Бътерфлай клапани

Какво представлява бътерфлай клапата?

Пеперуден клапан, известен също като клапан с клапа, е регулиращ клапан с проста структура, който може да се използва за включване и изключване на среда в тръбопровод с ниско налягане. Клапанът тип "пеперуда" се отнася за клапан, чиято затваряща част (диск на клапана или плоча на пеперудата) е диск и се върти около клапан отваряне и затваряне на вала.
Този тип клапани могат да бъдат класифицирани въз основа на няколко параметъра:

Дизайн: централна дроселова клапа, Двойно ексцентричен бътерфлай клапан, тройно отместена дроселова клапа;
Тип на крайното свързване: вафла, ухо (полу- или пълно), фланец и двоен фланец;
Материали на седлото: меки (напр. PTFE, Buna rubber, гума и др.) или метал към метал (SS304, SS316), материали на корпуса и диска (от чугун до сплав с високо съдържание на никел);
Задвижване: Ръчно (лост, зъбно колело, червячно колело) и задвижване (електрическо, пневматично, хидравлично и хидропневматично).

Материал на дроселовата клапа

Корпус на клапана

Подобно на всеки друг тип клапани, бътерфлай клапаните се произвеждат от различни материали и комбинации от материали (тяло, диск, седалка).

Изборът на материали се основава на флуида, който трябва да се затвори, налягането и температурата на съответното приложение. Основните материали, използвани за бътерфлай клапи, обикновено от лят клас, са изброени по-долу.
Аксесоари за бътерфлай клапа

Въглеродна стомана

Въглеродната стомана е сплав от желязо и въглерод (не се добавят други легиращи елементи, за да се контролират свойствата на материала).
За конструкциите на бътерфлай клапата най-често се използва въглеродна стомана за формиране на тялото и диска чрез процес на леене в пясък.
Най-често използваните класове за корпуси и дискове на дроселови клапи са astma216wcb и LCC (нисковъглеродна) стомана (отлята стомана). Те се използват съответно за работа при високи и ниски температури.
Основните предимства на бътерфлай клапите от въглеродна стомана (CS) са сравнително ниската цена и приемливите характеристики (особено при приложения с ниско налягане). Слабата страна на клапаните от въглеродна стомана е слабата им устойчивост на корозия (която може да се подобри чрез нанасяне на външно покритие или облицовъчен материал като тефлон).

Неръждаема стомана

Неръждаемата стомана е сплав от желязо, никел и хром (минималното съдържание на Cr е 10,5%). Добавянето на хром образува самовъзстановяващ се оксиден слой върху повърхността на материала, за да го предпази от ръжда.
Когато повърхността на изделията от неръждаема стомана се надраска, хромът реагира с кислорода и го предпазва от реакция с желязото и ръждясване. Предлагат се много различни видове неръждаема стомана, които обикновено се наричат серии 300 и 400.
Неръждаемата стомана може да се раздели на феритна, аустенитна, мартензитна, дуплексна и утаечна (14ph).
Класификацията се основава на микроструктурата на материалите чрез промяна на състава на смесените елементи. Най-често срещаните видове SS, използвани за конструиране на клапани, обикновено са аустенитни и дуплексни класове.

Аустенитна неръждаема стомана

Аустенитните неръждаеми стомани съдържат (с изключение на хрома) никел, който има ефекта на поддържане на високотемпературна кубична структура на аустенита с лицеви центрове при температура, която обикновено се трансформира в кубична структура с феритен център.
В сравнение с феритната неръждаема стомана, тази кубична структура, центрирана върху лицето, прави материала по-пластичен и еластичен.
В зависимост от процента на съдържащия се никел, здравата аустенитна структура може да се запази дори при много ниски температури, което прави материала подходящ за приложения при ниски температури.
Добавянето на молибден повишава устойчивостта на клапана на питинг корозия.

