Дросельныя клапаны выкарыстоўваюцца для запуску, спынення або рэгулявання патоку вадкасцей або газаў па трубах. Сваю назву яны атрымалі ад крылападобнага дыска, які круціцца ўнутры корпуса клапана, нагадваючы рух матылька. Сярод розных тыпаў дросельных клапанаў найбольш распаўсюджанымі канструкцыямі з'яўляюцца высокапрадукцыйныя дросельныя клапаны (HPBV) і канцэнтрычныя дросельныя клапаны. Гэта параўнанне разгледзіць адрозненні паміж імі з розных бакоў, каб высветліць іх ролю ў прамысловых і камунальных установах.
| Асаблівасць | Канцэнтрычны клапан-матылёк | Высокапрадукцыйны матылёк-клапан |
| Дызайн | Цэнтральны стрыжань і дыск | Зрушаны шток з металічным сядлом |
| Механізм герметызацыі | Мяккае эластамернае сядзенне | Сядзенне з RPTFE |
| Намінальны ціск | Да 250 фунтаў на квадратны дюйм | Да 600 фунтаў на квадратны дюйм |
| Тэмпературны рэйтынг | Да 180°C (356°F) | Да 260°C (536°F) |
| Знос і пашкоджанні | Вышэй з-за кантакту з сядзеннем | Ніжэйшая дзякуючы зрушанай канструкцыі |
| Прыдатнасць да ўжывання | Вадкасці нізкага ціску | Вадкасці сярэдняга ціску і высокай тэмпературы |
| Кошт | Ніжэй | Вышэй |
1. Праектаванне і будаўніцтва
Асноўнае адрозненне паміж канцэнтрычнымі дросельнымі засланкамі і высокапрадукцыйнымі дросельнымі засланкамі заключаецца ў іх канструкцыі, а менавіта ў становішчы штока і дыска клапана адносна корпуса клапана, а таксама ў выкарыстаных матэрыялах.
1.1 Канцэнтрычныя засаўкі-матылькі
Канцэнтрычная канструкцыя вядомая як клапан з «нулявым зрушэннем» або «пругкім сядлом», пры якой шток і дыск клапана выраўноўваюцца непасрэдна з цэнтрам корпуса клапана і адтуліны трубы. Гэта цэнтральнае выраўноўванне не мае адхіленняў.
1.1.1 Рух дыска
Дыск паварочваецца на 90° вакол восі штока клапана і перамяшчаецца з цалкам адкрытага (паралельна трубе) становішча ў цалкам закрытае (перпендыкулярна трубе) на працягу ўсяго дыяпазону свайго руху.
1.1.2 Механізм герметызацыі
Герметычнасць дасягаецца за кошт нацягвання паміж краем дыска клапана і пругкім гумападобным сядлом клапана (напрыклад, EPDM, акрыл або фторкаўчук), які высцілае ўнутраную паверхню корпуса клапана.
1.1.3 Матэрыялы
Корпус клапана звычайна вырабляюць з высокатрывалых і каразійна-ўстойлівых матэрыялаў, такіх як чыгун, высокатрывалы чыгун або нават нержавеючая сталь для менш патрабавальных ужыванняў, паколькі гумовае сядло клапана прадухіляе кантакт вадкасці з корпусам клапана.
Дыск можа быць з нержавеючай сталі, алюмініевай бронзы, пакрытага высокатрывалага чыгуну або цалкам футраваным металам у залежнасці ад каразійнасці вадкасці.
1.2 Высокапрадукцыйныя засаўкі-матылькі
Звычайна гэта канструкцыя з падвойным зрушэннем і двума зрушэннямі ключа:
Сцябло размешчана за дыскам, а не праз цэнтр дыска, і
Зборка дыска і сцябла зрушана адносна цэнтральнай лініі адтуліны трубы.
Некаторыя пашыраныя версіі маюць патройнае зрушэнне, але падвойнае зрушэнне з'яўляецца стандартным для высокапрадукцыйных мадэляў.
1.2.1 Рух дыска
З-за зрушэння дыск круціцца падобна да кулачка, памяншаючы кантакт з сядлом.
