Упругие дроссельные клапаныНаиболее распространённый тип дисковых затворов в промышленных трубопроводах. В качестве уплотнительной поверхности в них используются эластичные материалы, такие как резина, что обеспечивает герметичность за счёт «упругости материала» и «структурного сжатия».
В этой статье не только описываются структура, применение и материалы, но и дается их анализ — от общих знаний до углубленной логики.
1. Базовые сведения об упругих дисковых затворах (краткое описание)
1.1 Базовая структура
Корпус клапана:Обычно имеют пластинчатое, фланцевое или гнездовое исполнение.
Диск клапана:Круглая металлическая пластина, которая при закрытии сжимает резиновое седло, создавая уплотнение.
Седло клапана:Изготовлены из эластичных материалов, таких как NBR/EPDM/PTFE/резиновая футеровка, работают совместно с диском клапана.
Шток клапана:В основном используется одновальная или двухвальная конструкция.
Привод:Ручной, червячный, электрический, пневматический и т. д.
1.2 Общие черты
Уровень уплотнения обычно обеспечивает нулевую утечку.
Низкая стоимость и широкий спектр применения.
В основном используется в системах низкого и среднего давления, таких как водоснабжение, кондиционирование воздуха, отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, а также в легкой химической промышленности.
2. Заблуждения об упругих дисковых затворах
2.1 Суть герметизации – упругость резины.
Многие считают: «Эластичные сиденья обеспечивают герметичность за счет упругости резины».
Истинная суть герметизации заключается в следующем:
Корпус клапана + расстояние между центрами штока клапана + толщина тарелки клапана + метод установки седла клапана
Вместе они создают «зону контролируемого сжатия».
Проще говоря:
Резина не может быть слишком свободной или слишком тугой; она опирается на «зону герметизирующего сжатия», контролируемую точностью обработки.
Почему это так важно?
Недостаточная компрессия: клапан протекает в закрытом состоянии.
Чрезмерное сжатие: чрезвычайно высокий крутящий момент, преждевременное старение резины.
2.2 Является ли более обтекаемая форма диска более энергоэффективной?
Распространенное мнение: Обтекаемые диски клапанов могут уменьшить потерю давления.
Это верно в соответствии с теорией «механики жидкости», но не совсем применимо к фактическому применению упругих поворотных затворов.
Причина:
Основным источником потери давления в дисковых затворах является не форма диска клапана, а «эффект микроканала», возникающий из-за усадки резины седла клапана. Слишком тонкий диск клапана может не обеспечивать достаточного давления прижима, что может привести к разрывам уплотнительных линий и утечкам.
Обтекаемый диск клапана может стать причиной возникновения острых точек напряжения в резине, что сократит срок ее службы.
Таким образом, конструкция дисковых затворов с мягким седлом ставит во главу угла «стабильность уплотнительной линии» по сравнению с обтекаемостью.
2.3. Затворы с мягким седлом имеют только осевую конструкцию.
В Интернете часто говорится, что эксцентриковые поворотные затворы должны использовать жесткие металлические уплотнения.
Однако реальный инженерный опыт показывает, что:
Двойной эксцентриситет значительно увеличивает срок службы упругих поворотных затворов.
Причина:
Двойной эксцентриситет: диск клапана соприкасается с резиной только в течение последних 2–3° закрытия, что значительно снижает трение.
Меньший крутящий момент, что обеспечивает более экономичный выбор привода.
2.4. Основным фактором при выборе резинового седла является «название материала».*
Большинство пользователей сосредотачиваются только на:
ЭПДМ
NBR
Витон (FKM)
Но на самом деле на продолжительность жизни влияет следующее:
2.4.1 Твердость по Шору:
Например, твёрдость EPDM по Шору А не соответствует принципу «чем мягче, тем лучше». Обычно оптимальное значение — 65–75, обеспечивающее отсутствие утечек при низком давлении (PN10–16).
Слишком мягкий: низкий крутящий момент, но легко рвётся. При пиковых нагрузках (>2 МПа) или турбулентных условиях мягкая резина подвергается чрезмерному сжатию, что приводит к экструзионной деформации. Кроме того, высокие температуры (>80 °C) ещё больше размягчают резину.
Слишком твердый: трудно герметизировать, особенно в системах низкого давления (<1 МПа), где резину невозможно сжать в достаточной степени для образования герметичного соединения, что приводит к микроутечкам.
