Zawór zasuwowy klinowy
Zasuwa klinowa płaska / Zasuwa klinowa owalna / Zasuwa klinowa okrągła
Nazwy „Zasuwa klinowa płaska”, „Zasuwa klinowa owalna” i „Zasuwa klinowa okrągła” sięgają początków budowy zaworów. Odnoszą się, z jednej strony, do długości całkowitej: zasuwy klinowe typu płaskiego mają znacznie krótszą (= płaską) długość całkowitą niż zasuwy klinowe typu owalnego lub okrągłego. W przeszłości mogły być one wytwarzane jedynie dla zakresu niskiego ciśnienia PN 6 do maksymalnie PN 10. Obecnie jest to możliwe dla sektora wody i ścieków do PN 25.
Z drugiej strony suwaki klinowe owalne i suwaki klinowe okrągłe są określane zgodnie z konstrukcją ich obudowy. W widoku z góry suwaki klinowe owalne mają owalną górną część, natomiast suwaki klinowe okrągłe mają część górną okrągłą. Początkowo dostępne suwaki klinowe owalne były produkowane dla średniego zakresu ciśnień PN 10 i PN 16/25. Przy wyższych poziomach ciśnienia, począwszy od PN 25, górna część suwaka musiała być zaprojektowana bardziej solidnie, dlatego tradycyjny owalny kształt porzucono na rzecz okrągłej górnej części.
Uszczelnienie tych armatur osiągane jest za pomocą klinowego elementu odcinającego – stąd nazwa zasuwa klinowa (zob. także rodzaje klinów odcinających).
Zasuwy klinowe mogą być przepływowe w obu kierunkach ze względu na swoją konstrukcję i uszczelniać obustronnie. Jednak nie nadają się do regulacji i są stosowane wyłącznie jako zawory odcinające w położeniu otwartym lub zamkniętym (On/Off). W pozycjach pośrednich klin uszczelniający zaczyna drgać, co powoduje turbulencje i zwiększone zużycie materiału klina, korpusu oraz powierzchni uszczelniających.
Wrzeciono wewnętrzne / zewnętrzne
Obecnie najczęściej stosuje się zawory z wrzecionem wewnętrznym, w których część gwintowana wrzeciona znajduje się w korpusie zaworu. Ta kompaktowa konstrukcja pozwala na niską część górną i jest tańsza w produkcji niż zawory z wrzecionem zewnętrznym.
Gdy wrzeciono jest uruchamiane, obraca się ono w gwincie klinu zaworu. To podciąga klin zaworu w górę do górnej części i otwiera zawór. Obrócenie w przeciwnym kierunku ponownie zamyka zawór.
Uszczelnienie wrzeciona można opcjonalnie zrealizować za pomocą regulowanego wypełnienia uszczelniającego lub wielu pierścieni O-ring, które są praktycznie bezobsługowe.
Zawory z wrzecionem wewnętrznym nadają się tylko do nieagresywnych cieczy i gazów. Ponieważ gwint wrzeciona znajduje się w przepływie medium, stosowanie agresywnych mediów może prowadzić do zanieczyszczenia i następnego „zatarcia” gwintu.
Wrzeciono zewnętrzne – budowa i zalety
W zaworach z wrzecionem zewnętrznym gwintowana część trzpienia nie znajduje się wewnątrz korpusu, lecz u góry, na zewnątrz górnej części zaworu. Gładka część wrzeciona znajduje się w korpusie i jest połączona kształtowo z klinem zaworu. Nakrętka wrzeciona jest zamontowana w tzw. głowicy blokowej nad korpusem zaworu. Podczas obsługi zaworu nakrętka wrzeciona jest obracana i "ciągnie" wrzeciono wraz z klinem ku górze, otwierając w ten sposób zawór.
