Vanne de globe d'angle | Fonderie personnalisée & Solutions OEM

1. Introduction

Un vanne de globe d'angle est une valve de globe spécialisée où le chemin d'écoulement tourne à environ 90 ° à l'intérieur du corps.

Il combine une capacité de limitation / contrôle robuste avec une disposition compacte de tuyauterie et un accès facile pour la maintenance.

Les soupapes de globe d'angle sont choisies où la redirection de débit, modulation précise, Le contrôle de la cavitation et la tuyauterie compacte sont des priorités - les applications typiques incluent le contrôle de la vapeur, Règlement sur les eaux d'alimentation, dosage chimique, et systèmes CVC.

Cet article explique la conception, performance, Données de sélection et d'ingénierie pratiques pour que vous puissiez spécifier, Valves de globe d'angle de taille et d'opération en toute confiance.

2. Qu'est-ce qu'une valve globe d'angle?

Un angle valve globe est une forme spécialisée de valve de globe dans laquelle l'entrée et la sortie sont disposées à peu près 90 degrés les uns des autres, Création d'un En forme de L chemin d'écoulement dans un corps de valve unique.

Cela élimine le besoin d'un coude de tuyau séparé et réduit l'empreinte globale du système.

Comme toutes les vannes du globe, La soupape de globe d'angle régule le débit de fluide en déplaçant un disque (ou boucher) linéairement contre un siège stationnaire.

Son avantage clé réside dans la combinaison précision de contrôle de débit avec redirection de flux, la rendant précieuse dans les systèmes où la disposition de la tuyauterie, contraintes d'espace, ou la gestion des condensats est critique.

Caractéristiques clés des vannes du globe angulaire

• Redirection de débit compacte: Le virage à 90 ° intégré réduit les raccords externes, poids, et la chute de pression des coudes supplémentaires.
• Limitation de la limitation: Fournit un contrôle de flux stable et précis, supérieur aux vannes de porte ou de papillon.
• Designs de garniture polyvalente: Disponible avec plug, cage, ou garnitures de disque inclinée pour optimiser le contrôle, minimiser la cavitation, ou améliorer la résistance à l'érosion.
• Efficacité de maintenance: L'accès au capot et à la garniture permette une inspection et un remplacement plus faciles sans démanteler les longs tuyaux.
• Avantages des condensats et du drainage: Particulièrement efficace dans service de vapeur, où le schéma d'angle facilite l'élimination des condensats et des gaz non condensables.

3. Conception de base et composants des vannes de globe d'angle

Le vanne de globe d'angle est conçu pour combiner un contrôle d'écoulement précis avec une géométrie à économie d'espace.

Sa conception recouvre le liquide à travers un 90° Tourner à l'intérieur du corps de la valve, Éliminer le besoin d'un raccord de coude séparé.

Anatomie d'une valve globe à angle

Les composants clés incluent:

• Corps (modèle d'angle): La limite de pression principale formant le chemin d'écoulement en forme de L à 90 °. Généralement coulé ou forgé.
• Bonnet: Abrite la tige, emballage, et guides. Boulonné ou soudé au corps pour sceller.
• Disque / bouche: L'élément mobile qui régule le flux. Peut être plat, conique, ou en forme de fiche en fonction du service.
• Anneau de siège: Surface d'étanchéité stationnaire, Habituellement, le rythme dur ou remplaçable pour la résistance à l'usure.
• Tige: Relie l'actionneur / volant au disque, Fournir un mouvement linéaire.
• Emballage: Graphite, PTFE, ou matériaux élastomères utilisés autour de la tige pour éviter les fuites.
• Roue à main / actionneur: Opérateur manuel ou automatisé fournissant un mouvement de tige.
• Joug & Glande: Support structurel pour l'actionneur et ajustement de l'emballage.
• Cage (facultatif): Utilisé dans les variantes de contrôle pour réduire le bruit, vibration, et cavitation en mettant en scène la chute de pression.

Variantes des vannes du globe d'angle

• Valve globe d'angle de la méthode: Combine la redirection de 90 ° avec un corps en forme de Y, Réduire davantage la chute de pression (ΔP 10% Conceptions d'angle inférieures aux standard) et améliorer la capacité de flux (Cv 15% plus haut). Idéal pour les liquides à grande vitesse (par ex., turbines à vapeur).
• Valve globe d'angle de siège amovible: Les anneaux de siège sont filetés ou boulonnés pour un remplacement facile, prolonger la durée de vie de la valve par 50% (Pas besoin de remplacer le corps entier si le siège porte).
• Valve de globe à angle guidé en cage: Alignement des bouchons de commandes de cage, Réduction des vibrations et de l'usure - vie de service étendu par 40% dans les applications à grande vitesse.
• Incliné de disques vs. Conceptions de bouchons: Conceptions de disques inclinables (le disque pivote pour ouvrir / fermer) Offrir une réponse plus rapide (10% plus rapide que les vannes de bouche) mais une précision inférieure; Les conceptions de bouchons offrent une précision de flux de ± 0,5%, Convient pour le contrôle critique.

