Válvula do globo ângulo | Fundição personalizada & Soluções OEM

1. Introdução

Um Válvula do globo ângulo é uma válvula globo especializada, onde o caminho do fluxo gira aproximadamente 90 ° dentro do corpo.

Ele combina capacidade robusta de limitação/controle com um layout de tubulação compacto e fácil acesso para manutenção.

As válvulas de globo ângulo são escolhidas onde o redirecionamento do fluxo, modulação precisa, Controle de cavitação e tubulação compacta são prioridades - as aplicações típicas incluem controle de vapor, Regulação da água de alimentação, dosagem química, e sistemas HVAC.

Este artigo explica o design, desempenho, Dados de seleção e engenharia prática para que você possa especificar, Tamanho e operar válvulas de ângulo com confiança.

2. O que é uma válvula de globo ângulo?

Um ângulo válvula globo é uma forma especializada de válvula global na qual a entrada e a saída são organizadas em aproximadamente 90 graus um com o outro, criando um Em forma de L. Caminho de fluxo dentro de um único corpo de válvula.

Isso elimina a necessidade de um cotovelo de tubo separado e reduz a pegada geral do sistema.

Como todas as válvulas globais, A válvula do globo ângulo regula o fluxo de fluido movendo um disco (ou plugue) linearmente contra a assento estacionário.

Sua principal vantagem está em combinar Precisão de controle de fluxo com Redirecionamento de fluxo, Tornando -o valioso em sistemas onde o layout da tubulação, restrições de espaço, ou gerenciamento de condensado é crítico.

Principais características das válvulas do Globo Angle

• Redirecionamento de fluxo compacto: Turn de 90 ° embutido reduz os acessórios externos, peso, e queda de pressão de cotovelos adicionais.
• Capacidade de estrangulamento: Fornece controle de fluxo estável e preciso, Superior a válvulas de portão ou borboletas.
• Designs de acabamentos versáteis: Disponível com plug, jaula, ou acabamentos de disco de inclinação para otimizar o controle, minimizar a cavitação, ou melhorar a resistência à erosão.
• Eficiência de manutenção: O capa e o acesso de acabamento permitem inspeção e substituição mais fáceis sem desmontar as execuções longas de tubos.
• Vantagens de condensado e drenagem: Especialmente eficaz em Serviço a vapor, onde o padrão de ângulo facilita a remoção de gases de condensado e não condensáveis.

3. Design básico e componentes das válvulas do Globo Angle

O Válvula do globo ângulo é projetado para combinar o controle preciso do fluxo com a geometria que economiza espaço.

Seu design renota fluido através de um 90° gire dentro do corpo da válvula, eliminando a necessidade de um acessório de cotovelo separado.

Anatomia de uma válvula de globo ângulo

Os principais componentes incluem:

• Corpo (padrão de ângulo): O limite de pressão principal formando o caminho de fluxo em forma de L em forma de 90 °. Normalmente fundido ou forjado.
• Capô: Abriga o caule, embalagem, e guias. Aparafusado ou soldado ao corpo para selar.
• Disco/plug: O elemento móvel que regula o fluxo. Pode ser plano, cônico, ou em forma de plugue, dependendo do serviço.
• Anel do assento: Superfície estacionária de vedação, geralmente com carrinho ou substituível para resistência ao desgaste.
• Tronco: Conecta o atuador/roda de mão ao disco, fornecendo movimento linear.
• Embalagem: Grafite, PTFE, ou materiais elastoméricos usados ​​ao redor do caule para evitar vazamentos.
• Wheel Wheel/Atuator: Operador manual ou automatizado, fornecendo movimento de haste.
• Jugo & Glândula: Suporte estrutural para o atuador e ajuste de embalagem.
• Jaula (opcional): Usado em variantes de controle para reduzir o ruído, vibração, e cavitação encenando a queda de pressão.

Variantes de válvulas de globo ângulo

• Válvula global de ângulo de padrão Y: Combina o redirecionamento de 90 ° com um corpo em forma de Y, Drop de pressão reduzindo ainda mais (ΔP 10% Designs de ângulo inferior ao padrão) e melhorando a capacidade de fluxo (Cv 15% mais alto). Ideal para fluidos de alta velocidade (por exemplo, Turbinas a vapor).
• Válvula globo de ângulo de assento removível: Anéis de assento são rosqueados ou aparafusados ​​para facilitar a substituição, estendendo a vida da válvula por 50% (Não há necessidade de substituir o corpo inteiro se o assento usar).
• Válvula globo de ângulo guiado por gaiola: Controles da gaiola alinhamento de plugue, Reduzindo a vibração e o desgaste - a vida do serviço estendida por 40% em aplicações de alta velocidade.
• Tilting-Disc vs.. Designs de plug: Designs de disco de inclinação (DISC dicas para abrir/fechar) ofereça uma resposta mais rápida (10% Válvulas mais rápidas do que plug) mas menor precisão; Os projetos de plug fornecem ± 0,5% de precisão do fluxo, Adequado para controle crítico.

