Сравнение типов запорных устройств для разных рабочих сред

Каждый тип запорного устройства имеет конструктивные особенности, которые делают его оптимальным в одних условиях и неприемлемым в других. Ошибка в выборе проявляется не сразу: ускоренный износ, потеря герметичности или аварийный отказ.

Шаровые краны

Затвор — сфера с отверстием, поворачивающаяся на 90°. Минимальное гидравлическое сопротивление в открытом положении, быстрое срабатывание, хорошая герметичность. Оптимальны для воды, газа, нефтепродуктов и сжатого воздуха на трубопроводах до DN 200.

Главное ограничение — только два положения: открыто или закрыто. Промежуточные положения вызывают кавитационный износ седла и потерю герметичности. Среды с абразивными включениями повреждают уплотнения при каждом срабатывании.

Задвижки

Затвор перемещается перпендикулярно потоку, полностью освобождая проходное сечение. Минимальный перепад давления, высокий ресурс, рассчитаны на большие диаметры от DN 200 и высокие давления. Стандарт для магистральных водопроводов и нефтепроводов.

Недостатки: медленное срабатывание, большая строительная высота, чувствительность к загрязненным средам. Твердые частицы повреждают уплотнительные поверхности при закрытии — для сред со взвесями не подходят.

Дисковые поворотные затворы

Компактнее и легче задвижки того же диаметра, монтажная длина минимальна. Применяются в вентиляционных системах, водоподготовке и трубопроводах большого диаметра при умеренном давлении.

При открытии диск остается в потоке и создает сопротивление выше, чем у задвижки. На высоких скоростях потока это вызывает вибрацию и ускоренный износ оси и уплотнения.

Седельные и игольчатые клапаны

Седельные клапаны обеспечивают не только отсечку, но и регулирование потока. Мягкое седло из ПТФЭ или эластомеров — герметичность класса А при умеренных условиях. Металлическое седло — для высоких температур, где эластомеры деградируют. Гидравлическое сопротивление выше, чем у задвижек: поток меняет направление внутри корпуса дважды.

Игольчатые клапаны применяются на малых диаметрах до DN 50 при высоком давлении: гидравлические системы, контрольно-измерительные линии. Точная подгонка конуса к седлу обеспечивает герметичность до нескольких сотен бар, но абразивные среды быстро повреждают посадочные поверхности.

Выбор под среду и температуру

Чистые жидкости и газы — шаровой кран для малых диаметров, задвижка для магистральных трубопроводов. Загрязненные среды со взвесями — мембранные клапаны или специальные шаровые краны с увеличенным зазором. Большой диаметр при умеренном давлении — дисковые затворы. Высокое давление при малом диаметре — игольчатые клапаны.

Температура сужает выбор независимо от других параметров. До 200°C работают большинство типов с эластомерными уплотнениями. От 200 до 450°C металлическое седло обязательно. Выше 450°C — жаропрочные сплавы и графитовые уплотнения, номенклатура резко сужается.

При проектировании контуров, где используют разнообразные запорные клапаны, важно учитывать совместимость гидравлических характеристик: разные типы арматуры создают разное сопротивление, и это влияет на баланс всей системы.