Zasuwy, produkt rewolucji przemysłowej, od dawna zajmują dominującą pozycję w branży pomimo historycznej obecności wielu innych zaworów, takich jak zawory kulowe i zawory grzybkowe. Jednakże, w ostatnich latach, zasuwy musiały stawić czoła zwiększonej konkurencji ze strony zaworów kulowych i przepustnic, które zdobyły większy udział w rynku.
Inaczej zawory kulowe, zawory grzybkowe, I zawory motylkowe, zasuwy posiadają unikalny mechanizm zamykający. Element zamykający, bramka lub dysk, porusza się liniowo poprzez wielokrotne obroty trzpienia lub wrzeciona. Wychodzi ze ścieżki i wchodzi do górnej części zaworu (zwany maską). Te zawory, otwieranie liniowo, są również znane jako zawory wieloobrotowe lub liniowe, różnią się od zaworów ćwierćobrotowych, w których trzpień się obraca 90 stopnie, zwykle bez wznoszenia.
Zasuwy są dostępne w różnych wykonaniach materiałowych i o różnych ciśnieniach, w rozmiarach od tak małych jak NPS ½ cala do tak dużych jak NPS 144 cale, obsługujące szerokie spektrum zastosowań. Dominująca konstrukcja zasuw składa się z elementów wytwarzanych metodą odlewania, kucie, lub spawanie, przy czym dominuje projekt odlewu.
Godnym uwagi aspektem zasuw jest ich zdolność do pełnego otwarcia, zapewniając prawie brak przeszkód lub tarcia na ścieżce przepływu. Opór przepływu stawiany przez całkowicie otwarte zasuwy jest w przybliżeniu odpowiednikiem odcinka rurociągu o tej samej wielkości przyłącza. Więc, Zawory zasuwowe są nadal szeroko stosowane w zastosowaniach odcinających lub włączających/wyłączających. W niektórych terminach dotyczących zaworów, Zawory zasuwowe nazywane są również zaworami kulowymi.
Jednakże, zasuwy mogą nie być najlepszym wyborem do regulacji przepływu lub działania w innym kierunku niż całkowicie otwarty lub całkowicie zamknięty. Używanie częściowo otwartych zasuw do dławienia lub kontroli przepływu może prowadzić do uszkodzenia zasuwy lub pierścienia gniazda zaworu w wyniku kolizji w turbulentnym środowisku przepływu powstającym przy częściowym otwarciu.
Struktury wewnętrzne zasuwy
Chociaż większość zasuw może wyglądać podobnie, ich projekty wewnętrzne mogą się różnić. Większość zasuw składa się z korpusu i pokrywy, z maską zawierającą element zamykający zwany bramką lub dyskiem. Element zamykający połączony jest z trzpieniem przechodzącym przez maskę, ostatecznie połączone z kołem ręcznym lub innym urządzeniem napędowym w celu obsługi trzpienia. Ciśnienie wokół trzpienia jest ograniczane przez wypełnienie ściśnięte w dławnicy lub komorze.
Elementy wewnętrzne zasuwy, niezwiązane z cienkością lub dopasowaniem zaworu, odnoszą się do elementów zaworu, które wytrzymują znaczne obciążenia lub są narażone na silną erozję i korozję. In gate valves, elementy wewnętrzne składają się z łodygi, disc seat area, body seat, and back seat. Typowe zawory z brązu lub mosiądzu mają zazwyczaj elementy wewnętrzne wykonane z tego samego materiału co korpus i pokrywa. W zaworach z żeliwa i żeliwa sferoidalnego zastosowano elementy wewnętrzne wykonane w całości z żeliwa lub z brązu.
Zawory stalowe mogą być wyposażone w różne materiały wewnętrzne, w tym stop wolframowo-chromowo-kobaltowy, Hastelloy alloy, 316SS, 347SS, Monel alloy, and Alloy 20, powszechnie stosowane do elementów wewnętrznych zasuw.