1.2.2 Механізм герметызацыі
Сядло выраблена з больш трывалых матэрыялаў, такіх як узмоцнены тэфлон, каб вытрымліваць больш высокі ціск і тэмпературу. У адрозненне ад гумовага сядла ў канцэнтрычным клапане, ушчыльненне больш шчыльнае і менш залежыць ад дэфармацыі.
1.2.3 Матэрыялы
Корпус і дыск выраблены з трывалых металаў, такіх як нержавеючая сталь, вугляродзістая сталь або сплавы, каб вытрымліваць жорсткія ўмовы.
1.3 Рэзюмэ: Уплыў на дызайн
Прастата канцэнтрычнага клапана робіць яго лёгкім і кампактным, што робіць яго ідэальным для непасрэднай усталёўкі. Аднак яго залежнасць ад дэфармавальнага гумовага сядла абмяжоўвае яго гнуткасць.
Зрушэнне канструкцыі і больш трывалыя матэрыялы высокапрадукцыйных клапанаў павышаюць іх даўгавечнасць і адаптыўнасць, але за кошт павелічэння складанасці і вагі.
---
2. Прадукцыйныя магчымасці
Прадукцыйнасць — гэта найбольш зменлівы аспект гэтых клапанаў, які карыстальнікі цэняць і хвалююць найбольш. У прыватнасці, яна аналізуецца з пункту гледжання ціску, тэмпературы, эфектыўнасці ўшчыльнення і тэрміну службы.
2.1 Канцэнтрычныя клапаны-матылькі
2.1.1 Паказчыкі ціску
Канцэнтрычныя дросельныя клапаны звычайна вытрымліваюць ціск да PN16, але гэта залежыць ад памеру і матэрыялу. Пры ціску вышэй за гэты гумовае сядло можа дэфармавацца або разбурыцца.
2.1.2 Тэмпературныя паказчыкі
Максімальная тэмпература складае 180°C (356°F) і абмежавана тэрмічнымі межамі гумовага або PTFE-сядла. Высокія тэмпературы пагаршаюць характарыстыкі эластамера і пагаршаюць герметычнасць.
2.1.3 Герметычнасць
Ён можа забяспечыць надзейнае закрыццё ў сістэмах нізкага ціску, але пастаяннае трэнне паміж дыскам клапана і сядлом клапана прывядзе да зносу, што знізіць эфектыўнасць.
2.1.4 Рэгуляванне хуткасці
Паколькі дросельныя клапаны больш падыходзяць для поўнага адкрыцця і закрыцця, калі яны выкарыстоўваюцца для рэгулявання патоку, працяглае дросельаванне паскорыць знос сядла клапана, зрабіўшы яго менш дакладным і трывалым.
2.1.5 Даўгавечнасць
Будучы больш эластычнымі, металічныя або ўзмоцненыя сядлы клапанаў больш трывалыя, чым гумовыя. Зрушэнне канструкцыі яшчэ больш падаўжае тэрмін службы, абмяжоўваючы трэнне.
2.2 Высокапрадукцыйны дросельны клапан
2.2.1 Намінальны ціск
Дзякуючы трывалай канструкцыі і зрушанай канструкцыі, якая памяншае нагрузку на сядло клапана, ён можа вытрымліваць ціск да PN16.
2.2.2 Тэмпературны рэйтынг
Паколькі сядло клапана выраблена з RPTFE, яно можа эфектыўна працаваць пры тэмпературах да 280°C (536°F).
2.2.3 Герметычнасць
Дзякуючы дакладнай пасадцы зрушанага дыска клапана і трываламу сядлу клапана, уцечка практычна нулявая і звычайна блізкая да герметычнага закрыцця. Гэта робіць яго ідэальным для крытычна важных ужыванняў.
2.2.4 Рэгуляванне хуткасці
Канструкцыя і матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў высокапрадукцыйных дросельных клапанах, дазваляюць ім дакладна кантраляваць паток нават пры высокім ціску. Зніжэнне кантакту сядла мінімізуе знос і захоўвае цэласнасць ушчыльнення на працягу некалькіх цыклаў.
2.2.5 Даўгавечнасць
Металічныя або ўзмоцненыя сядзенні, будучы больш пругкімі, больш даўгавечныя, чым гумовыя. Зрушэнне канструкцыі яшчэ больш падаўжае тэрмін службы, абмяжоўваючы трэнне.
