Что такое шариковый клапан? Принцип работы, Типы & Использование

1. Введение

Шаровой клапан-это четверть поворотных клапанов, которые управляют потоком жидкости, используя пустую, Поворотный мяч.

Известен своей простой операцией, плотные возможности герметизации, и долговечность, Они широко используются в разных отраслях, от нефти и газа до пищевой промышленности.

Их универсальность и эффективность делают их одним из наиболее широко принятых типов клапанов в системах обработки жидкости.

2. Что такое шариковый клапан?

Основной принцип работы

А мяч клапан это тип клапана с четвертью режима, который использует сферический мяч с пустым центром (известный как отверстие) контролировать поток жидкостей или газов.

Когда отверстие мяча выровнена с путем потока, клапан открыт; Когда он вращается 90 степени, Путь потока блокируется, и клапан закрыт.

Шариковые клапаны широко признаны за их плотные возможности отключения, Простая операция, и долговечность.

Принцип работы

Шар внутри корпуса клапана связан с корень, который работает вручную (через рычаг или ручку) или автоматически (через привод). У мяча есть отверстие (дыра) через центр:

• Открытая позиция: Когда ручка повернута, поэтому отверстие выравнивается с трубопроводом, Жидкость течет свободно.
• Закрытая позиция: Когда ручка вращается на 90 °, Сплошная сторона шарика блокирует путь потока.

3. Основные компоненты и материалы шарикового клапана

Компонентные функции подробно

Корпус клапана:

Внешняя оболочка поддерживает структурную целостность и обеспечивает сдерживание давления.

Это может быть цельный, два часа, или три часа в зависимости от потребностей дизайна (например, обслуживание или компактность).

Мяч:

Полая или твердая сфера имеет точность, чтобы обеспечить поток жидкости при выровнке с трубопроводом. В full-port designs, склоны соответствует диаметру трубы для минимальной потери давления.

Места:

Расположен вокруг мяча, Они создают утечку. Они должны выдержать температуру, давление, и химическое воздействие.

PTFE является общим для общего обслуживания; Усиленные сиденья используются в применении высокого давления или абразивного.

Корень:

Передает крутящий момент от ручки или привода на мяч. Проектирование сбоя, защищенная от ствола, обеспечивает безопасность в системах высокого давления, предотвращая выброс ствола под давлением.

Печать и уплотнительные кольца:

Эти вторичные компоненты герметизации обеспечивают плотность вдоль стебля и между внутренними интерфейсами, Улучшение долговечности и снижение технического обслуживания.

Ручка или привод:

Ручки ручного управления распространены в системах низкого цикла или низкого давления. Для дистанционного управления или автоматизации, электрический, пневматический, или гидравлические приводы монтируются на стебель.

Конечные соединения:

Выбор зависит от системы трубопровода. Резьбовые концы используются для систем с небольшим диаметром, фланцевые концы для высокого давления или промышленного использования, и сварные швы для постоянных установок.

4. Типы шариковых клапанов

Шаровые клапаны представляются в различных проектах для удовлетворения разнообразных потребностей таких отраслей, как нефть и газ, химическая обработка, фармацевтика, очистка воды, и производство электроэнергии.

Их конфигурация, определяемая по размеру порта, Конструкция тела, Тип сидения, and actuation—directly affects performance, обслуживание, управление потоком, и стоимость.

Полный шаровой клапан (Полный отверстие)

• Дизайн: Внутренний диаметр отверстия мяча соответствует диаметру трубопровода, разрешение беспрепятственного потока жидкости.

  

• Техническое преимущество:

• • Практически без падения давления.
  • Включает трубопровод (Очистка с помощью пилигированного устройства).
  • Идеально подходит для систем с высокой точностью, поскольку она уменьшает турбулентность и мертвые зоны жидкости.

• Пример использования: В Фармацевтическая обработка, Полные портовые клапаны обеспечивают чистоту и минимальный сдвиг на чувствительных жидкостях, таких как клеточные культуры или инъекционные растворы.

Уменьшенный шаровой клапан порта (Стандартное отверстие)

• Дизайн: Внутреннее отверстие мяча меньше диаметра трубы, Создание ограничения, подобного Вентури,.

