Drugelio tipo vožtuvai naudojami skysčių ar dujų srautui vamzdžiais paleisti, sustabdyti arba reguliuoti. Savo pavadinimą jie gavo iš sparno formos disko, kuris sukasi vožtuvo korpuse, primindamas drugelio judėjimą. Tarp skirtingų tipų drugelio tipo vožtuvų, dažniausiai pasitaikantys dizainai yra didelio našumo drugelio tipo vožtuvai (HPBV) ir koncentriniai drugelio tipo vožtuvai. Šiame palyginime bus analizuojami šių dviejų vožtuvų skirtumai įvairiais aspektais, siekiant išsiaiškinti jų vaidmenį pramonėje ir savivaldybių reikmėms.
| Funkcija | Koncentrinis drugelio vožtuvas | Didelio našumo drugelio vožtuvas |
| Dizainas | Centrinis stiebas ir diskas | Ofsetinė kojelė su metaline sėdyne |
| Sandarinimo mechanizmas | Minkšta elastomerinė sėdynė | RPTFE lizdas |
| Slėgio įvertinimas | Iki 250 PSI | Iki 600 PSI |
| Temperatūros įvertinimas | Iki 180 °C (356 °F) | Iki 260 °C (536 °F) |
| Nusidėvėjimas | Aukščiau dėl sėdynės kontakto | Žemesnis dėl ofsetinio dizaino |
| Tinkamumas taikymui | Žemo slėgio skysčiai | Vidutinio slėgio, aukštos temperatūros skysčiai |
| Kaina | Žemutinis | Aukštesnis |
1. Projektavimas ir statyba
Pagrindinis skirtumas tarp koncentrinių drugelių vožtuvų ir didelio našumo drugelių vožtuvų yra jų konstrukcinė konstrukcija, ypač vožtuvo koto ir vožtuvo disko padėtis vožtuvo korpuso atžvilgiu ir naudojamos medžiagos.
1.1 Koncentriniai drugelio tipo vožtuvai
Koncentrinė konstrukcija vadinama „nulinio poslinkio“ arba „elastingo lizdo“ vožtuvu, kai vožtuvo kotas ir vožtuvo diskas yra tiesiai sulygiuoti su vožtuvo korpuso ir vamzdžio angos centru. Šis centrinis sulygiavimas neturi jokio nuokrypio.
1.1.1 Disko judėjimas
Diskas sukasi 90° aplink vožtuvo koto ašį ir per visą savo judėjimo diapazoną juda iš visiškai atviros (lygiagrečios vamzdžiui) į visiškai uždarytą (statmenai vamzdžiui) padėtį.
1.1.2 Sandarinimo mechanizmas
Sandarumas pasiekiamas dėl sandaraus sujungimo tarp vožtuvo disko krašto ir elastingo gumos pavidalo vožtuvo lizdo (pvz., EPDM, akrilo arba fluoro gumos), kuris dengia vidinį vožtuvo korpuso paviršių.
1.1.3 Medžiagos
Vožtuvo korpusas paprastai gaminamas iš didelio stiprumo ir korozijai atsparių medžiagų, tokių kaip ketus, kaliojo ketaus arba net nerūdijantis plienas, jei tai mažiau sudėtinga, nes guminis vožtuvo lizdas neleidžia skysčiui liestis su vožtuvo korpusu.
Diskas gali būti pagamintas iš nerūdijančio plieno, aliuminio bronzos, dengto kaliojo ketaus arba visiškai išklotas metalu, priklausomai nuo skysčio koroziškumo.
1.2 Didelio našumo drugelio vožtuvai
Paprastai dvigubo poslinkio konstrukcija su dviem pagrindiniais poslinkiais:
Stiebas yra už disko, o ne per disko centrą, ir
Disko ir koto mazgas yra nutolęs nuo vamzdžio angos centrinės linijos.
Kai kuriose pažangiose versijose yra trigubas poslinkis, tačiau dvigubas poslinkis yra standartinė įranga didelio našumo modeliuose.
1.2.1 Disko judėjimas
Dėl poslinkio diskas sukasi kumštelio formos judesiu, sumažindamas sąlytį su sėdyne.
