4.2.3.2. Поворотные заслонки
Поворотные заслонки применяются на трубопроводах круглого и прямоугольного сечения для регулирования расходов воздуха и газов при небольших статических давлениях, в некоторых случаях заслонки применяют для регулирования расходов жидкости и пара.
Изменение проходного сечения заслонки осуществляется путем ее вращения вокруг оси, расположенной перпендикулярно направлению потока.
Преимущество поворотных заслонок перед другими типами РО в том, что в поворотных заслонках затвор в значительной мере разгружен, так как силы, создаваемые давлением среды на обе его половины, частично уравновешиваются, поэтому для поворота затвора нужен ИМ относительно небольшой мощности. Другое преимущество состоит в том, что поворотные заслонки имеют простую конструкцию, небольшие габариты и массу.
По конструкции поворотные заслонки могут быть с одним затвором (однолопастные) или несколькими (многолопастные, типа жалюзи), безупорными и упорными. В безупорных заслонках (рис. 4.3,а) затвор имеет форму окружности и при закрытом проходе находится в вертикальном положении, причем диаметр окружности затвора несколько меньше диаметра прохода в корпусе, поэтому проход полностью не закрывается.
Рис. 4.3. Поворотная заслонка:
а – безупорная; б – упорная
Безупорные заслонки являются только регулирующими. Однако при помощи дополнительных устройств (затвор с различными уплотнительными кольцами, седло с резиновым покрытием) в безупорных заслонках достигается герметичность, при которой они могут быть использованы как запорно-регулирующие.
В упорных заслонках затвор имеет эллиптическую форму и закрывает проход с меньшими зазорами. В закрытом положении в упорной заслонке (рис. 4.3,б) затвор находится под углом = 10...15° к вертикали. Упорные заслонки могут быть использованы как запорно-регулирующие, но их нельзя применять для работы на загрязненных газах и жидких растворах, из которых могут выделяться твердые частицы.
В положении промежуточного открытия диск заслонки разделяет поток на две неравные части, в результате этого расход среды и скорости потоков через верхнюю и нижнюю щели будут неодинаковы. При этом вследствие разного статического давления среды перед диском (вверху и внизу) на него действует реактивный вращающий момент, стремящийся повернуть его таким образом, чтобы закрыть проход. Для определения вращающего момента (Mвр) можно воспользоваться следующей формулой
,
где а – коэффициент, учитывающий положение диска поворотной заслонки относительно оси трубопровода, зависящий от угла поворота диска (рис. 4.4); р – перепад давления на диске; d – диаметр диска.
Рис. 4.4. Зависимость коэффициента а от угла поворота диска заслонки
Перестановочный момент, который должен создавать ИМ для вращения затвора, определяется реактивным вращающим моментом и моментом сил трения в подшипниках. Ввиду того, что момент сил трения трудно учитывать, обычно значение перестановочного момента выбирают в 2 раза больше реактивного вращающего момента.
В обычных поворотных заслонках, когда диаметр затвора и седла примерно равны диаметру условного прохода, 100%-ная пропускная способность достигается при повороте затвора на 60°.