Zwory do pracy ze szlamem

Pomimo rozwoju technologii zaworowej i mimo ciągłego rozrostu ofert produktowych dostawców tego typu elementów, w wielu zakładach przemysłowych wciąż stosowane są zwyczajne zawory nawet w trudnych aplikacjach. Ich wymiana na elementy specjalnie przystosowane do pracy w takich warunkach pozwoliłaby uniknąć wielu nieszczelności i problemów z instalacją.

Problemy ze szlamem

Osady pojawiają się w instalacjach w różnych dziedzinach przemysłu. Najczęściej składają się z minerałów o właściwościach ściernych – np. z wapnia. Osady wapienne mogą mieć postać płynną lub sypką. Oprócz ścierania wewnętrznych powierzchni instalacji, przywierają też do nich, tworząc grubą, twardą warstwę.

Osady wapienne są najczęstszym elementem składającym się na szlam, ze względu na procesy, w których stosuje się wapień. Skały wapienne wydobywane są w kopalniach w postaci węglanu wapnia, który następnie jest kruszony i prażony (kalcynowanie), w efekcie czego powstaje tlenek wapnia. Zmielony na proszek tlenek tworzy wodę wapienną, która bywa używana do regulacji poziomu pH substancji, jako ważny dodatek przy produkcji papieru, do czyszczenia niektórych instalacji, czy przy produkcji szkła.

Cząsteczki wapienia nie rozpuszczają się, tylko tworzą zawiesinę. Mają ostre krawędzie i powodują ścieranie się instalacji oraz gromadzą we wszelkich szczelinach i otworach. Po osadzeniu się z czasem twardnieją, zwężając użyteczną średnicę rur i utrudniając ruch zaworom. Dlatego ważne jest, by umieć sobie z nimi poradzić – np. poprzez dobór odpowiednich zaworów.

Do pracy ze szlamem wapiennym powinno się stosować zawory o jak najmniejszej liczbie otworów i szczelin. Nawet najmniejsze punkty tego typu mogą zapoczątkować zbieranie się osadów, które z czasem rozrosną się do rozmiarów uniemożliwiających pracę elementu. Niektórzy projektanci, ze względu na takie sytuacje, preferują stosowanie zaworów o nadmiernie dużych średnicach, których zarastanie będzie bardzo długo trwało, dzięki czemu znacząco wydłużają czas pomiędzy przestojami. Faktycznie, jest to metoda dająca pozytywne rezultaty, ale nie likwidująca wszystkich problemów związanych z osadami.

Zawory kulkowe

Zawory tego typu są bardzo chętnie stosowane przez projektantów instalacji, ze względu na ich nieduże ceny, prostotę działania i dużą niezawodność. Jednakże praca zaworów kulowych może zostać znacznie utrudniona przez osadzające się wapienie. O ile wybór zaworu z kulą pokrytą stopem kobaltu lub innym utwardzonym materiałem pozwala chronić element przed ścieraniem, to nie zabezpiecza go przed zbieraniem się osadu. W tym celu warto użyć modelu z krawędzią zgarniającą.

Trzeba też dodać, że większość zaworów kulowych, wyścielonych polimerami nie sprawdzi się w dłuższym okresie w tego typu aplikacjach. Kula, na której osadził się kamień, rysuje wyścielone polimerem gniazdo, powodując powstawanie nieszczelności.

Zawory zasuwowe

W omawianych sytuacjach nieco lepiej sprawdzą się zawory zasuwowe, choć tu również warto zwrócić szczególną uwagę na konkretne ich odmiany. Niestety, zastosowanie tego typu zaworów bardzo często wiąże się z koniecznością poświęcenia szczelności na rzecz niezawodności. Większość z nich zawiera wcięcie, na które opuszczana jest zasuwa, a w przypadku części modeli zasuwa jest zaostrzona na końcu, co zwiększa szczelność i pozwala przecinać cząsteczki utrudniające domknięcie zaworu. W aplikacjach ze szlamem, kamień będzie osadzać się, blokując domknięcie przegrody.

Aby rozwiązać ten problem, warto sięgnąć po zawory z zasuwą przechodzącą na wylot, wyposażone w grube, gumowe uszczelki. W takim przypadku tylko guma styka się z przepływającym medium i tylko ona narażona jest na ścieranie lub osadzanie się kamienia. Warto też zwiększyć siłę użytą do zamykania i otwierania zaworu, dzięki czemu będzie on poprawnie działać również, gdy pojawiające się osady zwiększą tarcie mechanizmu. Alternatywą może być pokrycie zasuwy teflonem, co utrudni osadzanie się na niej kamienia.

Zawory zaciskowe

W rzeczywistości dopiero zawory zaciskowe są najmniej podatne na problemy związane ze sterowaniem przepływem substancji zawierających szlam. Ze względu na prostą budowę i brak zagłębień lub otworów, zawory tego typu nie gromadzą w sobie kamienia. Jeśli jednak już jakiś osad przyczepi się do powierzchni zaworu, ta samodzielnie się oczyści. Wynika to ze sposobu, w jaki zawory te są zamykane. Metalowe zaciski naciskają na gumowe ścianki zaworu, które rozciągają się. Wtedy to wszelki zgromadzony na nich osad zaczyna się złuszczać. Jednocześnie, ze względu na malejącą średnicę elementu, rośnie szybkość przepływu substancji w okolicy rozciągniętego elementu gumowego, co przyspiesza zrywanie nagromadzonego osadu.

Guma zapobiega też ścieraniu się powierzchni zaworu. Wynika to z faktu, że istnieją dwa podejścia do tego problemu. Pierwszym, bardziej oczywistym, jest pokrycie wewnętrznych ścianek zaworu jak najtwardszym materiałem, którego starcie będzie bardzo trudne i czasochłonne. Alternatywą jest pokrycie ścianek bardzo miękkim materiałem, od którego twarde cząsteczki będą się odbijały, nie niszcząc go.

Zawory zaciskowe są trudne do zatkania i świetnie sprawdzają się w omawianych sytuacjach, ale ich wybór nie jest łatwy. Wynika to z faktu, że istnieją duże różnice pomiędzy poszczególnymi modelami zaworów, wytwarzanymi przez różnych producentów, przy czym nie są to cechy łatwe do opisania za pomocą zestawu parametrów. Bardzo dużo zależy bowiem od właściwości gumy użytej do konstrukcji zaworu. Jej jakość istotnie wpływa na żywotność całego elementu, którą podaje producent. Jest to jednak wartość szacunkowa, gdyż będzie zależeć od rodzaju przepływających substancji i warunków pracy zaworu.