub zamknięcie
• Dostępne w bardzo dużych rozmiarach
• Niski spadek ciśnienia i odzysk wysokiego ciśnienia

Wady zaworów motylkowych

• Funkcja dławienia jest ograniczona do niskiej różnicy ciśnień
• Kawitacja i przepływ zdławiony to dwa potencjalne problemy
• Ruch dysku jest niekierowany i podlega wpływowi turbulencji przepływu

Zawór motylkowy Vanessa z potrójnym przesunięciem

Uwagi autora…

Uszczelki i montaż przepustnic

W dniu 14 września 2012 roku otrzymałem e-mail o następującej treści:

Mam dla Ciebie sugestię, która moim zdaniem nie jest poruszona na Twojej stronie, a mianowicie opisanie, jakiego rodzaju uszczelki należy zastosować do różnych zaworów motylkowych (typ E lub F) i jaki typ kołnierza towarzyszącego powinien zostać zastosowany (RF lub FF), a także wtedy, gdy uszczelka nie jest konieczna, ponieważ niektóre zawory motylkowe mają zintegrowane uszczelki. Zauważyłem, że w tej kwestii często panuje zamieszanie.

Dobra uwaga i dlatego:

Instrukcje montażu od dostawcy zaworów motylkowych:
Zawór jest przeznaczony do stosowania pomiędzy wszystkimi typami kołnierzy z płaską lub wypukłą powierzchnią czołową.
NIE STOSOWAĆ USZCZELEK KOŁNIERZOWYCH.Konstrukcja zaworu motylkowego eliminuje potrzebę stosowania uszczelek. Aby instalacja była prawidłowa, odstęp pomiędzy kołnierzami musi być wystarczający, aby umożliwić włożenie zaworu bez naruszania uszczelki kołnierza. Należy pamiętać, że krawędź uszczelniająca diaku jest zgodna z płaszczyzną wału. Obróć trzpień, aby ustawić dysk w korpusie, umieść zawór pomiędzy kołnierzami i ręcznie dokręć śruby.
WOLNO OTWARTEprzekręć zawór w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aby sprawdzić odpowiedni luz dysku.
OBRÓĆ TARCZ DO POZYCJI 10% OTWARCIAi dokręć na krzyż wszystkie śruby, ponownie sprawdź, czy luz tarczy jest odpowiedni.

Błędny
Tarcza w pozycji zamkniętej i zainstalowane uszczelki
pomiędzy zaworem i współpracującymi kołnierzami

Prawidłowy
Nie zastosowano uszczelek kołnierzowych, a dysk jest w środku
pozycja prawie zamknięta.

Kolejna instrukcja montażu od dostawcy zaworów motylkowych:

OSTROŻNOŚĆ
Do montażu zaworów w rurociągach należy stosować poniższe uszczelki.

• Rodzaj uszczelki
  Wzmocniona uszczelka PTFE (nie można zamontować uszczelki płaszczowej, uszczelki spiralnej ani uszczelki metalowej.)
• Wymiar uszczelki
  Wymiary uszczelki powinny być zgodne z ASME B16.21. (Minimalna grubość uszczelki wynosi 3 mm.)

Zawory nie mogą być instalowane na króćcach. Zawór należy zamontować zgodnie ze strzałką umieszczoną z boku kołnierza montażowego napędu. Strzałka musi wskazywać od strony wyższego ciśnienia do strony niższego ciśnienia w pozycji zamkniętej zaworu.

Dlatego zaleca się postępować zgodnie z instrukcjami dostawcy zaworu motylkowego!

Unikanie problemów z zaworami motylkowymi

Większość wszystkich problemów z zaworami motylkowymi w terenie jest bezpośrednio związana ze złymi procedurami instalacyjnymi. Z tego powodu mądrze jest wziąć pod uwagę najlepsze praktyki podczas układania rurociągów i instalowania samego zaworu.