Zaletą w porównaniu z zaworami z wewnętrznym wrzecionem jest to, że nadają się one również do agresywnych mediów. Zarówno gwint wrzeciona, jak i uszczelnienie wrzeciona (packing) znajdują się poza przepływem medium, co oznacza, że zacięcie gwintu wrzeciona jest praktycznie niemożliwe.
Na podstawie położenia wrzeciona można również szybko rozpoznać, czy zawór jest otwarty czy zamknięty.
Wrzeciono wysuwne / niewysuwne
- Wrzeciono wysuwne = zawsze zewnętrzne
- Wrzeciono niewysuwne = zawsze wewnętrzne
Rodzaje klinów odcinających
Klin sztywny i Flexi-Wedge
Element zamykający w zaworze zasuwowym ma kształt klina i zazwyczaj składa się z dwóch ze sobą połączonych płyt.
Jeżeli dwie płyty klina są trwale połączone (zespawane), są całkowicie nieruchome i nazywa się to klinem sztywnym. Dwie strony klina oraz ich "odpowiedniki" w korpusie, czyli gniazda korpusu, muszą być wykonane bardzo precyzyjnie i płasko, aby zapewnić pewne uszczelnienie zaworu względem medium.
W małych zaworach poniżej DN 40, jak również w bardzo dużych zaworach, klin sztywny jest zwykle wykonany z jednego kawałka (kucie, odlew). Jest on szczególnie ciężki, a więc kosztowny, zwłaszcza przy dużych średnicach nominalnych.
W przypadku Flexi-Wedge dwie płyty klina nie są sztywno połączone, lecz jedynie złączone mostkiem pośrodku. Dzięki temu dwie połówki płyty są do pewnego stopnia elastyczne (giętkie) i pozwalają lepiej dopasować się do gniazd korpusu. Osiągana szczelność jest przy tym znacznie wyższa niż w zaworze z klinem sztywnym.
Dzięki dobremu uszczelnieniu i niewielkiej masie, obecnie zawory są głównie wykonywane z Flexi-Wedge. Wyjątkiem są zawory z miękkim uszczelnieniem, które stosuje się głównie w instalacjach wodociągowych i kanalizacyjnych. W tych zaworach klin sztywny jest całkowicie wulkanizowany NBR lub EPDM, co zapewnia wysoką szczelność.
Klin dwupłytowy
Dwie płyty uszczelniające są ruchomo połączone ze sobą, np. poprzez segmenty kulowe lub osłony kuliste albo za pomocą mechanizmu sprężynowego. Ponieważ są samodopasowujące się, osiągana jest wysoka szczelność, a zawory można otwierać i zamykać mniejszym wysiłkiem. Ze względu na skomplikowany i kosztowny proces produkcyjny, zawory dwupłytowe są prawie wyłącznie stosowane w zastosowaniach wysokociśnieniowych w elektrowniach jako główne zawory odcinające na głównym wylocie pary lub przy generatorach pary.
Zawory zasuwowe z metalowym uszczelnieniem
Klasyczne zawory zasuwowe są bardzo uniwersalne: nadają się do mediów ciekłych i gazowych, a także do mediów zawierających kurz lub twarde cząstki, do mediów agresywnych lub ściernych, w zastosowaniach wysokotemperaturowych i wysokociśnieniowych. Oczywiście materiały użyte i konstrukcja (wrzeciono wewnętrzne lub zewnętrzne) muszą być dopasowane do odpowiedniego medium roboczego.
We wszystkich metalowych zaworach uszczelniających siedzenia/pierścienie uszczelniające w korpusie i na klinie wykonane są z materiałów metalowych. Aby uzyskać lepsze uszczelnienie, większą odporność na zużycie i/lub odporność na korozję, można stosować pierścienie uszczelniające wykonane z różnych materiałów.
Główną wadą metalowych zasuw uszczelniających jest to, że zanieczyszczenia obecne w medium (np. piasek, wapno) odkładają się w dolnej części korpusu (tzw. worek zasuwowy). Te osady mogą uniemożliwić całkowite zamknięcie klina, co prowadzi do nieszczelności.
