Vanele fluture sunt utilizate pentru a porni, opri sau regla curgerea lichidelor sau gazelor prin țevi. Acestea își primesc numele de la discul în formă de aripă care pivotează în interiorul corpului vanei, asemănându-se cu mișcarea unui fluture. Printre diferitele tipuri de vane fluture, vanele fluture de înaltă performanță (HPBV) și vanele fluture concentrice sunt cele mai comune două modele. Această comparație va analiza diferențele dintre cele două din mai multe dimensiuni pentru a clarifica rolurile lor în aplicațiile industriale și municipale.
| Caracteristică | Valvă fluture concentrică | Valvă fluture de înaltă performanță |
| Proiecta | Tijă și disc central | Tijă offset cu scaun metalic |
| Mecanism de etanșare | Scaun elastomeric moale | Scaun RPTFE |
| Presiune nominală | Până la 250 PSI | Până la 600 PSI |
| Temperatura nominală | Până la 180°C (356°F) | Până la 260°C (536°F) |
| Uzură | Mai mare datorită contactului cu scaunul | Mai mic datorită designului offset |
| Aplicabilitate | Fluide de joasă presiune | Fluide de presiune medie și temperatură înaltă |
| Cost | Inferior | Superior |
1. Proiectare și construcție
Diferența principală dintre robinetele fluture concentrice și robinetele fluture de înaltă performanță constă în designul lor structural, în special în poziția tijei robinetului și a discului robinetului față de corpul robinetului și în materialele utilizate.
1.1 Vane fluture concentrice
Designul concentric este cunoscut sub numele de supapă cu „offset zero” sau „scaun elastic”, aliniind tija supapei și discul supapei direct cu centrul corpului supapei și al alezajului țevii. Această aliniere centrală nu are nicio abatere.
1.1.1 Mișcarea discului
Discul se rotește cu 90° în jurul axei tijei valvei și se mișcă de la poziția complet deschis (paralel cu conducta) la poziția complet închis (perpendicular pe conductă) pe întreaga sa rază de mișcare.
1.1.2 Mecanismul de etanșare
Etanșarea se realizează printr-o îmbinare cu interferență între marginea discului valvei și scaunul valvei elastic, asemănător cauciucului (cum ar fi EPDM, acrilic sau fluorocauciuc), care căptușește suprafața interioară a corpului valvei.
1.1.3 Materiale
Corpul supapei este de obicei fabricat din materiale de înaltă rezistență și rezistente la coroziune, cum ar fi fonta, fonta ductilă sau chiar oțelul inoxidabil pentru aplicații mai puțin solicitante, deoarece scaunul supapei din cauciuc previne contactul fluidului cu corpul supapei.
Discul poate fi din oțel inoxidabil, bronz cu aluminiu, fontă ductilă acoperită sau complet căptușit cu metal, în funcție de corozivitatea fluidului.
1.2 Valve fluture de înaltă performanță
De obicei, un design cu dublu offset și două offset-uri cheie:
Tulpina este situată în spatele discului, nu prin centrul discului, și
Ansamblul disc și tijă este decalat față de linia centrală a alezajului țevii.
Unele versiuni avansate includ decalaje triple, dar decalajul dublu este standard la modelele de înaltă performanță.
1.2.1 Mișcarea discului
Datorită decalajului, discul se rotește într-o mișcare asemănătoare unei came, reducând contactul cu scaunul.
1.2.2 Mecanismul de etanșare
Scaunul este fabricat din materiale mai durabile, cum ar fi teflonul ranforsat, pentru a rezista la presiuni și temperaturi mai ridicate. Spre deosebire de scaunul de cauciuc dintr-o valvă concentrică, etanșarea este mai strânsă și mai puțin dependentă de deformare.
1.2.3 Materiale
Corpul și discul sunt fabricate din metale rezistente, cum ar fi oțel inoxidabil, oțel carbon sau aliaje, pentru a rezista la condiții dure.
1.3 Rezumat: Implicații de proiectare
Simplitatea valvei concentrice o face ușoară și compactă, fiind ideală pentru instalare directă. Cu toate acestea, dependența de un scaun deformabil din cauciuc îi limitează flexibilitatea.
Designul decalat și materialele mai rezistente ale valvelor de înaltă performanță le sporesc durabilitatea și adaptabilitatea, dar cu prețul unei complexități și greutăți sporite.
---
2. Capacități de performanță
Performanța este aspectul cel mai variabil al acestor valve și cel pe care utilizatorii îl apreciază și îl contează cel mai mult. Mai exact, este analizată în funcție de presiune, temperatură, efect de etanșare și durată de viață.
