Zawór tytanowy

Co to jest zawór tytanowy? 

Zawór tytanowy to zawór wykonany z materiału tytanowego. Kolor tytanu jest srebrny, podobnie jak zawór. Tytan jest wyjątkowym metalem o doskonałym połączeniu właściwości fizycznych, chemicznych i mechanicznych. Producenci zaworów tytanowych używają tytanu w stanie metalicznym lub stopu z innymi pierwiastkami, aby poprawić jego właściwości, a tym samym stworzyć bardziej zaawansowane zawory. Odporność na korozję i wysoki stosunek wytrzymałości do gęstości to główne właściwości, które sprawiają, że zawory tytanowe są wysoce preferowane. W związku z tym produkowane zawory są bardzo wytrzymałe i lekkie. Niska waga wynika z niskiej gęstości materiału tytanowego, wynoszącej 4540 kg/m³w porównaniu do stali, 7750 kg/m³. Materiał tytanowy jest bardziej odporny na stal. Dzieje się tak, ponieważ łączy się z tlenem, tworząc tlenek tytanu, który jest pasywny i trwały i nie łuszczy się jak rdza na stali.

Rysunek: Zawór tytanowy.

Jak działa tytanowy zawór? 

Istnieją różne rodzaje tytanu używane w różnych zastosowaniach przemysłowych i domowych. Podstawowa zasada działania zaworu tytanowego jest taka sama. Zawór działa poprzez posiadanie co najmniej jednego elementu zamykającego. Element zamykający jest odpowiedzialny za otwieranie i zamykanie przepływu płynu przez zawór. Element zamykający zamyka lub otwiera zawór poprzez aktywację za pomocą pokrętła lub dźwigni ręcznej w przypadku zaworów ręcznych. Siłownik aktywuje element zamykający w przypadku zaworów automatycznych i półautomatycznych, aby umożliwić lub zatrzymać przepływ płynu w razie potrzeby. 

Rodzaje zaworów tytanowych 

Tytanowy zawór kulowy 

Tytanowy zawór kulowy został zaprojektowany z elementem w kształcie kuli, który zamyka i otwiera przepływ płynu. Kula ma w środku otwór, przez który przepływa płyn. Pozycja kuli jest kontrolowana za pomocą pokrętła lub siłownika.

Rysunek: Tytanowy zawór kulowy.

Ten typ zaworu może sterować, prowadzić, kierować i modulować różne płyny. Ten typ zaworu jest również znany jako zawór ćwierćobrotowy, ponieważ otwiera się lub zamyka, obracając pokrętło o kąt 90 stopni.^o stopni. Gdy pokrętło wykona ćwierć obrotu, kula wykona podobny ćwierćobrót, a tym samym otwór w jej środku zostanie wyrównany z rurą podłączoną do zaworu. W ten sposób płyn znajduje otwór w zaworze i przepływa do systemu rur. Ten typ zaworu jest wysoce niezawodny i ma długą żywotność. Może być również obsługiwany za pomocą siłowników pneumatycznych lub elektrycznych do zautomatyzowanego lub półautomatycznego systemu rurociągów. Producenci zaworów tytanowych nie zalecają jednak stosowania tego zaworu do dławienia.

Rysunek: Działanie tytanowego zaworu kulowego. 

Zalety stosowania tytanowych zaworów kulowych są następujące: 

• Prosta i kompaktowa konstrukcja ułatwia naprawę, konserwację i czyszczenie. 
• Wszechstronny rozmiar, dopasowany do różnych natężeń przepływu w różnych zastosowaniach. 
• Łatwa instalacja, montaż i demontaż. 
• Wysokie natężenie przepływu i niski spadek ciśnienia. Niskie straty ciśnienia w instalacji rurowej. 
• Szybki w obsłudze, ponieważ wystarczy ćwierć obrotu, aby uruchomić i zatrzymać przepływ płynu.
• Doskonale uszczelnia przepływ płynu w stanie zamkniętym bez żadnych wycieków.

Zawór ten ma jednak pewne wady, którymi są 

• Szybkie otwieranie i zamykanie, co prowadzi do nadciśnienia i uderzeń wodnych.
• Wysoki współczynnik zużycia kuli używanej do zatrzymywania przepływu.

