W zakładach przemysłowych i przetwórczych zawory motylkowe są stosowane ze względu na ich kompaktowe wymiary i prostą obsługę. Obsługa jest prosta. Zawór zarządza przepływem płynu poprzez obracanie okrągłego dysku wewnątrz otworu rury.
Więc, jak działa zawór motylkowy w rzeczywistym zastosowaniu?
Gdy operator obraca trzpień o 90 stopni, dysk obraca się do pozycji prostopadłej, blokując przepływ. Obrócenie go z powrotem do zera stopni lub równolegle do przepływu przywraca go do pozycji w pełni otwartej.
Ten szybki ćwierćobrotowy ruch pozwala operatorowi na zatrzymanie, uruchomienie lub regulację przepływu. Zawory motylkowe mogą być stosowane w różnych mediach, takich jak linie wodne, parowe, olejowe i chemiczne.
Aby pomóc Ci wybrać odpowiedni sprzęt dla Twojego systemu, ten przewodnik omawia podstawowe zasady działania, niezbędne elementy zaworu motylkowego, warianty konstrukcyjne i specyficzne zastosowania przemysłowe.
Podstawowe komponenty i funkcje zaworu motylkowego
Jako inżynier lub operator przemysłowy, ważne jest, aby zrozumieć części zaworu motylkowego. Pomaga to usprawnić konserwację i zaopatrzenie.
Poniższa sekcja szczegółowo opisuje niezbędne elementy zaworu motylkowego i ich specyficzne role w kontroli przepływu:
- Korpus zaworu: Główna konstrukcja, która pasuje między kołnierze rur. Typowe style obejmują korpusy typu wafer, lug i kołnierzowe.
- Tarcza: Często nazywana “motylem”. Ten element blokuje przepływ.
- Trzpień: Wał łączy wewnętrzny dysk z zewnętrznym siłownikiem. Musi być wykonany ze stopów o wysokiej wytrzymałości, takich jak SS316 lub 17-4 PH, aby wytrzymać moment obrotowy.
- Gniazdo: Zapewnia uszczelnienie między dyskiem a korpusem. Gniazda mogą być elastyczne (guma/PTFE) lub metalowe.
- Siłownik: Zapewnia siłę do obracania trzpienia, który może być ręczny, pneumatyczny lub elektryczny.
Te elementy zaworu motylkowego muszą spełniać międzynarodowe normy, takie jak API 609 Lub ASME B16.34 w celu zapewnienia bezpieczeństwa w zakładach przemysłowych.
Podstawowa zasada: Jak działa zawór motylkowy?
Zasada działania jest prosta. Dlatego większość operatorów przemysłowych odwołuje się do film instruktażowy dotyczący zaworu motylkowego aby zwizualizować proces. Metalowy dysk jest zamontowany na środku rury na trzpieniu. Trzpień jest połączony z siłownikiem znajdującym się na zewnątrz korpusu zaworu.
1. Pozycja zamknięta
Po zamknięciu dysk ustawia się prostopadle do średnicy rury. Zewnętrzna krawędź dociska do gniazda, ściskając elastomer lub zazębiając się z metalowym stożkiem. Przepływ nie przechodzi. Integralność odcięcia zależy od siły kontaktu dysku z gniazdem i gatunku materiału gniazda.
2. Pozycja otwarta
Siłownik obraca trzpień o 90°. Dysk ustawia się teraz równolegle do przepływu. Płyn przepływa po obu stronach dysku z minimalnym oporem. W przeciwieństwie do zaworu zasuwowego, dysk pozostaje na drodze przepływu, co powoduje spadek ciśnienia resztkowego.
Wartości Cv (współczynniki przepływu) dla w pełni otwartego zaworu motylkowego wynoszą od około 35 do 75 na cal nominalnej średnicy rury. Zależy to od profilu dysku i typu zaworu.
3. Dławienie / Regulacja przepływu
W przeciwieństwie do zaworu kulowego, zawór motylkowy może otwierać się etapami. Kąt dysku określa przepływ. W ten sposób zawór nie wypuszcza wody w prosty, stały sposób podczas otwierania. Zaczyna od małych, precyzyjnych ilości i znacznie zwiększa się, gdy osiągniesz w pełni otwartą pozycję.