  

• Техническое преимущество:

• • Более низкая стоимость и вес.
  • Подходит, когда точный контроль потока не является критическим.

• Компромисс: Вызывает незначительную потерю давления, Не подходит для свиньи трубопроводы.
• Общее использование: Коммерческие системы HVAC, где нежелательная потеря давления приемлема и экономическая эффективность является приоритетом.

V-порт-шаровой клапан

• Дизайн: Мяч или сиденье имеет вырез в форме «V».

  

• Функциональность: Позволяет тонко настроенный контроль потока жидкости, когда шарик вращается. Скорость потока увеличивается нелинейно, сделать его идеальным для пропорционального контроля.
• Техническое преимущество:

• • Точная модуляция потока жидкости.
  • Предлагает характеристики управления, аналогичные глобусам с более низкой потерей давления.

• Критическое примечание: Требуются более сильные сиденья и приводы с высоким точкой для обработки эрозии дросселя.
• Пример: Используется в химические системы дозирования, пара впрыска, и водоочистные сооружения где точная модуляция потока жизненно важна.

Многопортовые шариковые клапаны (3-Путь и 4-й)

• Типы:

• • L-порт: Направляет поток между двумя из трех портов (например, вход в выход A или B).
  • Т-порт: Может смешать или отвлечь поток среди всех трех портов.

    

• Техническое преимущество:

• • Уменьшает количество клапанов, необходимых в системах трубопровода.
  • Упрощает сантехнику в смешивании, отвлекающий, или обходные приложения.

• Материалы примечание: Часто изготовлен из нержавеющей стали или углеродистой стали с PTFE для коррозийной среды.
• Пример: В СИП (Очистка на месте) Системы в производстве продуктов питания и напитков, 3-Клапаны перенаправляют чистящие средства без необходимости разборки системы.

Установленные шариковые клапаны

• Дизайн: Мяч фиксируется и поддерживается подшипниками на обоих концах (верхние и нижние переходы). Сиденья загружены, чтобы двигаться к мячу.

  

• Техническое преимущество:

• • Может справиться с очень высоким давлением (например, ANSI Class 1500–2500).
  • Снижение эксплуатационного крутящего момента из -за фиксированного мяча.
  • Усиленное уплотнение с двойным блоком и возможностями кровотечения.

• Данные о производительности: В газопроводных системах, шариковые клапаны 6d пожар может безопасно изолировать давление над 10,000 пси с четвертью режимом.
• Общее использование: Станции сжатия природного газа, Терминалы СПГ, подводные операции, и Высокие трубопроводы.

Плавающий шариковый клапан

• Дизайн: Шар подвешен между двумя сиденьями и может немного двигаться под давлением, чтобы улучшить уплотнение вниз по течению.

  

• Техническое преимущество:

• • Простая конструкция.
  • Хорошо для двунаправленного уплотнения.
  • Подходит для применения давления с низким и средним..

• Ограничение: Не идеально подходит для больших диаметров или очень высокого давления из -за уплотнения напряжения.
• Пример: Широко используется в резервуары для хранения топлива, Система питьевой воды, и Процесс, установленные на занох.

Верхний шар -клапан ввода

• Дизайн: Внутренние внутренности клапана можно получить сверху, пока клапан остается в трубопроводе.

  

• Техническое преимущество:

• • Облегчает встроенное обслуживание, экономия времени простоя.
  • Идеально подходит для систем, где необходима частая проверка.

• Согласие: Обычно производится 6d пожар или ASME B16.34.
• Пример: Развернуто в Углеводородные единицы переработки, где непрерывная эксплуатация является критической и простоя.

Боковой вход / Шаровой клапан с разделенным телом

• Дизайн: Корпус клапана собирается из двух или более частей, скрепленных вместе, разрешение доступа к внутренним органам путем разборки.

  

• Техническое преимущество:

• • Модульный и легкий в производстве.
  • Может быть обожается для чувствительных к температуре процессов (например, расплавленная сера).

• Вариант использования: Найдено в фармацевтический, биотехнология, и Продовольственные системы, Особенно там, где требуется сантехнический дизайн.

Металлический шариковый клапан

• Дизайн: Сиденья и мяч покрыты твердыми материалами (например, Stellite, карбид вольфрама) вместо мягких полимеров.

