Еластичні дросельні клапаниє найпоширенішим типом дросельних клапанів у промислових трубопроводах. Вони використовують еластичні матеріали, такі як гума, як ущільнювальну поверхню, спираючись на «пружність матеріалу» та «структурне стиснення» для досягнення герметичністі.
У цій статті не лише представлено структуру, використання та матеріали, але й проаналізовано їх від загальних знань до поглибленої логіки.
1. Базове розуміння еластичних дросельних клапанів (короткий опис)
1.1 Базова структура
Корпус клапана:Зазвичай типу пластини, типу з вушками або фланця.
Диск клапана:Кругла металева пластина, яка стискає гумове сідло в закритому стані, створюючи герметичність.
Сідло клапана:Виготовлено з еластичних матеріалів, таких як NBR/EPDM/PTFE/гумове покриття, що працюють разом з диском клапана.
Шток клапана:Здебільшого використовується конструкція з одним або двома валами.
Привід:Ручка, черв'ячна передача, електрична, пневматична тощо.
1.2 Загальні характеристики
Рівень герметизації зазвичай досягає нульового рівня протікання.
Низька вартість та широкий спектр застосування.
Найчастіше використовується в системах низького та середнього тиску, таких як водопостачання, кондиціонування повітря, опалення, вентиляція та кондиціонування повітря, а також у легкій хімічній промисловості.
2. Хибні уявлення про еластичні дросельні клапани
2.1 Суть герметизації полягає в еластичності гуми
Багато людей вважають: «Еластичні сидіння залежать від пружності гуми для герметизації».
Справжня суть герметизації полягає в наступному:
Корпус клапана + міжосьова відстань штока клапана + товщина диска клапана + спосіб занурення сідла клапана
Разом створюють «зону контрольованого стиснення».
Простіше кажучи:
Гума не може бути занадто вільною або занадто тугою; вона спирається на «зону герметизації та стиснення», контрольовану точністю обробки.
Чому це критично важливо?
Недостатнє стиснення: Клапан протікає в закритому стані.
Надмірне стиснення: Надзвичайно високий крутний момент, передчасне старіння гуми.
2.2 Чи є більш обтічна форма диска більш енергоефективною?
Загальний вигляд: обтічні диски клапанів можуть зменшити втрати тиску.
Це вірно згідно з теорією "механіки рідини", але це не зовсім застосовно до фактичного застосування еластичних дросельних клапанів.
Причина:
Основним джерелом втрати тиску в дросельних клапанах є не форма диска клапана, а «ефект мікроканального тунелю», спричинений стисненням гуми сідла клапана. Занадто тонкий диск клапана може не забезпечити достатнього контактного тиску, що може призвести до розривів ліній ущільнення та витоків.
Обтічний клапанний диск може спричинити гострі точки навантаження на гуму, що скорочує термін її служби.
Тому конструкція дросельних клапанів з м'яким сідлом надає пріоритет «стабільності лінії ущільнення» над обтічністю.
2.3 Засувки-дросельні заслінки з м'яким сідлом мають лише конструкцію з центральною лінією
В інтернеті часто пишуть, що ексцентрикові дросельні клапани повинні використовувати металеві тверді ущільнення.
Однак, реальний інженерний досвід показує, що:
Подвійний ексцентриситет значно подовжує термін служби еластичних дросельних клапанів.
Причина:
Подвійний ексцентриситет: Диск клапана контактує з гумою лише протягом останніх 2-3° закриття, що значно зменшує тертя.
Нижчий крутний момент, що призводить до більш економічного вибору приводу.
2.4 Основним фактором, який слід враховувати при виборі гумового сидіння, є «назва матеріалу»*
Більшість користувачів зосереджуються лише на:
EPDM
НБР
Вітон (FKM)
Але що дійсно впливає на тривалість життя, так це:
2.4.1 Твердість за Шором:
Наприклад, твердість EPDM за шкалою Шора А не є випадком «чим м’якше, тим краще». Зазвичай 65-75 є оптимальною точкою балансу, що забезпечує нульовий витік при низькому тиску (PN10-16).
Занадто м’яка: низький крутний момент, але легко рветься. У умовах пікового тиску (>2 МПа) або турбулентного середовища м’яка гума надмірно стискається, що призводить до деформації під час екструзії. Крім того, високі температури (>80°C) ще більше розм’якшують гуму.
Занадто твердий: важко герметизувати, особливо в системах низького тиску (<1 МПа), де гуму неможливо достатньо стиснути для утворення герметичного інтерфейсу, що призводить до мікропротікання.