1.2.2 Sandarinimo mechanizmas
Lizdas pagamintas iš patvaresnių medžiagų, tokių kaip sustiprintas teflonas, kad atlaikytų didesnį slėgį ir temperatūrą. Skirtingai nuo koncentrinio vožtuvo guminio lizdo, sandarinimas yra tankesnis ir mažiau priklausomas nuo deformacijos.
1.2.3 Medžiagos
Korpusas ir diskas pagaminti iš tvirtų metalų, tokių kaip nerūdijantis plienas, anglinis plienas arba lydiniai, kad atlaikytų atšiaurias sąlygas.
1.3 Santrauka: Projektavimo implikacijos
Koncentrinio vožtuvo paprastumas lemia jo lengvumą ir kompaktiškumą, todėl idealiai tinka tiesioginiam montavimui. Tačiau jo priklausomybė nuo deformuojamo guminio lizdo riboja jo lankstumą.
Dėl didelio našumo vožtuvų poslinkio konstrukcijos ir tvirtesnių medžiagų padidėja jų patvarumas ir pritaikomumas, tačiau tai padidina sudėtingumą ir svorį.
---
2. Našumo galimybės
Našumas yra labiausiai kintantis šių vožtuvų aspektas, kurį vartotojai vertina ir rūpinasi labiausiai. Tiksliau, jis analizuojamas atsižvelgiant į slėgį, temperatūrą, sandarinimo efektą ir tarnavimo laiką.
2.1 Koncentriniai drugelio tipo vožtuvai
2.1.1 Slėgio vardiniai rodikliai
Koncentriniai drugelio tipo vožtuvai paprastai gali atlaikyti iki PN16 slėgį, tačiau tai priklauso nuo dydžio ir medžiagos. Viršijus šį slėgį, guminis sandariklis gali deformuotis arba sulūžti.
2.1.2 Temperatūros įvertinimai
Maksimali temperatūra yra 180 °C (356 °F), kurią riboja guminio arba PTFE lizdo terminės ribos. Aukšta temperatūra pablogins elastomero veikimą ir sandarumą.
2.1.3 Sandarumo charakteristikos
Jis gali užtikrinti patikimą uždarymą žemo slėgio sistemose, tačiau nuolatinė trintis tarp vožtuvo disko ir vožtuvo lizdo sukels susidėvėjimą, o tai sumažins efektyvumą.
2.1.4 Droselio ribojimas
Kadangi drugelio tipo vožtuvai labiau tinka visiškam atidarymui ir uždarymui, jei jie naudojami srauto reguliavimui, ilgalaikis droselio ribojimas pagreitins vožtuvo lizdo susidėvėjimą, todėl jis bus mažiau tikslus ir patvarus.
2.1.5 Patvarumas
Metalinės arba sustiprintos vožtuvų lizdai, būdami elastingesni, yra patvaresni nei guminiai. Poslinkio konstrukcija dar labiau pailgina tarnavimo laiką, sumažindama trintį.
2.2 Didelio našumo drugelio vožtuvas
2.2.1 Slėgio klasė
Dėl tvirtos konstrukcijos ir poslinkio, kuris sumažina vožtuvo lizdo įtempimą, jis gali atlaikyti iki PN16 slėgį.
2.2.2 Temperatūros įvertinimas
Kadangi vožtuvo lizdas pagamintas iš RPTFE, jis gali efektyviai veikti iki 280 °C (536 °F) temperatūroje.
2.2.3 Sandarumo charakteristikos
Dėl tikslaus vožtuvo disko ir patvaraus vožtuvo lizdo pritaikymo, nuotėkis beveik nulinis ir paprastai uždarymas beveik hermetiškas. Todėl jis idealiai tinka kritinėms reikmėms.
2.2.4 Droselio ribojimas
Dėl didelio našumo drugelių vožtuvų konstrukcijos ir medžiagų jie gali tiksliai valdyti srautą net esant aukštam slėgiui. Sumažintas kontaktas su vožtuvo lizdu sumažina susidėvėjimą ir išlaiko sandarumo vientisumą per kelis ciklus.