Siedzisko kobaltowo-chromowe
“Stellite” to twardy stop na bazie kobaltu i chromu, służący jako ochrona przed dużymi obciążeniami ściernymi ze strony medium roboczego. W przypadku zaworu zasuwowego gniazda korpusu, a być może także klin oraz wrzeciono są napawane Stellite, gdy są narażone na działanie agresywnych mediów lub przegrzanej pary.
Niechronione, standardowe materiały, takie jak 1.4021 czy 1.4571, nie wytrzymałyby długo wysokich naprężeń. Powłokę tę można nanieść spawaniem lub natryskiem płomieniowym.
Zawory zasuwowe z uszczelnieniem miękkim
Zawory zasuwowe z uszczelnieniem miękkim są stosowane głównie w sektorze wody i ścieków. Ponieważ trzpień jest uszczelniony bezobsługowo za pomocą O-ringów, zawory zasuwowe z uszczelnieniem miękkim nadają się także do stosowania z gazem (gaz ziemny, biogaz).
W przeciwieństwie do klasycznych zasuw z metalicznym uszczelnieniem, mają gładki, pełny przelot bez kieszeni zasuwy. To daje tę zaletę, że zawory można czyścić za pomocą tzw. pigów, a rurociąg może być w razie potrzeby całkowicie oczyszczony. Tzw. pig to urządzenie czyszczące lub inspekcyjne, które jest wtłaczane przez rurociąg przy użyciu ciśnienia.
Kolejną zaletą jest wysoka szczelność zaworów w przelocie. Klin zasuwy jest wulkanizowany z NBR lub EPDM, osiągając szczelność zgodnie z DIN EN 12266-1, klasę nieszczelności A! Ponadto te zawory są warunkowo odpowiednie do pracy w warunkach próżni.
Ze względu na powłokę gumową, zawory zasuwowe z uszczelnieniem miękkim nie nadają się do wysokich temperatur, wysokich ciśnień roboczych ani do mediów ściernych. Podobnie jak wszystkie inne zawory, nadają się "tylko" do zamykania, a nie do regulacji medium roboczego.
Pokrywa śrubowana / spawana
Chodzi o sposób połączenia korpusu zaworu zasuwowego z częścią górną.
W przypadku pokrywy śrubowanej, jak sama nazwa wskazuje, korpus i część górna są do siebie przykręcone. Połączenie to jest rozłączne, co umożliwia np. przegląd, naprawę lub wymianę części wewnętrznych zasuwy w dowolnym momencie.
Jeżeli zasuwę trudno jest obsługiwać lub ma być zainstalowana pod ziemią, zwykle stosuje się wersję z pokrywą spawaną. W ten sposób wyklucza się niechciane poluzowanie śrub pokrywy, na przykład wskutek drgań podczas pracy, rozszerzalności termicznej, zużycia uszczelki pokrywy itp., oraz zapewnia się szczelność na zewnątrz. Jednak w przypadku naprawy lub konserwacji zawór musi zostać całkowicie usunięty z rurociągu, a połączenie pokrywy rozłączone w warsztacie.
Rodzaje napędów
Klasycznym rodzajem napędu dla zaworów zasuwowych jest koło ręczne. Zgodnie z normą międzynarodową zawór zasuwowy zamyka się przez obrót koła ręcznego zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a otwiera przez obrót przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.
Ponadto występują następujące rodzaje napędu:
Przekładnia z kołem ręcznym:
Jeżeli wymagane siły napędu są zbyt duże, można zastosować przekładnię redukcyjną z kołem ręcznym.
Dźwignia szybkiego zamykania:
Zamiast koła ręcznego do górnej części zaworu zasuwowego przymocowany jest blok łożyskowy z dźwignią; pociągnięcie jej do góry powoduje gwałtowne otwarcie zaworu, a pchnięcie w dół — jego zamknięcie.
