Co je zásuvný ventil?

1. Zavedení

Kuželový ventil je čtvrtotáčkový rotační ventil, který reguluje průtok otáčením válcové nebo kuželové kuželky uvnitř těla ventilu.

Když je průchozí otvor zástrčky zarovnán se vstupními a výstupními porty, tekutina volně prochází; otočením o 90° se port uzavře.

Moderní zátkové ventily – rafinované pokroky v metalurgii, obrábění, a technologie těsnění – jsou u ropy zásadní & plyn, chemikálie, úpravy vody, a energetiky.

2. Co je zásuvný ventil?

A zátkový ventil je jednoduchý, robustní čtvrtotáčkový ventil sloužící ke spouštění, zastávka, nebo odklonit tok tekutiny v potrubních systémech.

V jeho jádru, ventil se skládá z dutiny, válcová nebo zkosená „zástrčka“, která sedí v odpovídající dutině v těle ventilu.

Když je vnitřní průchod zástrčky (vývrt) lícuje s porty potrubí, tekutina volně proudí; otočení zátky o 90° otočí vývrt směrem od portů, uzavření toku.

Klíč Komponenty ventilu

• Tělo: Obsahuje zástrčku a poskytuje vstupní/výstupní připojení (přírubové, závitové, nebo svařované).
• Zástrčka: Otočný prvek, ve tvaru buď rovného válce nebo kužele, obsahující port(s).
• Sedadla: Zajistěte těsnění mezi zástrčkou a tělem; mohou být povrchy kov na kov nebo pružné vložky (PTFE, pryž).
• Zastavit & Rukojeť/pohon: Přenáší točivý moment od operátora (páka, převodovka, pneumatický nebo elektrický pohon) do zástrčky.

Provozní principy

Rotační regulace průtoku

Kuželové ventily fungují tak, že se zátka otáčí kolem své osy – pro úplné otevření nebo úplné uzavření vyžaduje pouhou čtvrt otáčky.

To umožňuje rychlou aktivaci: typické ruční ovládání trvá méně než jednu sekundu, a automatizované pneumatické nebo elektrické pohony dokážou dokončit zdvih za 0,5–2 sekundy.

Formace těsnění

• Těsnění kov na kov: Tvrdý povrch zástrčky (často potažené stelitem) přímo kontaktuje tělesný otvor.
  Pod tlakem vedení, zástrčka tlačí do těla, posílení těsnění.
  Tyto ventily odolávají teplotám až 550 °C a vysokotlaké aplikace (ANSI třída 600 a výše), ale vyžadují vyšší moment odtrhu (100–500 Nm pro ventily DN 50–200).
• Pružný (Měkký) Sedadla: Elastomerové nebo PTFE kroužky kolem vrtání zátky poskytují odpovídající těsnění s minimálním kroutícím momentem (10–50 Nm pro ventily DN 15–100).
  Kuželové ventily s měkkým sedlem dosahují bublinotěsného uzavření podle API 598 ale jsou obvykle omezeny na teploty nižší 200 °C a tlaky pod třídou ANSI 300.

Požadavky na točivý moment & Aktualizace

Točivý moment pro ovládání kuželkového ventilu závisí na velikosti, typ sedadla, a servisní podmínky. Jako orientační pravidlo:

• DN s měkkým sedlem 50 ventily vyžadují k otevření ~15 Nm; měkce sedlo DN 200 ventily až 60 Nm.
• Kovové sedlo DN 50 ventily mohou potřebovat 100 Nm; kovové sedlo DN 200 ventily až 400 Nm.

Ruční ovládání: Páka nebo ruční kolo, často s převodovkou pro větší ventily.
Pneumatické ovládání: Dvojčinné válce nebo válce s vratnou pružinou pro rychlé, spolehlivý čtvrtotáčkový provoz – časy cyklů <1 s.
Elektrické ovládání: Nabízí přesné řízení polohy a zpětnou vazbu pro integraci se systémy DCS/SCADA; typické doby zdvihu 2–5 s.

3. Typy a základní provedení zátkového ventilu

Kuželový ventil je konstruován v různých konfiguracích, aby vyhovoval široké škále procesních požadavků.

Klíčové konstrukční rozdíly jsou založeny na metodě mazání, geometrie zástrčky, konfigurace portu, a vnitřní dráha toku.

