Szöggömb szelep | Egyedi öntöde & OEM megoldások

1. Bevezetés

Egy szöggömb szelep egy speciális gömbszelep, ahol az áramlási út körülbelül 90°-kal elfordul a test belsejében.

Egyesíti a robusztus fojtó/vezérlési képességet a kompakt csőelrendezéssel és a könnyű hozzáféréssel a karbantartáshoz.

A szöggömbszelepeket az áramlás átirányításánál választják ki, pontos moduláció, A kavitáció szabályozása és a kompakt csövek a prioritások – a tipikus alkalmazások közé tartozik a gőzszabályozás, tápvíz szabályozás, vegyi adagolás, és HVAC rendszerek.

Ez a cikk a tervezést ismerteti, teljesítmény, kiválasztás és gyakorlati mérnöki adatok, így megadhatja, magabiztosan méretezheti és működtetheti a sarokgömbszelepeket.

2. Mi az a szöggömbszelep?

Egy szög gömbszelep A gömbszelep egy speciális formája, amelyben a bemeneti és kimeneti nyílások kb 90 fokon egymásnak, létrehozva egy L alakú áramlási útvonal egyetlen szeleptesten belül.

Így nincs szükség külön csőkönyökre, és csökkenti a rendszer teljes lábnyomát.

Mint minden gömbszelep, a szöggömbszelep a folyadékáramlást a mozgatásával szabályozza lemez (vagy dugja be) lineárisan szemben a álló ülés.

Legfőbb előnye a kombinálás áramlásszabályozás pontossága -vel áramlás átirányítása, értékessé téve olyan rendszerekben, ahol a csőelrendezés, helyszűke, vagy a kondenzvíz kezelése kritikus.

A szöggömbszelepek főbb jellemzői

• Kompakt áramlás átirányítás: A beépített 90°-os elfordulás csökkenti a külső szerelvényeket, súly, és nyomásesés a további könyököktől.
• Fojtási képesség: Stabil és pontos áramlásszabályozást biztosít, jobbak a toló- vagy pillangószelepeknél.
• Sokoldalú díszítőelemek: Kapható csatlakozóval, ketrec, vagy dönthető tárcsás díszítőelemek a vezérlés optimalizálása érdekében, minimalizálja a kavitációt, vagy javítja az erózióállóságot.
• Karbantartási hatékonyság: A motorháztető és a kárpitozás megkönnyíti az ellenőrzést és a cserét a hosszú csővezetékek szétszerelése nélkül.
• A kondenzvíz és a vízelvezetés előnyei: Különösen hatékony a gőzszolgálat, ahol a szögminta megkönnyíti a kondenzátum és a nem kondenzálódó gázok eltávolítását.

3. A szöggömbszelepek alapvető kialakítása és alkatrészei

A szöggömb szelep Úgy tervezték, hogy a precíz áramlásszabályozást helytakarékos geometriával kombinálja.

Kialakítása a folyadékot átvezeti a 90° fordítsa el a szelepház belsejében, nincs szükség külön könyökidomra.

Egy szöggömb szelep anatómiája

A legfontosabb összetevők közé tartozik:

• Test (szög minta): A 90°-os L alakú áramlási útvonalat alkotó fő nyomáshatár. Általában öntött vagy kovácsolt.
• Motorháztető: A szárat tartalmazza, csomagolás, és útmutatók. A tömítéshez csavarozva vagy hegesztve a testhez.
• Lemez/csatlakozó: Az áramlást szabályozó mozgatható elem. Lehet lapos is, kúpos, vagy a szerviztől függően dugó alakú.
• Ülőgyűrű: Helyhez kötött tömítőfelület, általában kemény felületű vagy cserélhető a kopásállóság érdekében.
• Szár: Csatlakoztatja az aktuátort/kézikereket a tárcsához, lineáris mozgást biztosít.
• Csomagolás: Grafit, PTFE, vagy a szár körül használt elasztomer anyagok a szivárgás megakadályozására.
• Kézikerék/működtető: Kézi vagy automata kezelő, amely a szár mozgását biztosítja.
• Iga & Mirigy: Szerkezeti támogatás az indítószerkezethez és a tömítés beállításához.
• Ketrec (választható): Szabályozási változatokban használják a zaj csökkentésére, rezgés, és kavitációt a nyomásesés szakaszolásával.

