История дисковых затворов

Ещё в давние времена перед людьми стал вопрос о необходимости регулирования водных потоков. Земледелие требовало создания систем орошения, каналов и регулирующих приспособлений. Со временем подобная потребность возникла и в горно-рудных шахтах — необходимо было регулировать потоки воздуха для обеспечения вентиляции.

С развитием технологий в разных сферах промышленности возникла нужда в том, что сейчас носит название «трубопроводная арматура». Клапана и поворотные дисковые затворы являются наиболее часто используемым элементом арматуры, обеспечивающим регулировку потоков жидкостей, газов и воздуха.

Первые клапаны

Ещё в древнем Риме был изобретён клапан (затвор) дисковый. Конечно, в то время водопровод не был таким, каким мы видим его сейчас, но некоторые инженерные конструкции, которые используются в трубопроводах сейчас, были изобретены именно тогда. Акведуки — водопроводы,разработанные инженерами древнего Рима — сохранились и поныне.

Металлургии как таковой в те времена ещё не было и человечество не имело большого выбора различных сплавов металлов, которые есть сейчас. Клапаны изготавливали из известного на то время металла — бронзы (в современной металлургии она была бы маркирована, как ASTM B-67).

Уплотнители в те времена выполнялись из сыромятной кожи. В Стамбуле и Неаполе были найдены клапаны тех времён. Кроме того, существуют свидетельства того, что в древности использовались также и угловые и обратные клапаны.

В отличие от древних времен, средние века не славятся большими техническими достижениями. Этот период характеризовался упадком в развитии и разработке каналов водоснабжения и других инженерных систем. Тем не менее строились шахты и каналы и это требовало определённых приспособлений. Подтверждением этому считают наличие изображений элементов арматуры на некоторых эскизах знаменитого Леонардо Да Винчи.

Когда зародилось промышленное арматуростроение

Известная нам промышленная революция началась на рассвете XVII века. Вместе с ней началось и арматуростроение. «Машина для поднятия воды» была изобретена англичанином Томасом Сэвери ещё в 1698 г. Позже, в 1705 году Томас Ньюк усовершенствовал её. Уже через несколько лет была презентована первая в мире паровая машина, изобретателем которой является Джеймс Уатт.

Именно появление этой машины и распространение её употребления стало толчком для развития арматуры, потребность в которой (в частности, в клапанах) возросла во много раз. В XIX веке лучшие инженеры были задействованы в разработке новых видов арматуры и усовершенствовании старых моделей клапанов.

Этапы развития арматуростроения:

  • пружинный клапан был изобретён в XIX веке Тимоти Хаквортом;

  • конструкция клиновой задвижки была запатентована в Германии в 1861 г.;

  • конусные краны были изобретены в начале XX века Свеном Нордстремом;

  • миру был представлен мембранный клапан в 1939 г. Его изобрёл Саундерс;

  • первая поворотная задвижка, обеспечивающая перекрытие потока посредством давления рабочей среды на диск, была изобретена в 1886 году. В современном арматуростроении эту конструкцию называют «затвор дисковый поворотный».

Сам затвор дисковый поворотный был использован и в первой паровой машине и в дебютном мерседесе. В автомобиль ныне известной марки затвор выполнял свою функцию в системе подачи топлива и носил название заслонки дроссельной.

Дисковые затворы не были популярными в то время, когда их только изобрели по причине отсутствия хороших уплотнителей. Из-за того, что химическая промышленность была не сильно развита и не могла обеспечить качественные материалы для уплотнителей, которые хорошо работали бы при высоких температурах и частом использовании — уплотнение было «металл по металлу».

Вторая половина ХХ века была решающей в истории химической промышленности — много открытий было сделано в то время. В то время были изобретены качественные материалы, которые стали использовать в качестве уплотнителей в трубопроводной арматуре. Производство затворов достигло больших объёмов в послевоенные времена. Они пользовались большим спросом по причине своей простой конструкции и, соответственно, невысокой цены.

затвор дисковый

Роль уплотнителя в механизме затвора

Политетрафторэтилен — он же фторопласт или тефлон — был изобретён в 1938 году и повёл за собой более широкое распространение затворов дисковых. По сути, изобретение тефлона было случайностью. В поисках новой формулы хладагента Рой Планкет обнаружил, что тетрафторэтилен под воздействием давления после закачки в баллон полимезировался в подобный парафину порошок белого цвета.

Проанализировав свою находку, Планкет обнаружил что изоляционные свойства этого материала лучше, чем у всех известных материалов. В 1949 году Планкет запатентовал своё изобретение, но исследования на этом не остановил. Такое изобретение не обошло вниманием и правительство. Вскоре этот материал стали использовать в изготовлении атомного оружия и в разных сферах военно-морского флота.

Говард Фримен, работающий в то время в компании, которая занималась “Манхеттенским проектом”, знал многое о свойствах тефлона и предложил использование его в производстве клапанов.

В 1955 г. Говард Фримен принимает решение оставить компанию «Роквуд» и «Манхеттенский проект» вместе с ней, и основывает Jamesbury — компанию, специализирующуюся на изготовлении клапанов. Несмотря на то что многие тогда занимались изготовлением клапанов, Фримен был на ступень выше всех конкурентов. Только он предлагал потребителям тефлоновый уплотнитель, работающий надёжно с самыми различными рабочими средами.

В 1960 Фримен получил патент на тефлоновые уплотнители, что повело за собой судебные разбирательства с компанией «Роквуд», утверждающей, что Фримен украл их изобретение. Для правительства США было крайне невыгодно раскрывать тайны этого материала, ведь его использовали в строительстве подводных лодок, в том числе и атомных. Тем не менее Фримен смело выдержал все разбирательства и всё-таки получил разрешение на изготовление арматуры с использованием тефлона. На то время его арматура не имела конкурентов.

После того сам тефлон несколько раз модернизировали и совершенствовали. Ныне в него добавляют углерод и стекловолокно, что улучшает его термостойкие свойства, а потребление его ушло далеко за рамки изготовления арматуры.

Во второй половине ХХ века изготовление затворов с тефлоновым и другими полимерными уплотнителями достигло своего пика. Сейчас затворы дисковые поворотные используются во многих сферах именно благодаря качественному уплотнению. Спрос на такой вид арматуры растёт и предложение, соответственно, тоже. В борьбе за клиента конкуренты стремятся предложить более низкую цену и что иногда становится причиной использования более дешёвого материала.

При выборе поставщика стоит проявить внимание к материалам, которые он предлагает.