  

• Техническое преимущество:

• • Выдерживает абразивные жидкости, высокие температуры (>800°С), и высокая езда на велосипеде.
  • Сохраняет целостность уплотнения при тепловом ударе или промывании пара.

• Условия обслуживания: Эти клапаны могут выжить над 250,000 циклы в трубопроводах с надлежащими твердыми покрытиями.
• Отрасли: Горное дело, мякоть & бумага, переработка, и нефтехимические вещества.

Стол: Общие типы шариковых клапанов

5. Преимущества шариковых клапанов: Комплексный обзор

Шариковые клапаны очень предпочтительны в промышленных и коммерческих трубопроводных системах из -за их отличительной комбинации надежности герметизации, операционная эффективность, и механическая простота.

Превосходное уплотнение и управление потоком

Шариковые клапаны предоставляют Исключительная производительность отключения, часто достигая Ноль утечка в мягких дизайнах (Класс вас для ANI / FI 70-2).

Спасибо их Вращающее сферическое закрытие и плотный контакт между мячом и сидением,

они предлагают Полный поток, Это означает отсутствие значительной потери давления - ходатайство для применений, требующих высоких скоростей потока с минимальной турбулентностью.

• Герметизация рейтинга: до 10⁻⁶ ATM · CC/сек В клапанах с высокой точкой
• Двунаправленный Запечатывание устраняет необходимость дополнительных контрольных клапанов

Быстрая и простая операция

Шаровой клапан работает через Механизм четверть, сделать его очень отзывчивым и легко автоматизировать.

Эта функция имеет решающее значение для систем, требующих Быстрый отключение Во время чрезвычайных ситуаций или для управления процессом.

• Время применения: обычно под 1 второй Для пневматических версий
• Легко интегрируется с электрические или пневматические приводы

Механическая долговечность и низкое обслуживание

С меньше движущихся частей по сравнению с клапанами ворот или глобуса, шаровые клапаны страдают Меньший механический износ, даже в частых велосипедных операциях.

Их внутренние поверхности гладкие и самоочищающиеся, Снижение риска накопления частиц и заклинивания.

• Цикл жизни: до 100,000+ циклы (мягкие места), 250,000+ циклы (Металлические сиденья)
• Материалы сидений: ПТФЭ, ПЭК, или усиленные полимеры сопротивляются химическим веществам и истиранию

Коррозионная сопротивление и универсальность материала

Доступно в широком спектре материалов -нержавеющая сталь, латунь, углеродистая сталь, Хастеллой, и ПВХ- Клапаны из мячи обеспечивают отличную сопротивление коррозии, эрозия, и агрессивные СМИ.

Это делает их подходящими для химическая обработка, морской, масло & газ, и фармацевтический окружающая среда.

• Температурная диапазон: От -50 ° C до +450 ° C в зависимости от материала тела и сиденья
• Рейтинг давления: до 10,000 пси (в дизайне высокого давления)

Эффективность затрат на жизненный цикл клапана

Хотя некоторые шариковые клапаны могут иметь более высокую первоначальную стоимость, чем другие типы (как бабочка или клапаны ворот),

их низкие требования к техническому обслуживанию, долгой срок службы, и Минимальная потеря энергии часто приводит к более низкая общая стоимость владения (TCO).

• Сокращение простоя и затрат на рабочую силу
• Эффективный поток сохраняет энергию насоса в крупномасштабных системах

6. Ограничения шариковых клапанов

Не подходит для применений дросселей

Шаровые клапаны предназначены в основном для ВКЛ/OFF CONTROL, Не для регулирования потока.

Когда частично открыт, тот Геометрия сферического шарика вызывает турбулентность, кавитация, и неровные модели потока, который может подорвать внутреннюю часть клапана и компромисстировать стабильность системы.

• Проблема: Управление потоком является нелинейным и нестабильным
• Результат: Увеличение износа на сиденьях, риск шума, вибрация, и мигает

Температурные ограничения мягких сидений

Большинство мягких шариковых клапанов используют такие материалы, как ПТФЭ (Тефлон), Нейлон, или Делрин, который разлагается при высоких температурах.