Materiais de construção

O desempenho, durabilidade, e a segurança de uma válvula de globo ângulo depende muito dos materiais usados ​​para o seu corpo, aparar, embalagem, e juntas.

Corpo & Materiais do capô

O corpo da válvula e o capô formam o limite de pressão primária. As opções comuns incluem:

Materiais de acabamento (Disco, Assento, Tronco)

Os componentes de acabamento são expostos ao contato direto do fluido e desgaste. Os materiais são selecionados com base em Resistência à erosão, dureza, e requisitos de vedação.

4. Mecânico & Performance de vedação da válvula de globo ângulo

A reputação da válvula do Globo Angle por desligamento apertado e limitação precisa hastes de suas características mecânicas de design e vedação.

Ao contrário das válvulas de portão ou borboleta, que dependem de vedação deslizante ou rotacional, o globo ângulo emprega um Contato linear plug-to-assembe, que concentra a carga em uma área menor para vedação eficaz.

Tipos de vedação

As válvulas do Globo Angle estão disponíveis com várias configurações de vedação, dependendo das condições de serviço:

Desempenho da classe de vazamento

A classe de vazamento define com que força uma válvula pode desligar em condições de teste padrão. Para válvulas de globo ângulo, Depende do desempenho Design do assento, Material do assento, e padrão de teste.

ANSI/FCI 70-2 (Classes de vazamento da válvula de controle)

• Classe IV (≤0,01% do vazamento de CV nominal): Padrão para a maioria das válvulas de ângulo de ângulo de metal a metal.
• Classe V. (≤0.0005 ml por psi por polegada o assento. por meu): Selagem de alta integridade para isolamento crítico (por exemplo, Água de alimentação da caldeira, vapor de alta pressão).
• Classe VI (Tight-tight, ≤0,15 ml/min por polegada de diâmetro do assento): Típico para válvulas de globo ângulo de tratamento suave com PTFE, ESPIAR, ou vedações de elastômero.

Bidirecional vs.. Vedação unidirecional

• Vedação unidirecional: O assento foi projetado para selar contra o fluxo de uma direção (entrada → saída).
  Mais comum em globos de ângulo, Como o caminho de fluxo de 90 ° naturalmente direciona a pressão para o assento.
• Vedação bidirecional: Projeto de assento simétrico veda -se contra o fluxo de qualquer direção.
  Usado em sistemas com riscos de fluxo reverso (por exemplo, Linhas de recirculação da bomba). Adiciona 10 a 15% ao custo da válvula, mas elimina os requisitos da válvula de retenção.

Melhores práticas de embalagem de caule

• Embalagem carregada ao vivo: As glândulas com mola mantêm compressão constante de embalagem como desgaste dos materiais, reduzindo emissões fugitivas por 90% (Atende ao método EPA 21 para COV).
• Embalagem de várias camadas: Camadas alternadas de folha de grafite e metal (Para alta temperatura) ou PTFE e EPDM (para produtos químicos) Melhorar a integridade do selo - a vida útil do serviço estendida por 2 a 3 anos.
• Capoto de ventilação: Pequenas aberturas no acúmulo de pressão de liberação do capô da degradação da embalagem, Prevenindo a explosão do caule (crítico para sistemas de alta pressão, ANSI CLASSE 3000+).

5. Pressão -temperatura (P - t) Capacidade e padrões

A pressão -temperatura (P - t) Desempenho de válvulas de ângulo globo é ditado por seleção de materiais, Classe de design, e conformidade com os padrões de válvulas globais.

Uma vez que as válvulas do Globo Angle são frequentemente aplicadas em Serviço a vapor, produtos químicos corrosivos, e sistemas criogênicos, O conhecimento preciso de seus limites é fundamental para a operação segura e a confiabilidade do ciclo de vida.

