Czym są zawory kulowe?
Zawór kulowy to precyzyjna armatura odcinająca, która poprzez obrót o 90° nawierconej kuli w korpusie kontroluje przepływ cieczy lub gazów w rurociągach. Ta konstrukcja umożliwia szybkie i niezawodne odcinanie, co predestynuje zawór kulowy do zastosowań z mediami krytycznymi, takimi jak substancje palne lub toksyczne.
Właściwości zaworów kulowych
Zawory kulowe składają się z korpusu, tytułowej (kuli odcinającej), wału z łożyskowaniem i uszczelnieniami, uszczelnienia kuli oraz dźwigni ręcznej do obsługi. Kula odcinająca ma cylindryczny otwór i przy obrocie o 90° albo udostępnia przejście, albo je zamyka. Dzięki temu zawory kulowe można łatwo i bardzo szybko otwierać lub zamykać.
Zawory kulowe stosuje się w rurociągach wykorzystywanych do transportu cieczy lub gazów, takich jak np. woda, olej, gaz ziemny, sprężone powietrze itp.
Ponieważ całkowicie zamykają przepływ, są także preferowane do stosowania przy krytycznych, łatwopalnych lub trujących mediach.
Ze względu na konstrukcję zawory kulowe nie nadają się do regulacji przepływu.
Zawór kulowy, jednoczęściowy,
zredukowany przepust, z miękkim uszczelnieniem
Zawory kulowe występują w najróżniejszych wykonaniach i można je rozróżnić na podstawie następujących cech:
Rozmiar przelotu kuli
W zależności od wielkości przelotu kuli dzieli się je na dwie wersje: z pełnym przelotem lub zredukowanym przelotem
Zawór kulowy, pełny przelot
Pełny przelot
Pełny przelot oznacza, że otwór kuli ma tę samą średnicę wewnętrzną co rurociąg. Straty przepływu są przy tym bardzo niewielkie.
Zawory kulowe z pełnym przelotem nadają się do pigowania, tzn. rurociąg lub instalację można konserwować za pomocą specjalnego urządzenia czyszczącego lub inspekcyjnego (Molch).
Przejście o zmniejszonym przekroju
W przypadku przejścia o zmniejszonym przekroju otwór w kuli jest mniejszy niż średnica wewnętrzna Rurociągu, co może prowadzić do dużych strat przepływu. Dlatego są one celowo stosowane w Rurociągach, w których ma zostać zwiększona prędkość przepływu medium (efekt dyszy).
Zawór kulowy, zredukowany przelot
Ułożyskowanie kuli
Zawór kulowy,
Kula pływająca
Pływające łożyskowanie
Większość Zawór kulowy jest stosowana z kulą o pływającym łożyskowaniu. Przy tym kula jest utrzymywana w pozycji przez rozmieszczone po obu stronach uszczelki. Ta prosta zasada umożliwia niedrogą produkcję. Jednakże to łożyskowanie nie nadaje się do wysokich ciśnień.
Mocowanie trzpieniowe
Wykonanie z kulą prowadzoną jest bardziej pracochłonne w produkcji. Przy dwóch przeciwległych stronach kuli umieszczone są trzpienie, które są osadzone w korpusie. Dzięki temu mocowaniu trzpieniowemu wymagany jest tylko jeden pierścień uszczelniający. Ponadto te zawory kulowe można stosować również przy wyższych ciśnieniach roboczych.
Zawór kulowy,
Kula z łożyskiem czopowym
Rodzaj uszczelnienia kulowego
Zawór kulowy, z miękkim uszczelnieniem
Z miękkim uszczelnieniem
„Klasyczny” Zawór kulowy ma miękkie uszczelnienie i ze względu na swoją wszechstronność jest także obecnie najczęściej stosowany. Pierścienie uszczelniające (kulkowe) są wykonane z tworzywa sztucznego, najczęściej PTFE. Uszczelki PTFE nadają się do większości cieczy i gazów i mogą być stosowane do temperatury +200 °C, w zależności od dodatków także do +260 °C.
Dla mediów zawierających ciała stałe lub przy wyższych temperaturach roboczych Zawory kulowe z miękkim uszczelnieniem nie są odpowiednie.
Metalicznie uszczelnione
W zastosowaniach z przepływem ciał stałych lub przy wyższych temperaturach roboczych stosuje się metaliczne uszczelnienia kulowe. Pierścienie uszczelniające są przy tym wykonane ze stali nierdzewnej lub innych stali wysoko stopowych, częściowo dodatkowo hartowane. Metalicznie uszczelnione zawory kulowe nadają się do temperatur roboczych do ok. +650 °C.
Zawór kulowy, z uszczelnieniem metalicznym,
pełny przelot, mocowany na trzpieniu,
dostęp od góry
Rodzaje przyłączy
Zawory kulowe są dostarczane głównie z następującymi rodzajami przyłączy:
- Po obu stronach z gwintem wewnętrznym lub gwintem zewnętrznym
- Jedna strona gwint wewnętrzny – druga strona z gwintem zewnętrznym
- Po obu stronach z Końcówki do spawania
- Po obu stronach z kołnierzami
- Kompaktowy zawór kulowy do zaciskania pomiędzy dwoma kołnierzami
Obustronny Gwint wewnętrzny / gwint wewnętrzny
Obustronny Gwint zewnętrzny / gwint zewnętrzny
Kompaktowa konstrukcja
Obustronne Końcówki do spawania
Kołnierze po obu stronach
Wykonanie obudowy
W odniesieniu do obudowy najczęściej stosuje się następujące warianty wykonania
Jednoczęściowy Zawór kulowy
Obudowa składa się tylko z jednego elementu, przelot jest zredukowany i jako rodzaj przyłącza możliwy jest tylko Gwint wewnętrzny / gwint wewnętrzny.
