Затворы дисковые. История и современность
Потребность в технических средствах регулирования потоков преследовала человечество с самых древнейших времен. С развитием земледелия, ирригации и созданием водяных каналов пришла потребность в приспособлениях, регулирующих напор и поток воды, с развитием горнорудного и шахтного дела – возникла необходимость в средствах вентиляции.
Технический прогресс потребовал создания новых приспособлений и устройств, предназначенных для контроля и регуляции жидких и воздушных сред, и одними из таких средств стали клапана и дисковые поворотные затворы, то есть то оборудование, которое мы называем сегодня запорной арматурой.
Первые образцы того, что известно нам сегодня под названием «затвор» или «клапан», известны нам с очень древних времен. Труды римских инженеров мы можем оценить и сейчас, построенные ими водопроводы – акведуки, сохранились для наших дней. Их нельзя, конечно, назвать трубопроводами в привычном нам смысле, но первенство в использовании некоторых инженерных решений для подобных проектов принадлежит им.
Металлургия в те времена находилась в зародыше, специальных сплавов для того, что позже назовут трубопроводной арматурой, не существовало, поэтому материалом для клапанов служила бронза (соответствующая современному стандарту ASTM B-67).
В качестве мембран и уплотнений использовалась обыкновенная сыромятная кожа. Несколько подобных клапанов были найдены в Неаполе и Стамбуле. Также есть данные об использовании римскими инженерами угловых, поворотных и обратных клапанов. (На рисунке – один из клапанов, сохранившихся с древних времен).
Последующие эпохи характеризовались упадком технической мысли. В Средние век централизованное водоснабжение городов в Европе было забыто надолго, однако постройка шахт и каналов требовала и специальных технических приспособлений. Подтверждением этому могут служить некоторые эскизы Леонардо Да Винчи. Знаменитый художник изображал, в том числе и элементы арматуры.
Техническая революция - зарождение промышленного арматуростроения
Современная история арматуростроения начинается вместе с промышленной революцией в самом начале 18 века. В 1698 году англичанин Томас Сэвери изобрел «машину для поднятия воды», которую в 1705 году усовершенствовал Томас Ньюком. Чуть позже Джеймс Уатт представил и свою знаменитую паровую машину.
Появление а также широкое распространение этих машин повлекло за собой широкую потребность в соответствующей арматуре, в частности в клапанах. 19 век стал веком клапанов, лучшие инженерные умы того времени были заняты их разработкой и усовершенствованием.
Основные вехи развития арматуростроения:
- В первой половине 19 века Тимоти Хакворт изобрел пружинный клапан
- В 1861 году в Германии был выдан патент на клиновую задвижку
- В начале 20 века Свен Нордстрем изобрел конусные краны со смазкой
- В 1929 году инженер Саундерс представил мембранный клапан
- В 1886 году Джозеф Хопкинсон изобрел поворотную задвижку, перекрывающую поток посредством давления среды на диск – то, что впоследствии получило название дискового поворотного затвора
Дисковый поворотный затвор употреблялся еще Уаттом, в своей паровой машине. Затвор также применялся в первом собранном автомобиле «Мерседес», там он назывался дроссельной заслонкой, и использовался в системе подачи топлива.
На заре своего появления дисковые затворы были еще не так распространены. Дело было в отсутствии хороших уплотнительных материалов. Для того, чтобы исключить возможность протечки, нужно снабдить затор уплотнением высокого качества. Тогдашний уровень развития химической промышленности не мог обеспечить качественных уплотняющих материалов, способных выдержать долговременную работу в условиях агрессивной среды и высоких температур. В первых промышленных затворах использовалось уплотнение «металл по металлу».
Все изменилось во второй половине 20 века. Стремительное развитие химической науки позволило оснащать дисковые затворы качественным уплотнением. В послевоенные годы произошел настоявший бум производства затворов, что было связанно с простотой их конструкции и, как следствие – относительной дешевизной, в сравнении, например, с шаровыми кранами.
Какую роль играет уплотнение затвора?
Предпосылки для широкого распространения дисковых затворов появились после изобретения в 1938 году материала под названием «Политетрафторэтилен». Традиционное техническое название этого материала в России – фторопласт, но больше всего в мире он известен как тефлон. (На рисунке – один из первых плакатов, рекламирующих клапаны с новым уплотнением).
Тефлон был изобретен случайно. Химик Рой Планкет искал новую формулу хладагента, когда случайно обнаружил, что закачанный им в баллоны под давлением газообразный тетрафторэтилен спонтанно полимеризовался в белый парафиноподобный порошок.
Планкет начал анализировать новое вещество и обнаружил, что по своим изоляционным свойствам и устойчивости оно превосходит любой другой известный материал. В 1949 году он зарегистрировал патент, и продолжил свои исследования. Разработками Планкетта немедленно заинтересовалось правительство. В результате новый материал активно начал использоваться при создании атомного оружия, а также в военно-морском флоте.
Идея же использовать тефлон при производстве клапанов и затворов принадлежала молодому инженеру Говарду Фримену. Примерно в то же время Фримен работал в компании «Rockwood», связанной с «Манхеттенским проектом». Как инсайдеру, ему было многое известно о новом материале и его необычных свойствах.
В 1955 году Фримен покидает «Rockwood», и основывает компанию «Jamesbury», специализирующуюся на производстве клапанов. Клапаны в те времена производили многие, но Фримен смог предложить нечто совершенно новое – тефлоновые уплотнения, обеспечившие надежнейшую изоляцию при любом типе среды.
Патент на новые уплотнения был выдан Фримену в июле 1960 года. После этого последовала череда судебных разбирательств. Компания «Rockwood» посчитала, что Фримен просто украл их разработки, а правительство США не хотело раскрывать уникальные свойства материала, использовавшегося в том числе при строительстве атомных подводных лодок. Однако, в конце концов, выдержав длительную борьбу с конкурентами и бюрократией, Фримен получил возможность изготавливать арматуру со свойствами, равных которым в то время не было.
Сам тефлон вскоре был обновлен и модернизирован. Сейчас он используется с добавками, такими как стекловолокно и углерод, увеличивающими механические свойства и термостойкость.
В результате, во второй половине 20 века во всем мире произошел настоящий взрыв производства поворотных затворов с уплотнениями из тефлона, и других полимерных материалов. Сейчас, благодаря новому уплотнению, дисковые поворотные затворы используются повсеместно, в самых различных сферах человеческой жизнедеятельности.
Подобный спрос рождает также и широкое предложение, особенно в последние десятилетия, когда многие страны освоили и стали наращивать выпуск затворов и прочей арматуры. Обратной стороной этого процесса стало снижение качества продукции, поэтому выбирая дисковый затвор для своего проекта, нужно осмотрительно подходить к выбору поставщика.
Специально для Арматурка.ру