Отличия шаровых и дисковых затворов: что выбрать для трубопровода

Выбор запорно-регулирующей арматуры — ключевой этап при проектировании трубопроводных систем. От правильности подбора зависит не только надежность и срок службы системы, но и безопасность, простота эксплуатации. В данной статье мы рассмотрим два популярных типа запорной арматуры — шаровые и дисковые затворы, их конструктивные особенности, преимущества и ограничения, а также дадим рекомендации по выбору подходящего варианта в зависимости от условий эксплуатации.

Дисковый затвор

Конструктивные особенности

Шаровые и дисковые затворы отличаются по принципу действия, конструкции и способу монтажа. Эти различия во многом определяют области применения каждого типа арматуры.

Шаровой затвор имеет внутри корпуса металлический шар с отверстием. При повороте рукоятки на 90 градусов шар либо открывает поток, либо перекрывает его. Такая конструкция обеспечивает высокую герметичность и позволяет быстро открывать и закрывать поток. Шаровые затворы широко применяются в системах, где требуется полное перекрытие потока без утечек.

Дисковый затвор, в свою очередь, содержит поворотный диск, установленный перпендикулярно потоку. При повороте диска он частично или полностью открывает проходное сечение трубы. Основное преимущество такой конструкции — компактность и малая масса. Однако герметичность у дисковых затворов, как правило, ниже, чем у шаровых, особенно при высоких давлениях.

Компания «ГИДРО» https://vash-dush.ru/ специализируется на комплексных поставках запорно-регулирующей трубопроводной арматуры и комплектующих по всей России. Ассортимент включает задвижки, клапаны, краны, дисковые затворы, фитинги, фильтры, насосное оборудование, дренажные системы, измерительные приборы, теплообменники, трубы, антикоррозийную изоляцию и пожарное оборудование. «ГИДРО» реализует продукцию для водоснабжения, отопления, канализации, газо- и нефтепроводов, а также систем автоматического пожаротушения, обеспечивая снабжение объектов промышленного, гражданского и инженерного строительства.

Преимущества и недостатки

У каждого типа арматуры есть свои плюсы и минусы, которые следует учитывать при выборе.

Шаровые затворы отличаются высокой степенью герметичности, особенно при использовании тефлоновых уплотнений. Они долговечны, устойчивы к агрессивным средам и не требуют частого обслуживания. Однако к недостаткам можно отнести сравнительно большую массу и габариты, особенно в случае арматуры большого диаметра. Также они более чувствительны к абразивным примесям в рабочей среде, что может привести к повреждению шара и уплотнений.

Дисковые затворы выигрывают за счёт своей компактности и легкости, а также более низкой стоимости. Их можно устанавливать в ограниченном пространстве, что делает их популярными в промышленных установках и системах водоснабжения. Однако при длительной эксплуатации в условиях высокого давления или при наличии агрессивной среды уплотнения диска могут быстрее изнашиваться, что приводит к потере герметичности.

Сравнение по ключевым параметрам

Чтобы облегчить выбор между шаровыми и дисковыми затворами, рассмотрим их отличия по нескольким важным критериям:

Герметичность и надежность
Шаровые затворы обеспечивают практически полную герметичность благодаря плотному прижиму шара к седлу. Это делает их идеальными для использования в системах, где недопустимы утечки — например, в газопроводах или химических трубопроводах. Дисковые затворы в этом плане уступают: хотя они тоже могут быть герметичными, особенно в исполнении с эластомерными уплотнениями, они чаще используются там, где допускается минимальная протечка или не требуется полная изоляция потока.
Рабочее давление и температура
Шаровые затворы выдерживают более высокое давление и температуру, чем дисковые. Это связано с тем, что сфера, используемая в конструкции, распределяет нагрузку равномерно, а уплотнительные элементы лучше сопротивляются деформации. Дисковые затворы применимы в условиях низкого и среднего давления, а также при невысоких температурах. В случае использования в агрессивной среде срок службы дисковых затворов может быть существенно ниже.
Скорость и удобство управления
Оба типа затворов имеют четвертьоборотное управление (поворот на 90 градусов), однако в дисковых затворах чаще используются редукторы или электроприводы, особенно на больших диаметрах. Шаровые затворы обеспечивают более лёгкое и плавное переключение даже при ручном управлении, но при этом требуют больше места для поворота рукоятки.
Монтаж и обслуживание
Дисковые затворы проще в установке, особенно в стеснённых условиях. Они занимают меньше места и могут быть установлены между фланцами без дополнительных опор. Шаровые затворы, напротив, требуют более прочного крепления и могут быть тяжелее при замене. С точки зрения обслуживания шаровые затворы долговечнее и реже требуют ремонта, но при этом их обслуживание сложнее и дороже, особенно в случае встроенных конструкций.
Стоимость
Дисковые затворы дешевле как в приобретении, так и в установке. Это делает их предпочтительными для крупных объектов, где требуется большое количество арматуры. Шаровые затворы, несмотря на более высокую цену, окупаются за счёт надежности и минимизации потерь от утечек.