Mazaný vs. Nemazané zátkové ventily

• Mazaný zátkový ventil
  Tyto ventily se spoléhají na vstřikování těsnicího prostředku - obvykle grafitu- nebo směs na bázi PTFE – mezi kuželku a tělo ventilu.
  Lubrikant plní několik rolí: snižuje tření během provozu, zlepšuje integritu těsnění, a poskytuje ochrannou bariéru proti korozivním nebo abrazivním médiím.
• Nemazaný zátkový ventil
  Tyto konstrukce používají samomazné materiály, jako je PTFE (Polytetrafluorethylen) s výztuhou ze skelných vláken – pro sedadlo nebo použijte zátky s tvrdým povlakem (NAPŘ., bezproudové niklové nebo tvrdochromové povlaky s povrchovou tvrdostí > 60 HRC) aby se minimalizovalo tření.

Konfigurace zásuvek: Válcový, Kónický & Na čepu

• Kónický (Zúžené) Zástrčka
  S kuželem, který odpovídá úhlu sedla těla ventilu, kónické zátky jsou samovyrovnávací pod tlakem v potrubí, poskytuje bezpečnější a nepropustnější těsnění.
  Jsou zvláště účinné ve vysokotlakých aplikacích (≥2 500 psi / 172 bar).
• Válcová zástrčka
  Tyto zástrčky mají paralelní strany a spoléhají na pružinová sedla nebo pružné vložky pro udržení kontaktu.
  Válcové konfigurace jsou vhodnější pro systémy s nízkým až středním tlakem a často se používají v kompaktních nebo levných konstrukcích ventilů.
• Zástrčka na čepu
  V tomto provedení, zátka je vedena horními a spodními čepy, které snižují požadavky na krouticí moment a opotřebení těsnicích ploch.
  Tato konstrukce je preferována pro ventily s velkým průměrem (≥12″) nebo extrémně vysokotlaké aplikace (až do 15,000 psi / 1,034 bar), jako jsou podmořské nebo vysoce integrované tlakové ochranné systémy (HIPS).

Víceportový zásuvný ventil

• Třícestný zásuvný ventil
  Navrženo se zátkovými průchody ve tvaru L nebo T pro odklonění toku mezi třemi porty.
  Běžné při míchání, obcházení, nebo přesměrovací služby (NAPŘ., míchání proudů horké a studené vody, vzorkovací systémy, nebo přepínání linek).
• Čtyřcestný zásuvný ventil
  Zahrňte vnitřní průchody ve tvaru kříže nebo dvojitého L pro přesměrování toku mezi dvěma páry vstup-výstup.
  Ty jsou široce používány ve vsádkových chemických operacích a při střídání nástřiku do reaktoru, umožňuje složité procesní sekvence s minimálním počtem ventilů.

Konfigurace velikosti portu: Full-Port vs. Snížený port

• Zásuvný ventil s plným portem
  Vnitřní průtokový kanál odpovídá průměru spojovacího potrubí (NAPŘ., 2palcový ventil má 2palcový port).
  Tato konstrukce minimalizuje pokles tlaku a je nezbytná tam, kde je kritická účinnost průtoku nebo pigging.
  Typický Cv pro 2″ plně otevřený kuželkový ventil: ~50.
• Zásuvný ventil s redukovaným portem
  Průtoková dráha je o jednu jmenovitou velikost potrubí menší než vstupní/výstupní připojení (NAPŘ., 2palcový ventil s 1,5palcovým vrtáním).
  Tato konstrukce snižuje náklady na materiál a výrobu, ale přináší vyšší tlakovou ztrátu.
  Typický Cv pro 2″ redukovaný ventil: ~ 30.

4. Materiály a konstrukce zátkového ventilu

Výběr materiálu a konstrukce kuželkového ventilu jsou rozhodující pro jeho výkon, trvanlivost, a chemická kompatibilita v náročných průmyslových prostředích.

Každá složka – tělo, zástrčka, sedadla, a vnitřní těsnění – je navrženo s použitím materiálů přizpůsobených tak, aby vydržely specifické tlaky, teploty, a procesní média.

Tělo & Materiály zástrčky

Sedadlo & Materiály vložky

Mazadla (pro mazané zátkové ventily)

5. Výkonové charakteristiky zátkového ventilu

Kuželové ventily jsou známé svou jednoduchou obsluhou, robustní těsnění, a schopnosti obousměrného toku.

Však, jejich výkon se výrazně liší v závislosti na designu, výběr materiálu, a servisní podmínky.

Hodnoty tlaku a teploty

Kuželové ventily jsou dimenzovány podle průmyslových norem jako např API 599 a ISO 17292, které definují bezpečné meze provozního tlaku při různých teplotách.

Tato hodnocení silně závisí na ventilu materiál těla a design sedadla.

