1 Kluczowe punkty wyboru zaworu

1.1 Wyjaśnij cel zaworu w urządzeniu lub sprzęcie

Określić warunki pracy zaworu: rodzaj stosowanego medium, ciśnienie robocze, temperaturę roboczą i metodę sterowania pracą itp.;

1.2 Prawidłowy wybór rodzaju zaworu

Prawidłowy wybór typu zaworu opiera się na pełnym zrozumieniu przez projektanta całego procesu produkcyjnego i warunków pracy. Wybierając typ zaworu, projektant powinien najpierw poznać charakterystykę konstrukcyjną i parametry użytkowe każdego zaworu;

1.3 Określ połączenie końcowe zaworu

Spośród połączeń gwintowanych, połączeń kołnierzowych i połączeń spawanych, dwa pierwsze są najczęściej używane. Zawory gwintowane to głównie zawory o średnicy nominalnej mniejszej niż 50 mm. Jeśli średnica jest zbyt duża, montaż i uszczelnienie połączenia są bardzo trudne. Zawory z połączeniem kołnierzowym są wygodniejsze w montażu i demontażu, ale są cięższe i droższe niż zawory gwintowane, dlatego nadają się do połączeń rurowych o różnych średnicach i ciśnieniach. Połączenia spawane są odpowiednie do warunków dużego obciążenia i są bardziej niezawodne niż połączenia kołnierzowe. Jednak demontaż i ponowny montaż zaworów połączonych spawaniem jest trudny, więc jego użycie jest ograniczone do sytuacji, w których zazwyczaj może działać niezawodnie przez długi czas lub warunki użytkowania są trudne, a temperatura wysoka;

1.4 Wybór materiałów zaworów

Oprócz uwzględnienia właściwości fizycznych (temperatura, ciśnienie) i chemicznych (korozja) medium roboczego, czystość medium (obecność cząstek stałych) powinna być opanowana przy doborze materiałów korpusu zaworu, części wewnętrznych i powierzchni uszczelniającej. Ponadto należy zapoznać się z odpowiednimi przepisami państwa i działu użytkownika. Prawidłowy i rozsądny dobór materiałów zaworu może zapewnić najbardziej ekonomiczną żywotność i najlepszą wydajność zaworu. Kolejność doboru materiałów korpusu zaworu jest następująca: żeliwo - stal węglowa - stal nierdzewna, a kolejność doboru materiałów pierścieni uszczelniających jest następująca: guma - miedź - stal stopowa - F4;

1.5 Inni

Ponadto należy określić natężenie przepływu i poziom ciśnienia cieczy przepływającej przez zawór, a następnie, korzystając z dostępnych informacji (takich jak katalogi zaworów, próbki zaworów itp.), dokonać wyboru odpowiedniego zaworu.

2 Wprowadzenie do typowych zaworów

Istnieje wiele rodzajów zaworów, a ich różnorodność jest złożona. Główne typy to:zawory zasuwowe, zawory odcinające, zawory dławiące,zawory motylkowezawory grzybkowe, zawory kulowe, zawory elektryczne, zawory membranowe, zawory zwrotne, zawory bezpieczeństwa, zawory redukcyjne,odwadniacze parowe i zawory odcinające awaryjne,wśród których powszechnie stosowane są zawory zasuwowe, zawory odcinające, zawory dławiące, zawory czopowe, zawory motylkowe, zawory kulowe, zawory zwrotne i zawory membranowe.

2.1 Zawór zasuwowy

Zasuwa to zawór, którego korpus otwierający i zamykający (płyta zaworu) jest napędzany przez trzpień zaworu i porusza się w górę i w dół wzdłuż powierzchni uszczelniającej gniazda zaworu, co może łączyć lub odcinać przepływ cieczy. W porównaniu z zaworem odcinającym, zasuwa ma lepsze właściwości uszczelniające, mniejszy opór cieczy, mniejszy wysiłek przy otwieraniu i zamykaniu oraz pewne właściwości regulacyjne. Jest to jeden z najczęściej stosowanych zaworów odcinających. Wadami są duże rozmiary, bardziej złożona konstrukcja niż w przypadku zaworu odcinającego, łatwe zużycie powierzchni uszczelniającej i trudna konserwacja. Generalnie nie nadaje się do dławienia. W zależności od położenia gwintu na trzpieniu zasuwy można podzielić ją na dwa typy: typ z trzpieniem wznoszącym i typ z trzpieniem ukrytym. Zgodnie z cechami konstrukcyjnymi płyty zasuwy można ją podzielić na dwa typy: typ klinowy i typ równoległy.