Когда выбрать шаровой затвор

Шаровые затворы целесообразно применять в следующих случаях:

Необходима высокая герметичность и надежность.
Система работает при высоком давлении или температуре.
Среда содержит химически агрессивные вещества.
Требуется минимальное обслуживание.
Важно исключить даже минимальные протечки.

Их часто устанавливают в нефтегазовой отрасли, химической промышленности, а также в системах отопления и водоснабжения, где надежность критически важна.

Когда лучше подойдет дисковый затвор

Дисковые затворы — отличный выбор в ситуациях, когда:

Имеется ограниченное пространство для установки.
Система работает при умеренном давлении и температуре.
Имеет значение бюджет проекта.
Не требуется абсолютная герметичность.
Арматура должна устанавливаться быстро и просто.

Они широко используются в водопроводных системах, вентиляции, пищевой промышленности, а также в некоторых системах пожаротушения.

Заключение

Выбор между шаровым и дисковым затвором зависит от конкретных условий эксплуатации трубопроводной системы. Шаровые затворы предлагают высокую надежность и герметичность, но требуют больших затрат. Дисковые затворы выигрывают по цене и удобству монтажа, но могут проигрывать в долговечности и герметичности.

Оптимальное решение — это компромисс между техническими требованиями, условиями эксплуатации и бюджетом. При грамотном подходе можно подобрать арматуру, которая обеспечит стабильную работу трубопровода в течение многих лет без лишних затрат на обслуживание и замену оборудования.

Вопрос-ответ

Вопрос 1: В чем основное конструктивное отличие шаровых и дисковых затворов?

Шаровой затвор имеет внутри корпуса сферу (шар) с отверстием, которое при повороте совпадает или перекрывает ось трубопровода, позволяя регулировать поток. Управление осуществляется поворотом на 90°, что обеспечивает быстрое открытие или закрытие.

Дисковый затвор работает иначе: запорный элемент — плоский диск, установленный на штоке. При повороте он становится параллельно или перпендикулярно потоку. Это позволяет сократить габариты арматуры, но снижает уровень герметичности по сравнению с шаром.

Вопрос 2: Какой из затворов более герметичен?

Шаровой затвор обеспечивает более высокий уровень герметичности. Благодаря плотному прижатию шара к уплотнению даже при высоких давлениях он способен полностью исключать утечки. Это особенно важно для газа и химически агрессивных жидкостей.

Дисковый затвор уступает в герметичности, особенно при длительной эксплуатации или в системах с высоким давлением. Уплотнение может деформироваться, а диск — терять плотность прилегания, что увеличивает риск протечек.

Вопрос 3: Какие среды лучше подходят для шаровых затворов?

Шаровые затворы отлично подходят для жидкостей и газов, включая агрессивные химические вещества, нефтепродукты и пар. Они устойчивы к коррозии и износу при наличии качественных материалов и уплотнений.

Такие затворы применяются в системах отопления, газоснабжения, нефтехимии и водоснабжения, где важна надежность и герметичность. Особенно эффективно они работают при высоком давлении и температуре.

Вопрос 4: В каких случаях целесообразнее использовать дисковый затвор?

Дисковый затвор стоит выбирать, когда важны компактность, простота монтажа и умеренная стоимость. Он идеален для систем водоснабжения, вентиляции, пищевой промышленности и пожаротушения, где не требуется высокая герметичность.

Если давление и температура в системе невысокие, а также не предполагается наличие агрессивных примесей, дисковый затвор — экономически выгодное решение.

Вопрос 5: Насколько надежен шаровой затвор при длительной эксплуатации?

При правильной установке и использовании шаровой затвор служит 10 и более лет без серьезных проблем. Его надежность обусловлена минимальным трением при вращении шара и стойкостью уплотнительных материалов.

Однако при наличии абразивных частиц или несвоевременном обслуживании уплотнения могут повредиться. Поэтому важно соблюдать рекомендованные условия эксплуатации и не допускать загрязнений среды.

Вопрос 6: Можно ли использовать дисковый затвор для агрессивных сред?

Возможно, но с оговорками. Для работы с агрессивными веществами дисковый затвор должен иметь специальную антикоррозийную защиту — например, корпус и диск из нержавеющей стали, а уплотнения — из EPDM, Viton или PTFE.

Тем не менее, даже в таком исполнении дисковый затвор уступает шаровому по устойчивости к химическим воздействиям и герметичности. Его лучше использовать в менее агрессивных или нейтральных средах.

Вопрос 7: Какой тип затвора легче монтировать?

Дисковый затвор легче монтируется, особенно в ограниченном пространстве. Он вставляется между двумя фланцами и не требует дополнительного крепежа или поддержки. Его конструкция проще и легче по весу.

Шаровой затвор тяжелее и требует более точного совмещения с трубопроводом. Он может быть фланцевым, муфтовым или приварным, что усложняет монтаж в стеснённых условиях.

Вопрос 8: Есть ли отличия в цене между шаровыми и дисковыми затворами?

Да, дисковые затворы, как правило, дешевле. Это касается как закупочной стоимости, так и стоимости установки. Они проще по конструкции и дешевле в производстве.