Gate Valve Disc Design
Rdzeniem zasuw jest element zamykający, który występuje w dwóch wzorach: osadzenie tarczy klinowej i równoległej. The wedge design, popularny od czasu jego wynalezienia przez brytyjskiego inżyniera Jamesa Nasmytha w 1843, wykorzystuje bramkę o lekko nachylonym kącie, który odpowiada kątowi siedziska korpusu, aby zapewnić szczelne zamknięcie. Zawory klinowe mocno mocują bramę w gnieździe, przykładając moment obrotowy.
Istnieją trzy typy konstrukcji bram klinowych:
- Solid wedge, najstarszy i najbardziej rozpowszechniony w historii, był w pewnym momencie niemal powszechny. Jednakże, brakuje mu elastyczności i może zakleszczyć się w gnieździe z powodu ekstremalnych wahań temperatury lub naprężeń rurowych powodujących deformację. Solidne bramy klinowe pozostają standardowymi konfiguracjami dla brązu, żeliwo, water supply, i kompaktowe zawory ze stali węglowej (API 602 typ).
- W pełni elastyczny klin jest niezwykle elastyczny, dostosowywanie się do zmian temperatury i niekorzystnych naprężeń rury bez ograniczeń poprzez dodanie rowków lub szczelin na jej obwodzie. Elastyczne projekty są łatwiejsze w produkcji, kompensując drobne niedoskonałości powierzchni siedziska elastycznością bramki. Do tej pory, elastyczne konstrukcje klinowe są najczęstszym typem zasuw przemysłowych.
- Klin dzielony składa się z dwuczęściowej konstrukcji, z pasującymi twarzami z tyłu każdej bramy. Te dopasowane powierzchnie umożliwiają równomierne przeniesienie nacisku trzpienia w dół na powierzchnię bramy i gniazdo. Ta elastyczna konstrukcja zapobiega również zakłóceniom powodowanym przez rozszerzalność cieplną. Jednakże, podzielone projekty mają wadę: w brudnych aplikacjach, pozostałości lub zanieczyszczenia mogą zbrylić się pomiędzy połówkami, powodując niewspółosiowość lub nawet blokadę. Konstrukcje klina dzielonego są powszechne w zaworach ze stali nierdzewnej i wysokostopowych, a także wiele małych zaworów z brązu.
Zasuwy klinowe są prowadzone przez rowki lub żebra odlane lub przyspawane do korpusu zaworu i skierowane przez gniazdo. Te urządzenia prowadzące kliny utrzymują wyrównanie podczas otwierania lub zamykania, zapobiegając ślizganiu się na dolnym gnieździe podczas tych procesów.
Innym typem tarczy zaworowej dla zasuw jest konstrukcja gniazda tarczy równoległej. W gniazdach równoległych można zainstalować sprężyny, aby zapewnić ciaśniejsze uszczelnienie lub utworzyć niezawodne uszczelnienie w kierunku dopływu. Siedzisko równoległe to siedzisko pozycyjne; położenie bramy determinuje efekt uszczelnienia, a nie wielkość siły (moment obrotowy) nakładany przez trzpień na bramę.
Konstrukcja nadwozia/maski
Zasuwy zazwyczaj składają się z dwóch głównych części: korpus i maska, tworząc utrzymujący ciśnienie płaszcz zasuwy. Istnieją różne projekty interfejsu pomiędzy tymi dwoma komponentami.
- Połączenia gwintowane są najprostszą konstrukcją, ale są używane tylko w przypadku niedrogich połączeń, niskociśnieniowe zawory z brązu.
- Złączki są również stosowane głównie w zaworach z brązu, ale konstrukcja złącza pozwala na łatwiejszy demontaż, ułatwiając konserwację i naprawę.
- Najpopularniejsze są połączenia śrubowe maski, stosowany w zdecydowanej większości zasuw w dzisiejszych zastosowaniach przemysłowych. W odróżnieniu od nakrętek gwintowanych i złączkowych, połączenia śrubowe maski wymagają uszczelek uszczelniających połączenie korpusu z maską.