• Типичный верхний предел температуры: ~ 200–260 ° C. (392–500 ° F.) для PTFE
• Влияние: Мягкие сиденья деформируются при длительном огне, вызывая утечку или прорыв сидения

Потенциал для пойманной полости давления

В дизайнах плавучих мячей, Когда клапан закрыт, Давление может накапливаться в полости между мячом и сиденьями Если жидкость попадет в ловушку.

Это может привести к деформации, утечка, или даже разрываться в экстремальных условиях.

• Риск: Особенно критично в паровах или летучих газовых услугах высокого давления
• смягчение последствий: Использовать Системы рельефа полости или Установленные шариковые клапаны с функциями автоматического снятия давления

Размер и ограничения веса для больших диаметров

<п), шаровые клапаны становятся более тяжелый, более крупный, и дороже, Требование большего крутящего момента и структуры поддержки.

• Пример: 12-дюймовый шариковой клапан из нержавеющей стали может взвесить 200 кг (440 фунт)
• Альтернатива: Поворотные затворы предложить легче, более экономически эффективное решение для больших сквозных систем с умеренным давлением

Чувствительность мусора в некоторых СМИ

В сусплюсная или грязная жидкость услуга, частицы могут накапливаться вокруг сиденья или стебля, ведущий к повреждение места, Ошибка отказа, или даже застрял.

• Не идеально для: Добыча, сточные воды с твердыми веществами, Цементная обработка
• Лучшие варианты: Подключите клапаны или клапаны с ножами в таких средах

Стоимость автоматизации в сложных системах

В то время как шариковые клапаны легко автоматизировать, Электрически или пневматические системы могут быть дорогостоящими, Особенно с высокими требованиями (например, отказоустойчивое позиционирование, взрывозащитные корпуса).

7. Приложения шариковых клапанов

Шариковые клапаны являются одними из наиболее широко используемых типов клапанов в нескольких секторах из -за их долговечности, Быстрая возможность отключения, и низкое падение давления.

Их приложения охватывают от основных коммунальных услуг до критических операций в химических веществах, нефть и газ, и санитарная промышленность.

Разнообразие дизайнов - пролив, Страннион, многопорт, и насыщенные металлом-более.

Нефтяная и газовая промышленность

Шариковые клапаны широко развернуты в восходящем направлении, Средний поток, и вниз по течению как для жидких, так и для газовых средств.

• Приложения:

• • Изоляция скважины
  • Отключение трубопровода
  • Газообразные и рафинирующие подразделения
  • Свинья пусковая установка/приемные клапаны

• Типы клапанов используются:

• • Установленные шариковые клапаны (высокое давление, большой размер)
  • Металлические клапаны (абразивный, Высокотемпературные СМИ)

Очистка воды и сточных вод

Используется в муниципальных и промышленных системах водоснабжения для надежного отключения и минимальной утечки.

• Приложения:

• • Системы хлорирования
  • Изоляция сточных вод
  • Опреснительные растения
  • Системы пожарной защиты

• Преимущества:

• • Коррозионные материалы (ПВХ, нержавеющая сталь)
  • Низкое обслуживание в погруженных системах

Химическая и нефтехимическая промышленность

Шаровые клапаны обрабатывают коррозий, токсичный, и химические вещества высокого давления с правильной конфигурацией материала.

• Приложения:

• • Процесс жидкость изоляции
  • Танк и реакторные розетки
  • Системы восстановления растворителя
  • Агрессивные линии переноса кислоты/базы

• Требования к материалам:

• • PTFE SETES, Хастеллой или Сплав 20 тела для химической стойкости

HVAC и автоматизация здания

В коммерческих и промышленных зданиях, шариковые клапаны обычно используются для регулирования и изоляции систем отопления и охлаждения.

• Приложения:

• • Охлажденная вода петли
  • Охлаждающие башни и котлы
  • Теплообменники
  • Автоматическое управление зоной

• Функции:

• • Часто сочетается с приводами для интеграции в BMS (Системы управления зданиями)

Еда, Напиток, и фармацевтический

Гигиенические и гигиенические шариковые клапаны жизненно важны для чистого на месте (СИП) и стерилизовать на месте (ГЛОТОК) операции.