2.2.5 Patvarumas
Metalinės arba sutvirtintos sėdynės, būdamos atsparesnės, yra patvaresnės nei guminės. Dėl išsikišusios konstrukcijos dar labiau pailgėja tarnavimo laikas, nes sumažėja trintis.
2.3 Santrauka: Svarbiausi našumo rodikliai
Koncentriniai vožtuvai tinka esant žemam slėgiui, stabilioms sąlygoms, tačiau jie sugenda esant vidutiniam ir aukštam slėgiui.
Didelio našumo vožtuvai pasižymi didesniu patikimumu ir tarnavimo laiku už didesnę pradinę kainą.
---
3. Paraiškos
Pasirinkimas tarp vidurinės linijos drugelių vožtuvų ir didelio našumo drugelių vožtuvų priklauso nuo konkrečių sistemos, kurioje jie montuojami, poreikių.
3.1 Koncentriniai drugelio tipo vožtuvai
Žemo ir vidutinio slėgio / temperatūros sistemoms, kur prioritetai yra kaina ir paprastumas.
Dažnas naudojimas:
- Vanduo ir nuotekos: Miesto vandentiekio, drėkinimo ir nuotekų sistemos yra ekonomiškos ir izoliuotos nuo skysčių.
- Maisto ir farmacijos pramonė: guminiai sandarikliai neleidžia vožtuvo korpusui užteršti jautrių skysčių.
- Dujų tiekimas: Žemo slėgio dujų linijos naudoja jį įjungimo/išjungimo valdymui.
- Apsauga nuo gaisro: purkštuvų sistemos išnaudoja greitą veikimą ir patikimumą esant vidutiniam slėgiui.
- Žemo slėgio garai: garams iki 250 PSI ir 350 °F.
3.2 Didelio našumo drugelio vožtuvai
Žemo ir vidutinio slėgio arba kritinėms sistemoms, kurioms reikalingas tikslumas ir ilgaamžiškumas.
Dažnas naudojimas:
- Nafta ir dujos: skirta dirbti su agresyviomis cheminėmis medžiagomis, naftos chemijos produktais ir dirbti jūroje esant aukštam slėgiui bei koroziniams skysčiams.
- Elektros energijos gamyba: valdo aukšto slėgio garą ir aušinimo vandenį turbinose ir katiluose.
- Cheminis apdorojimas: Atsparus koroziniams skysčiams ir užtikrina sandarų uždarymą nepastovioje aplinkoje.
- ŠVOK: didelėms sistemoms, kurioms reikalingas tikslus srauto valdymas.
- Laivų statyba: atlaiko jūros sąlygas ir aukšto slėgio skysčių valdymą.
3.3 Taikymo dubliavimasis ir skirtumai
Nors abu vožtuvai reguliuoja srautą, koncentriniai vožtuvai vyrauja jautriose, mažiau reikliose aplinkose, o didelio našumo vožtuvai yra tinkamesni pramoniniams procesams, kur gedimas gali turėti rimtų pasekmių.
---
4. Veiklos aspektai
Be projektavimo ir taikymo, svarbų vaidmenį atlieka ir praktiniai veiksniai, tokie kaip įrengimas, priežiūra ir sistemos integravimas.
4.1 Įrengimas
- Koncentrinis: paprastesnis montavimas dėl mažesnio svorio ir paprastesnio flanšų suderinamumo.
- Didelis našumas: dėl poslinkio konstrukcijos reikalingas tikslus išlyginimas, o dėl svorio reikia tvirtesnės atramos.
4.2 Priežiūra
- Koncentrinis: Priežiūros metu daugiausia dėmesio skiriama guminio sandariklio keitimui, kuris yra gana greitas ir nebrangus remonto būdas. Tačiau dažnas susidėvėjimas gali pailginti prastovų laiką didelio ciklo sistemose.
- Didelis našumas: dėl patvarios sėdynės priežiūra reikalinga retiau, tačiau remontas (pvz., sėdynės keitimas) yra brangesnis ir techninis, paprastai reikalaujantis profesionalių priežiūros darbuotojų su specializuotais įrankiais.
4.3 Slėgio kritimas
- Koncentrinis: Centruoti diskai, kai yra iš dalies atidaryti, sukuria daugiau turbulencijos, todėl sumažėja droselio reguliavimo sistemų efektyvumas.