- Złącza z uszczelnieniem ciśnieniowym są aktywowane przez ciśnienie płynu wewnątrz korpusu zaworu działające na klin wykonany z miękkiego żelaza lub grafitu umieszczony pomiędzy korpusem a pokrywą. W zaworach z uszczelnieniem ciśnieniowym, tym wyższe ciśnienie w jamie ciała, tym większa siła działająca na uszczelkę. Pokrywy z uszczelnieniem ciśnieniowym są szeroko stosowane w warunkach wysokiego ciśnienia, Zastosowania o wysokiej temperaturze, jak w energetyce.
- Spawane złącza pokrywy są bardzo popularnym połączeniem korpusu/maski w przypadku kompaktowych zaworów stalowych o średnicach od ½ cala do 2 cale i wartości ciśnienia od 800 Do 2500, nie wymagający demontażu.
Materiały i standardy
Stal i żelazo są najczęściej stosowanymi materiałami w konstrukcji zasuw. Materiały stalowe nadają się do większości zastosowań przemysłowych, podczas gdy materiały żelazne nadają się do zastosowań takich jak woda, ścieki, i ogrzewanie, wentylacja, i klimatyzacja (HVAC). Inne powszechnie stosowane materiały konstrukcyjne zasuw obejmują stal nierdzewną, brązowy, oraz materiały wysokostopowe, takie jak Hastelloy i stopy chromowo-niklowo-żelazowe.
Dotyczące projektowania zasuw i standardów konstrukcyjnych, normy krajowe obejmują normy krajowe GB i GB/T, jak również standardy branżowe JB i JB/T, wraz ze standardami grupowymi i standardami korporacyjnymi. Międzynarodowo, standardy są ustalane przez organizacje takie jak American Petroleum Institute (API), Towarzystwo Normalizacyjne Producentów (MSS), Amerykańskie Stowarzyszenie Wodociągów (AWWA), oraz Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechaników (JAK JA).
Podrynki zaworów zasuwowych
Chociaż w przeszłości zawory ćwierćobrotowe zajmowały znaczną część rynku zasuw 50 lata, niektóre gałęzie przemysłu w dalszym ciągu w dużym stopniu opierają się na zasuwach, w tym przemysł naftowy i gazowniczy. Pomimo udoskonalenia zaworów kulowych w rurociągach gazu ziemnego, rurociągi ropy naftowej lub cieczy pozostają bastionem zasuw z gniazdem równoległym. W zaworach o większych średnicach, Zawory zasuwowe są nadal głównym wyborem w większości zastosowań, w tym przemysł rafineryjny. Stabilność konstrukcji i całkowity koszt ekonomiczny to kluczowe czynniki wpływające na zastosowanie tych zaworów.
Pod względem zastosowania, w wielu gałęziach przemysłu przetwórczego stosowane są temperatury wyższe niż bezpieczna temperatura robocza politetrafluoroetylenu (PTFE), główny materiał gniazda pływających zaworów kulowych. Wysokowydajne przepustnice i zawory kulowe z metalowym gniazdem zyskały coraz większe zastosowanie w zastosowaniach rafinacyjnych, chociaż ich całkowite koszty są zazwyczaj wyższe niż w przypadku zasuw. W branży wodociągowej, nadal dominują zasuwy żelazne, okazują się opłacalne i trwałe nawet w zastosowaniach zakopanych.
W energetyce stosuje się zasuwy ze stopów do zastosowań wymagających ekstremalnie wysokich ciśnień i temperatur. Pomimo pojawienia się kilku nowych zaworów kulowych w kształcie litery Y i zaworów kulowych z metalowym gniazdem, przeznaczonych do zastosowań dławiących, zasuwy są nadal preferowane w sektorze użyteczności publicznej.
Dzisiaj, zasuwy, znane z wysokiej opłacalności, pozostają głównym wyborem w przypadku wielu zastosowań usługowych. Marka Twaina kiedyś powiedziane, “Pogłoski o mojej śmierci są mocno przesadzone.” Podczas gdy zawory kulowe, zawory grzybkowe, i przepustnice na przestrzeni dziesięcioleci zwiększały swój udział w rynku, długoletnia zasuwa nie jest wyjątkiem od nastrojów Twaina – pogłoski o jego upadku są mocno przesadzone!