Tytanowy zawór zwrotny 

Zawór ten służy do zatrzymywania przepływu płynu do tyłu w instalacji rurowej. Zawór ten nie posiada siłownika ani ręcznego pokrętła, które są typowe dla innych zaworów. Został zaprojektowany do automatycznego działania bez konieczności użycia operatora zaworu. Znany jest również jako zawór zwrotny, stopowy lub jednokierunkowy. Producenci tytanowych zaworów zwrotnych projektują je tak, aby umożliwić przepływ płynu tylko w jednym kierunku, tj. od strony ssącej do strony tłocznej. Zawór zawsze zatrzymuje wszelkie próby przepływu płynu do tyłu. Zawór ten wykorzystuje tarczę lub element kulowy do zatrzymania przepływu płynu do tyłu. 

Rysunek: Tytanowy zawór zwrotny.

Zawór ten działa na zasadzie różnicy ciśnień. Zawór otwiera się, gdy płyn przepływający od strony ssawnej ma wysokie ciśnienie, czyli gdy pompa dostarcza płyn. Wysokie ciśnienie po stronie ssawnej działa na tarczę lub kulę zaworu, zmuszając ją do podniesienia. Proces ten powoduje otwarcie zaworu, a tym samym przepływ płynu. Ciecz przepływa do momentu zmniejszenia ciśnienia ssania lub wyłączenia pompy. Wyłączenie pompy spowoduje, że ciśnienie ssania spadnie do zera, a tym samym płyn będzie płynął do tyłu. Jednak przy użyciu zaworu zwrotnego żadna ciecz nie przepłynie do tyłu, ponieważ producenci tytanowych zaworów zwrotnych projektują je z dużą wrażliwością na zmiany ciśnienia i przepływu cieczy. W związku z tym każdy przepływ wsteczny zostanie zatrzymany natychmiast po zatrzymaniu przepływu do przodu. Ten typ zaworu nadaje się do różnych zastosowań, takich jak żywność i napoje, zaopatrzenie w wodę, systemy kotłów i farmaceutyki. 

Rysunek: Działanie tytanowego zaworu zwrotnego.

Zalety tego zaworu są następujące: 

• Automatyczne działanie. 
• Tańsze w porównaniu do innych zaworów, które muszą mieć siłownik lub pokrętło. 
• Wszechstronny rozmiar dostosowany do różnych natężeń przepływu.  
• Niski spadek ciśnienia zapobiega dużym stratom ciśnienia.
• Szybka obsługa. 
• Brak przepływu wstecznego, a tym samym brak zanieczyszczeń w górnej części systemu rur.

Wady tego zaworu obejmują: 

• Odpowiedni tylko dla jednego kierunku przepływu. 
• Podatność na uderzenia wodne. 
• Nie jest idealny do przepływu pulsacyjnego. 

Zasuwa tytanowa 

Zawór ten działa przy użyciu prostokątnego lub klinowego elementu znanego jako dysk lub zasuwa. Dysk jest odpowiedzialny za zamykanie i otwieranie przepływu płynu przez zawór. Ten typ zaworu jest najlepszy dla rur o dużej średnicy od 2 cali. Zawór ten jest obsługiwany za pomocą ręcznego pokrętła, siłownika pneumatycznego lub elektrycznego. Producenci zaworów tytanowych nie zalecają stosowania tego zaworu do dławienia. Wynika to z faktu, że wysokie ciśnienie płynu może spowodować erozję lub uszkodzenie zasuwy zaworu, a tym samym drastycznie skrócić jego żywotność.

Rysunek: Zasuwa tytanowa.

Producent zasuw tytanowych zaprojektował ten zawór z trzema głównymi komponentami: korpusem, maską i wykończeniem. Wykończenie składa się z tarczy, gniazd i trzpienia. Korpus łączy zawór z rurą, podczas gdy pokrywa zawiera ruchome części zaworu. Zawór działa poprzez kilkukrotne obrócenie pokrętła. Trzpień przekształca obrót pokrętła w liniowy ruch w górę i w dół, umożliwiając dyskowi odpowiednio otwieranie i zamykanie przepływu płynu. 

