Эластычныя матылькавыя клапаныз'яўляюцца найбольш шырока выкарыстоўваным тыпам дросельных клапанаў у прамысловых трубаправодах. У іх выкарыстоўваюцца эластычныя матэрыялы, такія як гума, у якасці ўшчыльняльнай паверхні, абапіраючыся на «пругкасць матэрыялу» і «структурнае сцісканне» для дасягнення эфектыўнасці герметызацыі.
У гэтым артыкуле не толькі знаёмяць са структурай, выкарыстаннем і матэрыяламі, але і аналізуюць іх ад агульных ведаў да паглыбленай логікі.
1. Асноўнае разуменне эластычных клапанаў-матылькоў (кароткае апісанне)
1.1 Асноўная структура
Корпус клапана:Звычайна тыпу пласціны, тыпу з наканечнікам або фланцавага тыпу.
Дыск клапана:Круглая металічная пласціна, якая сціскае гумовае сядло ў закрытым стане, ствараючы герметычнасць.
Сядло клапана:Выраблены з эластычных матэрыялаў, такіх як NBR/EPDM/PTFE/гумавая падкладка, якія працуюць сумесна з дыскам клапана.
Шток клапана:У асноўным выкарыстоўваецца аднавальная або двухвальная канструкцыя.
Прывад:Ручка, чарвячная перадача, электрычная, пнеўматычная і г.д.
1.2 Агульныя рысы
Узровень герметызацыі звычайна дасягае нулявой уцечкі.
Нізкі кошт і шырокі спектр прымянення.
У асноўным выкарыстоўваецца ў сістэмах нізкага і сярэдняга ціску, такіх як водазабеспячэнне, кандыцыянаванне паветра, ацяпленне, вентыляцыя і кандыцыянаванне паветра, а таксама ў лёгкай хімічнай прамысловасці.
2. Памылковыя ўяўленні пра эластычныя матыльковыя клапаны
2.1 Сутнасць герметызацыі заключаецца ў пругкасці гумы
Многія людзі лічаць: «Эластычныя сядзенні абапіраюцца на гумовую пругкасць для герметызацыі».
Сапраўдная сутнасць герметызацыі заключаецца ў наступным:
Корпус клапана + цэнтральная адлегласць паміж стрыжнем клапана + таўшчыня дыска клапана + спосаб мацавання сядла клапана
Разам ствараюць «кантраляваную зону сціскання».
Проста кажучы:
Гума не можа быць занадта свабоднай або занадта тугой; яна абапіраецца на «зону сціскання ўшчыльнення», якая кантралюецца дакладнасцю апрацоўкі.
Чаму гэта мае вырашальнае значэнне?
Недастатковае сцісканне: клапан працякае ў закрытым стане.
Празмернае сцісканне: надзвычай высокі крутоўны момант, заўчаснае старэнне гумы.
2.2 Ці з'яўляецца больш абцякальная форма дыска больш энергаэфектыўнай?
Агульны выгляд: абцякальныя дыскі клапанаў могуць паменшыць страты ціску.
Гэта праўда згодна з тэорыяй «механікі вадкасці», але не цалкам дастасоўна да рэальнага прымянення пругкіх клапанаў-матылькоў.
Прычына:
Асноўнай прычынай страты ціску ў дросельных клапанах з'яўляецца не форма дыска клапана, а "эфект мікраканальнай тунэлі", выкліканы сцісканнем гумы сядла клапана. Занадта тонкі дыск клапана можа не забяспечваць дастатковага кантактнага ціску, што можа прывесці да разрываў ліній ушчыльнення і ўцечак.
Абцякальны дыск клапана можа выклікаць вострыя кропкі напружання на гуме, скарачаючы тэрмін яе службы.
Такім чынам, канструкцыя дросельных клапанаў з мяккім сядлом аддае перавагу «стабільнасці ўшчыльняльнай лініі» перад абцякальнасцю.
2.3 Засаўкі-матылькі з мяккім сядлом маюць толькі цэнтральную канструкцыю
У інтэрнэце часта кажуць, што для эксцэнтрычных клапанаў-матылькоў варта выкарыстоўваць цвёрдыя металічныя ўшчыльняльнікі.
Аднак рэальны інжынерны вопыт паказвае, што:
Падвойны эксцэнтрысітэт значна павялічвае тэрмін службы эластычных клапанаў-матылькоў.