Дуплексна неръждаема стомана

Дуплексните неръждаеми стомани (UNS S32205 и UNS S31803) имат добре балансирана структура, включваща куб с аустенитно лице и феритна структура на централното желязо.
Съставът се получава чрез контролиране на легиращите елементи и термичната обработка на сплавта, за да се получи структура, съставена от аустенит 50% и ферит 50%.
Дуплексната неръждаема стомана съчетава високата якост на феритния състав и забележителната здравина на аустенита.
Super Duplex (UNS S32750 и UNS s32760) съдържат високи нива на хром и молибден за повишаване на устойчивостта на корозия.

Никелова легирана стомана

Никеловите сплави се използват в клапани, подложени на много тежки условия на работа по отношение на флуид, температура и налягане.
Тези сплави са особено подходящи за приложения с висока степен на корозия, която може да разруши защитния оксиден слой на нискокачествената стомана (например неръждаемата стомана).
Inconel, Incoloy и Hastelloy са най-често използваните никелови сплави за конструкциите на клапаните. Основният недостатък на никеловите сплави е голямото им тегло и високата им цена (в сравнение с клапаните от неръждаема стомана).

Титан и титанови сплави

Титановата сплав има отлична здравина и тегло и отлична устойчивост на корозия.
В сравнение с всеки друг метал титановата сплав има най-високо съотношение между здравина и тегло. Подобно на неръждаемата стомана, повърхността на титановата сплав има защитен оксиден слой, който може да предотврати ръждясването на продукта.
Титанът е силно устойчив на корозия в морската вода, особено в присъствието на хипохлорит.
Основните недостатъци на титановата сплав са високата цена, множеството от неръждаемата стомана и сложността на производствения процес поради високата реактивност на метала (изисква се специален процес на леене, за да се предотврати реакцията на титана с кислорода по време на топене и изливане).

Никелов алуминиев бронз

Това е медна сплав, съдържаща около 10% алуминий, 5% никел и 5% желязо. Тя има силна устойчивост на корозия, особено при приложение в морска вода, и може да устои на образуването на биофилм, което е честа причина за проблеми с корозията на неръждаемата стомана.
Бътерфлай клапите API 609 могат да имат меки или метални седалки. Клапаните с меки седла, известни още като "меки седла" или "еластични" бътерфлай клапи, принадлежат към централния тип. При ексцентричната конструкция (с двойно изместване или с три измествания) обикновено се приема конструкция с метално седло или то може да бъде огнеупорно.

Материал на седалката

Мека (еластична пеперуда)

Клапанът с меко седло (еластичен) има меки седла от EPDM, Viton, NBR, Buna-N и други подобни. Бътерфлай клапите с меко седло обикновено са концентрични и са подходящи за приложения с ниско налягане и некритични приложения.

Метално уплътнение бътерфлай клапан
В този случай корпусът на клапана и тялото на диска имат уплътнение "метал в метал".

Високопроизводителните бътерфлай клапи (двойно ексцентрични) имат меки и метални седалки. Тройно ексцентричните бътерфлай клапи обикновено имат метални седалки и устройства за противопожарна защита ATEX.

Тип на дроселовата клапа

Бътерфлай клапите могат да се използват в широк спектър от приложения, като водоснабдяване, пречистване на отпадъчни води, противопожарна защита, химическа и петролна промишленост, системи за пречистване на горива и производство на електроенергия.
С въвеждането на двойноексцентричната и триексцентричната конструкция, бътерфлай клапите се използват все повече в нефтената и газовата промишленост и започват да се конкурират с по-традиционните клапи, като например сферичните кранове и сферичните вентили.

Принцип на работа на дроселовата клапа

Частта за отваряне и затваряне на пеперуда е плоча с форма на диск, която се върти около собствената си ос в тялото на клапана, така че да отваря, затваря или регулира клапана, който се нарича пеперуда. Вентилът тип "пеперуда" обикновено е на по-малко от 90 градуса от пълно отваряне до пълно затваряне. Пеперуденият клапан и пеперуденият прът не са самозаключващи се. За да се позиционира плочата на пеперудата, на пръта на клапана трябва да се монтира редуктор с червячна предавка. Използването на редуктор с червячна предавка може не само да направи плочата на пеперудата самозаключваща се и да спре плочата на пеперудата във всяка позиция, но и да подобри експлоатационните характеристики на клапана.