Gniazdo w zaworze motylkowym ze sprężystym gniazdem zwykle rozciąga się po obu stronach zaworu. Dzięki temu nie są potrzebne żadne uszczelki, gdyż gniazda te pełnią funkcję uszczelki. Materiał gniazda, który wystaje poza powierzchnię czołową, jest ściskany podczas montażu i przepływa w kierunku środka gniazda zaworu. Jakakolwiek zmiana tej konfiguracji spowodowana niewłaściwą instalacją ma bezpośredni wpływ na ciśnienie znamionowe i momenty osadzenia/odsadzenia.

W przeciwieństwie do większości typów zaworów, dysk zaworu motylkowego w rzeczywistości wystaje poza czoło korpusu zaworu pod określonym kątem otwarcia (powiedzmy 30° lub więcej), gdy jest zainstalowany pomiędzy kołnierzami. Dlatego bardzo ważne jest, aby przed montażem upewnić się, że tarcza może się swobodnie obracać i wchodzić w kołnierze i rurociągi.

Wysyłka i przechowywanie

• Ustawić dyski na 10% otwarcia, tak aby nie były osadzone.
• Powierzchnie każdego zaworu powinny być zakryte, aby zapobiec uszkodzeniu powierzchni gniazda, krawędzi dysku lub wnętrza zaworu.
• Przechowywać w pomieszczeniu, najlepiej w temperaturze otoczenia od 5°C do 30°C.
• Otwieraj i zamykaj zawory co 3 miesiące.
• Zawory wysyłaj i przechowuj w taki sposób, aby na korpusy nie były wywierane żadne duże obciążenia.

Lokalizacja zaworu

• Przepustnice należy instalować w miarę możliwości w odległości minimum 6 średnic rur od innych elementów rurociągu, tj. kolanek, pomp, zaworów itp. Czasami nie jest to wykonalne, ale ważne jest zachowanie jak największej odległości.
• Jeżeli zawór motylkowy jest podłączony do zaworu zwrotnego lub pompy, należy zachować między nimi wystarczającą przestrzeń, aby dysk nie kolidował z sąsiednim sprzętem.

Orientacja zaworu

Z reguły zawory motylkowe instaluje się z trzpieniem w pozycji pionowej, a siłownik montowany pionowo bezpośrednio nad nim, jednak w niektórych zastosowaniach trzpień powinien być ustawiony poziomo. Poniższy plik .pdf wyjaśnia, dlaczego czasami łodyga musi być ustawiona poziomo.

Dodge Engineering and Controls Inc
(Instrukcja montażu zaworu motylkowego)

Procedury instalacyjne

1. Upewnić się, że powierzchnie rurociągu i kołnierzy są czyste. Wszelkie ciała obce, takie jak opiłki metalu, zgorzelina rurowa, żużel spawalniczy, pręty spawalnicze itp. mogą ograniczać ruch tarczy lub uszkodzić tarczę lub gniazdo.
2. Uszczelki nie są wymagane w przypadku zaworów o elastycznym gnieździe, ponieważ rozciągają się na obie powierzchnie zaworu.
3. Wyrównaj rurociąg i rozsuń kołnierze na tyle, aby umożliwić łatwe włożenie korpusu zaworu pomiędzy kołnierze bez dotykania kołnierzy rury.
4. Sprawdź, czy tarcza zaworu została ustawiona na około 10% otwarcia, aby nie zakleszczyła się w pozycji całkowicie osadzonej.
5. Włóż zawór pomiędzy kołnierze, jak pokazano, uważając, aby nie uszkodzić powierzchni gniazd. Zawsze podnoś zawór za otwory ustalające lub za pomocą nylonowego zawiesia na szyi lub ciele. Nigdy nie podnosić zaworu za siłownik lub operatora zamontowanego na zaworze.
6. Umieścić zawór pomiędzy kołnierzami, wycentrować, włożyć śruby i dokręcić je ręcznie. Ostrożnie otwórz dysk, upewniając się, że dysk nie styka się z wnętrzem sąsiadujących rur.
7. Bardzo powoli zamknij tarczę zaworu, aby zapewnić odstęp krawędzi tarczy od sąsiedniego kołnierza rury.
8. Całkowicie otwórz tarczę i dokręć wszystkie śruby kołnierza, jak pokazano.
9. Powtórz pełny obrót dysku od pełnego zamknięcia do pełnego otwarcia, aby zapewnić odpowiednie prześwity.