Szöggömbszelepek változatai

• Y-mintás szöggömbszelep: A 90°-os átirányítást egy Y alakú testtel kombinálja, tovább csökkenti a nyomásesést (ΔP 10% alacsonyabb, mint a szabványos szögkialakítások) és az áramlási kapacitás javítása (Önéletrajz 15% magasabb). Ideális nagy sebességű folyadékokhoz (PÉLDÁUL., gőzturbinák).
• Kivehető ülésszögű gömbszelep: Az ülésgyűrűk menetesek vagy csavarozottak a könnyű csere érdekében, meghosszabbítja a szelep élettartamát 50% (nem kell az egész testet kicserélni, ha az ülés kopik).
• Cage-vezérelt szöggömbszelep: A ketrec vezérli a dugó beállítását, csökkenti a vibrációt és a kopást – az élettartam meghosszabbodik 40% nagy sebességű alkalmazásokban.
• Dönthető lemez vs. Plug Designs: Dönthető tárcsás kivitelek (a lemez elforgatható nyitáshoz/záráshoz) gyorsabb választ kínálnak (10% gyorsabb, mint a dugószelepek) de kisebb a pontosság; A dugós kialakítások ±0,5%-os áramlási pontosságot biztosítanak, kritikus vezérlésre alkalmas.

Építési anyagok

Az előadás, tartósság, és a sarokgömbszelep biztonsága nagymértékben függ a hozzá használt anyagoktól test, vágás, csomagolás, és tömítések.

Test & Motorháztető anyagok

A szeleptest és a motorháztető képezik az elsődleges nyomáshatárt. A gyakori választások közé tartozik:

Vágóanyagok (Lemez, Ülés, Szár)

A burkolat alkatrészei közvetlen folyadékkontaktusnak és kopásnak vannak kitéve. Az anyagokat az alapján választják ki eróziós ellenállás, keménység, és tömítési követelmények.

4. Mechanikai & A szöggömbszelep tömítési teljesítménye

A szöggömb szelep hírneve szoros leállás és pontos fojtószelep mechanikai kialakításából és tömítési jellemzőiből fakad.

Ellentétben a tolózárral vagy a pillangószelepekkel, amelyek csúszó vagy forgó tömítésen alapulnak, a szöggömb alkalmaz a lineáris dugó-ülés érintkező, amely a terhelést egy kisebb területre koncentrálja a hatékony tömítés érdekében.

Tömítési típusok

A szöggömbszelepek többféle tömítési konfigurációval is elérhetők a szolgáltatási feltételektől függően:

Szivárgási osztály teljesítménye

A szivárgási osztály azt határozza meg, hogy egy szelep milyen szorosan tud elzárni standard vizsgálati körülmények között. Szöggömb szelepekhez, a teljesítmény attól függ ülés kialakítása, ülés anyaga, és teszt szabvány.

ANSI/FCI 70-2 (Szabályozószelep-szivárgási osztályok)

• IV. Osztály (A névleges Cv szivárgás ≤0,01%-a): Szabvány a legtöbb fém-fém ültetésű gömbszelephez.
• V osztály (≤0,0005 ml / psi / hüvelyk ülés átm. percenként): Nagy integritású tömítés a kritikus szigeteléshez (PÉLDÁUL., kazán táplálékvíz, nagynyomású gőz).
• VI. Osztály (buborékzáró, ≤0,15 ml/perc az ülés átmérőjének hüvelykjeként): Jellemző a PTFE-vel ellátott lágyülésű gömbszelepekre, KANDIKÁL, vagy elasztomer tömítések.

Kétirányú vs. Egyirányú tömítés

• Egyirányú tömítés: Az ülést úgy tervezték, hogy az egyik irányból történő áramlás ellen tömítsen (bemenet → kimenet).
  Leggyakoribb szöggömbökben, mivel a 90°-os áramlási út természetesen az ülésre irányítja a nyomást.
• Kétirányú tömítés: Szimmetrikus üléskialakítás tömíti az áramlást bármelyik irányból.
  Fordított áramlási kockázatú rendszerekben használják (PÉLDÁUL., szivattyú recirkulációs vezetékek). 10-15%-kal növeli a szelep költségét, de kiküszöböli a visszacsapó szelepekre vonatkozó követelményeket.