Промишлената дроселова клапа се характеризира с висока температурна устойчивост, висок диапазон на приложимото налягане, голям номинален диаметър на клапана, тяло от въглеродна стомана и метален пръстен вместо гумен пръстен. Големият високотемпературен бътерфлай клапан е изработен от заваряване на стоманена плоча, която се използва главно за димоотводи и въздуховоди и газопроводи с високотемпературна среда. Концентрична пеперудна клапа структурната характеристика на този вид пеперудна клапа е, че оста на стеблото на клапана, центърът на пеперудната плоча и центърът на тялото са в една и съща позиция. Полезният модел има предимствата на проста структура и удобно производство. Към тази категория спадат обикновените бътерфлай клапи с гумена облицовка. Недостатъкът е, че плочата на пеперудата и седлото на клапана винаги са в състояние на пресоване и изстъргване, голямо разстояние на съпротивление и бързо износване. За да се реши проблемът с екструзията между плочата на пеперудата и седлото на клапана на концентричната пеперуда, се произвежда единичната ексцентрична пеперуда. Неговата структурна особеност е, че оста на стеблото на клапана се отклонява от центъра на плочата на пеперудата, така че горният и долният край на плочата на пеперудата вече не се превръщат в ос на въртене, разсейват и намаляват прекомерната екструзия между горния и долния край на плочата на пеперудата и седлото на клапана.
Двойната ексцентрична пеперудна клапа е допълнително подобрена и формирана на базата на единичната ексцентрична пеперудна клапа, която е най-широко използваната двойна ексцентрична пеперудна клапа в момента. Полезният модел се характеризира с това, че оста на пръчката на клапана се отклонява както от центъра на плочата на пеперудата, така и от центъра на тялото. Ефектът на двойния ексцентрик позволява бързото отделяне на плочата на пеперудата от седлото на клапана след отварянето му, значително елиминира ненужното прекомерно изтласкване и остъргване между плочата на пеперудата и седлото на клапана, намалява съпротивлението при отваряне, намалява износването и подобрява експлоатационния живот на седлото на клапана. Тройно отместеният бътерфлай клапан трябва да е устойчив на висока температура и трябва да има твърдо уплътнение, но течът е голям; За да се постигне нулев теч, трябва да се използва меко уплътнение, но то не е устойчиво на висока температура. За да се преодолее противоречието на двойно ексцентричната пеперудна клапа, пеперудната клапа е ексцентрична за трети път. Пеперудният клапан е вид клапан, който използва кръгла пеперудена плоча като отваряща и затваряща част и се върти със стеблото на клапана, за да отваря, затваря и регулира канала за флуид. Бътерфлай клапанът има не само проста структура, малък обем, ниско тегло, ниска консумация на материали, малък монтажен размер, малък задвижващ момент, проста и бърза работа, но също така има добра функция за регулиране на потока и затварящи уплътнителни характеристики. Бътерфлай вентилът е водещата форма на вентил в областта на приложение на голям и среден диаметър и средно и ниско налягане. С прилагането на антикорозионни синтетични каучуци и политетрафлуороетилен ефективността на бътерфлай клапана може да бъде подобрена и да отговаря на различни работни условия.

Основният компонент на дроселовата клапа е дискът, а металният пръстен е разположен на централната линия на тръбата и е свързан с външния изпълнителен механизъм (ръчно ниво или задвижване) чрез пръта.
В сравнение със сферичните кранове, дискът на бътерфлай крановете винаги е в контакт с течността, транспортирана по тръбопровода, което води до спад на налягането.
В затворено положение дискът блокира отвора на вентила, а в отворено положение дискът позволява на течността да преминава през него.
За да се превключи вентилът от напълно отворено в напълно затворено положение, е необходимо движение от четвърт оборот (и това движение може да се извърши толкова бързо, колкото при сферичен вентил).