Aby uzyskać dokładne wymiarowanie, należy skorzystać z tabel Kv/Cv producenta lub zapoznać się z normą IEC 60534-2-1 dotyczącą obliczeń przepływu zaworów regulacyjnych.
Trzy główne typy konstrukcji zaworów motylkowych
Wszystkie trzy konstrukcje działają na zasadzie ćwierćobrotu. Różnice tkwią w geometrii dysku, przesunięciu trzpienia i mechanizmie uszczelnienia.
Poniższa tabela podsumowuje kluczowe różnice w zakresie ciśnienia znamionowego, zakresu temperatur, żywotności uszczelnienia i momentu obrotowego:
| Parametr | Koncentryczny (bez przesunięcia) | Podwójne przesunięcie | Potrójne przesunięcie |
| Maks. Ciśnienie | ~17 bar (250 PSI) | ~100 bar (1 440 PSI) | ~102 bar (1 480 PSI) |
| Maks. Temperatura | ~200 °C | ~650 °C | ~650 °C |
| Materiał uszczelnienia | Guma (EPDM / NBR / FKM) | Guma lub metal | Metal (laminowany lub lity) |
| Klasa szczelności | EN 12266-1 Klasa B | Klasa A lub B | Klasa A (bezprzeciekowa) |
| Kierunek przepływu | Dwukierunkowy | Preferowany kierunek | Tylko jednokierunkowy |
| Typowe normy | AWWA C504, EN 593 | API 609 Kat. A | API 609 Kat. B, EN 593 |
Poniższa sekcja omawia najważniejsze cechy każdego typu zaworu.
Zawór motylkowy koncentryczny (bez przesunięcia)
Zawór motylkowy koncentryczny ma trzpień przechodzący przez środek tarczy. Krawędź tarczy styka się z gumowym gniazdem na całym obwodzie podczas każdego cyklu otwierania i zamykania. Ciągłe tarcie ogranicza żywotność gniazda w zastosowaniach o wysokiej liczbie cykli lub w środowiskach ściernych.
W rezultacie konstrukcja koncentryczna jest opłacalnym wyborem do niskociśnieniowych systemów wodociągowych i ogólnej kontroli przepływu płynów. Są one jednak zalecane tylko dla ciśnień poniżej 16 barów (psi).
Zawory koncentryczne lub bezprzesunięcia są wykonane z żeliwa sferoidalnego GGG50 z powłoką epoksydową lub stali nierdzewnej 316 do mediów korozyjnych.
Systemy wody pitnej wymagają zaworów motylkowych z gumowym gniazdem zgodnych z normami AWWA C504.
Zawór motylkowy z podwójnym przesunięciem (wysokowydajny)
Podwójna konstrukcja mimośrodowa tworzy działanie zamykające przypominające krzywkę. Tarcza unosi się od gniazda podczas pierwszych 10 stopni otwarcia. Następnie powraca do pełnego kontaktu z gniazdem tylko w ostatnich 10 stopniach zamknięcia. Podczas ruchu nie ma kontaktu z gniazdem.
Powoduje to niższy moment obrotowy i przedłużoną żywotność gniazda, co czyni go odpowiednim do linii parowych, olejowych i gazowych oraz linii wysokociśnieniowej wody.
Jednakże, aby zachować skuteczność uszczelnienia, kluczowe jest przestrzeganie zalecanego przez producenta kierunku przepływu.
Zawory podwójnie mimośrodowe wymagają API 609 Kategoria A i ASME Pressure Class od 150 do 600 (PN 10 do PN 100).
Jak działa zawór motylkowy z potrójnym przesunięciem?
Potrójna konstrukcja mimośrodowa dodaje trzeci geometryczny mimośród: stożkową powierzchnię uszczelniającą na tarczy i gnieździe.