A szárcsomagolás bevált gyakorlatai

• Élő-terhelésű csomagolás: A rugós tömszelencék az anyagok kopása miatt állandó tömörítési nyomást tartanak fenn, csökkenti a diffúz kibocsátást azáltal 90% (megfelel az EPA módszernek 21 VOC-k esetében).
• Többrétegű csomagolás: Váltakozó grafit és fémfólia rétegek (magas hőmérséklethez) vagy PTFE és EPDM (vegyi anyagokhoz) javítja a tömítés integritását – az élettartam 2-3 évvel meghosszabbodik.
• Motorháztető szellőző: A motorháztetőn lévő kis szellőzőnyílások felszabadítják a tömítés romlása miatti nyomásnövekedést, a szár kifújásának megakadályozása (kritikus a nagynyomású rendszerek számára, ANSI osztály 3000+).

5. Nyomás – Hőmérséklet (P–T) Képesség és szabványok

Nyomás-hőmérséklet (P–T) a szöggömbszelepek teljesítményét az határozza meg anyagválasztás, tervezési osztály, és megfelel a globális szelepszabványoknak.

Mivel gyakran szöggömbszelepeket alkalmaznak gőzszolgálat, maró hatású vegyszerek, és kriogén rendszerek, határaik pontos ismerete kritikus a biztonságos működés és az életciklus-megbízhatóság szempontjából.

P–T besorolási táblázat a gyakori anyagokhoz

Alkalmazandó szabványok

A szöggömbszelepeket tervezték, gyártott, és szigorú nemzetközi kódok szerint tesztelték a teljesítmény egységességének biztosítása érdekében:

• ASME B16.34 – Meghatározza a P–T besorolást, falvastagság, és anyagok ipari szelepekhez.
• API 602 – Kis furatú kovácsolt gömbszelepekre vonatkozik (≤2 hüvelyk, 800-4500 osztály), gyakran használják nagynyomású vezetékekben.
• Izo 5211 – Szabványosítja az aktuátor beépítési méreteit, lehetővé teszi a felcserélhetőséget a hajtóművek gyártói között.
• API 598 / Izo 5208 – Adja meg a hidrosztatikai és az ülés szivárgási vizsgálatát (héj: 1.5 × MOP; ülés: 1.1 × MOP).
• MSS SP-81 / SP-118 – Határozza meg a szemtől-szembe és a végek közötti méreteket a szöggömbszelepekhez, a csőelrendezésekkel való kompatibilitás biztosítása.
• -Ben 12516 – Európai szabvány a szelepszilárdságra és a P–T besorolásokra, gyakran alkalmazzák a PN-osztályú rendszerekben.

6. A szöggömbszelep gyártási folyamatai

A sarokgömbszelepek gyártása szigorú ellenőrzést igényel a geometriai pontosság felett, anyagi integritás, és a teljesítmény konzisztenciája – minden folyamatlépést úgy alakítottak ki, hogy optimalizálja a szelep 90°-os áramlását, tömítés megbízhatósága, és hosszú távú tartósság.

Karosszériagyártás

A szeleptest az a szerkezeti mag, amely körülveszi az áramlási utat és 90°-ban átirányítja a folyadékot, így gyártási folyamatát a nyomásérték határozza meg, anyagtípus, és a termelési mennyiség.

Két domináns módszer öntvény (összetett geometriákhoz és nagy hangerőhöz) és kovácsolás (nagy szilárdságú és nagynyomású alkalmazásokhoz).

Öntvény

Öntvény ideális bonyolult belső járatokkal rendelkező testek gyártásához (PÉLDÁUL., sugarú 90°-os ívek, többportos üregek) és költséghatékony közepes és magas termelési mennyiségek esetén.

