Дроссельный клапан отличается простотой в движении: плоский круглый диск, просверленный по всему диаметру, поворачивается на 90 градусов внутри седла в форме кольца-, чтобы открыть, дросселировать или перекрыть проход для жидкости. Диск всегда остается на пути потока, поэтому характер клапана определяется тем, как тонкий профиль взаимодействует с давлением, скоростью и трением уплотнения.
Основной принцип
Когда вал параллелен оси трубы, диск подставляет свой край потоку, практически не создавая потерь напора; в полностью закрытом положении диск прилегает к эластомерному или металлическому седлу, образуя герметичное уплотнение. Движение на четверть-оборота означает, что пневматический или электрический привод может перевернуть клапан менее чем за одну секунду, что делает его идеальным для аварийного-отключения или автоматического дозирования.
Поведение крутящего момента
Поскольку диск симметричен, крутящий момент наименьший вблизи двух крайних значений (0 градусов и 90 градусов) и достигает максимума около 70 градусов, где перепад давления на диске наибольший. В современных конструкциях ось вала смещена на несколько миллиметров (это называется «эксцентрик» или «высоко-производительный»), так что кулачок диска-выходит из седла в течение первых 10 градусов открытия, сокращая-крутящий момент на 30 % и продлевая срок службы седла.
Технологии уплотнения
1. Упругое седло: к корпусу прикреплена футеровка из нитрила или этилен-пропиленового каучука; Линейное давление вдавливает диск в резину, обеспечивая -плотное перекрытие-пузырьков до 16 бар и от −20 до 120 градусов.
2. Металлическое седло: накладка из нержавеющей стали или стеллита используется для работы при высоких температурах (600 градусов) или абразивных средах; степень утечки соответствует классу IV (0,01 % Cv), достаточна для изоляции пара.
3. Двойное смещение: осевые-линии вала и седла смещены, создавая конический кулачок; Тройное смещение добавляет наклонную поверхность седла, обеспечивая уплотнение металла-к-металлу класса VI при криогенной эксплуатации СПГ.
Характеристики потока
При открытии на 30 градусов диск уже создает 60 % максимального падения давления, что обеспечивает быстрое-открытие поворотных затворов, почти-линейную кривую Cv между 40 и 70 градусами, -идеально подходящую для дросселирования охлаждающей воды или выпуска газов. Вычислительная гидродинамика показывает, что тонкий край диска толщиной 2 мм снижает возникновение кавитации на 25 % по сравнению с тупым профилем толщиной 5 мм, что позволяет экономить энергию насосов на опреснительных установках.
Типичные размеры варьируются от DN 25 мм (1 дюйм) в узлах дозирования химикатов до DN 3000 мм (120 дюймов) на гидрораспределителях, где один клапан может весить 30 т, но при этом управляться пневматическим приводом на 10 бар благодаря низкому крутящему моменту при полном проходе.
Приложения
• Водоснабжение и сточные воды. Клапаны с эластичными-седелами рассчитаны на распределительные сети с давлением 16 бар и сертифицированы по стандарту NSF 61 для питьевой воды.
• HVAC: Корпуса с проушинами-позволяют-обслуживать в тупике для изоляции охлажденной-воды, а версии с пазами-на концах ускоряют установку в высотных-стояках.
• Нефть и газ: дисковые затворы с двойным-эксцентриситетом из углеродистой стали и огнестойкими-графитовыми вставками соответствуют стандарту API 607 и предпочтительны для изоляции резервуарных-парков до класса 600.
• Пищевая и фармацевтическая промышленность: полированный диск объемом 316 L и седло из ПТФЭ обеспечивают чистоту CIP/SIP и отсутствие трещин-на поверхностях, что соответствует требованиям FDA 21 CFR 177.
Преимуществами по сравнению с задвижками или шаровыми кранами являются меньший вес (около 15 % от задвижки), срабатывание на четверть-поворота, компактность, компактность-лицевая-лицевая сторона (ISO 5752, серия 20) и стоимость-обычно на 50 % меньше, чем у эквивалентного шарового крана диаметром 200 мм. Ограничения включают остаточный диск в потоке (перепад давления ~0,3 бар при 3 мс⁻¹) и ограниченную пригодность для суспензий, которые могут забиваться во втулки штока; однако сменные вкладыши и скребковые уплотнения теперь расширяют возможности эксплуатации при работе с легкими шламами.
Короче говоря, дроссельный клапан сочетает в себе механическую простоту с высокой пропускной способностью, быстрым срабатыванием и адаптируемым уплотнением, что делает его выбором по умолчанию для двухпозиционных или дросселирующих применений, от бытового орошения до систем охлаждения мощностью 30 МВт.