2.2 Zawór odcinający

Zawór odcinający to zawór zamykający w dół, w którym części otwierające i zamykające (dysk zaworu) są napędzane przez trzpień zaworu, który porusza się w górę i w dół wzdłuż osi gniazda zaworu (powierzchni uszczelniającej). W porównaniu z zasuwą, charakteryzuje się dobrą regulacją, słabą szczelnością, prostą konstrukcją, wygodą produkcji i konserwacji, dużym oporem cieczy oraz niską ceną. Jest to powszechnie stosowany zawór odcinający, stosowany głównie w rurociągach o średniej i małej średnicy.

2.3 Zawór kulowy

Częściami otwierającymi i zamykającymi zaworu kulowego są kule z okrągłymi otworami przelotowymi, które obracają się wraz z trzpieniem zaworu, umożliwiając otwieranie i zamykanie zaworu. Zawór kulowy charakteryzuje się prostą konstrukcją, szybkim przełączaniem, wygodną obsługą, niewielkimi rozmiarami, niewielką wagą, niewielką liczbą części, niskim oporem przepływu, dobrym uszczelnieniem i łatwą konserwacją.

2.4 Przepustnica

Z wyjątkiem tarczy zaworu, przepustnica ma zasadniczo taką samą konstrukcję jak zawór odcinający. Tarcza zaworu pełni funkcję dławiącą, a jej różne kształty różnią się charakterystyką. Średnica gniazda zaworu nie powinna być zbyt duża, ponieważ wysokość jego otwarcia jest niewielka, a natężenie przepływu medium wzrasta, co przyspiesza erozję tarczy zaworu. Przepustnica ma niewielkie wymiary, niewielką wagę i dobrą regulację, ale jej dokładność nie jest wysoka.

2.5 Zawór wtykowy

Zawór grzybkowy wykorzystuje korpus grzybka z otworem przelotowym jako część otwierającą i zamykającą, a korpus grzybka obraca się wraz z trzpieniem zaworu, aby umożliwić jego otwieranie i zamykanie. Zawór grzybkowy charakteryzuje się prostą konstrukcją, szybkim otwieraniem i zamykaniem, łatwą obsługą, niskim oporem cieczy, niewielką liczbą części i niewielką wagą. Zawory grzybkowe są dostępne w wersji przelotowej, trójdrożnej i czterodrożnej. Zawory grzybkowe przelotowe służą do odcięcia przepływu medium, a zawory grzybkowe trójdrożne i czterodrożne służą do zmiany kierunku przepływu medium lub jego zmiany kierunku.

2.6 Zawór motylkowy

Zawór motylkowy to płytka motylkowa, która obraca się o 90° wokół stałej osi w korpusie zaworu, aby umożliwić otwieranie i zamykanie. Zawór motylkowy jest niewielki, lekki, ma prostą konstrukcję i składa się z zaledwie kilku części.

Można go szybko otwierać i zamykać, obracając o 90°, a jego obsługa jest prosta. Gdy przepustnica jest w pozycji całkowicie otwartej, grubość płytki motylkowej stanowi jedyny opór podczas przepływu medium przez korpus zaworu. Dzięki temu spadek ciśnienia generowany przez zawór jest bardzo mały, co zapewnia dobre właściwości regulacji przepływu. Zawory motylkowe dzielą się na dwa rodzaje uszczelnień: elastyczne miękkie i metalowe twarde. W przypadku zaworów z uszczelnieniem elastycznym pierścień uszczelniający może być osadzony w korpusie zaworu lub przymocowany do obwodu płytki motylkowej. Zapewnia on dobre właściwości uszczelniające i może być stosowany do dławienia przepływu, a także do rurociągów próżniowych i mediów korozyjnych. Zawory z uszczelnieniami metalowymi mają zazwyczaj dłuższą żywotność niż zawory z uszczelnieniami elastycznymi, ale trudno jest uzyskać całkowite uszczelnienie. Są one zazwyczaj stosowane w sytuacjach, gdy przepływ i spadek ciśnienia znacznie się różnią i wymagana jest dobra wydajność dławienia. Uszczelnienia metalowe mogą adaptować się do wyższych temperatur pracy, natomiast uszczelnienia elastyczne mają wadę ograniczenia temperaturowego.