Befektetési casting (Elveszett viaszöntés)

• Alkalmazás: Nagy pontosságú, korrózióálló testek (316L rozsdamentes acél, Hastelloy C276) kritikus szolgáltatásokhoz (gyógyszerkészítmények, offshore olaj & gáz).
• Folyamatáramlás:

• • Viaszminta létrehozása: 3D-nyomott viaszminták (tűrés ±0,03 mm) reprodukálja a szelepház belső 90°-os áthaladását és a külső jellemzőket – a 3D nyomtatás kiküszöböli a hagyományos viaszinjektálásnál gyakori penészesedéseket.
  • Kerámia héj épület: A viaszmintákat kerámiazagyba mártják (timföld-szilika) és homokkal bevonva; a héjat szabályozott páratartalom mellett szárítják (40-60%) merev öntőforma kialakításához (6-8 réteg, teljes vastagság 5-10 mm).
  • Vahaszkodás & Égetés: A héjat 1000–1100°C-ra melegítik, hogy a viasz megolvadjon és kiürüljön. (viaszmentesítés) és szintereljük a kerámiát (égetés), porózus formát hoz létre, amely ellenáll az olvadt fém hőmérsékletének.
  • Fém öntés: Olvadt fém (PÉLDÁUL., 316L 1500 °C-on, Hastelloy C276 1450 °C-on) a porozitás elkerülése érdekében vákuum alatt a héjba öntik; a formát 50-100°C/óra sebességgel hűtik a termikus repedés elkerülése érdekében.
  • Shell eltávolítása & Végső: A kerámia héj a vibráció hatására összetörik; az öntött test homokfúvott (szemcseméret 80-120) a maradék kerámia eltávolítására, majd levágjuk, hogy eltávolítsuk az öntvényfelszállókat.

• Kulcsmutatók: Mérettűrés ±0,05 mm (kritikus a 90°-os járat beállításához); porozitás <0.5% (röntgennel tesztelték); felületi érdesség Ra 12,5–25 μm (megmunkálás előtt).

Homoköntés

• Alkalmazás: Alacsony-közepes nyomású testek (szénacél A105, sárgaréz C36000) általános ipari felhasználásra (HVAC, vízkezelés).
• Folyamatáramlás:

• • Forma előkészítés: Gyantával kötött homok (fenolgyanta + szilícium-dioxid homok) fémminta köré tömörül (alumínium vagy öntöttvas) két felét alkotni (megbirkózni és húzni); magok (homok vagy fém) hozza létre a belső 90°-os átjárót.
  • Forma összeszerelés: A két formafelet összefogjuk; kapurendszerek (sprue, futó, felszálló) közvetlen fémolvadékhoz és betáplálási zsugorodáshoz adják.
  • Fém öntés: Olvadt szénacél (1,530–1550°C) vagy sárgaréz (900-950°C) beleöntik a fúvókába; A felszállók úgy vannak méretezve, hogy további fémet biztosítsanak, amikor az öntvény lehűl és zsugorodik.
  • Shakeout & Tisztítás: Hűtés után (2–4 óra kistesteknél, 8– 12 óra nagyoknál), a penész széttörik (shakeout); az öntvény szemcseszórásos (szemcseméret 60-80) homok eltávolítására.

• Kulcsmutatók: Mérettűrés ±0,2 mm; felületi érdesség Ra 25–50 μm (megmunkálás előtt); mechanikai tulajdonságok (szakítószilárdság ≥485 MPa az A105 esetében) öntött kuponok szakítóvizsgálatával igazolt.

Kovácsolás

A kovácsolást nagynyomású szeleptestekhez használják (ANSI osztály 2500–4500) ahol az erő és a fáradtságállóság kritikus (PÉLDÁUL., erőművi kazán tápvízszelepei).

Az eljárás a fémszemcséket igazítja a mechanikai teljesítmény javítása érdekében.

• Folyamatáramlás:

• • Billet előkészítés: Fém tuskó (A182 F91 ötvözött acél, Hastelloy C276) súlyra vágják (10–15% többlet a kovácsolási veszteség figyelembevételéhez) és 1100–1300°C-ra melegítjük (ausztenitesítési hőmérséklet acélnál).
  • Meleg kovácsolás: A felmelegített tuskót egy szerszámba préselik (a szeleptesthez hasonló alakú) hidraulikus prések segítségével (1,000– 5000 tonna);
    a 90°-os átjárót zárt szerszámos kovácsolás kombinációjával alakítják ki (külső forma) és piercing (belső átjáró).
  • Hőkezelés: A kovácsolt testek lágyításon mennek keresztül (800-900°C, 2-4 óráig tartott, hűteni 50°C/óra) a maradék stressz csökkentésére;
    erősen ötvözött karosszériák (Hastelloy C276) oldatos izzítást kapnak (1,150° C, vízben kioltva) a korrózióállóság helyreállítására.
  • Megmunkálási előkészítés: A kovácsolt testeket durván megmunkálják a vaku eltávolításához (felesleges fém) és a méreteket a végső specifikációkhoz képest ±0,5 mm-en belülre kell vinni.