2.3 Кароткі змест: Асноўныя паказчыкі прадукцыйнасці
Канцэнтрычныя клапаны падыходзяць для нізкага ціску, стабільных умоў, але выходзяць з ладу пры сярэднім і высокім ціску.
Высокапрадукцыйныя клапаны забяспечваюць найвышэйшую надзейнасць і тэрмін службы пры больш высокім першапачатковым кошце.
---
3. Прыкладанні
Выбар паміж сярэдняй лініяй дросельных засланкаў і высокапрадукцыйнымі дросельнымі засланкамі залежыць ад канкрэтных патрэб сістэмы, у якой яны ўсталёўваюцца.
3.1 Канцэнтрычныя клапаны-матылькі
Для сістэм нізкага і сярэдняга ціску/тэмпературы, дзе прыярытэтамі з'яўляюцца кошт і прастата.
Агульнае выкарыстанне:
- Водазабеспячэнне і сцёкавыя воды: Муніцыпальныя вадаправоды, ірыгацыйныя і каналізацыйныя сістэмы выйграюць ад сваёй эканамічнасці і ізаляцыі ад вадкасці.
- Харчовая і фармацэўтычная прамысловасць: гумовыя сядлы прадухіляюць забруджванне адчувальных вадкасцей корпусам клапана.
- Падача газу: газаправоды нізкага ціску выкарыстоўваюць яго для кіравання ўключэннем/выключэннем.
- Пажарная абарона: сістэмы спрынклернага паліву карыстаюцца перавагамі хуткасці працы і надзейнасці пры сярэднім ціску.
- Пара нізкага ціску: для пары да 250 PSI і тэмпературы 350°F.
3.2 Высокапрадукцыйныя матыльковыя клапаны
Для нізкага і сярэдняга ціску або крытычна важных сістэм, якія патрабуюць дакладнасці і даўгавечнасці.
Агульнае выкарыстанне:
- Нафта і газ: апрацоўка агрэсіўных хімічных рэчываў, нафтахімічных рэчываў і марскіх умоў з высокім ціскам і агрэсіўнымі вадкасцямі.
- Вытворчасць электраэнергіі: кіруе парай высокага ціску і астуджальнай вадой у турбінах і катлах.
- Хімічная апрацоўка: устойлівы да агрэсіўных вадкасцей і забяспечвае герметычнае закрыццё ў лятучых асяроддзях.
- HVAC: Для вялікіх сістэм, якія патрабуюць дакладнага рэгулявання патоку.
- Суднабудаванне: вытрымлівае марскія ўмовы і кіраванне вадкасцямі пад высокім ціскам.
3.3 Перакрыццё прыкладанняў і адрозненні
Хоць абодва клапаны рэгулююць паток, канцэнтрычныя клапаны дамінуюць у эканамічна адчувальных, менш патрабавальных асяроддзях, у той час як высокапрадукцыйныя клапаны пераважнейшыя для прамысловых працэсаў, дзе паломка можа мець сур'ёзныя наступствы.
---
4. Аперацыйныя меркаванні
Акрамя дызайну і прымянення, важную ролю адыгрываюць і практычныя фактары, такія як мантаж, абслугоўванне і інтэграцыя ў сістэму.
4.1 Усталёўка
- Канцэнтрычны: прасцейшая ўстаноўка дзякуючы меншай вазе і прасцейшай сумяшчальнасці з фланцамі.
- Высокая прадукцыйнасць: з-за зрушэння канструкцыі патрабуецца дакладнае выраўноўванне, а яго вага патрабуе больш моцнай падтрымкі.
4.2 Тэхнічнае абслугоўванне
- Канцэнтрычнае: тэхнічнае абслугоўванне сканцэнтравана на замене гумовага сядла, што з'яўляецца адносна хуткім і недарагім метадам рамонту. Аднак часты знос можа павялічыць час прастою ў сістэмах з вялікай колькасцю цыклаў.
- Высокая прадукцыйнасць: тэхнічнае абслугоўванне патрабуецца радзей дзякуючы трываламу сядзенню, але рамонт (напрыклад, замена сядзення) больш дарагі і тэхнічны, звычайна патрабуе прафесійнага абслугоўваючага персаналу са спецыялізаванымі інструментамі.
4.3 Падзенне ціску
- Канцэнтрычныя: Цэнтраваныя дыскі ствараюць большую турбулентнасць пры частковым адкрыцці, што зніжае эфектыўнасць дросельнай засланкі.