Těsnost těsnění & Třídy úniku

Zátkové ventily, zejména u měkkých sedel nebo vstřikovaného tuku, může dosáhnout Bubble-těsná uzavření. Normy těsnosti jsou testovány podle:

• API 598: Protokol tlakové zkoušky pro průmyslové ventily
• ISO 5208: Klasifikace netěsností ventilů
• Třída úniku VI (měkké sedadlo): V podstatě nulový viditelný únik
• Třída úniku IV (kovová sedačka): Přijatelné pro většinu průmyslových plynových a kapalných služeb

Mazané kuželkové ventily spoléhejte se na mazivo pro udržení integrity těsnění a vyžadují pravidelné vstřikování, zatímco nemazané verze použijte elastomerové nebo PTFE návleky, které se mohou časem opotřebovat.

Charakteristiky toku (Hodnoty CV)

Kuželové ventily vykazují lineární nebo ekviprocentní chování řízení toku, v závislosti na geometrii portu (kolo vs. obdélníkový nebo V-zářez).

I když se primárně používá k izolaci, některé konstrukce zástrček umožňují mírné škrcení.

• Zásuvný ventil s plným portem (2-palec):

• • Cv ≈ 45–55 (vysoká účinnost proudění)

• Zásuvný ventil s redukovaným portem (2-palec):

• • Cv ≈ 25–35 (vyšší tlaková ztráta)

CV (Koeficient toku) představuje průtok vody v galonech/minutu při 60°F, která bude protékat ventilem s a 1 pokles tlaku psi.

Požadavky na točivý moment & Aktualizace

Obvykle vyžadují zátkové ventily vyšší provozní moment než kulové nebo škrticí ventily kvůli větším kontaktním plochám mezi kuželkou a sedlem.

6. Oblasti použití kuželových ventilů

• Olej & Plyn (Proti proudu, Střední proud, Po proudu)
• Chemikálie & Petrochemický průmysl
• Voda & Čištění odpadních vod
• Výroba energie
• Buničina & Papírenský průmysl
• Hornictví & Minerální zpracování
• HVAC & Stavební služby
• Jídlo & Nápojový průmysl
• Marine & Offshore inženýrství
• Farmaceutický & Biotechnologický průmysl
• Lng & Kryogenní systémy
• Ocel & Hutní závody
• Rafinace & Hromadné skladovací terminály
• Textilní & Barvicí průmysl
• Systémy požární ochrany

7. Výhody a omezení zátkového ventilu

Výhody zásuvného ventilu

• Jednoduchý design: Minimum vnitřních součástí, zjednodušující údržbu.
• Rychlý provoz: 90-stupeň čtvrtotáčky umožňuje rychlé otevření/zavření.
• Těsné vypnutí: Vynikající těsnící schopnost, zejména s pružnými sedadly nebo mazivem.
• Obousměrná těsnění: Účinně utěsňuje v obou směrech proudění.
• Kompaktní velikost: Krátké rozměry tváří v tvář ve srovnání se šoupátky nebo ventily.
• Možnosti více portů: K dispozici ve 3cestných nebo 4cestných konfiguracích pro přesměrování toku nebo směšování.
• Vysoká odolnost: Vhodné pro brusivo, korozívní, nebo suspenzní média (s vhodnými materiály).
• In-line údržba: Mnoho provedení umožňuje servis bez demontáže ventilu z potrubí.

Omezení Plug Valve

• Vysoký provozní točivý moment: Zejména u ventilů s kovovým sedlem nebo větších ventilů; může vyžadovat převod nebo pohon.
• Tření opotřebení: U konstrukcí kov na kov může časem docházet k zadření a opotřebení.
• Potřeby mazání: Mazaný kuželkový ventil vyžaduje pravidelné domazávání, aby se zachovalo těsnění a snadná obsluha.
• Náklady: Mohou být dražší než kulové ventily v podobných rozsazích tlaku/teploty.
• Omezené škrcení: Není ideální pro přesné řízení průtoku kvůli potenciální erozi a opotřebení v částečně otevřených polohách.
• Omezení velikosti: Méně časté u výše uvedených velikostí 24 palců kvůli točivému momentu a výrobním limitům.

8. Srovnání: Zástrčný ventil vs. Míč, Brána, a klapkové ventily

Shrnutí:

• Použijte zásuvné ventily když potřebujete těsné uzavření, obousměrná těsnění, nebo víceportový tok v náročných provozech, jako jsou kaly nebo chemikálie.
• Kulové ventily jsou ideální pro rychlé vypnutí a minimální pokles tlaku v aplikacích s čistými médii.
• Brány ventily vyhovuje málo časté izolaci v systémech s velkými otvory.
• Motýlkové ventily excelovat v omezeném prostoru, nízkotlaká prostředí s velkými průměry.