- Didelis našumas: poslinkio diskai pagerina srauto charakteristikas, sumažindami kavitaciją ir slėgio kritimą, ypač dideliu greičiu.
4.4 Įjungimas
Abu vožtuvai gali būti naudojami su rankiniais, pneumatiniais arba elektriniais pavaros mechanizmais, tačiau didelio našumo vožtuvai dažnai poruojami su pažangiais valdikliais, kad būtų užtikrintas tikslus automatizavimas pramoninėje aplinkoje.
---
5. Sąnaudų ir gyvavimo ciklo analizė
5.1 Pradinė kaina
Koncentriniai vožtuvai yra žymiai pigesni, nes juos gana paprasta pagaminti ir jiems reikia mažiau medžiagų. Tačiau su didelio našumo drugelio tipo vožtuvais taip nėra.
5.2 Gyvavimo ciklo sąnaudos
Didelio našumo vožtuvai paprastai yra ekonomiškesni ilgainiui, nes juos reikia rečiau prižiūrėti ir keisti. Kritinėse sistemose jų patikimumas taip pat gali sumažinti prastovų išlaidas.
---
6. Išvada: Privalumų ir trūkumų santrauka
6.1 Koncentrinis drugelio vožtuvas
6.1.1 Privalumai:
- Ekonomiškumas: mažesnės gamybos ir medžiagų sąnaudos suteikia biudžeto pranašumą.
- Paprastas dizainas: lengva montuoti, valdyti ir prižiūrėti, mažiau judančių dalių.
- Skysčio izoliacija: guminiai lizdai apsaugo vožtuvo korpusą, todėl galima naudoti pigesnes medžiagas ir išlaikyti skysčio grynumą.
- Lengvas: idealiai tinka tais atvejais, kai svoris yra svarbus.
6.1.2 Trūkumai:
- Ribotas diapazonas: viršutinės ribos yra 250 PSI ir 356 °F, todėl jį galima naudoti tik atšiauriomis sąlygomis.
- Jautrus dėvėjimuisi: nuolatinė sėdynės trintis gali pabloginti našumą, todėl reikės dažnesnės priežiūros.
- Prastas aukšto slėgio droselio veikimas: esant slėgiui prarandamas tikslumas ir sandarumas.
6.2 Didelio našumo drugelio tipo vožtuvai
6.2.1 Privalumai:
- Didelė talpa: gali atlaikyti vidutinį ir aukštą slėgį (iki 600 PSI) ir temperatūrą (iki 536 °F).
- Ilgas tarnavimo laikas: mažesnis sėdynės susidėvėjimas ir patvarios medžiagos pailgina tarnavimo laiką.
- Tikslumas: puikus droselio valdymas ir uždarymas net sudėtingomis sąlygomis.
- Universalumas: tinka įvairiems skysčiams ir aplinkoms.
6.2.2 Trūkumai:
- Didesnė kaina: brangios medžiagos ir sudėtingas dizainas padidina pradines investicijas.
- Sudėtingumas: montavimui ir remontui reikia daugiau patirties.
- Svoris: sunkesnė konstrukcija gali apsunkinti kai kurių sistemų modernizavimą.
Koncentriniai drugelio tipo vožtuvai ir didelio našumo drugelio tipo vožtuvai naudojami skirtingose, bet persidengiančiose skysčių valdymo srityse. Koncentrinio vožtuvo guminė lizdo konstrukcija be poslinkio daro jį praktišku ir prieinamu pasirinkimu vidutinio sunkumo reikmėms, tokioms kaip vandens tiekimas, maisto perdirbimas ar priešgaisrinė apsauga. Jei našumas ir atsparumas yra neabejotini, tuomet didelio našumo drugelio tipo vožtuvas yra tinkamas sprendimas. Požeminėms reikmėms (pvz., požeminiams vamzdynams) galima naudoti abu metodus, tačiau paprastai pirmenybė teikiama mažesniam koncentrinio vožtuvo svoriui ir mažesnei kainai, nebent ekstremalios sąlygos reikalautų kitaip.