Matériaux de construction

La performance, durabilité, et la sécurité d'une soupape de globe à angle dépend fortement des matériaux utilisés pour son corps, garniture, emballage, et les joints.

Corps & Matériaux de capot

Le corps de soupape et le capot forment la limite de pression primaire. Les choix courants incluent:

Matériaux de coupe (Disque, Siège, Tige)

Les composants de garniture sont exposés au contact et à l'usure directs. Les matériaux sont sélectionnés en fonction résistance à l'érosion, dureté, et les exigences d'étanchéité.

4. Mécanique & Performances d'étanchéité de l'angle Globe Valve

La réputation de l'angle Globe Valve pour Arrêt serré et étranglement précis découle de ses caractéristiques de conception mécanique et d'étanchéité.

Contrairement aux vannes de la porte ou des papillons, qui reposent sur le glissement ou le scellement en rotation, L'angle globe utilise un Contact de plug-to-seat linéaire, qui concentre la charge sur une zone plus petite pour un scellage efficace.

Types d'étanchéité

Les vannes de globe angle sont disponibles avec plusieurs configurations d'étanchéité en fonction des conditions de service:

Performance de la classe de fuite

La classe de fuite définit comment une vanne peut s'arrêter dans les conditions de test standard. Pour les vannes des globes d'angle, La performance dépend de conception de siège, matériau de siège, et standard de test.

ANSI/FCI 70-2 (Cours de fuite de soupape de commande)

• Classe IV (≤0,01% des fuites CV nominales): Standard pour la plupart des vannes de globe à angle d'angle métal-métal.
• Classe V (≤0 0005 ml par psi par pouce. par mon): Scellage à haute intégrité pour l'isolement critique (par ex., eau d'alimentation de la chaudière, vapeur à haute pression).
• Classe VI (serré, ≤0,15 ml / min par pouce de diamètre de siège): Typique pour les soupapes de globe à angle à angle mou avec PTFE, COUP D'OEIL, ou sceaux élastomères.

Bidirectionnel vs. Scellage unidirectionnel

• Scellage unidirectionnel: Le siège est conçu pour sceller contre le flux à partir d'une direction (entrée → prise).
  Le plus commun dans les globes d'angle, Comme le chemin d'écoulement à 90 ° dirige naturellement la pression vers le siège.
• Scellage bidirectionnel: Scellés de conception de siège symétrique contre le flux de l'une ou l'autre direction.
  Utilisé dans les systèmes avec des risques d'écoulement inverse (par ex., lignes de recirculation de pompe). Ajoute 10 à 15% au coût de la vanne mais élimine.

Meilleures pratiques d'emballage STEM

• Emballage en direct: Les glandes à printemps maintiennent une compression d'emballage constante à mesure que les matériaux usurent, réduisant les émissions fugitives par 90% (rencontre la méthode EPA 21 Pour les COV).
• Emballage multicouche: Couches alternées de graphite et de papier métallique (pour une température élevée) ou PTFE et EPDM (pour les produits chimiques) Améliorer l'intégrité des phoques - la durée de vie du service prolongé de 2 à 3 ans.
• Ventilation de capot: Petites évents dans l'accumulation de pression de libération de bonnet à partir de la dégradation de l'emballage, Empêcher l'éruption de la tige (critique pour les systèmes à haute pression, Classe ANSI 3000+).

5. Pression - température (P - T) Capacité et normes

La pression-température (P - T) Les performances des soupapes de globe d'angle sont dictées par sélection des matériaux, cours de conception, et Conformité aux normes de vanne mondiales.

Puisque les vannes à angle d'angle sont souvent appliquées service de vapeur, produits chimiques corrosifs, et les systèmes cryogéniques, Une connaissance précise de leurs limites est essentielle pour un fonctionnement sûr et une fiabilité du cycle de vie.