Tabela de classificação P -T para materiais comuns

Padrões aplicáveis

As válvulas de globo ângulo são projetadas, fabricado, e testado em códigos internacionais rígidos para garantir a consistência do desempenho:

• ASME B16.34 - Define classificações P -T, espessura da parede, e materiais para válvulas industriais.
• API 602 -Abrange válvulas globais forjadas de pequeno futebol (≤2 polegadas, Classe 800–4500), frequentemente usado em linhas de alta pressão.
• ISO 5211 - padroniza as dimensões de montagem do atuador, permitindo a intercambiabilidade entre os fabricantes de atuadores.
• API 598 / ISO 5208 - Especifique testes de vazamento hidrostático e de assento (concha: 1.5 × MOP; assento: 1.1 × MOP).
• MSS SP-81 / SP-118 -Defina as dimensões presencia, Garantir a compatibilidade com layouts de tubulação.
• EM 12516 - Padrão europeu para resistência à válvula e classificações P -T, frequentemente aplicado em sistemas de classe PN.

6. Processos de fabricação da válvula global de ângulo

A fabricação de válvulas de globo angular exige controle rigoroso sobre precisão geométrica, Integridade do material, e consistência do desempenho - cada etapa do processo é adaptada para otimizar o redirecionamento de fluxo de 90 ° da válvula, confiabilidade de vedação, e durabilidade a longo prazo.

Fabricação corporal

O corpo da válvula é o núcleo estrutural que inclui o caminho do fluxo e redireciona o fluido a 90 °, Portanto, seu processo de fabricação é determinado pela classificação de pressão, Tipo de material, e volume de produção.

Dois métodos dominantes são fundição (para geometrias complexas e alto volume) e forjamento (Para aplicações de alta resistência e alta pressão).

Fundição

Fundição é ideal para produzir corpos com passagens internas complexas (por exemplo, Radioused 90 ° dobras, Cavidades de várias portas) e é econômico para volumes de produção média a alta.

Fundição de investimento (Fundição com cera perdida)

• Aplicativo: Alta precisão, corpos resistentes à corrosão (316L aço inoxidável, Hastelloy C276) para serviços críticos (produtos farmacêuticos, óleo offshore & gás).
• Fluxo de processo:

• • Criação de padrão de cera: 3Padrões de cera impressos em D. (tolerância ± 0,03 mm) Replicar a passagem interna de 90 ° do corpo da válvula e as características externas - 3D A impressão elimina as incompatibilidades de molde comuns na injeção tradicional de cera.
  • Construção de conchas de cerâmica: Os padrões de cera são mergulhados em pasta de cerâmica (Alumina-sílica) e revestido com areia; A concha é seca na umidade controlada (40–60%) Para formar um molde rígido (6–8 camadas, espessura total de 5 a 10 mm).
  • DeWaxing & Disparo: A concha é aquecida para 1.000 a 1.100 ° C para derreter e drenar a cera (DeWaxing) e sinterizado o cerâmico (disparo), Criando um molde poroso que suporta temperaturas de metais fundidos.
  • Derramamento de metal: Metal fundido (por exemplo, 316L a 1.500 ° C., Hastelloy C276 a 1.450 ° C) é derramado na concha sob vácuo para evitar a porosidade; O molde é resfriado a 50 a 100 ° C/hora para evitar rachaduras térmicas.
  • Remoção da concha & Acabamento: A concha de cerâmica é quebrada por vibração; O corpo fundido está jateado de areia (Tamanho da coragem 80–120) Para remover a cerâmica residual, depois aparado para remover os risers de fundição.

• Métricas -chave: Tolerância dimensional ± 0,05 mm (crítico para alinhamento de passagem de 90 °); porosidade <0.5% (testado via raio-x); rugosidade da superfície RA 12,5–25 μm (antes da usinagem).

Fundição em Areia

• Aplicativo: Corpos de pressão de baixa a média (aço carbono A105, Brass C36000) Para uso industrial geral (AVAC, tratamento de água).
• Fluxo de processo:

• • Preparação de molde: Areia ligada a resina (Resina fenólica + areia de sílica) é compactado em torno de um padrão de metal (alumínio ou ferro fundido) Para formar duas metades (lidar e arrastar); núcleos (areia ou metal) Crie a passagem interna de 90 °.
  • Conjunto do molde: As duas metades de molde são presas; Sistemas de bloqueio (Sprue, corredor, riser) são adicionados ao encolhimento direto de metal fundido e alimentação.
  • Derramamento de metal: Aço carbono fundido (1,530–1.550 ° C.) ou latão (900–950 ° C.) é derramado no sprue; Risers são dimensionados para fornecer metal adicional à medida que a fundição esfria e encolher.
  • Shakeout & Limpeza: Depois de esfriar (2–4 horas para corpos pequenos, 8–12 horas para grandes), O molde está separado (Shakeout); O elenco é atirado (Tamanho da coragem 60–80) para remover areia.