- Высокая прадукцыйнасць: зрушаныя дыскі паляпшаюць характарыстыкі патоку, памяншаючы кавітацыю і падзенне ціску, асабліва на высокіх хуткасцях.
4.4 Прывядзенне ў дзеянне
Абодва клапаны можна выкарыстоўваць з ручнымі, пнеўматычнымі або электрычнымі прывадамі, але высокапрадукцыйныя клапаны часта спалучаюцца з перадавымі элементамі кіравання для дакладнай аўтаматызацыі ў прамысловых умовах.
---
5. Аналіз выдаткаў і жыццёвага цыклу
5.1 Пачатковы кошт
Канцэнтрычныя клапаны значна таннейшыя, бо іх адносна проста вырабляць і яны выкарыстоўваюць менш матэрыялу. Гэта не тычыцца высокапрадукцыйных дросельных клапанаў.
5.2 Кошт жыццёвага цыклу
Высокапрадукцыйныя клапаны, як правіла, больш эканамічныя з цягам часу, бо іх радзей абслугоўваюць і замяняюць. У крытычна важных сістэмах іх надзейнасць таксама можа знізіць выдаткі на прастой.
---
6. Выснова: Кароткі агляд пераваг і недахопаў
6.1 Канцэнтрычны клапан-матылёк
6.1.1 Перавагі:
- Рэнтабельнасць: больш нізкія выдаткі на вытворчасць і матэрыялы даюць бюджэтную перавагу.
- Простая канструкцыя: лёгка ўсталёўваецца, працуе і абслугоўваецца, мае меншую колькасць рухомых частак.
- Ізаляцыя вадкасці: гумовыя сядлы абараняюць корпус клапана, што дазваляе выкарыстоўваць больш танныя матэрыялы і падтрымліваць чысціню вадкасці.
- Лёгкі: ідэальна падыходзіць для выпадкаў, калі вага мае значэнне.
6.1.2 Недахопы:
- Абмежаваны дыяпазон: верхнія межы складаюць 250 PSI і 356°F, што абмяжоўвае яго выкарыстанне ў суровых умовах.
- Схільнасць да зносу: пастаяннае трэнне сядла можа прывесці да пагаршэння прадукцыйнасці, што патрабуе больш частага тэхнічнага абслугоўвання.
- Дрэнная праца дроселявання пад высокім ціскам: пад ціскам губляецца дакладнасць і герметычнасць.
6.2 Высокапрадукцыйныя матыльковыя клапаны
6.2.1 Перавагі:
- Высокая ёмістасць: можа вытрымліваць сярэдні і высокі ціск (да 600 PSI) і тэмпературу (да 536°F).
- Працяглы тэрмін службы: Зніжаны знос сядла і трывалыя матэрыялы падаўжаюць тэрмін службы.
- Дакладнасць: Выдатнае дросельаванне і адключэнне нават у складаных умовах.
- Універсальнасць: падыходзіць для шырокага спектру вадкасцей і асяроддзяў.
6.2.2 Недахопы:
- Больш высокі кошт: дарагія матэрыялы і складаная канструкцыя павялічваюць першапачатковыя інвестыцыі.
- Складанасць: мантаж і рамонт патрабуюць большай кваліфікацыі.
- Вага: больш цяжкая канструкцыя можа ўскладніць мадэрнізацыю некаторых сістэм.
Канцэнтрычныя дросельныя клапаны і высокапрадукцыйныя дросельныя клапаны служаць для розных, але перакрываючыхся абласцей рэгулявання вадкасці. Канструкцыя канцэнтрычнага клапана з гумовым сядлом без зрушэння робіць яго практычным і даступным выбарам для ўмераных ужыванняў, такіх як водазабеспячэнне, харчовая прамысловасць або пажарная абарона. Калі прадукцыйнасць і ўстойлівасць не падлягаюць абмеркаванню, то высокапрадукцыйны дросельны клапан - гэта рашэнне. Для закапаных прымяненняў (напрыклад, падземных трубаправодаў) можна выкарыстоўваць абодва метады, але звычайна пераважае меншая вага і больш нізкі кошт канцэнтрычнага клапана, калі толькі экстрэмальныя ўмовы не патрабуюць іншага.