Шаровые затворы дороже, особенно большого диаметра или из коррозионностойких материалов. Однако при длительной эксплуатации и высокой стоимости простоев разница в цене может быть оправдана.

Вопрос 9: Каковы температурные ограничения дисковых затворов?

Большинство стандартных дисковых затворов рассчитано на температуры до +120–150 °C. При использовании высокотемпературных уплотнений этот порог можно увеличить до +200 °C, но это уже специальные исполнения.

В условиях высокой температуры уплотнение быстрее теряет эластичность, что приводит к снижению герметичности. Для работы с паром, перегретой водой или термическими жидкостями лучше выбирать шаровые затворы.

Вопрос 10: Можно ли использовать шаровой затвор как регулирующий элемент?

Шаровые затворы в основном используются как запорные устройства — для полного открытия или закрытия потока. При длительном использовании в полуоткрытом положении происходит износ шара и уплотнений.

Для регулирования потока чаще применяют другие типы арматуры — например, игольчатые краны или специальные регулирующие клапаны. В крайнем случае — дисковый затвор, который допускает работу в промежуточных положениях.

Вопрос 11: Какие габариты затворов при одинаковом диаметре?

Дисковый затвор значительно компактнее. Его толщина (межфланцевое расстояние) составляет 40–80 мм в зависимости от диаметра. Он легко помещается в тесных монтажных нишах.

Шаровой затвор более громоздкий. Корпус, шар и рычаг занимают больше места, особенно при установке с фланцами. Это нужно учитывать при проектировании трубопровода.

Вопрос 12: Что важнее при выборе — тип среды или давление?

Оба фактора важны. Если среда агрессивная, то необходимо выбирать материалы корпуса и уплотнений, устойчивые к химии. Здесь чаще выигрывает шаровой затвор.

Если же среда нейтральная, но давление высокое — тоже в пользу шарового. Для простых водяных или вентиляционных систем с низким давлением и без агрессии подойдёт дисковый вариант.

Вопрос 13: Как обстоит дело с ремонтом и обслуживанием?

Шаровые затворы требуют менее частого вмешательства, но если вышли из строя — ремонт может быть сложным. Некоторые модели неразборные и требуют полной замены.

Дисковые затворы проще в обслуживании. Уплотнение чаще всего сменное, а диск и шток легко демонтируются. Это делает ремонт экономически оправданным.

Вопрос 14: Как влияет диаметр трубы на выбор затвора?

Чем больше диаметр, тем заметнее разница в массе и стоимости. Для DN ≥ 200 дисковые затворы становятся предпочтительнее — они легче, дешевле и проще в установке.

Шаровые затворы большого диаметра очень массивны и требуют прочного крепления. В промышленных масштабах это увеличивает затраты на проект и обслуживание.

Вопрос 15: Можно ли устанавливать затворы в любом положении?

Дисковый затвор может быть установлен горизонтально или вертикально, важно только обеспечить правильное направление потока (если указано на корпусе).

Шаровые затворы желательно ставить так, чтобы шток находился горизонтально — это снижает нагрузку на уплотнение и продлевает срок службы. Хотя допускается и другое положение при соблюдении рекомендаций производителя.

Вопрос 16: Какой тип затвора лучше для пищевой промышленности?

Для пищевых и фармацевтических производств чаще применяют дисковые затворы из нержавеющей стали с санитарным исполнением. Они легко разбираются и моются, соответствуют стандартам гигиены.

Шаровые затворы реже используются в этой отрасли, так как имеют полости, в которых могут задерживаться остатки продукта. Хотя специальные гигиенические исполнения тоже существуют.

Вопрос 17: Какие материалы корпуса применяются чаще всего?

Для дисковых затворов — это чугун, нержавеющая сталь, углеродистая сталь, ПВХ. Уплотнения делают из EPDM, NBR, Viton, PTFE.

Шаровые затворы чаще имеют корпус из нержавейки, латуни, углеродистой стали. Уплотнения — PTFE, графитовые кольца, резиновые седла. Материал подбирается под тип среды.

Вопрос 18: Какое влияние оказывает скорость потока?

В высокоскоростных потоках диск может вызывать турбулентность и шум. Это уменьшает эффективность системы, особенно при регулировании. Также возникает риск вибрации и ускоренного износа.

Шаровой затвор создаёт меньше сопротивления потоку, что особенно важно при больших объемах. Его внутренняя геометрия обеспечивает гладкое прохождение жидкости.

Вопрос 19: Как влияет качество монтажа на срок службы?

Монтаж играет критически важную роль. Неправильно затянутые фланцы, несоосность трубопровода, перекосы — всё это приводит к преждевременному износу затвора.

Особенно важно это для дисковых затворов, где диск может задевать за стенки трубы или уплотнение при повороте. У шаровых — может перекоситься шток или повредиться седло.

Вопрос 20: Можно ли автоматизировать оба типа затворов?

Да, оба типа можно оснастить электроприводами или пневмоприводами. Для дисковых затворов это делается особенно часто — они легче и требуют меньше усилия для вращения.

Шаровые затворы с приводом чаще применяются в автоматизированных системах контроля или на опасных объектах, где важна точность и герметичность. Управление ими надёжное, но требует более мощного привода.