Rysunek: Działanie zasuwy tytanowej.

Zalety zasuw tytanowych są następujące: 

• Nadaje się do dwukierunkowego przepływu płynu. 
• Niski spadek ciśnienia zwiększa wydajność przepływu.
• Umożliwia wysokie ciśnienie i znaczne natężenie przepływu płynu. 
• Doskonałe możliwości odcinania bez wycieku płynu.

Wady zasuw tytanowych są następujące: 

• Nie nadaje się idealnie do dławienia przepływu płynu. 
• Wolne działanie. Pełne otwarcie lub zamknięcie przepływu płynu wymaga więcej niż jednego obrotu. 

Tytanowy zawór kulowy 

Jest to tytanowy zawór o kulistym kształcie korpusu. Zawór ten jest podobny do zasuwy. Zawór ten jest jednak łatwy w obsłudze, ponieważ wymaga mniejszej liczby obrotów niż zasuwa tytanowa. Elementem służącym do zamykania i otwierania przepływu płynu jest dysk. Producenci tytanowych zaworów kulowych projektują ten zawór do stosowania w odcinaniu i dławieniu przepływu płynu. Zawór został zaprojektowany tak, aby powodować dwie zmiany kierunku przepływu płynu, co prowadzi do wysokiego oporu przepływu, a tym samym wysokiego spadku ciśnienia, w przeciwieństwie do innych zaworów tytanowych.

Rysunek: Tytanowy zawór kulowy.

Tytanowy zawór kulowy składa się z dysku, który porusza się w górę i w dół, aby uruchomić, zatrzymać lub regulować przepływ płynu. Gdy pokrętło jest obracane zgodnie z ruchem wskazówek zegara, dysk porusza się w górę, pozostawiając zawór otwarty dla przepływu płynu. Gdy pokrętło obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, zmusza dysk do ruchu w dół, a tym samym zatrzymuje przepływ płynu. 

Rysunek: Działanie tytanowego zaworu kulowego.

Zalety tytanowych zaworów kulowych są następujące: 

• Nadaje się do dławienia przepływu płynu. 
• Niezawodny w zastosowaniach odcinających, ponieważ nie pozwala na wyciek płynu. 
• Szybka obsługa w porównaniu do zasuwy.
• Dostępne w różnych wzorach do różnych zastosowań. 

Wady: 

• Spadek wysokiego ciśnienia. 
• Duża waga.
• Do działania wymaga wysokiego momentu obrotowego. 

Tytanowy zawór motylkowy 

Zawór ten wykorzystuje ruch ćwierćobrotowy do otwierania, regulowania lub zamykania przepływu płynu. Składa się on z tarczy umieszczonej wzdłuż ścieżki przepływu płynu. Dysk ten steruje przepływem płynu. Pokrętło, siłownik pneumatyczny lub elektryczny służy do napędzania tarczy poprzez trzpień zaworu.

Rysunek: Tytanowy zawór motylkowy.

Tytanowy zawór motylkowy działa podobnie do zaworu kulowego. Jednak zawór motylkowy jest preferowany, ponieważ jest łatwy w użyciu i lekki. Ponadto zawór ten nie wykorzystuje kuli jako elementu zamykającego, ale raczej dysk. Przepływ płynu rozpoczyna się po obróceniu pokrętła w prawo o 90°.^o stopni. W związku z tym dysk zaworu obraca się, czyniąc go równoległym do kierunku przepływu płynu. Przepływ płynu zostaje zatrzymany, gdy pokrętło zostanie obrócone w przeciwnym kierunku, powodując obrót tarczy o ćwierć obrotu i tym samym ustawienie jej prostopadle do kierunku przepływu płynu. W tym stanie przepływ płynu zostaje zatrzymany. Gdy koło ręczne jest obracane częściowo w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, zmusza to tarczę do pozostawienia niewielkiej przestrzeni dla przepływu płynu. 

Rysunek: działanie tytanowego zaworu motylkowego.

Zalety tytanowych zaworów motylkowych: 

• Łatwe i szybkie otwieranie/zamykanie przepływu płynu. 
• Nadaje się do pracy z czystymi płynami i zawiesinami.
• Stosunkowo niedrogi. 