Символ на пеперуда в чертеж P & ID

Концентрична дроселова клапа

Структурната особеност на пеперудата е, че оста на стеблото на клапана, центърът на пеперудата и центърът на тялото са в една и съща позиция. Полезният модел има предимствата на проста структура и удобно производство. Обикновените гумено облицовани бътерфлай клапи принадлежат към тази категория. Недостатъкът е, че плочата на пеперудата и седлото на клапана винаги са в състояние на пресоване и изстъргване, голямо разстояние на съпротивление и бързо износване. За да се преодолеят екструдирането, остъргването и да се гарантира уплътнителната способност, седлото на клапана се изработва основно от еластични материали като каучук или политетрафлуороетилен, но използването му е ограничено от температурата. Ето защо хората традиционно смятат, че дроселовата клапа не е устойчива на висока температура.

Единична ексцентрична дроселова клапа

За да се реши проблемът с екструзията между плочата на пеперудата и седлото на клапана на концентричната пеперуда, се произвежда единична ексцентрична пеперуда. Неговата структурна особеност е, че оста на стеблото на клапана се отклонява от центъра на плочата на пеперудата, така че горният и долният край на плочата на пеперудата вече не се превръщат в ос на въртене, разсейват и намаляват прекомерната екструзия между горния и долния край на плочата на пеперудата и седлото на клапана. Въпреки това, поради единичната ексцентрична структура в целия процес на отваряне и затваряне на клапана, явлението на изстъргване между плочата на пеперудата и седлото на клапана не е изчезнало и обхватът на приложение е подобен на този на концентричния пеперуден клапан, така че той се използва рядко.

Двойна ексцентрична дроселова клапа

Въз основа на единичната ексцентрична пеперуда, двойната ексцентрична пеперуда, която в момента се използва широко, е допълнително подобрена. Полезният модел се характеризира с това, че оста на пръчката на клапана се отклонява както от центъра на плочата на пеперудата, така и от центъра на тялото. Ефектът на двойния ексцентрик позволява бързото отделяне на плочата на пеперудата от седлото на клапана след отварянето му, значително елиминира ненужното прекомерно изтласкване и остъргване между плочата на пеперудата и седлото на клапана, намалява съпротивлението при отваряне, намалява износването и подобрява експлоатационния живот на седлото на клапана. В същото време двойният ексцентричен бътерфлай клапан може да приеме и метално седло, което подобрява приложението на бътерфлай клапана в областта на високите температури. Въпреки това, тъй като неговият принцип на уплътняване принадлежи към структурата на позиционно уплътняване, т.е. уплътнителната повърхност на плочата на пеперудата и седлото на клапана са в линеен контакт, а уплътнителният ефект се получава от еластичната деформация, причинена от пресоването на седлото на клапана през плочата на пеперудата. Поради това той има високи изисквания към затварящото положение (особено към металното седло на клапана) и нисък капацитет за понасяне на налягане. Ето защо хората традиционно смятат, че бътерфлай клапанът не е устойчив на високо налягане и има големи течове.

Tрипъл ексцентрична дроселова клапа

За да бъде устойчив на висока температура, трябва да се използва твърдо уплътнение, но течът е голям; за да се постигне нулев теч, трябва да се използва меко уплътнение, но то не е устойчиво на висока температура. За да се преодолее противоречието на двойно ексцентричната пеперудна клапа, пеперудната клапа е ексцентрична за трети път. Полезният модел се характеризира с това, че коничната ос на уплътнителната повърхност на плочата на пеперудата се отклонява от цилиндричната ос на тялото, докато положението на оста на пръта на двойно ексцентричния клапан е ексцентрично, т.е. след третото ексцентриране уплътнителната част на плочата на пеперудата вече не е истински кръг, а елипса, а формата на уплътнителната повърхност е асиметрична, едната страна е наклонена към осевата линия на тялото, а другата страна е успоредна на осевата линия на тялото.
Най-голямата особеност на този трети ексцентрицитет е, че той коренно променя структурата на уплътнението, вече не уплътнението на позицията, а уплътнението на въртящия момент, т.е. уплътнителният ефект се постига не според еластичната деформация на седлото на клапана, а изцяло според налягането на контактната повърхност на седлото на клапана. Следователно проблемът с нулевия теч на металното седло на клапана е решен с един замах и тъй като налягането на контактната повърхност е пряко пропорционално на налягането на средата Устойчивостта на високо налягане и висока температура също може да бъде лесно решена.