2.7 Zawór zwrotny

Zawór zwrotny to zawór, który automatycznie zapobiega cofaniu się cieczy. Tarcza zaworu zwrotnego otwiera się pod wpływem ciśnienia cieczy, a ciecz przepływa od strony wlotowej do wylotowej. Gdy ciśnienie po stronie wlotowej jest niższe niż po stronie wylotowej, tarcza zaworu automatycznie zamyka się pod wpływem takich czynników, jak różnica ciśnień cieczy i siła grawitacji, aby zapobiec cofaniu się cieczy. Ze względu na budowę, zawory zwrotne dzielą się na zawory zwrotne podnoszące i zawory zwrotne klapowe. Zawór zwrotny podnoszący charakteryzuje się lepszym uszczelnieniem niż zawór zwrotny klapowy i większą odpornością na przepływ cieczy. Do króćca ssawnego rury ssawnej pompy należy zastosować zawór stopowy. Jego funkcją jest: napełnienie rury wlotowej pompy wodą przed jej uruchomieniem; utrzymanie rury wlotowej i korpusu pompy pełnymi wody po jej zatrzymaniu w celu przygotowania do ponownego uruchomienia. Zawór stopowy jest zazwyczaj instalowany tylko na rurze pionowej przy wlocie pompy, a medium przepływa od dołu do góry.

2.8 Zawór membranowy

Częścią otwierającą i zamykającą zawór membranowy jest gumowa membrana, umieszczona pomiędzy korpusem zaworu i pokrywą zaworu.

Wystająca część membrany jest zamocowana na trzpieniu zaworu, a korpus zaworu wyłożony jest gumą. Ponieważ medium nie przedostaje się do wnętrza pokrywy zaworu, trzpień zaworu nie wymaga dławicy. Zawór membranowy charakteryzuje się prostą konstrukcją, dobrym uszczelnieniem, łatwą konserwacją i niskim oporem przepływu cieczy. Zawory membranowe dzielą się na przelewowe, przelotowe, kątowe i stałoprądowe.

3 Typowe instrukcje dotyczące wyboru zaworu

3.1 Instrukcje doboru zaworu zasuwowego

Zasadniczo, w pierwszej kolejności należy dobrać zasuwy. Oprócz pary, oleju i innych mediów, zasuwy nadają się również do mediów zawierających ziarniste ciała stałe i o wysokiej lepkości, a także do zaworów odpowietrzających i systemów niskopróżniowych. W przypadku mediów z cząstkami stałymi korpus zasuwy powinien mieć jeden lub dwa otwory odpowietrzające. W przypadku mediów niskotemperaturowych należy wybrać specjalny zawór zasuwowy do niskich temperatur.

3.2 Instrukcje doboru zaworu odcinającego

Zawór odcinający nadaje się do rurociągów o niskich wymaganiach dotyczących oporu przepływu, tzn. o niewielkich stratach ciśnienia, a także do rurociągów lub urządzeń z mediami o wysokiej temperaturze i ciśnieniu. Nadaje się do rurociągów z parą wodną i innymi mediami o średnicy nominalnej DN < 200 mm; do małych zaworów można stosować zawory odcinające, takie jak zawory iglicowe, zawory instrumentalne, zawory do pobierania próbek, zawory manometryczne itp.; zawory odcinające mają regulację przepływu lub ciśnienia, ale dokładność regulacji nie jest wysoka, a średnica rurociągu jest stosunkowo mała, dlatego należy wybierać zawory odcinające lub dławiące; do mediów silnie toksycznych należy wybierać zawory odcinające z uszczelnieniem mieszkowym; zaworów odcinających nie należy stosować do mediów o wysokiej lepkości i mediów zawierających cząstki łatwo wytrącające się, ani jako zaworów odpowietrzających i zaworów w systemach niskiego podciśnienia.