Wady: 

• Nie nadaje się do dławienia tam, gdzie występuje wysokie ciśnienie. 
• Podatność na kawitację. 

Zastosowania zaworów tytanowych 

• Zawory te są stosowane w przemyśle naftowym i gazowym. 
• Są one stosowane w przemyśle petrochemicznym i chemicznym ze względu na doskonałą odporność na korozję.  
• Zawory tytanowe są stosowane w elektrowniach parowych. 
• Są one stosowane w miejskich i komercyjnych sieciach wodociągowych. 
• Zawory tytanowe są stosowane w uzdatnianiu wody i przetwórstwie żywności. 

Zalety zaworów tytanowych 

• Zawory tytanowe są lekkie w porównaniu do zaworów stalowych. 
• Mają wysoką wytrzymałość mechaniczną. 
• Zawory te charakteryzują się doskonałą odpornością na korozję, nawet w przypadku niekorzystnych płynów, takich jak woda chlorowa, kwas siarkowy i woda królewska. 
• Zawory tytanowe są uniwersalne pod względem rozmiaru, dzięki czemu nadają się do różnych natężeń przepływu. 
• Mają wysokie temperatury topnienia, odpowiednie do zastosowań wysokotemperaturowych. 
• Są one wysoce odporne na uszkodzenia spowodowane uderzeniami. 

Wady zaworów tytanowych 

• Zawory te są droższe niż zawory ze stali, brązu i mosiądzu. 

Rozwiązywanie problemów z zaworami tytanowymi 

Brak przepływu płynu przez zawór 

• Zator po stronie ssącej rury. Sprawdź przewód i usuń wszelkie materiały, które mogą powodować zator. 

Przeciek między zaworem a połączeniem rurowym 

• Luźne połączenie. Dokręć śruby i nakrętki łączące zawór z rurą. 
• Zużyta uszczelka. Wymień uszczelkę. 

Wyciek przez korpus zaworu 

• Luźne połączenie. Dokręcić śruby korpusu zaworu i pokrywy. 
• Zużyte uszczelki. Wymień uszczelki. 
• Wysokie ciśnienie płynu. Zaworu należy używać przy ciśnieniu płynu zalecanym przez producenta zaworu tytanowego.  

Pokrętło/dźwignia ręczna są trudne w obsłudze 

• Ciała obce w zaworze. Zdemontować zawór i usunąć ciała obce. 
• Uszkodzony trzpień zaworu. Wymień trzpień. 

Zawór nie zamyka się całkowicie 

• Zużyta tarcza. Wymień tarczę. 
• Zużyte gniazda zaworów. Wymień gniazda. 
• Obce materiały w zaworze. Zdemontować zawór i oczyścić go z ciał obcych. 

Podsumowanie 

Zawory tytanowe to zawory wykonane z materiału tytanowego. Zawory te mają doskonałe właściwości niezbędne w większości branż. Zawór działa przy użyciu elementu zamykającego, który umożliwia lub zamyka przepływ płynu w zależności od potrzeb. Element zamykający jest aktywowany za pomocą pokrętła lub siłownika poprzez trzpień zaworu. Zawór może być zautomatyzowany, półautomatyczny lub w pełni ręczny. Producenci zaworów tytanowych produkują różne rodzaje zaworów, w tym między innymi tytanowe zawory zwrotne, tytanowe zasuwy, tytanowe zawory kulowe, tytanowe zawory motylkowe i tytanowe zawory grzybkowe. Zawory te są wykorzystywane w zastosowaniach przemysłowych obejmujących media korozyjne, wysoką temperaturę i wysokie ciśnienie. Takie zastosowania obejmują między innymi elektrownie, przemysł chemiczny i petrochemiczny, ropę naftową i gaz oraz zaopatrzenie w wodę. 

Zawory te są preferowane w stosunku do innych zaworów, ponieważ charakteryzują się niską wagą, wysoką wytrzymałością, odpornością na wysokie temperatury, uniwersalnym rozmiarem, wysoką odpornością na uderzenia i doskonałą odpornością na korozję. Zawory tytanowe są jednak droższe niż zawory ze stali, brązu i mosiądzu.