• Métricas -chave: Tolerância dimensional ± 0,2 mm; rugosidade da superfície RA 25–50 μm (antes da usinagem); propriedades mecânicas (resistência à tração ≥485 MPa para A105) Verificado por meio de testes de tração de cupons de elenco.

Forjamento

A forjamento é usada para corpos de válvula de alta pressão (ANSI CLASSE 2500–4500) onde resistência à força e fadiga são críticas (por exemplo, válvulas de água da caldeira da usina).

O processo alinha grãos de metal para melhorar o desempenho mecânico.

• Fluxo de processo:

• • Preparação de boleto: Tarugos de metal (A182 F91 Alloy Steel, Hastelloy C276) são cortados em peso (10–15% em excesso para explicar a perda de perda) e aquecido a 1.100-1.300 ° C (temperatura de austenitização para aço).
  • Forjamento a Quente: O tarugo aquecido é pressionado em um dado (em forma de corpo da válvula) usando prensas hidráulicas (1,000–5.000 toneladas);
    A passagem de 90 ° é formada por meio de uma combinação de forjamento de morrer fechado (forma externa) e piercing (passagem interna).
  • Tratamento térmico: Corpos forjados passam por recozimento (800–900 ° C., realizado de 2 a 4 horas, resfriado 50 ° C/hora) Para reduzir o estresse residual;
    corpos de alta liga (Hastelloy C276) receber recozimento da solução (1,150°C, extinto em água) para restaurar a resistência à corrosão.
  • Preparação de usinagem: Os corpos forjados são de forma difícil para remover o flash (excesso de metal) e traga dimensões para ± 0,5 mm das especificações finais.

• Métricas -chave: Alinhamento de fluxo de grãos (Verificado por macrootching); força de tração 20-30% maior que os corpos fundidos (por exemplo, A182 F91 forjado: ≥690 MPa vs.. elenco: ≥620 MPa); dureza HB 180–220 (Após o recozimento).

Apare a usinagem (Plugue, Anel do assento, Jaula)

O acabamento (plugue, anel do assento, jaula) controla diretamente o fluxo e a vedação, Portanto, sua usinagem requer precisão no nível de mícrons.

Os materiais comuns incluem aço inoxidável de 17 a 4ff, Estelites 6 (liga cobalta), e aço revestido de carboneto de tungstênio.

Torneamento CNC & Fresagem

• Processo:

• • Preparação em branco: Aparar em branco (por exemplo, 17-4PH Bar redondo) são cortados até o comprimento e tratados termicamente (Solução recozida a 1.050 ° C, Idade a 480 ° C.) Para alcançar a dureza HB 300–320.
  • Torneamento CNC: 5-tornos de eixo CNC (por exemplo, Haas UMC-750) moldar o perfil externo do plug (por exemplo, parabólico, Em v-nooth) com tolerância ao diâmetro ± 0,01 mm; A superfície de vedação do anel do assento é transformada em uma planicidade de ≤0,005 mm.
  • Fresagem CNC: Para gaiolas de várias portas, Drill CNC Mills 8–12 orifícios de precisão (diâmetro ± 0,02 mm) em ângulos iguais para criar caminhos de fluxo em fase;
    Os plugues de entornecimentos em V têm seus entalhes cortados via arame EDM (usinagem de descarga elétrica) Para precisão do ângulo ± 0,1 °.

• Controles de chave: Ferramentas de corte (carboneto revestido de diamante por 316L, CBN para estrelito 6) são usados ​​para evitar a deformação do material; refrigerante (sintético para aço inoxidável, óleo mineral para ligas) mantém a temperatura <50° C para evitar erros de expansão térmica.

Laping (Final de vedação acabamento da superfície)

• Propósito: Alcançar a vedação hermética entre o plugue e o anel do assento (crítico para ISO 5208 Classe V/VI vazamento).
• Processo:

• • Seleção de compostos de lapidação: Alumina de grão fino (0.5–1 μm) para acabamento metal-metal; pasta de diamante (0.1 μm) para acabamento suave (Plugue revestido com PTFE).
  • Operação de lapidação: O anel do assento está preso a uma máquina de lapidação; O plugue é pressionado contra ele com força controlada (50–100 n) e girou a 50 a 100 rpm.
    O processo é repetido com compostos progressivamente mais finos até a superfície de vedação atingir RA ≤0,4 μm.
  • Verificação: As superfícies de vedação são inspecionadas por perfilometria óptica para confirmar a rugosidade e a nivelamento; um "teste de luz" (Segurando o plugue e o assento juntos contra uma fonte de luz) não garante lacunas.