2.4.2 Температура вулканизации и время отверждения
Температура вулканизации и время отверждения контролируют сшивку молекулярных цепей каучука, напрямую влияя на стабильность сетчатой структуры и долгосрочные эксплуатационные характеристики. Типичный диапазон составляет 140–160 °C, 30–60 минут. Слишком высокая или слишком низкая температура приводит к неравномерному отверждению и ускоренному старению. Наша компания обычно использует многоступенчатую вулканизацию (предвулканизация при 140 °C, затем поствулканизация при 150 °C). 2.4.3 Остаточная деформация при сжатии
Остаточная деформация при сжатии определяется долей остаточной деформации, которую резина испытывает под постоянной нагрузкой (обычно при сжатии 25–50%, испытания проводились при температуре 70 °C/22 ч, ASTM D395) и не может полностью восстановиться. Идеальное значение остаточной деформации при сжатии составляет <20%. Это значение является «узким местом» для долговременной герметизации клапана; длительное воздействие высокого давления приводит к образованию постоянных зазоров, образующих места утечек.
2.4.4 Прочность на растяжение
A. Прочность на разрыв (обычно >10 МПа, ASTM D412) — это максимальное напряжение, которое резина может выдержать до разрушения при растяжении, и оно критически важно для износостойкости и сопротивления разрыву седла клапана. Содержание резины и процент содержания технического углерода определяют прочность седла клапана на разрыв.
В дисковых затворах он противостоит сдвигу краем диска клапана и удару жидкости.
2.4.5 Самая большая скрытая опасность дисковых затворов — это утечка.
При авариях на производстве зачастую наибольшей проблемой является не утечка, а увеличение крутящего момента.
На самом деле к сбою системы приводит следующее:
Резкий скачок крутящего момента → повреждение червячной передачи → срабатывание привода → заклинивание клапана
Почему крутящий момент внезапно увеличивается?
- Высокотемпературное расширение седла клапана
- Водопоглощение и расширение резины (особенно низкокачественного EPDM)
- Остаточная деформация резины вследствие длительного сжатия
- Неправильная конструкция зазора между штоком клапана и тарелкой клапана
- Седло клапана не притерлось должным образом после замены
Поэтому «кривая крутящего момента» является очень важным показателем.
2.4.6 Точность обработки корпуса клапана имеет немаловажное значение.
Многие ошибочно полагают, что уплотнение мягкоседельных дисковых затворов в основном обеспечивается резиной, поэтому требования к точности обработки корпуса клапана невысокие.
Это совершенно неверно.
Точность корпуса клапана влияет на:
Глубина канавки седла клапана → отклонение сжатия уплотнения, что легко приводит к перекосу при открытии и закрытии.
Недостаточная фаска кромки канавки → царапание при установке седла клапана
Ошибка в межосевом расстоянии тарелки клапана → чрезмерный локальный контакт
2.4.7 Основой «полностью резинового/ПТФЭ покрытия поворотных дисковых затворов» является диск клапана.
Суть конструкции с полностью резиновым или фторопластовым покрытием заключается не в «увеличении площади, которая кажется устойчивой к коррозии», а в предотвращении попадания среды в микроканалы внутри корпуса клапана. Многие проблемы с недорогими дисковыми затворами связаны не с низким качеством резины, а с:
Не устранена проблема «клиновидного зазора» на стыке седла и корпуса клапана.
Длительная эрозия под воздействием жидкости → микротрещины → вздутие и образование пузырей на резине
Последним этапом является локальный отказ седла клапана.
3. Почему эластичные поворотные затворы используются во всем мире?
Помимо низкой стоимости, есть еще три более существенные причины:
3.1. Исключительно высокая отказоустойчивость
По сравнению с металлическими уплотнителями резиновые уплотнители благодаря своей превосходной эластичности хорошо переносят отклонения при монтаже и небольшие деформации.
Даже ошибки изготовления труб, отклонения фланцев и неравномерное напряжение болтов поглощаются эластичностью резины (конечно, это ограничено и нежелательно, и в долгосрочной перспективе может привести к повреждению трубопровода и клапана).
3.2. Лучшая приспособляемость к колебаниям давления в системе
Резиновые уплотнения не такие «хрупкие», как металлические; они автоматически компенсируют линию уплотнения при колебаниях давления.
3.3. Самая низкая общая стоимость жизненного цикла
Затворы с жестким уплотнением более долговечны, но их стоимость и стоимость привода выше.
Для сравнения, общие затраты на инвестиции и техническое обслуживание поворотных затворов Resilient Butterfly более экономичны.
4. Заключение
ЦенностьУпругие поворотные клапаныэто не просто «мягкое уплотнение»
Поворотные затворы с мягким уплотнением могут показаться простыми, но по-настоящему превосходные изделия подкреплены строгой инженерной логикой, в том числе:
Точная конструкция зоны сжатия
Контролируемые характеристики резины
Геометрическое соответствие корпуса и штока клапана
Процесс сборки седла клапана
Управление крутящим моментом
Тестирование жизненного цикла
Именно эти факторы являются ключевыми при определении качества, а не «название материала» и «внешний вид».
ПРИМЕЧАНИЕ:* ДАННЫЕ относятся к этому веб-сайту:https://zfavalves.com/blog/key-factors-that-determine-the-quality-of-soft-seal-butterfly-valves/
Время публикации: 09 декабря 2025 г.