• Приложения:

• • Обработка молочных продуктов и пивоварней
  • Системы инъекции сиропа и аромата
  • Фармацевтические парковочные системы
  • Вода для впрыскивания (Wfi) линии

• Сертификаты:

• • 3А, FDA, и EEDG-совместимые клапаны

Производство электроэнергии

Шаровые клапаны служат в снятых и высокотемпературных участках ископаемого топлива и атомных электростанций.

• Приложения:

• • Системы питательной воды котла
  • Конденсат возвращается
  • Турбинные смазочные цепи
  • Парная изоляция

• Улучшения клапана:

• • Сиденья с жестким лицом, Устойчивые к выдумке стебли, Огненные проекты

Промышленное производство

Универсальные приложения в автоматизации заводов, машинное охлаждение, и управление процессом.

• Приложения:

• • Сжатые воздушные системы
  • Гидравлические линии жидкости
  • Абразивная обработка суспензии
  • Системы краски и покрытия

• Общие черты:

• • Быстрый отключение, компактный след, готовый к автоматизации

Экологические и возобновляемые секторы

Растущий спрос на инфраструктуру, ориентированную на устойчивость, Солнечные фермы, и единицы захвата углерода.

• Приложения:

• • Биомассы шпульки
  • Управление газом метана
  • Геотермальные системные клапаны

Сводная таблица: Приложения для шаровых клапанов по промышленности

8. Стандарты & Сертификаты для шариковых клапанов

Шариковые клапаны являются критическими компонентами в системах управления жидкостью в различных отраслях промышленности.

Чтобы обеспечить производительность, безопасность, совместимость, и соответствие, Они должны придерживаться международных признанных стандартов и сертификатов.

Ключевые международные стандарты

9. Сравнение с другими типами клапанов

Шаровые клапаны широко используются в системах управления жидкостью, Но они не всегда являются оптимальным выбором.

В зависимости от приложения, Другие типы клапанов - такие как ворота, глобус, бабочка, или загрязнить клапаны - может быть лучше подходит.

Сравнительная таблица: Шаровой клапан против. Другие общие типы клапанов

Ключевые сравнительные блюда

• Мяч против. Клапан ворот: Шариковые клапаны обеспечивают более быстрое вступление в действие и лучше запечатывают, но они дороже. Клапаны затвора идеально подходят для нечастых приложений/выключения..
• Глобус против. Шаровой клапан: Клапаны глобуса превосходны для регулирования дросселирования и потока, В то время как шариковые клапаны преуспевают в полном отключении и системах с низким давлением.
• Мяч против. Клапан-бабочка: Клапаны -бабочки более компактны и экономичны для труб больших диаметров, но могут протекать больше, чем шариковые клапаны.
• Подключение против. Шаровой клапан: Оба являются четвертьчатыми клапанами. Подключаемые клапаны лучше в грязных или коррозионных услугах, но часто дороже и труднее поддерживать.

10. Выбор и размер шариковых клапанов

Рассмотрение свойств жидкости

При выборе шарикового клапана, Важно рассмотреть свойства обрабатываемой жидкости.

Это включает в себя такие факторы, как тип жидкости (жидкость, газ, или суспендия), Его вязкость, коррозионность, температура, и давление.

Например, Если жидкость очень коррозийна, клапан с коррозионным телом и мячом, такие как нержавеющая сталь или клапан, покрытый PTFE, следует выбрать.

Если жидкость имеет высокую вязкость, Для обеспечения достаточного потока может потребоваться клапан с большим диаметром отверстия..

Условия эксплуатации

Рабочие условия клапана, включая максимальное и минимальное давление и температура, а также ожидаемое количество циклов открытия и закрытия, нужно рассмотреть.

Для применений высокого давления и высокотемпературных, Фиксированные шариковые клапаны с соответствующими материалами и конструкциями могут быть более подходящими.

В приложениях с частой работой, Клапан с прочными компонентами и дизайн, который минимизирует износ.

Размер клапана

Размер шарового клапана определяется требованиями к скорости потока системы.

Клапан должен быть размещен, чтобы гарантировать, что он может обрабатывать максимальную ожидаемую скорость потока, не вызывая чрезмерного падения давления.

Диаметр отверстия клапана должен быть выбран на основе диаметра подключенного трубопровода и желаемых характеристик потока.