Прычына:
Падвойная эксцэнтрычнасць: дыск клапана датыкаецца гумы толькі на працягу апошніх 2-3° закрыцця, што значна зніжае трэнне.
Меншы крутоўны момант, што прыводзіць да больш эканамічнага выбару прывада.
2.4 Галоўным фактарам, які трэба ўлічваць пры выбары гумовага сядзення, з'яўляецца «назва матэрыялу».*
Большасць карыстальнікаў засяроджваюцца толькі на:
EPDM
НБР
Вітон (FKM)
Але што сапраўды ўплывае на працягласць жыцця, дык гэта:
2.4.1 Цвёрдасць па Шору:
Напрыклад, цвёрдасць EPDM па Шору А не з'яўляецца вынікам прынцыпу «чым мякчэй, тым лепш». Звычайна аптымальнай кропкай балансу з'яўляецца 65-75, якая дазваляе дасягнуць нулявой уцечкі пры нізкім ціску (PN10-16).
Занадта мяккая: нізкі крутоўны момант, але лёгка рвецца. Пры высокіх піках ціску (>2 МПа) або турбулентным асяроддзі мяккая гума празмерна сціскаецца, што выклікае дэфармацыю экструзіі. Акрамя таго, высокія тэмпературы (>80°C) яшчэ больш размякчаюць гуму.
Занадта цвёрда: цяжка герметызаваць, асабліва ў сістэмах нізкага ціску (<1 МПа), дзе гуму немагчыма дастаткова сціснуць для ўтварэння герметычнага інтэрфейсу, што прыводзіць да мікраўцечак.
2.4.2 Тэмпература вулканізацыі і час зацвярдзення
Тэмпература вулканізацыі і час вулканізацыі кантралююць зшыванне малекулярных ланцугоў каўчуку, непасрэдна ўплываючы на стабільнасць структуры сеткі і доўгатэрміновыя характарыстыкі. Тыповы дыяпазон складае 140-160°C, 30-60 хвілін. Занадта высокія або занадта нізкія тэмпературы прыводзяць да нераўнамернага вулканізацыі і паскоранага старэння. Наша кампанія звычайна выкарыстоўвае шматступенчатую вулканізацыю (папярэдняе вулканізаванне пры 140°C, а затым дадатковае вулканізаванне пры 150°C). 2.4.3 Дэфармацыя пры сціску
Дэфармацыя пры сцісканні адносіцца да долі рэшткавай дэфармацыі, якую гума перажывае пад пастаянным напружаннем (звычайна 25%-50% сціску, выпрабаванні пры 70°C/22 гадзіны, ASTM D395) і не можа цалкам аднавіць. Ідэальнае значэнне дэфармацыі пры сцісканні складае <20%. Гэта значэнне з'яўляецца "вузкім месцам" для доўгатэрміновай герметызацыі клапана; працяглы высокі ціск прыводзіць да пастаянных зазораў, утвараючы кропкі ўцечкі.
2.4.4 Трываласць на расцяжэнне
A. Трываласць на расцяжэнне (звычайна >10 МПа, ASTM D412) — гэта максімальнае напружанне, якое гума можа вытрымаць да расцяжэння, і мае вырашальнае значэнне для зносаўстойлівасці і трываласці сядла клапана на разрыў. Змест гумы і суадносіны сажы вызначаюць трываласць на расцяжэнне сядла клапана.
У дросельных клапанах ён супраціўляецца зруху краем дыска клапана і ўдару вадкасці.
2.4.5 Найбольшая схаваная небяспека дросельных клапанаў — гэта ўцечка.
Пры інжынерных аварыях уцечка часта з'яўляецца не самай вялікай праблемай, а хутчэй павелічэнне крутоўнага моманту.
Што сапраўды прыводзіць да збою сістэмы:
Раптоўны скачок крутоўнага моманту → пашкоджанне чарвячнай перадачы → адключэнне прывада → закліноўванне клапана
Чаму крутоўны момант раптоўна павялічваецца?
- Пашырэнне сядла клапана пры высокай тэмпературы
- Паглынанне вады і пашырэнне гумы (асабліва нізкай якасці EPDM)
- Незваротная дэфармацыя гумы з-за працяглага сціскання
- Няправільная канструкцыя зазору паміж штоком клапана і дыскам клапана
- Сядло клапана не прыйшлося належным чынам прыпрацаваць пасля замены
Такім чынам, «крывая крутоўнага моманту» з'яўляецца вельмі важным паказчыкам.