2.1 Vane fluture concentrice
2.1.1 Valori nominale de presiune
Vanele fluture concentrice pot rezista în general la presiuni de până la PN16, dar aceasta variază în funcție de dimensiune și material. Peste această presiune, scaunul de cauciuc se poate deforma sau ceda.
2.1.2 Valori nominale de temperatură
Temperatura maximă este de 180°C (356°F), limitată de limitele termice ale scaunului de cauciuc sau PTFE. Temperaturile ridicate vor degrada performanța elastomerului și vor afecta etanșarea.
2.1.3 Performanța de etanșare
Poate asigura o închidere fiabilă în sistemele de joasă presiune, dar frecarea continuă dintre discul supapei și scaunul supapei va provoca uzură, ceea ce va reduce eficacitatea.
2.1.4 Limitare de viteză
Deoarece robinetele fluture sunt mai potrivite pentru deschiderea și închiderea completă, dacă sunt utilizate pentru reglarea debitului, strangularea pe termen lung va accelera uzura scaunului robinetului, făcându-l mai puțin precis și durabil.
2.1.5 Durabilitate
Fiind mai elastice, scaunele de supapă din metal sau ranforsate sunt mai durabile decât cele din cauciuc. Designul decalat prelungește și mai mult durata de viață prin limitarea frecării.
2.2 Vană fluture de înaltă performanță
2.2.1 Presiunea nominală
Datorită structurii sale robuste și designului decalat care reduce tensiunea asupra scaunului valvei, aceasta poate rezista la presiuni de până la PN16.
2.2.2 Temperatură nominală
Deoarece scaunul supapei folosește RPTFE, aceasta poate funcționa eficient la temperaturi de până la 280°C (536°F).
2.2.3 Performanța de etanșare
Datorită potrivirii precise a discului valvei decalate și a scaunului durabil al valvei, scurgerile sunt aproape zero și, de obicei, închiderea este aproape etanșă. Acest lucru o face ideală pentru aplicații critice.
2.2.4 Limitare de viteză
Construcția și materialele utilizate în vanele fluture de înaltă performanță le permit să controleze cu precizie debitul chiar și la presiuni ridicate. Contactul redus al scaunului minimizează uzura și menține integritatea etanșării pe parcursul mai multor cicluri.
2.2.5 Durabilitate
Fiind mai rezistente, scaunele metalice sau ranforsate sunt mai durabile decât cele din cauciuc. Designul decalat prelungește și mai mult durata de viață prin limitarea frecării.
2.3 Rezumat: Puncte importante de performanță
Valvele concentrice sunt potrivite pentru condiții stabile și de joasă presiune, dar se defectează la presiuni medii și ridicate.
Valvele de înaltă performanță oferă fiabilitate și durată de viață superioare la un cost inițial mai mare.
---
3. Aplicații
Alegerea între vanele fluture de linie intermediară și vanele fluture de înaltă performanță depinde de nevoile specifice ale sistemului în care sunt instalate.
3.1 Vane fluture concentrice
Pentru sisteme de presiune/temperatură joasă până la medie, unde costul și simplitatea sunt priorități.
Utilizări comune:
- Apă și ape uzate: Rețelele municipale de apă, sistemele de irigații și canalizare beneficiază de economie și izolare a fluidelor.
- Alimentar și farmaceutic: Scaunele de cauciuc previn contaminarea fluidelor sensibile de către corpul valvei.
- Alimentare cu gaz: Conductele de gaz de joasă presiune o utilizează pentru controlul pornit/oprit.
- Protecție împotriva incendiilor: Sistemele de sprinklere profită de funcționarea rapidă și fiabilitatea lor la presiuni medii.
- Abur de joasă presiune: Pentru abur de până la 250 PSI și 350°F.
3.2 Vane fluture de înaltă performanță
Pentru presiuni medii-joase sau sisteme critice care necesită precizie și durabilitate.
Utilizări comune:
- Petrol și gaze: Gestionează substanțe chimice dure, produse petrochimice și condiții offshore cu presiuni ridicate și fluide corozive.
- Generarea de energie: Gestionează aburul de înaltă presiune și apa de răcire din turbine și cazane.
- Prelucrare chimică: Rezistă la fluide corozive și menține o închidere etanșă în medii volatile.
- HVAC: Pentru sisteme mari care necesită un control precis al debitului.
- Construcții navale: Rezistă condițiilor marine și gestionării fluidelor la presiune înaltă.
3.3 Suprapuneri și diferențe de aplicare
Deși ambele valve reglează debitul, valvele concentrice domină în mediile sensibile la costuri și mai puțin solicitante, în timp ce valvele de înaltă performanță sunt preferate pentru procesele industriale în care defecțiunile pot avea consecințe grave.