9. Dimenzování, Výběr & Pokyny pro instalaci

• Média a podmínky: Přizpůsobte materiály těla a sedadla chemii kapalin, teplota, a tlak.
• Dimenzování: Použijte výpočty Cv k zajištění požadovaného průtoku při očekávaném ΔP; vyberte aktuátory, které dodají 1,5× uvolňovací moment.
• Instalace: Nasměrujte zátku svisle v namazaných ventilech, aby se zabránilo hromadění tuku; dodržujte 1× délku ventilu rovné trubky na každé straně pro optimální výkon.

10. Údržba, Inspekce & Odstraňování problémů

• Mazání: Každých 6–12 měsíců popř 5,000 cykly; používejte mazivo schválené výrobcem.
• Výměna sedadla: V mnoha provedeních, sedadla lze měnit in-line bez demontáže nástavby.
• Běžné problémy: Zadírání na kovových sedadlech odstraněno přemazáním; netěsnosti grafitové ucpávky opraveny přetěsněním; eroze zástrčky řešená překryvy Stellite nebo renovací sedadel.

11. Standardy, Certifikace & Testování

• API 599: Kontrolní a zkušební postupy.
• ISO 17292: Požadavky na výkon zástrčky, míč, a klapky.
• MSS SP-79/SP-80: Směrnice pro mazané a nemazané kuželkové ventily.
• Certifikace: Monogram API, označení CE, Hodnocení SIL pro bezpečnostní přístrojové systémy.

12. Závěr

Kuželové ventily nabízejí jedinečnou směs jednoduchost, rychlost, a všestrannost v celé řadě zpracovatelských odvětví.

Pečlivým výběrem těla, zástrčka, a materiály sedadel – a dodržováním osvědčených postupů při dimenzování, instalace, a údržba – inženýři mohou využít kuželkové ventily pro spolehlivou izolaci, odklon, a primitivní řízení průtoku v prakticky jakékoli tekutině.

TENTO: Vysoce přesná řešení odlévání ventilu pro náročné aplikace

TENTO je specializovaný poskytovatel služeb odlévání precizních ventilů, Dodávání vysoce výkonných komponent pro průmyslová odvětví, která vyžadují spolehlivost, Integrita tlaku, a rozměrová přesnost.

Od surových odlitků po plně obrobená tělesa a sestavy ventilu, TENTO nabízí end-to-end řešení navržená tak, aby splňovala přísné globální standardy.

Naše odborné znalosti odlévání ventilů zahrnují:

Investiční obsazení pro tělesa ventilů & Oříznout

Využití technologie lití ztracených vosků k výrobě složitých vnitřních geometrií a komponent ventilu s přísným tolerancem s výjimečnými povrchovými úpravami.

Lití písku & Odlévání formy skořápky

Ideální pro tělesa střední až velká ventily, příruby, a kapoty-nabídka nákladově efektivního řešení pro drsné průmyslové aplikace, včetně oleje & Výroba plynu a energie.

Přesné obrábění pro ventil & Integrita těsnění

CNC obrábění sedadel, vlákna, a těsnicí tváře zajišťuje, že každá část obsazení splňuje požadavky na dimenzionální a těsnění.

Rozsah materiálu pro kritické aplikace

Z nerezových ocelí (CF8/CF8M/CF3/CF3M), mosaz, tažné železo, K duplexu a vysoce avorovým materiálem, TENTO zásoby odlitky ventilů postavené k výkonu v korozi, vysokotlaký, nebo prostředí s vysokou teplotou.

Ať už potřebujete ovládané ventily na míru, kuželkové ventily, Globe ventily, brány ventily, nebo produkce průmyslových odlitků ventilu s vysokým objemem, TENTO je váš důvěryhodného partnera pro přesnost, trvanlivost, a zajištění kvality.

Časté časté

Kdy bych měl zvolit kuželkový ventil před kulovým ventilem?

Zvolit kuželkové ventily ve vysokoteplotních nebo abrazivních službách, nebo tam, kde je to jednoduché o čtvrt otáčky, je nutný obousměrný provoz.

Jak často by se měl namazaný kuželkový ventil domazávat?

Obvykle každých 6–12 měsíců nebo po 5 000–10 000 cyklech, v závislosti na náročnosti služby.

Lze použít kuželkové ventily pro škrticí službu?

Omezené škrcení je možné pomocí ekviprocentních zátek, ale opotřebení sedadel se zvyšuje; kulové ventily vynikají přesnou regulací průtoku.

Co způsobuje netěsnost zátkového ventilu a jak je to opraveno?

Opotřebení nebo poškození sedel a zástrček vede k úniku; náprava výměnou sedadla, opětovné lapování zástrčky, nebo domazání ventilů kov na kov.