Trzy mimośrody współpracują ze sobą:
- Mimośród 1: oś trzpienia za linią środkową tarczy
- Mimośród 2: oś trzpienia odchylona od linii środkowej otworu
- Mimośród 3: oś kontaktu tarczy z gniazdem nachylona pod kątem prostym do stożka — tworząc niecierny, bezcieniowy uszczelniacz
Geometria stożka oznacza, że tarcza i gniazdo stykają się tylko w końcowym punkcie zamknięcia. Przez cały łuk ruchu nie występuje żaden tarcia poślizgowe. Eliminuje to całkowicie zużycie gniazda.
W kierunku przepływu do przodu (preferowanym) ciśnienie w linii działa jako samoczynnie uszczelniająca siła: wyższe ciśnienie zwiększa siłę docisku, uszczelniając zamknięcie. Odwrotna instalacja niweczy ten efekt i zmniejsza siłę kontaktu z gniazdem.
Uszczelnienie metal-metal osiąga EN 12266-1 Klasa A (zerowy wyciek) i spełnia testy API 598. Zawory potrójnie mimośrodowe są określone w:
- Produkcja energii, takie jak linie obejściowe turbin parowych, systemy zasilania kotła (pracujące w temperaturze 540 °C / 1000 °F)
- Rafineria i petrochemia z izolacją węglowodorów, bezpieczne w przypadku pożaru zgodnie z API 607
- Terminale LNG z usługami kriogenicznymi do -196 °C
- Para o wysokiej temperaturze z klasą ciśnienia ASME 600 do 2500
Możesz również zapytać, jak działa zawór motylkowy typu "slide"? W rzeczywistości zawór motylkowy nie “ślizga się” jak zawór zasuwowy. Ruch ślizgowy lub zamiatający charakteryzuje ruch od otwartego do zamkniętego.
Ciśnienie: CL150 (PN6～PN25)
Typ połączenia: FLG
Standard: ASME B16.34 / API-609
Zastosowania przemysłowe według typu zaworu
| Przemysł | Typowa Służba | Zalecany Typ |
| Woda i ścieki | Izolacja przepływu, magistrale DN80–DN2000 | Koncentryczny, AWWA C504 |
| Ropa i gaz | Linie procesowe, izolacja przeciwpożarowa | Podwójnie mimośrodowy, API 609 Kat. A |
| Rafineria / Petrochemia | Izolacja węglowodorów, para wysokotemperaturowa | Potrójnie mimośrodowy, API 609 Kat. B / API 607 |
| Wytwarzanie energii | By-pass turbiny, zasilanie kotła przy >540 °C | Potrójnie mimośrodowy, ASME Klasa 600–2500 |
| Żywność i napoje | Media higieniczne, linie zgodne z CIP | Koncentryczny, korpus ze stali nierdzewnej 316, NSF/ANSI 61 |
| Górnictwo / Szlam | Zawiesina ścierna, izolacja o wysokiej częstotliwości | Działanie suwakowe lub podwójnie mimośrodowe, tarcza wyłożona |
Wniosek
Zawór motylkowy jest standardowym wyborem do szybkiego odcinania w większości przemysłowych systemów rurowych. Zawór kontroluje przepływ, obracając tarczę o 90° wewnątrz otworu rury. To działanie ćwierćobrotowe jest kluczowe, zwłaszcza w sytuacjach awaryjnego odcinania.
Istnieją trzy główne typy zaworów motylkowych: współosiowe, podwójnie mimośrodowe i potrójnie mimośrodowe. Każdy zawór obejmuje klasy ciśnienia od PN10 do PN250 i temperatury od −196 °C do 650 °C. Ważne jest, aby zrozumieć elementy zaworu motylkowego aby pomóc Ci wybrać odpowiedni dla Twojego projektu.
Xintai Valve produkuje zawory motylkowe współosiowe, podwójnie mimośrodowe i potrójnie mimośrodowe zgodnie ze standardami API 609, EN 593, AWWA C504 i ISO 5752. Skontaktuj się z zespołem inżynierów w celu doboru rozmiaru, materiału i obliczenia momentu obrotowego siłownika specyficznego dla zastosowania.