В некоторых случаях, Клапан с уменьшенной коробкой может быть достаточным, в то время как в других, Для поддержания высокой скорости потока может потребоваться полнопроборка.

Метод действий

Шариковые клапаны могут быть приглашены вручную, Использование ручки или рычага, или автоматически, Использование электрического, пневматический, или гидравлические приводы.

Выбор метода приведения зависит от таких факторов, как местоположение клапана, требуемая скорость работы, и уровень автоматизации в системе.

Для клапанов в удаленных местах или в системах, где требуется быстрое отключение, Автоматизированные приводы могут быть предпочтительны.

11. Обслуживание & Устранение неполадок шариковых клапанов

Надлежащее обслуживание шариковых клапанов имеет решающее значение для обеспечения долгосрочной надежности, Оптимальная производительность герметизации, и безопасность в системах обработки жидкости.

Шариковые клапаны, как правило, являются устройствами с низким обслуживанием, Особенно при использовании в рамках их дизайнерских параметров. Однако, Периодические проверки и профилактические меры необходимы в требовательной среде.

Контрольный список технического обслуживания:

• Визуальный осмотр: Ищите признаки утечки, коррозия, или носить уплотнения и тело.
• Цикл -тестирование: Периодически эксплуатируйте клапан, чтобы предотвратить захват, Особенно в редко используемых линиях.
• Смазка: Некоторые металлические или высокопроизводительные шариковые клапаны требуют периодического стебля или смазки сиденья (Используйте смазку, определенную производителем).
• Замена печати: Через некоторое время, PTFE или эластомерные уплотнения могут ухудшаться. Заменить во время запланированных интервалов технического обслуживания.
• Очистка: Удалить мусор или месторождение, Особенно в применении суспензии или химических веществ.

Общие проблемы & Поиск неисправностей

Несмотря на их простоту, шариковые клапаны могут столкнуться с функциональными проблемами. Определение основной причины имеет решающее значение для своевременного исправления.

12. Заключение

Шаровые клапаны представляют собой надежный, универсальный, и высокопроизводительный раствор для контроля потока жидкости.

Их быстрое отключение, Минимальное обслуживание, и отличные характеристики герметизации делают их незаменимыми в современной промышленности.

Хотя они могут не соответствовать каждому заявлению (например, точная дроссельная), Их сильные стороны в подавляющем большинстве поддерживают их постоянные инновации и широко распространенное использование.

Как продвижение автоматизации и материальной науки, Роль умного, Высокопроизводительные шариковые клапаны только станут более критичными в отраслях, требующих безопасности, эффективность, и контроль.

 

ЭТОТ: Высокие решения для литья клапанов для требовательных приложений

ЭТОТ является специализированным поставщиком услуг кастинга точных клапанов, предоставление высокопроизводительных компонентов для отраслей, которые требуют надежности, целостность давления, и точность размеров.

От сырых отливок до полностью обработанных корпусов клапанов и сборок, ЭТОТ предлагает сквозные решения, разработанные для соответствия строгим глобальным стандартам.

Наш опыт кастинга клапанов включает в себя:

Инвестиционное литье Для тел клапана & Подрезать

Использование технологии утраченного воскового литья для производства сложных внутренних геометрий и компонентов с плотной толерантностью с исключительной отделкой поверхности.

Литье в песок & Кастинг с плесенью

Идеально подходит для тел средних и больших клапанов, фланцы, и «Боннеты», представляющие экономически эффективное решение для промышленного применения, включая нефть & Генерация газа и электроэнергии.

Точная обработка для подгонки клапана & Человек целостность

обработка с ЧПУ мест, нити, и герметизационные лица гарантируют, что каждая литная часть соответствует требованиям размерной и герметичной производительности.

Диапазон материалов для критических приложений

Из нержавеющих сталей (CF8M, CF3M) к дуплексным и высокополучающим материалам, ЭТОТ поставляет падения клапанов, построенные для выступления в коррозии, Высокое давление, или высокотемпературные среды.

Требуются ли вам управляемые клапаны на заказ, Проверьте клапаны, или масштабные производства промышленных кастингов клапанов, ЭТОТ Ваш надежный партнер для точности, долговечность, и обеспечение качества.