2.4.2 Температура вулканізації та час затвердіння
Температура вулканізації та час вулканізації контролюють зшивання молекулярних ланцюгів каучуку, безпосередньо впливаючи на стабільність структури мережі та довгострокові характеристики. Типовий діапазон становить 140-160°C, 30-60 хвилин. Занадто високі або занадто низькі температури призводять до нерівномірного вулканізації та прискореного старіння. Наша компанія зазвичай використовує багатоступеневу вулканізацію (попереднє вулканізування при 140°C, а потім пост-вулканізування при 150°C). 2.4.3 Деформація при стисканні
Деформація при стисканні – це частка залишкової деформації, яку гума зазнає під постійним навантаженням (зазвичай 25%-50% стиснення, випробувано при 70°C/22 год, ASTM D395) і не може повністю відновитися. Ідеальне значення деформації при стисканні становить <20%. Це значення є «вузьким місцем» для тривалої герметизації клапана; тривалий високий тиск призводить до постійних зазорів, що утворюють точки витоку.
2.4.4 Міцність на розтяг
A. Міцність на розтяг (зазвичай >10 МПа, ASTM D412) – це максимальне напруження, яке гума може витримувати до розриву, і є критично важливим для зносостійкості та стійкості до розриву сідла клапана. Вміст гуми та співвідношення сажі визначають міцність на розтяг сідла клапана.
У дросельних клапанах він протистоїть зсуву краєм диска клапана та ударам рідини.
2.4.5 Найбільшою прихованою небезпекою дросельних клапанів є витік.
У разі інженерних аварій найбільшою проблемою часто є не витік, а збільшення крутного моменту.
Що насправді призводить до збою системи:
Раптове збільшення крутного моменту → пошкодження черв'ячної передачі → спрацьовування приводу → заклинювання клапана
Чому крутний момент раптово збільшується?
- Розширення сідла клапана при високій температурі
- Поглинання води та розширення гуми (особливо низькоякісного EPDM)
- Залишкова деформація гуми внаслідок тривалого стиснення
- Неправильна конструкція зазору між стрижнем клапана та його диском
- Сідло клапана не припрацювало належним чином після заміни
Тому «крива крутного моменту» є дуже важливим показником.
2.4.6 Точність обробки корпусу клапана має значення.
Багато людей помилково вважають, що герметизація дросельних клапанів з м'яким сідлом в основному залежить від гуми, тому вимоги до точності обробки корпусу клапана не є високими.
Це абсолютно неправильно.
Точність корпусу клапана впливає на:
Глибина канавки сідла клапана → відхилення стиснення ущільнення, що легко призводить до перекосу під час відкриття та закриття.
Недостатнє зняття фаски з краю канавки → подряпини під час встановлення сідла клапана
Похибка міжосьової відстані клапанного диска → локалізований надмірний контакт
2.4.7 Основою «повністю гумових/PTFE-футерованих дросельних клапанів» є диск клапана.
Суть повністю гумової або PTFE-підкладки конструкції полягає не в тому, щоб «мати більшу площу, яка виглядає стійкою до корозії», а в тому, щоб блокувати потрапляння середовища в мікроканали всередині корпусу клапана. Багато проблем із недорогими дросельними клапанами пов'язані не з низькою якістю гуми, а радше з:
«Клиноподібний зазор» на стику сідла клапана та корпусу не враховано належним чином.
Тривала ерозія рідиною → мікротріщини → утворення бульбашок та випинання гуми
Останнім кроком є локалізоване руйнування сідла клапана.
3. Чому еластичні дросельні клапани використовуються по всьому світу?
Окрім низької вартості, є три глибші причини:
3.1. Надзвичайно висока відмовостійкість
Порівняно з металевими ущільнювачами, гумові ущільнювачі, завдяки своїй чудовій еластичності, мають високу толерантність до відхилень при монтажі та незначних деформацій.
Навіть помилки попереднього виготовлення труб, відхилення фланців та нерівномірне напруження болтів поглинаються еластичністю гуми (звичайно, це обмежено та небажано, і з часом призведе до певних пошкоджень трубопроводу та клапана).
3.2. Найкраща адаптивність до коливань тиску в системі
Гумові ущільнювачі не такі «крихкі», як металеві; вони автоматично компенсують лінію ущільнення під час коливань тиску.
3.3. Найнижча загальна вартість життєвого циклу
Жорстко ущільнені дросельні клапани довговічніші, але їхня вартість та вартість приводу вищі.
Для порівняння, загальні інвестиційні витрати та витрати на обслуговування еластичних дросельних клапанів є більш економічними.
4. Висновок
ЗначенняЕластичні дросельні клапанице не просто «м’яке ущільнення»
М'які ущільнювальні дросельні клапани можуть здаватися простими, але справді чудові продукти підкріплені суворою логікою інженерного рівня, включаючи:
Точне проектування зони стиснення
Контрольована продуктивність гуми
Геометричне узгодження корпусу клапана та штока
Процес складання сідла клапана
Управління крутним моментом
Тестування життєвого циклу
Це ключові фактори, що визначають якість, а не «назва матеріалу» та «зовнішній вигляд, структура».
ПРИМІТКА:* ДАНІ стосуються цього веб-сайту:https://zfavalves.com/blog/key-factors-that-determine-the-quality-of-soft-seal-butterfly-valves/
Час публікації: 09 грудня 2025 р.