Tableau de notation P - T pour les matériaux communs

Normes applicables

Les vannes de globe d'angle sont conçues, fabriqué, et testé sous des codes internationaux stricts pour assurer la cohérence des performances:

• ASME B16.34 - définit les notes P - T, épaisseur de paroi, et les matériaux pour les vannes industrielles.
• API 602 - couvre les vannes de globe forgées petites (≤ 2 pouces, Classe 800–4500), Souvent utilisé dans les lignes à haute pression.
• OIN 5211 - Standardise les dimensions de montage de l'actionneur, activer l'interchangeabilité entre les fabricants d'actionneur.
• API 598 / OIN 5208 - Spécifiez les tests de fuite hydrostatique et de siège (coquille: 1.5 × MOP; siège: 1.1 × MOP).
• MSS SP-81 / SP-118 - Définissez les dimensions face à face et de bout en bout pour les vannes du globe angle, Assurer la compatibilité avec les dispositions de tuyauterie.
• DANS 12516 - Norme européenne pour la résistance aux soupapes et les notes P - T, Souvent appliqué dans les systèmes de classe PN.

6. Processus de fabrication de l'angle Globe Valve

La fabrication de soupapes de globe angle exige un contrôle rigoureux sur la précision géométrique, intégrité des matériaux, et cohérence des performances - chaque étape de processus est conçue pour optimiser la redirection de débit de 90 ° de la valve, fiabilité d'étanchéité, et durabilité à long terme.

Fabrication de corps

Le corps de soupape est le noyau structurel qui enferme le chemin d'écoulement et redirige le liquide à 90 °, Son processus de fabrication est donc déterminé par la pression, type de matériau, et volume de production.

Deux méthodes dominantes sont fonderie (pour les géométries complexes et le volume élevé) et forger (pour les applications à haute résistance et à haute pression).

Fonderie

Fonderie est idéal pour produire des corps avec des passages internes complexes (par ex., Coupages rayonnants à 90 °, Cavités multi-ports) et est rentable pour les volumes de production moyen à élevé.

Moulage d'investissement (Moulage à la cire perdue)

• Application: Haute précision, corps résistants à la corrosion (316L acier inoxydable, Hastelloy C276) pour les services critiques (médicaments, huile offshore & gaz).
• Flux de processus:

• • Création de motifs en cire: 3Motifs de cire imprimés en D (tolérance ± 0,03 mm) reproduire le passage interne de 90 ° du corps de la valve et les caractéristiques externes - l'impression 3D élimine les décalages de moisissures communs dans l'injection de cire traditionnelle.
  • Bâtiment de coquille en céramique: Les motifs de cire sont trempés dans une suspension en céramique (alumine-silice) et recouvert de sable; La coquille est séchée en humidité contrôlée (40–60%) Pour former un moule rigide (6–8 couches, épaisseur totale 5 à 10 mm).
  • Déwax & Cuisson: La coquille est chauffée à 1 000 à 1 100 ° C pour faire fondre et égoutter la cire (déwax) et fripte la céramique (cuisson), Création d'un moule poreux qui résiste.
  • Coulant en métaux: Métal fondu (par ex., 316L à 1 500 ° C, Hastelloy C276 à 1 450 ° C) est versé dans la coquille sous vide pour éviter la porosité; Le moule est refroidi à 50–100 ° C / heure pour éviter la fissuration thermique.
  • Retrait de la coque & Finition: La coquille en céramique est brisée par vibration; Le corps coulé est sablé (Grit Taille 80–120) Pour éliminer la céramique résiduelle, puis coupé pour éliminer.

• Mesures clés: Tolérance dimensionnelle ± 0,05 mm (Alignement de passage à 90 °); porosité <0.5% (testé via la radiographie); rugosité de surface RA 12,5–25 μm (Avant l'usinage).

Moulage au sable

• Application: Corps à faible pression (carbone acier A105, C36000 en laiton) Pour un usage industriel général (CVC, traitement de l'eau).
• Flux de processus:

• • Préparation du moule: Sable lié à la résine (résine phénolique + sable de silice) est compacté autour d'un motif métallique (Aluminium ou fonte) pour former deux moitiés (faire face et traîner); cœurs (sable ou métal) Créer le passage interne à 90 °.
  • Assemblage de moisissures: Les deux moitiés de moisissure sont fixées ensemble; systèmes de déclenchement (sprue, coureur, secouer) sont ajoutés au métal fondu direct et au rétrécissement des aliments.
  • Coulant en métaux: Acier au carbone en fusion (1,530–1,550 ° C) ou en laiton (900–950 ° C) est versé dans la piste; Les contremarches sont dimensionnées pour fournir du métal supplémentaire à mesure que la coulée se refroidit et rétrécit.
  • Secouer & Nettoyage: Après refroidissement (2–4 heures pour les petits corps, 8–12 heures pour les grandes), Le moule est cassé (secouer); Le casting est explosé par un coup (Grit Taille 60–80) Pour enlever le sable.