2.4.6 Дакладнасць апрацоўкі корпуса клапана мае важнае значэнне.
Многія памылкова лічаць, што герметызацыя мяккіх сядлаў дросельных клапанаў у асноўным абапіраецца на гуму, таму патрабаванні да дакладнасці апрацоўкі корпуса клапана невысокія.
Гэта абсалютна няправільна.
Дакладнасць корпуса клапана ўплывае на:
Глыбіня канаўкі сядла клапана → адхіленне сціску ўшчыльнення, што лёгка прыводзіць да няправільнага сумяшчэння падчас адкрыцця і закрыцця.
Недастатковая фаска краю канаўкі → драпіны падчас усталёўкі сядла клапана
Памылка цэнтральнай адлегласці дыска клапана → лакалізаваны празмерны кантакт
2.4.7 Асновай «цалкам гумовых/PTFE-фуніраваных дросельных клапанаў» з'яўляецца дыск клапана.
Аснова цалкам гумовай або PTFE-футлярнай канструкцыі не ў тым, каб «мець большую плошчу, якая выглядае ўстойлівай да карозіі», а ў тым, каб блакаваць трапленне асяроддзя ў мікраканалы ўнутры корпуса клапана. Шматлікія праблемы з недарагімі дросельнымі клапанамі звязаны не з нізкай якасцю гумы, а хутчэй:
«Клінаватая шчыліна» на стыку сядла клапана і корпуса не ўхілена належным чынам.
Доўгатэрміновая эрозія вадкасцю → мікратрэшчыны → бурбалкі і выпукласць гумы
Апошні этап - лакалізаванае пашкоджанне сядла клапана.
3. Чаму эластычныя матыльковыя клапаны выкарыстоўваюцца ва ўсім свеце?
Акрамя нізкай кошту, ёсць тры больш глыбокія прычыны:
3.1. Надзвычай высокая адмоўстойлівасць
У параўнанні з металічнымі ўшчыльняльнікамі, гумовыя ўшчыльняльнікі, дзякуючы сваёй выдатнай эластычнасці, маюць высокую дапушчальнасць да адхіленняў пры мантажы і невялікіх дэфармацый.
Нават памылкі папярэдняга вырабу труб, адхіленні фланцаў і нераўнамернае напружанне балтоў паглынаюцца эластычнасцю гумы (вядома, гэта абмежавана і непажадана, і ў доўгатэрміновай перспектыве прывядзе да некаторых пашкоджанняў трубаправода і клапана).
3.2. Найлепшая адаптацыя да ваганняў ціску ў сістэме
Гумовыя ўшчыльняльнікі не такія «далікатныя», як металічныя; яны аўтаматычна кампенсуюць лінію ўшчыльнення падчас ваганняў ціску.
3.3. Найменшы агульны кошт жыццёвага цыклу
Цвёрда ўшчыльняльныя дросельныя клапаны больш даўгавечныя, але іх кошт і выдаткі на прывад вышэйшыя.
Для параўнання, агульныя інвестыцыйныя выдаткі і выдаткі на абслугоўванне эластычных клапанаў-матылькоў больш эканамічныя.
4. Заключэнне
ЗначэннеЭластычныя клапаны-матылькігэта не проста "мяккае ўшчыльненне"
Мяккагерметычныя дросельныя клапаны могуць здавацца простымі, але сапраўды выдатныя вырабы падмацаваны строгай логікай інжынернага ўзроўню, у тым ліку:
Дакладная канструкцыя зоны сціску
Кантраляваная прадукцыйнасць гумы
Геаметрычнае супадзенне корпуса клапана і штока
Працэс зборкі сядла клапана
Кіраванне крутоўным момантам
Тэставанне жыццёвага цыклу
Гэта ключавыя фактары, якія вызначаюць якасць, а не «назва матэрыялу» і «знешні выгляд, структура».
ЗАЎВАГА:* ДАДЗЕНЫЯ адносяцца да гэтага вэб-сайта:https://zfavalves.com/blog/key-factors-that-determine-the-quality-of-soft-seal-butterfly-valves/
Час публікацыі: 09 снежня 2025 г.