3.3 Instrukcje doboru zaworu kulowego

Zawory kulowe nadają się do mediów o niskiej temperaturze, wysokim ciśnieniu i wysokiej lepkości. Większość zaworów kulowych może być stosowana w mediach z zawieszonymi cząstkami stałymi, a także w mediach sproszkowanych i granulowanych, w zależności od wymagań materiałowych uszczelnienia. Zawory kulowe pełnokanałowe nie nadają się do regulacji przepływu, ale sprawdzają się w sytuacjach wymagających szybkiego otwierania i zamykania, co jest wygodne w przypadku awaryjnego odcięcia w razie wypadku. Zawory kulowe są zazwyczaj zalecane do rurociągów o wysokiej szczelności, odporności na zużycie, skurcz kanałów, szybkie otwieranie i zamykanie, odcięcie wysokiego ciśnienia (duża różnica ciśnień), niski poziom hałasu, zjawisko zgazowania, mały moment obrotowy i mały opór cieczy. Zawory kulowe nadają się do lekkich konstrukcji, odcięcia niskiego ciśnienia i mediów korozyjnych. Zawory kulowe są również najbardziej idealnymi zaworami do mediów o niskiej temperaturze i głęboko zmrożonych. Do systemów rurociągowych i urządzeń do mediów o niskiej temperaturze należy wybierać zawory kulowe do niskich temperatur z pokrywą zaworu. W przypadku stosowania zaworów kulowych pływających, materiał gniazda zaworu powinien przenosić obciążenie kuli i medium roboczego. Zawory kulowe o dużej średnicy wymagają większej siły podczas działania, a zawory kulowe o średnicy DN≥200 mm powinny wykorzystywać przekładnię ślimakową; zawory kulowe stałe nadają się do zastosowań o większych średnicach i wyższych ciśnieniach; ponadto zawory kulowe stosowane w rurociągach z wysoce toksycznymi materiałami procesowymi i mediami łatwopalnymi powinny mieć konstrukcję ognioodporną i antystatyczną.

3.4 Instrukcje wyboru przepustnicy

Zawory dławiące nadają się do zastosowań o niskiej temperaturze medium i wysokim ciśnieniu oraz do elementów wymagających regulacji przepływu i ciśnienia. Nie nadają się do mediów o wysokiej lepkości i zawierających cząstki stałe, ani do zaworów odcinających.

3.5 Instrukcje wyboru zaworu wtykowego

Zawory kurkowe nadają się do zastosowań wymagających szybkiego otwierania i zamykania. Zazwyczaj nie nadają się do pary wodnej i mediów o wysokiej temperaturze. Stosuje się je do mediów o niskiej temperaturze i wysokiej lepkości, a także do mediów z cząstkami stałymi.

3.6 Instrukcje wyboru zaworu motylkowego

Zawory motylkowe nadają się do zastosowań o dużych średnicach (takich jak DN ﹥600 mm) i małej długości konstrukcyjnej, a także do zastosowań wymagających regulacji przepływu oraz szybkiego otwierania i zamykania. Są one zazwyczaj stosowane do mediów takich jak woda, olej i sprężone powietrze o temperaturze ≤80°C i ciśnieniu ≤1,0 MPa. Ponieważ zawory motylkowe charakteryzują się stosunkowo dużymi stratami ciśnienia w porównaniu z zasuwami i zaworami kulowymi, nadają się do systemów rurociągowych o niskich wymaganiach dotyczących strat ciśnienia.

3.7 Instrukcje doboru zaworu zwrotnego

Zawory zwrotne są na ogół odpowiednie do mediów czystych i nie nadają się do mediów zawierających cząstki stałe i o wysokiej lepkości. Gdy DN ≤ 40 mm, zaleca się użycie zaworu zwrotnego podnoszącego (dozwolone tylko do montażu na rurach poziomych); gdy DN ＝ 50 ～ 400 mm, zaleca się użycie zaworu zwrotnego podnoszącego wahadłowego (może być montowany zarówno na rurach poziomych, jak i pionowych. W przypadku montażu na rurze pionowej kierunek przepływu medium powinien być od dołu do góry); gdy DN ≥ 450 mm, zaleca się użycie zaworu zwrotnego buforowego; gdy DN ＝ 100 ～ 400 mm, można również użyć zaworu zwrotnego międzykołnierzowego; zawór zwrotny wahadłowy może być wykonany do bardzo wysokiego ciśnienia roboczego, PN może osiągnąć 42 MPa i może być stosowany do dowolnego medium roboczego i dowolnego zakresu temperatur roboczych, zgodnie z różnymi materiałami płaszcza i uszczelnień. Medium może być woda, para wodna, gaz, medium żrące, olej, lekarstwa itp. Zakres temperatury roboczej medium wynosi od -196 do 800°C.

3.8 Instrukcje doboru zaworu membranowego

Zawory membranowe nadają się do oleju, wody, mediów kwaśnych i zawierających zawiesiny o temperaturze roboczej poniżej 200°C i ciśnieniu poniżej 1,0 MPa, ale nie do rozpuszczalników organicznych i silnych utleniaczy. Zawory membranowe typu przelewowego nadają się do mediów ziarnistych o właściwościach ściernych. Do doboru zaworów membranowych typu przelewowego należy korzystać z tabeli charakterystyk przepływu. Zawory membranowe przelotowe nadają się do cieczy lepkich, zaczynów cementowych i mediów osadowych. Zawory membranowe nie powinny być stosowane w rurociągach próżniowych i urządzeniach próżniowych, z wyjątkiem szczególnych wymagań.