• Mesures clés: Tolérance dimensionnelle ± 0,2 mm; rugosité de surface RA 25–50 μm (Avant l'usinage); propriétés mécaniques (résistance à la traction ≥485 MPa pour A105) Vérifié via les tests de traction des coupons de distribution.

Forgeage

Le forge est utilisé pour les corps de vanne à haute pression (Classe ANSI 2500–4500) où la résistance et la résistance à la fatigue sont critiques (par ex., vannes d'eau de chaudière de la centrale).

Le processus aligne les grains métalliques pour améliorer les performances mécaniques.

• Flux de processus:

• • Préparation de billettes: Billettes métalliques (A182 F91 ACIER ALLIAGE, Hastelloy C276) sont coupés en poids (10–15% excédent pour tenir compte de la perte de perte) et chauffé à 1 100–1,300 ° C (Température auusténitante pour l'acier).
  • Forgeage à chaud: La billette chauffée est pressée dans un dé (en forme de corps de valve) Utilisation de presses hydrauliques (1,000–5 000 tonnes);
    Le passage à 90 ° est formé via une combinaison de forgeage à die fermée (forme externe) et perçant (passage interne).
  • Traitement thermique: Les corps forgés subissent un recuit (800–900 ° C, tenu 2 à 4 heures, refroidi 50 ° C / heure) Pour réduire le stress résiduel;
    corps à alliage élevé (Hastelloy C276) recevoir un recuit de solution (1,150°C, éteint dans l'eau) Pour restaurer la résistance à la corrosion.
  • Préparation d'usinage: Les corps forgés sont brutaux pour éliminer le flash (excès de métal) et apporter des dimensions à ± 0,5 mm des spécifications finales.

• Mesures clés: Alignement du flux de grains (vérifié via la macro-Etching); résistance à la traction 20 à 30% plus élevée que les corps de moulage (par ex., A182 F91 FORGED: ≥690 MPa vs. casting: ≥620 MPa); Durness HB 180–220 (Après le recuit).

Tricotage d'usinage (Prise, Anneau de siège, Cage)

La garniture (prise, anneau de siège, cage) contrôle directement le flux et le scellement, Son usinage nécessite donc une précision au niveau micron.

Les matériaux communs comprennent un acier inoxydable 17-4ph, Stellites 6 (alliage de cobalt), et acier enduit de carbure de tungstène.

Tournage CNC & Fraisage

• Processus:

• • Préparation à blanc: Couper les blancs (par ex., 17-4Bar rond) sont coupés sur la longueur et traités à la chaleur (solution recuite à 1 050 ° C, vieilli à 480 ° C) pour atteindre la dureté HB 300–320.
  • Tournage CNC: 5-Axis CNC Lathes (par ex., Haas UMC-750) façonner le profil externe du fiche (par ex., parabolique, En V) avec une tolérance de diamètre ± 0,01 mm; La surface d'étanchéité de l'anneau de siège est transformée en une planéité de ≤0,005 mm.
  • Fraisage CNC: Pour les cages multiports, CNC Mills Drill 8–12 trous de précision (diamètre ± 0,02 mm) à des angles égaux pour créer des chemins d'écoulement mis en scène;
    Les bouchons en V en V ont leurs encoches coupées via un fil d'EDM (usinage par électroérosion) pour la précision d'angle ± 0,1 °.

• Commandes clés: Outils de coupe (Carbure enduit de diamant pour 316L, CBN pour Stellite 6) sont utilisés pour éviter la déformation des matériaux; liquide de refroidissement (synthétique pour l'acier inoxydable, Huile minérale pour les alliages) maintient la température <50° C pour éviter les erreurs de dilatation thermique.

Clapotis (Finition de surface d'étanchéité)

• But: Atteignez le scellement hermétique entre le bouchon et l'anneau de siège (critique pour l'ISO 5208 Classe V / VI Fuite).
• Processus:

• • Sélection de composé de rodage: Alumine à grains fins (0.5–1 μm) pour la garniture métal-métal; pâte de diamant (0.1 µm) pour les garnitures en douceur (Bouche en revêtement PTFE).
  • Opération de rodage: L'anneau de siège est serré à une machine à rodage; Le bouchon est pressé contre lui avec une force contrôlée (50–100 n) et tourné à 50–100 tr / min.
    Le processus est répété avec des composés progressivement plus fins jusqu'à ce que la surface d'étanchéité atteint RA ≤0,4 μm.
  • Vérification: Les surfaces d'étanchéité sont inspectées via la profilométrie optique pour confirmer la rugosité et la planéité; un «test léger» (Maintenir le bouchon et le siège ensemble contre une source légère) N'assure pas de lacunes.