Zębatka:
Jeżeli zasuwa jest zamontowana na większej wysokości, do napędu można zastosować zębatkę. Na zębatkę nakłada się łańcuch i zabezpiecza przed zsunięciem wspornikiem prowadzącym. Pociągnięcie za łańcuch pozwala otwierać lub zamykać zasuwę z poziomu terenu.
Klucz obsługowy:
Zamiast koła ręcznego na końcu trzpienia zasuwy zamocowany jest przekrój kwadratowy. Zasuwę można wtedy obsługiwać kluczem nastawnym lub (gdy jest zainstalowana pod ziemią) od góry kluczem typu T.
Zawory zasuwowe z automatycznym napędem
Napędy elektryczne:
Siłowniki elektryczne mogą być precyzyjnie dopasowane do wymagań zasuwy i mogą być zasilane opcjonalnie prądem trójfazowym, prądem przemiennym lub prądem stałym.
Choć są kosztowne w zakupie, oferują długą żywotność i niskie koszty utrzymania (prosty montaż, brak zużycia energii podczas przerw w przełączaniu, łatwe w konserwacji).
Czasy przełączania można różnie dobierać w zależności od zastosowania, od około 20 sekund do kilku minut.
Napedy pneumatyczne:
Są one napędzane sprężonym powietrzem, są tańsze niż napędy elektryczne, mają krótkie czasy przełączania i są przyjazne w konserwacji. Wymagane jest jednak doprowadzenie sprężonego powietrza oraz zawór elektromagnetyczny do sterowania.
Rozróżnia się napędy pneumatyczne dwustronnego (podwójnego) i jednostronnego działania.
Dwustronne oznacza, że napęd wymaga sprężonego powietrza zarówno do otwarcia, jak i do zamknięcia zaworu zasuwowego.
Jednostronne oznacza, że sprężone powietrze jest wymagane albo do otwarcia, albo do zamknięcia. Powrót następuje automatycznie dzięki sprężynie.
Napędy hydrauliczne:
Zasada działania jest taka sama jak w napędach pneumatycznych. Jednak te napędy są zasilane olejem lub cieczami na bazie wody (praktycznie niepalnymi).
Zawory zasuwowe sterowane zdalnie
Zawory zasuwowe nie zawsze mogą być obsługiwane bezpośrednio na miejscu instalacji, np. gdy są zamontowane w studzience, pod wodą lub w gruncie. Obsługę wykonuje się wtedy ręcznie za pomocą drążka napędowego lub przedłużenia wrzeciona, albo za pomocą napędu elektrycznego, pneumatycznego lub hydraulicznego. W zależności od warunków konstrukcyjnych może być konieczne dodatkowe zastosowanie odchyleń mechanicznych składających się z dwóch lub więcej przegubów uniwersalnych lub kulowych, a także kolumny podłogowej z kołem ręcznym lub napędem.
Zespół instalacyjny
Rurociągi wodne i ściekowe, wraz z ich zasuwami, są często instalowane pod ziemią. Do obsługi zaworów używa się zespołu instalacyjnego. Zespół instalacyjny składa się z pręta przedłużającego, który jest solidnie połączony z wrzecionem zaworu. Aby chronić przed zanieczyszczeniem pochodzącym z wód przesączających się oraz z otaczającego gruntu, pręt jest osłonięty rurą PE. Górny koniec przedłużenia ma kształt kwadratu, na którym umieszczany jest tzw. uchwyt T do obsługi zaworu. Słupek uliczny stanowi wykończenie na poziomie gruntu i służy jako widoczny wskaźnik zespołu instalacyjnego znajdującego się poniżej.
Masz projekt na myśli?
Możemy Ci pomóc!
Zapraszamy do kontaktu i wspólnie omówimy, jak możemy Ci pomóc!