---
4. Considerații operaționale
Pe lângă design și aplicare, joacă și factori practici, cum ar fi instalarea, întreținerea și integrarea sistemului.
4.1 Instalare
- Concentric: Instalare mai simplă datorită greutății mai mici și compatibilității mai simple cu flanșele.
- Performanță ridicată: Datorită designului decalat, este necesară o aliniere precisă, iar greutatea sa necesită un suport mai puternic.
4.2 Întreținere
- Concentric: Întreținerea se concentrează pe înlocuirea scaunului de cauciuc, care este o metodă de reparare relativ rapidă și ieftină. Cu toate acestea, uzura frecventă poate crește timpul de nefuncționare în sistemele cu cicluri mari de funcționare.
- Performanță ridicată: Întreținerea este mai puțin frecventă datorită scaunului durabil, dar reparațiile (de exemplu, înlocuirea scaunului) sunt mai costisitoare și mai tehnice, necesitând de obicei personal de întreținere profesionist cu unelte specializate.
4.3 Cădere de presiune
- Concentric: Discurile centrate creează mai multă turbulență atunci când sunt parțial deschise, reducând eficiența în aplicațiile de accelerare.
- Performanță ridicată: Discurile decalate îmbunătățesc caracteristicile de curgere, reducând cavitația și căderea de presiune, în special la viteze mari.
4.4 Acționare
Ambele valve pot fi utilizate cu actuatoare manuale, pneumatice sau electrice, dar valvele de înaltă performanță sunt adesea asociate cu comenzi avansate pentru automatizare precisă în mediile industriale.
---
5. Analiza costurilor și a ciclului de viață
5.1 Cost inițial
Vanele concentrice sunt semnificativ mai ieftine deoarece sunt relativ simplu de construit și utilizează mai puțin material. Nu este cazul vanelor fluture de înaltă performanță.
5.2 Costul ciclului de viață
Valvele de înaltă performanță sunt în general mai economice în timp, deoarece sunt întreținute și înlocuite mai rar. În sistemele critice, fiabilitatea lor poate reduce, de asemenea, costurile de nefuncționare.
---
6. Concluzie: Rezumatul avantajelor și dezavantajelor
6.1 Vană fluture concentrică
6.1.1 Avantaje:
- Eficiență din punct de vedere al costurilor: Costurile mai mici de fabricație și de materiale îi conferă un avantaj bugetar.
- Design simplu: Ușor de instalat, utilizat și întreținut, cu mai puține piese mobile.
- Izolarea fluidului: Scaunele de cauciuc protejează corpul valvei, permițând utilizarea unor materiale mai ieftine și menținând puritatea fluidului.
- Greutate redusă: Ideală pentru aplicații în care greutatea este o preocupare.
6.1.2 Dezavantaje:
- Interval limitat: Limitele superioare sunt de 250 PSI și 356°F, ceea ce limitează utilizarea la condiții dure.
- Susceptibil la uzură: Frecarea constantă a scaunului poate duce la o performanță redusă, necesitând o întreținere mai frecventă.
- Performanță slabă de strangulare la presiune înaltă: Pierde precizia și etanșeitatea sub presiune.
6.2 Vane fluture de înaltă performanță
6.2.1 Avantaje:
- Capacitate mare: Poate suporta presiuni medii spre mari (până la 600 PSI) și temperaturi (până la 536°F).
- Durată lungă de viață: Uzura redusă a scaunului și materialele durabile prelungesc durata de viață.
- Precizie: Accelerare și oprire excelente chiar și în condiții dificile.
- Versatilitate: Potrivit pentru o gamă largă de fluide și medii.
6.2.2 Dezavantaje:
- Cost mai mare: Materialele scumpe și designul complex cresc investiția inițială.
- Complexitate: Instalarea și repararea necesită mai multă expertiză.
- Greutate: Construcția mai grea poate complica modernizarea unor sisteme.
Vanele fluture concentrice și vanele fluture de înaltă performanță deservesc domenii care se suprapun, dar sunt diferite, în controlul fluidelor. Designul scaunului din cauciuc cu decalaj zero al vanei concentrice o face o alegere practică și accesibilă pentru aplicații moderate, cum ar fi alimentarea cu apă, procesarea alimentelor sau protecția împotriva incendiilor. Dacă performanța și rezistența nu sunt negociabile, atunci vana fluture de înaltă performanță este răspunsul. Pentru aplicații îngropate (cum ar fi conductele subterane), ambele metode pot fi utilizate, dar greutatea mai mică și costul mai mic al vanei concentrice prevalează de obicei, cu excepția cazului în care condițiile extreme impun altfel.