Revêtement (Résistance à l'abrasion / corrosion)

• Revêtement en carbure de tungstène: Pour les garnitures utilisées dans les boues abrasives (exploitation minière, eaux usées), Hvof (carburant à haute vitesse) La pulvérisation applique un revêtement en carbure de tungstène de 50 à 100 μm sur le bouchon et l'anneau de siège.
  Le revêtement est broyé à RA ≤0,8 μm et dureté HV 1,200–1,600.
• Revêtement PTFE: Pour les garnitures alimentaires / pharmaceutiques, Un revêtement PTFE de 20 à 30 μm est appliqué par pulvérisation électrostatique et durci à 380 ° C.
  Le revêtement rencontre la FDA 21 Partie CFR 177 et a un coefficient de frottement de 0.04 (Réduction de l'usure des tiges).

7. Applications de l'industrie des vannes Angle Globe

Vannes de globe d'angle sont largement utilisés dans plusieurs industries où redirection de flux, étranglement précis, et dispositions de tuyauterie compactes sont requis.

Leur unique 90° chemin d'écoulement et capacité de limitation les rendre adaptés aux deux Systèmes à haute pression / température et Applications de contrôle critique.

8. Comparaison compétitive: Globe d'angle VS. Vannes similaires

Idées clés:

• Vannes de globe d'angle sont idéaux pour Affiche précise et flux directionnel dans les dispositions serrées.
• Vannes de globe droite fournir un contrôle similaire mais a besoin de plus d'espace de tuyauterie.
• Vannes à bille exceller opérations de marche / arrêt rapides Avec une chute de pression minimale.
• Angle Clapets anti-retour sont unidirectionnel, vannes automatiques, Empêcher le reflux tout en montant compact, Disposages de tuyaux inclinés.

9. Conclusion

Globe d'angle vannes sont des vannes de contrôle polyvalentes qui équilibrent les limites précises, bon contrôle de cavitation et disposition compacte de tuyauterie.

Sélection du matériau et des garnitures appropriées, dimensionnement précis (Kv / cv), L'attention sur la capacité P - T et les spécifications de l'actionneur professionnel sont essentielles pour réaliser leurs avantages.

Utilisez des garnitures mise en scène et des matériaux durcis pour un service érosif, Emballage en direct pour le contrôle des émissions, et les données CV / couple du fournisseur pour finaliser le dimensionnement de l'actionneur.

FAQ

Sont des soupapes de globe angle bidirectionnelles?

Beaucoup sont conçus pour un service unidirectionnel avec une étanchéité assistée par pression; Cependant, les garnitures à double siège ou équilibrées correctement conçues offrent une capacité bidirectionnelle - Vérifiez les spécifications du fournisseur.

Comment choisir entre un globe d'angle et un globe Y-Pattern?

La méthode de Y réduit l'angle de tournage et la chute de pression, mais souvent à une certaine précision de la précision.

Choisissez la méthode Y où le ΔP inférieur et le couple réduit de l'actionneur sont des priorités.

Quel matériau dois-je utiliser pour une valve globe à angle dans l'eau de mer?

Duplex 2205 acier inoxydable (Bois 32–35) est idéal. Il résiste à la corrosion de l'eau de mer (taux <0.002 mm / an) et a une forte résistance, surperformant 304 (risque de piqûre) ou acier au carbone (rouille rapide).

Comment empêcher la cavitation dans une valve globe à angle?

Utilisez des garnitures en mise en scène multiport pour réduire ΔP progressivement (chaque étape <10 psi), augmentez la valve pour réduire la vitesse, ou chauffer le liquide pour soulever sa pression de vapeur.

Pour une cavitation sévère, Sélectionnez Venturi ou Trimes d'insertion sacrificielle.

Les soupapes du globe d'angle peuvent être utilisées pour ESD?

Oui - les actionneurs pneumatiques de retour entièrement par rapport, Répondre aux exigences ESD.

Cependant, Ils sont moins précis que les actionneurs électriques; Utilisez-les pour ONT / OFF ESD, pas de modulation continue.

Quelle est la durée de vie de service typique d'une vanne de globe d'angle en vapeur à haute température?

4–6 ans avec une maintenance appropriée. Stellies 6 garniture (résiste à l'oxydation) et emballage de graphite (haute température), et inspecter la garniture chaque année.