Двойна ексцентрична дроселова клапа VS тройна ексцентрична дроселова клапа

Изображението показва разликата в конструкцията на двойната ексцентрична дроселова клапа и тройната ексцентрична дроселова клапа (съответно вляво и вдясно на фигурата).

Проектиране на дроселова клапа

Първата основна класификация е между концентрични и ексцентрични дроселови клапи:

Концентричен бътерфлай клапан: стеблото на клапана е разположено в центъра на диска на клапана, а дискът на клапана е разположен в центъра на отвора
Ексцентрична дроселова клапа (двойно изместена и три ексцентрика): тя има един или повече къси валове (стебла на клапата), които са разположени изместени от центъра на клапата. Ексцентричните бътерфлай клапани се определят също като двойно или тройно отместени.


Концентрична дроселова клапа	Двойна ексцентрична дроселова клапа	Три ексцентрични бътерфлай клапа

Предимства и недостатъци на бътерфлай клапана

През последните десет години металните запечатани бътерфлай клапи се развиха бързо. С прилагането на високотемпературни, нискотемпературни, силно корозиращи, силно ерозиращи и високоякостни легирани материали в пеперудените клапи, металните запечатани пеперудени клапи се използват широко при работни условия като висока температура, ниска температура и силна ерозия и частично заместват спирателните кранове, шибъри и сферични кранове.

Предимства на бътерфлай клапана

1. Предимствата на дроселовата клапа са удобното и бързо отваряне и затваряне, спестяването на труд, малкото съпротивление на флуида и редовната работа.
2. Бътерфлай клапата има предимствата на проста структура, малък обем и ниско тегло.
3. Бътерфлай клапанът може да транспортира кал, а течността, натрупана в устието на тръбата, е най-малка.
4. Бътерфлай клапата може да постигне добро уплътнение при ниско налягане.
5. Бътерфлай клапата има добри регулаторни характеристики.

Недостатъци на бътерфлай клапана

1. Клапанът има малък диапазон на работно налягане и температура.
2. Уплътнителните характеристики на бътерфлай клапана са лоши.
3. Бътерфлай клапите могат да бъдат разделени на такива с изместена плоча, вертикална плоча, наклонена плоча и тип лост според конструктивната форма. Според формата на уплътнението може да се раздели на относително плътни
4. Вид на уплътнението и вид на твърдото уплътнение. Мекият тип уплътнение обикновено се уплътнява с гумен пръстен, а твърдият тип уплътнение обикновено се уплътнява с метален пръстен.
5. Според типа на свързване може да се раздели на фланцово и вафлено; Според начина на предаване може да се раздели на ръчно, зъбно предаване, пневматично, хидравлично и електрическо.

При монтажа и поддръжката на дроселовата клапа трябва да се обърне внимание на следните въпроси:

1. Когато се монтира дроселовата клапа, дискът на клапата трябва да спре в затворено положение.
2. Положението на отваряне на дроселовата клапа се определя в зависимост от ъгъла на завъртане на дроселовата плоча.
3. При дроселова клапа с байпасен клапан байпасният клапан се отваря преди отварянето.
4. Бътерфлай клапата се монтира в съответствие с инструкциите за монтаж на производителя, а тежката бътерфлай клапа се осигурява със солидна основа.
5. Бутерфлай клапата има характеристиките на проста структура, малък обем, ниско тегло, ниска консумация на материали, малък монтажен размер, бързо превключване, 90 ° възвратно-постъпателно въртене, малък въртящ момент и т.н. Тя се използва за прекъсване, свързване и регулиране на средата в тръбопровода и има добри характеристики за контрол на флуидите и затваряне на уплътненията.

Китай Производител на бътерфлай клапани www.sfutube.com доставя индустриални бътерфлай клапи, бътерфлай клапи за индустриална употреба, от различни материали, като въглеродна стомана, неръждаема стомана, легирана стомана и др.