Struktura dławnicy w warunkach wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia – wyzwania związane z uszczelnieniem i pomysły na ulepszenie
W konstrukcji zaworów kulowych i zasuw, dławnica, będąca głównym elementem układu uszczelnienia trzpienia, mimo że ma konstrukcję statyczną, bezpośrednio realizuje kluczowe zadanie zapobiegania wyciekom medium. Szczególnie w wysokich temperaturach i ciśnieniu, przy częstym otwieraniu i zamykaniu, wytrzymałość konstrukcyjna dławnicy, tolerancja pasowania oraz wydajność uszczelnienia decydują o trwałości i stabilności całego układu uszczelnienia.
W ostatnich latach, w wielu projektach z branży chemicznej i energetycznej, zaobserwowaliśmy, że problemy z uszczelnieniem dławnicy stopniowo stawały się przyczyną poważnych awarii. Z opinii użytkowników wynika, że w przypadku szeregu zaworów kulowych średniego ciśnienia, eksploatowanych przez pół roku po wycieku z trzpienia, dalsza analiza wykazała, że siła uszczelniająca jest nierównomierna, co prowadzi do niepełnego sprężenia, a w wewnętrznej komorze dławnicy występują odchylenia współosiowe i chropowatość, co powoduje problem niewystarczającej szczelności.
W tego typu warunkach pracy zalecamy optymalizację konstrukcji komory dławnicy pod kątem symetrycznego sprężania, a także indywidualne rozwiercanie komory wewnętrznej w celu uzyskania chropowatości ścianek wewnętrznych w zakresie Ra 0,8 i współosiowości nie większej niż 0,02 mm. Ponadto, zwiększenie konstrukcji prowadzącej lub ograniczenie konstrukcji kołnierza dławnicy ułatwi równomierne sprężanie dławnicy i zapewni stabilną pracę trzpienia zaworu.
W zakresie doboru materiałów, często zalecamy stosowanie stali nierdzewnej, takiej jak AISI 316 lub F6a, aby dostosować się do różnych mediów korozyjnych. Zaleca się zastosowanie elastycznego pierścienia PTFE z kompozytu grafitowego lub podkładki grafitowej powlekanej metalem, która charakteryzuje się stosunkowo lepszą odpornością na zużycie i starzenie w wysokich temperaturach.
Podczas obróbki mechanicznej, dopasowanie dławnicy do dławnicy, tulei górnej i innych powiązanych części należy oceniać jako całość, a nie oddzielnie. Sugerujemy, aby połączenie zostało oznaczone równomiernie na etapie rysunku lub powiązane z naszym modelowaniem, aby zapewnić racjonalny odstęp montażowy i dokładny skok sprężania uszczelnienia. Ogólny projekt konstrukcyjny powinien uwzględniać moment obrotowy otwierania i zamykania, naprężenie uszczelnienia oraz nadmiarowość rozszerzalności cieplnej, aby w pełni poprawić ogólną szczelność zaworu.