Revestimento (Resistência à abrasão/corrosão)

• Revestimento de carboneto de tungstênio: Para acabamentos usados ​​em lamas abrasivas (mineração, águas residuais), HVOF (Combustível de oxigênio de alta velocidade) A pulverização aplica um revestimento de tungstênio de 50 a 100 μm.
  O revestimento é fundamental para RA ≤0,8 μm e dureza HV 1.200-1.600.
• Revestimento de PTFE: Para alimentos/acabamentos farmacêuticos, Um revestimento PTFE de 20 a 30 μm é aplicado por pulverização eletrostática e curada a 380 ° C.
  O revestimento encontra FDA 21 Parte cfr 177 e tem um coeficiente de atrito de 0.04 (reduzindo o desgaste do caule).

7. Aplicações da indústria de válvulas de globo angular

Válvulas de Globo ângulo são amplamente utilizados em vários setores onde Redirecionamento de fluxo, limitação precisa, e layouts de tubulação compactos são necessários.

O único deles 90° Caminho de fluxo e capacidade de limitação robusta torne -os adequados para ambos sistemas de alta pressão/temperatura e Aplicações de controle crítico.

8. Comparação competitiva: Ângulo globo vs.. Válvulas semelhantes

Insights principais:

• Válvulas de Globo ângulo são ideais para limitação precisa e fluxo direcional em layouts apertados.
• Válvulas retas do globo Forneça controle semelhante, mas precisa de mais espaço de tubulação.
• Válvulas de esfera Excel in Operações rápidas para ligar/desligar com queda de pressão mínima.
• Ângulo Verifique as válvulas são unidirecional, Válvulas automáticas, Prevendo o refluxo enquanto se encaixa no compacto, layouts de tubulação em ângulo.

9. Conclusão

Globo ângulo válvulas são válvulas de controle versáteis que equilibram a limitação precisa, Bom controle de cavitação e layout de tubulação compacta.

Material adequado e seleção de acabamentos, dimensionamento preciso (Kv/cv), Atenção à capacidade P -T e especificações do atuador profissional são essenciais para realizar suas vantagens.

Use acabamentos e materiais endurecidos para serviço erosivo, Embalagem carregada ao vivo para controle de emissão, e dados de torque do fornecedor para finalizar o dimensionamento do atuador.

Perguntas frequentes

São válvulas de globo ângulo bidirecional?

Muitos são projetados para serviço unidirecional com vedação assistida por pressão; No entanto, os acabamentos duplos ou equilibrados adequadamente projetados fornecem capacidade bidirecional-verifique a especificação do fornecedor.

Como faço para escolher entre um globo ângulo e um globo de padrão y?

O padrão Y reduz o ângulo de rotação do fluxo e a queda de pressão, mas geralmente com alguma perda de precisão de aceleração.

Escolha o padrão y onde o torque mais baixo ΔP e o atuador reduzido são prioridades.

Que material devo usar para uma válvula globo ângulo na água do mar?

Dúplex 2205 aço inoxidável (Madeira 32–35) é ideal. Resiste à corrosão da água do mar (avaliar <0.002 mm/ano) e tem alta força, superando 304 (risco de picar) ou aço carbono (Rápida ferrugem).

Como faço para evitar a cavitação em uma válvula de globo ângulo?

Use acabamento em múltiplas portas para reduzir Δp incrementalmente (cada estágio <10 psi), aumentar a válvula para diminuir a velocidade, ou aqueça o fluido para aumentar sua pressão de vapor.

Para cavitação grave, Selecione Venturi ou acabamentos de inserção de sacrifício.

As válvulas globais de ângulo podem ser usadas para ESD?

Sim-os atuadores pneumáticos da prole-retorno alcançam derrame total em 1 a 3 segundos, atendendo aos requisitos de ESD.

No entanto, Eles são menos precisos do que os atuadores elétricos; Use -os para ON/OFF ESD, modulação não contínua.

Qual é a vida útil típica de uma válvula de globo ângulo em vapor de alta temperatura?

4–6 anos com manutenção adequada. OUS STELLIES 6 aparar (resiste a oxidação) e embalagem de grafite (alta temperatura), e inspecionar aparar anualmente.