Podobnie jak inne rodzaje zaworów, umożliwiają zatrzymanie przepływu w procesach produkcyjnych, a wykorzystywane są zwykle w przemyśle farmaceutycznym, chemicznym i spożywczym. W większości wypadków zastąpiły zawory kulowe ze względu na niższy koszt i łatwość instalacji.
Z awór motylkowy reguluje przepływ medium przez przewód za pomocą dysku zamocowanego na centralnym wałku. Ruch tarczy umożliwia zmianę przekroju kanału (fot. 1). Rozróżnia się trzy podstawowe typy zaworów motylkowych:
→ dławiący,
→ z elastyczną przylgnią,
→ o podwyższonej wytrzymałości.
Zawory dławiące
Zawór dławiący motylkowy jest zaworem bez przylgni (fot. 2). Tarcza zaworu nie styka się bezpośrednio ze ścianką obudowy. Nie odcina zupełnie przepływu, a jedynie ogranicza natężenie przepływu medium w rurze lub przewodzie. Między tarczą zaworu a wewnętrzną średnicą obudowy zaworu występuje przerwa.
Elementy te są głównie używane do sterowania przepływem gazów i są przeznaczone do aplikacji w układach niskociśnieniowych. Częstymi zastosowaniami są układy cieplne i wentylacje, odprowadzenie spalin i przewody kominowe.
Podzespoły zaworu motylkowego dławiącego to:
→ obudowa,
→ tarcza,
→ oś,
→ siłownik/pokrętło.
Zawór z elastyczną przylgnią
Ma gumową przylgnię pomiędzy obudową a zewnętrzną średnicą dysku. Przylgnia jest mechanicznie przymocowana do obudowy, a dysk znajdujący się w zamkniętej pozycji ma ciasne pasowanie z przylgnią. Zawory te potrafią odciąć przepływ i są zdolne do utrzymania wyższych ciśnień. Popularne sposoby mocowania przylgni do obudowy to połączenie kształtowe, uszczelnienie kasetowe oraz uszczelka wbudowana.
Fot. 3 ilustruje komponenty typowego zaworu z elastyczną przylgnią. Są to:
→ obudowa,
→ szyjka,
→ dysk,
→ przylgnia,
→ oś,
→ uszczelka przeciwpyłowa,
→ tulejki lub łożyska,
→ siłownik/pokrętło.
Przylgnia z mocowaniem kształtowym
Taki rodzaj połączenia ma męskie wypustki, odlane lub wykonane obróbką skrawaniem po wewnętrznej stronie obudowy zaworu. Przylgnia ma żeński typ połączenia zaformowany na średnicy, który pasuje do męskich wypustków w obudowie. Gdy zawór zostanie ściśnięty flanszami (kołnierzami) przewodu, przylgnia zostanie unieruchomiona. Ten rodzaj mocowania przylgni nie powinien być stosowany do instalacji podciśnieniowych, ponieważ przylgnia nie jest zamocowana do obudowy i może zostać wciągnięta. Może to spowodować zacinanie się dysku lub przecięcie przylgni podczas zamknięcia zaworu.
Uszczelnienie kasetowe
Kasetowa konstrukcja przylgni charakteryzuje się sztywnym, wykonanym z metalu lub żywicy elementem wewnątrz gumowej uszczelki. Wewnętrzna powie-rzchnia obudowy zaworu i zewnętrzna powierzchnia przylgni mają gładkie powierzchnie. Wewnętrzna średnica obudowy jest nieznacznie mniejsza od zewnętrznej średnicy przylgni. Przylgnia jest więc wciskana do obudowy i unieruchomiona przez ciasne pasowanie. Przylgnie kasetowe wytrzymują znacznie wyższe ciśnienia niż przylgnie z mocowaniem kształtowym i nadają się też do zastosowania w układach podciśnieniowych.
Przylgnia wbudowana
Trzeci typ przylgni zaworu to przylgnia wbudowana. Jest klejona lub formowana na wtryskarce i nie podlega naprawie lub wymianie, jeśli się zużyje lub uszkodzi. Taki rodzaj przylgni jest w stanie wytrzymać większe wartości ciśnienia (lub podciśnienia) niż jakiekolwiek inne zawory z przylgniami gumowymi. W wielu przypadkach jest to również najmniej kosztowny typ zaworu motylkowego z elastyczną przylgnią.
W przypadku wszystkich rodzajów konstrukcji przylgnia ta jest nieco większa niż obudowa, co pozwala na niestosowanie uszczelek podczas montażu zaworu do flansz rury. Oś zaworu przebiega przez przylgnię i jest uszczelniona. Wewnątrz szyjki zaworu znajduje się tulejka łożyskująca oś, zapobiegająca kontaktowi metalu z metalem. Dzięki takiej konstrukcji nie ma potrzeby stosowania uszczelki zapobiegającej wydostaniu się ciśnienia na zewnątrz. W tych zaworach istnieją jedynie uszczelki przeciwpyłowe.
Zawory o wysokiej wytrzymałości
Wysoko wytrzymałe zawory mają solidne przylgnie wykonane z metalu lub tworzywa sztucznego PTFE. Przylgnia ta jest węższa niż obudowa zaworu. Jest ona mechanicznie unieruchomiona w obudowie. Dysk takiego zaworu to zwykle konstrukcja potrójnie niewspółosiowa.
W tym wypadku oś zaworu nie przecina powierzchni przylgni i nie zawiera się w środku symetrii dysku. Umożliwia to wpasowanie się dysku w przylgnie, gdzie ruch następuje po krzywej (podobnie jak gdyby dysk sterowany był za pomocą krzywki), co zmniejsza wartość momentu obrotowego potrzebnego do zamknięcia lub otwarcia zaworu. Konstrukcja podwójnie niewspółosiowa charakteryzuje się oddalonymi od krawędzi dysku: osią wałka oraz krawędzią sfazowaną (fot. 4). Przylgnia jest elementem uszczelniającym, gdy ma kontakt z fazą dysku. Zawór potrójnie niewspółosiowy zawiera dodatkowo eliptyczną uszczelkę na dysku, a jego oś i sfazowana przylgnia są odsadzone (fot. 5). Pierścień uszczelniający na dysku pełni rolę elementu uszczelniającego w momencie styku ze sfazowaną krawędzią.
Zawory motylkowe o wysokiej wytrzymałości wymagają użycia uszczelek przy flanszach mocujących. Znajdują zastosowanie w układach charakteryzujących się najwyższymi wartościami ciśnień i temperatur.
Podzespoły zaworu motylkowego o podwyższonej wytrzymałości to:
→ obudowa,
→ dysk,
→ przylgnia,
→ pierścień uszczelniający (tylko potrójnie niewspółosiowy zawór),
→ mocowanie pierścienia,
→ oś,
→ uszczelnienie osi,
→ tulejki lub łożyska,
→ siłownik/pokrętło.
Roonie Moore jest ekspertem w dziedzinie zaworów w firmie Cross Company Integrated Systems.