• Kulcsmutatók: Gabonaáramlás beállítása (makromaratással ellenőrizve); szakítószilárdsága 20-30%-kal nagyobb, mint az öntött testeknél (PÉLDÁUL., A182 F91 kovácsolt: ≥690 MPa vs. öntvény: ≥620 MPa); keménység HB 180–220 (izzítás után).

Trim megmunkálás (Dugó, Ülőgyűrű, Ketrec)

A trim (dugó, ülésgyűrű, ketrec) közvetlenül szabályozza az áramlást és a tömítést, így megmunkálása mikron szintű pontosságot igényel.

A gyakori anyagok közé tartozik a 17-4PH rozsdamentes acél, Csillag 6 (kobalt ötvözet), és volfrámkarbid bevonatú acél.

CNC fordulás & Marás

• Folyamat:

• • Üres előkészítés: Vágja le a nyersdarabokat (PÉLDÁUL., 17-4PH kerek rúd) hosszára vágják és hőkezelik (1050 °C-on lágyított oldat, 480°C-on érlelik) hogy elérje a HB 300–320 keménységet.
  • CNC fordulás: 5-tengelyes CNC esztergák (PÉLDÁUL., Haas UMC-750) alakítsa ki a dugó külső profilját (PÉLDÁUL., parabolikus, V-bevágott) átmérőtűréssel ±0,01 mm; az ülékgyűrű tömítőfelületét ≤0,005 mm-es síkságra fordítják.
  • CNC őrlés: Többportos ketrecekhez, A CNC marók 8-12 precíziós lyukat fúrnak (átmérő ±0,02 mm) egyenlő szögben szakaszos áramlási útvonalak létrehozásához;
    A V-hornyú dugók hornyait huzal EDM-en keresztül vágják (elektromos kisüléses megmunkálás) a szögpontossághoz ±0,1°.

• Key Controls: Vágószerszámok (gyémánt bevonatú keményfém 316L-hez, CBN a Stellite számára 6) Az anyag deformációjának elkerülésére használják; hűtőfolyadék (szintetikus rozsdamentes acélhoz, ásványolaj ötvözetekhez) tartja a hőmérsékletet <50°C hőmérsékleten a hőtágulási hibák elkerülése érdekében.

Lefoglalás (Tömítő felület kikészítés)

• Cél: Légmentesen tömítsen a dugó és az ülésgyűrű között (kritikus az ISO számára 5208 V/VI osztályú szivárgás).
• Folyamat:

• • Lefedő vegyület kiválasztása: Finom szemcséjű timföld (0.5-1 μm) fém-fém burkolatokhoz; gyémánt paszta (0.1 μm) puha ülőfelületű díszítéshez (PTFE bevonatú dugó).
  • Lapozási művelet: Az ülékgyűrű egy lelapológéphez van rögzítve; a dugót ellenőrzött erővel nyomják rá (50-100 N) és 50-100 ford./perc sebességgel forog.
    A folyamatot fokozatosan finomabb vegyületekkel ismételjük, amíg a tömítőfelület Ra ≤0,4 μm-t el nem ér..
  • Ellenőrzés: A tömítőfelületeket optikai profilometriával ellenőrzik az érdesség és a síkság megerősítése érdekében; "fénypróba" (tartsa a csatlakozódugót és az ülést egy fényforráshoz képest) biztosítja a rések hiányát.

Bevonat (Kopás/korrózióállóság)

• Volfrámkarbid bevonat: Csiszoló iszapokban használt díszítéshez (bányászati, szennyvíz), Hvof (nagy sebességű oxigén üzemanyag) permetezéssel 50–100 μm-es volfrámkarbid bevonatot visznek fel a dugóra és az ülésgyűrűre.
  A bevonatot Ra ≤0,8 μm-re és HV 1200–1600 keménységre csiszolják.
• PTFE bevonat: Élelmiszeri/gyógyszerészeti berendezéshez, 20-30 μm-es PTFE bevonatot viszünk fel elektrosztatikus szórással, és 380°C-on térhálósítjuk.
  A bevonat megfelel az FDA követelményeinek 21 CFR rész 177 és súrlódási együtthatója van 0.04 (csökkenti a szár kopását).

