Справочник
Материалы пластин клапанов: PEEK, PTFE или металл?
Запорные элементы – пластины, кольца, грибки и демпферные шайбы – это подвижные детали клапана компрессора, и от них зависит срок его службы. В этом справочнике показано, когда правильный выбор – PEEK, PTFE или металл и почему смена материала обычно требует пересчёта клапана.
О каких деталях идёт речь?
У каждого самодействующего клапана компрессора есть подвижные запорные элементы, которые открываются и закрываются при каждом обороте – в зависимости от конструкции это пластины, кольца или грибки.
- Пластины клапанов – пластина с прорезями перекрывает несколько концентрических каналов седла (пластинчатые клапаны).
- Кольца клапанов – отдельные уплотнительные кольца, каждое со своими пружинами (кольцевые клапаны).
- Грибки (poppets) – множество небольших отдельных запорных элементов в одном седле (грибковые клапаны).
- Демпферные пластины и шайбы – находятся между запорным элементом и ограничителем подъёма и смягчают удар при открытии.
Все эти детали мы поставляем из PEEK, PTFE или металла – в зависимости от детали и применения – по собственной конструкции, по вашему чертежу или по образцу.
Сравнение PEEK, PTFE и металла
Лучшего материала для всех компрессоров не существует: металл выдерживает самые высокие температуры и перепады давления, PEEK лучше всего переносит удары, загрязнения и жидкость, PTFE обладает самой широкой химической стойкостью при умеренных нагрузках.
| Свойство | Металл (закалённая сталь) | PEEK (ненаполненный или армированный волокном) | PTFE (наполненный) |
|---|---|---|---|
| Температура | самая высокая | высокая | средняя |
| Перепад давления | самый высокий | высокий, зависит от толщины и опоры | низкий – средний |
| Ударная стойкость | низкая – часто в сочетании с демпферными пластинами | высокая | средняя |
| Стойкость к загрязнениям и жидкости | низкая | высокая | средняя |
| Износ седла | выше | низкий | низкий |
| Химическая стойкость | зависит от марки стали | очень хорошая для большинства технологических газов | отличная |
| Подвижная масса | большая | малая | малая |
| Типичное применение | высокое давление, высокая температура, чистый газ | технологические компрессоры и компрессоры природного газа, влажный или загрязнённый газ | агрессивные среды при умеренном давлении |
Таблица показывает тенденции. Где материал фактически достигает своего предела, зависит от конструкции клапана, толщины пластины, подъёма и рабочей точки – поэтому материал мы всегда выбираем вместе с расчётом клапана.
Кислород: для кислородных компрессоров действуют особые правила выбора материалов и чистоты – см. клапаны для кислорода.
Металлические пластины клапанов
Металлические пластины – выбор для высоких температур нагнетания, больших перепадов давления и чистых газов. Их изготавливают из закалённой нержавеющей или пружинной стали; они могут быть очень тонкими, что делает клапан компактным.
- Преимущества: наивысшая стойкость к температуре и давлению, стабильность формы, многолетний опыт применения.
- Недостатки: чувствительность к ударам, загрязнениям и жидкости; часто нужны демпферные пластины; изношенные пластины изнашивают и седло.
- Типичное повреждение: усталостный излом после вибрации или сильного удара – часто от прорезей или перемычек пластины.
Пластины, кольца и грибки из PEEK
PEEK (полиэфирэфиркетон) сегодня – самый распространённый неметаллический материал для запорных элементов клапанов компрессоров. Он лёгкий, гасит удары и переносит частицы и капли, от которых металлическая пластина сломалась бы.
- Преимущества: малая подвижная масса, высокая ударная стойкость, бережное отношение к седлу, стойкость к большинству технологических газов и конденсату.
- PEEK, армированный стекло- или углеволокном, – для более высокой жёсткости и прочности; ненаполненный PEEK – там, где важна максимальная вязкость.
- Грибки: в грибковых клапанах PEEK – стандартный материал; каждый грибок движется отдельно, поэтому повреждённый грибок не выводит из строя весь клапан.
- Недостатки: при очень высоких температурах и перепадах давления материал может вдавливаться в каналы седла; требуется большая толщина, чем у металла.
- Типичное повреждение: износ по направляющей, вдавливание в каналы седла или скол кромок после гидроударов.
Запорные элементы из PTFE
Наполненный PTFE применяют там, где химическая стойкость важнее прочности. Он стоек почти ко всем средам, имеет очень низкое трение и работает без смазки, но мягче PEEK и под нагрузкой склонен к ползучести.
- Преимущества: отличная химическая стойкость, низкое трение, подходит для работы без смазки.
- Недостатки: меньшая прочность и жёсткость; ограниченный перепад давления и температура.
- Типичное повреждение: остаточная деформация (ползучесть) и износ при повышенной нагрузке.
Демпферные пластины и шайбы
Демпферные пластины и шайбы смягчают удар запорного элемента об ограничитель подъёма при открытии и защищают обе детали. В клапанах с металлическими пластинами они часто необходимы; с пластинами из PEEK их иногда можно исключить или сделать тоньше. Мы поставляем их из металла или PEEK, согласованными с пластиной и подъёмом.
Переход с металла на PEEK – на что обратить внимание
Просто заменить металлические пластины пластинами из PEEK той же формы недостаточно: меняются масса, толщина и жёсткость – а вместе с ними поведение клапана при открытии и закрытии.
- Толщина: пластина из PEEK обычно толще металлической. Без корректировки меняется подъём.
- Пружины: более лёгкой пластине нужна другая сила пружин, иначе она закрывается слишком рано или вибрирует.
- Каналы седла: широким каналам может потребоваться дополнительная опора, чтобы пластина не деформировалась при большом перепаде давления.
- Рабочая точка: температура, перепад давления и газ сопоставляются с пределами материала.
Поэтому перед сменой материала мы пересчитываем клапан с помощью собственного программного обеспечения. Подробнее о расчёте клапанов
Частые вопросы
PEEK лучше металла для пластин клапанов?
Не всегда. PEEK лучше там, где удары, загрязнения или жидкость сокращают срок службы металлических пластин; металл остаётся лучшим выбором при самых высоких температурах и перепадах давления. Решение зависит от рабочей точки.
Можно ли просто заменить металлические пластины пластинами из PEEK?
Только после проверки конструкции клапана. Толщина, масса и жёсткость различаются, поэтому подъём и силу пружин обычно нужно корректировать.
Вы поставляете грибки из PEEK?
Да. Мы поставляем грибки из PEEK и полные комплекты грибков для грибковых клапанов – по вашему чертежу или по образцу.
Вы поставляете демпферные пластины и шайбы из PEEK?
Да, из PEEK или металла, согласованные с пластиной клапана и подъёмом.
PEEK, армированный стекловолокном или углеволокном?
Оба повышают жёсткость и прочность по сравнению с ненаполненным PEEK. Какой подходит, зависит от газа, температуры и нагрузки на пластину; мы выбираем его в рамках расчёта клапана.
Вы поставляете оригинальные детали?
Нет. Мы поставляем детали, подходящие для компрессоров многих производителей, рассчитанные и специфицированные под нашу ответственность. Это не оригинальные детали, и мы не связаны с этими производителями.
Пришлите чертёж, фото или заводскую табличку
Пришлите то, что у вас есть: чертёж, фото образца, заводскую табличку или рабочие параметры. Как правило, мы отвечаем в течение 24 часов в рабочие дни и бесплатно готовим ни к чему не обязывающее коммерческое предложение.