Zawór kulowy, jednoczęściowa obudowa
Zawór kulowy, obudowa dwuczęściowa
2-częściowy zawór kulowy
Dwie części korpusu są połączone śrubami, dostępne w wykonaniu z pełnym przelotem lub zredukowanym przelotem, możliwe są wszystkie rodzaje przyłączy.
3-częściowy Zawór kulowy
Zawór kulowy składa się z trzech części (strona wejściowa – część środkowa – strona wylotowa). To wykonanie jest szczególnie przyjazne dla konserwacji, ponieważ część środkową można łatwo wyjąć, aby albo wymienić ją w całości, albo wymienić tylko poszczególne elementy zamykające, takie jak pierścienie uszczelniające kuli i korpusu albo uszczelnienia wrzeciona.
Kolejną zaletą jest to, że część środkowa wraz z kulą i systemem uszczelniającym może być niezależnie łączona ze wszystkimi rodzajami przyłączy. Można więc np. jedną stronę wyposażyć w Przyłącze kołnierzowe, a drugą stronę w przyłącze gwintowe lub Końcówki do spawania.
Zawór kulowy, korpus trójczęściowy
Trójdrożny lub czterodrożny Zawór kulowy
Z pełnym lub ograniczonym przepływem, Przyłącze kołnierzowe lub przyłącze gwintowe. Zamiast otworu przelotowego kula zaworu jest wyposażona w otwór w kształcie litery L lub T. Dzięki temu możliwe są różne możliwości przełączania, pozwalające na rozdzielenie na jedno lub dwa odgałęzienia lub na mieszanie medium przepływającego.
3-drożny Zawór kulowy
Możliwe pozycje przełączania 3-drogowego zaworu kulowego,
z otworem typu T lub L
Rodzaje napędu
Jak wszystkie armatury odcinające, zawory kulowe mogą być obsługiwane na różne sposoby
- Dźwignia ręczna:
Obsługa odbywa się ręcznie poprzez ruch obrotowy dźwigni o 90°.
Jednoczęściowe zawory kulowe o zmniejszonym przejściu są często również obsługiwane za pomocą uchwytu skrzydełkowego.
- Napęd elektryczny:
Obsługa odbywa się za pomocą elektrycznego napędu obrotowego; napędy obrotowe są dostępne dla wszystkich dostępnych napięć oraz dla prądu stałego, przemiennego lub trójfazowego.
- Pneumatyka- i Napędy hydrauliczne:
Te napędy są uruchamiane sprężonym powietrzem (pneumatycznie) lub olejem (hydraulicznie). Rozróżnia się przy tym napędy dwustronnego i jednostronnego działania.
-
Napęd dwustronnego działania:
Otwarcie i zamknięcie następuje poprzez doprowadzenie sprężonego powietrza lub oleju. -
Napęd jednostronnego działania:
Ciśnienie powietrza lub oleju otwiera – napęd zamyka siłą sprężyny; możliwa jest też odwrotna funkcja: siła sprężyny otwiera – powietrze/olej zamyka
Zalety i wady zaworów kulowych
Poniżej przedstawiono główne zalety zaworów kulowych:
-
Ze względu na konstrukcję zawory kulowe są stosunkowo kompaktowe
-
Otwieranie i zamykanie odbywa się bardzo szybko przez obrót o 90°
-
Zawory kulowe z pełnym przepływem są przystosowane do pigowania
-
Zawory kulowe zapewniają całkowitą szczelność, w zależności od konstrukcji i materiału także przy wysokich temperaturach i wysokich ciśnieniach
-
Przy pełnym przekroju przepływu możliwe są bardzo wysokie natężenia przepływu, wysoka wartość Kvs, jedynie niewielkie straty ciśnienia
Te wady kontrastują z zaletami:
Powierzchnie uszczelniające zaworów kulowych mogą szybko się zużyć
Przy wysokich ciśnieniach lub dużych wymiarach nominalnych wał musi być podporowany na czopie, co prowadzi do wyższych kosztów produkcji.
Zawory kulowe nie nadają się do regulacji przepływu.
W systemie rurowym przy szybkim zamknięciu zaworu kulowego mogą wystąpić udary ciśnienia.
W standardowych zaworach kulowych medium robocze styka się z tzw. martwą przestrzenią zaworu kulowego.
Z uwagi na konstrukcję medium wnika w częściowo otwartej pozycji do przestrzeni między korpusem a kulą; ta przestrzeń nazywana jest martwą przestrzenią. W stanie zamkniętym zostaje tam uwięzione i medium nie ma możliwości rozszerzać się przy wahaniach temperatury. Może to wtedy doprowadzić do uszkodzenia systemu uszczelnień, kuli i w konsekwencji do zakłóceń pracy.
Martwe przestrzenie przy zaworze kulowym
Dzięki skomplikowanej obróbce Zawór kulowy może być wykonany niemal „bez martwej przestrzeni”.
Chcesz indywidualnej konsultacji?
Bezpośredni kontakt
Czy mają Państwo pytania dotyczące naszych produktów lub usług? Czy chcieliby Państwo uzyskać osobiste doradztwo w konkretnej sprawie? Prosimy nie wahać się i skontaktować się z nami bezpośrednio! Nasi eksperci są do Państwa dyspozycji i z przyjemnością pomogą.