7. A szöggömbszelepek ipari alkalmazásai

Szöggömb szelepek széles körben használják számos iparágban, ahol áramlás átirányítása, pontos fojtószelep, és kompakt csőelrendezések szükségesek.

Az egyedi 90° áramlási út és robusztus fojtóképesség mindkettőre alkalmassá tegye őket nagynyomású/hőmérsékletű rendszerek és kritikus vezérlési alkalmazások.

8. Versenyképes összehasonlítás: Angle Globe vs. Hasonló szelepek

Kulcsfontosságú betekintések:

• Szöggömb szelepek számára ideálisak precíz fojtás és irányított áramlás szűk elrendezésekben.
• Egyenes gömb szelepek hasonló vezérlést biztosítanak, de több csőhelyre van szükségük.
• Golyós szelepek kitűnjön gyors be-/kikapcsolási műveletek minimális nyomáseséssel.
• Szög Ellenőrizze a szelepeket vannak egyirányú, automata szelepek, megakadályozza a visszafolyást, miközben kompakt, szögletes csőelrendezések.

9. Következtetés

Szöggömb szelepek sokoldalú vezérlőszelepek, amelyek kiegyensúlyozzák a precíz fojtást, jó kavitációszabályozás és kompakt csőelrendezés.

Megfelelő anyag és díszítés kiválasztása, pontos méretezés (Kv/Cv), A P–T képességre és a professzionális aktuátorspecifikációra való odafigyelés elengedhetetlen előnyeik felismeréséhez.

Használjon lépcsőzetes díszítőelemeket és edzett anyagokat az eróziós kezeléshez, éles terhelésű csomagolás az emisszió szabályozásához, és a szállító Cv/nyomaték adatai a működtetőelem méretének véglegesítéséhez.

GYIK

A szöggömbszelepek kétirányúak?

Sokukat egyirányú kiszolgálásra tervezték, nyomással segített tömítéssel; azonban a megfelelően megtervezett duplaüléses vagy kiegyensúlyozott kárpitok kétirányú lehetőséget biztosítanak – ellenőrizze a gyártó specifikációit.

Hogyan válasszak egy szöggömb és egy Y-mintás földgömb között??

Az Y-minta csökkenti az áramlási-elfordulási szöget és a nyomásesést, de gyakran a fojtás pontosságának csökkenésével.

Válassza az Y-mintát, ahol az alacsonyabb ΔP és a csökkentett működtető nyomaték a prioritás.

Milyen anyagot használjak tengervízben lévő sarokgömbszelephez??

Duplex 2205 rozsdamentes acél (Fa 32–35) ideális. Ellenáll a tengervíz korróziójának (arány <0.002 mm/év) és nagy szilárdságú, felülmúló 304 (kiütési kockázat) vagy szénacél (gyors rozsdásodás).

Hogyan előzhetem meg a kavitációt egy szöggömbszelepben??

Használjon többportos fokozatos trimmelést a ΔP fokozatos csökkentésére (minden szakaszban <10 PSI), növelje a szelepet kisebb sebességre, vagy melegítse fel a folyadékot a gőznyomás növelésére.

Súlyos kavitáció esetén, válasszon Venturi- vagy feláldozóbetét-betéteket.

Használhatók-e szögletes gömbszelepek ESD-hez??

Igen – a rugós visszatérésű pneumatikus hajtóművek 1-3 másodperc alatt érik el a teljes löketet, megfelel az ESD követelményeknek.

Viszont, kevésbé pontosak, mint az elektromos működtetők; használja őket az ESD be- és kikapcsolásához, nem folyamatos moduláció.

Mi a tipikus élettartama egy sarokgömbszelepnek magas hőmérsékletű gőzben??

4-6 év megfelelő karbantartás mellett. Használd a Stellite-ot 6 vágás (ellenáll az oxidációnak) és grafit csomagolás (magas hőm), és évente ellenőrizze a berendezést.