Типы бабочковых клапанов: объяснение конструкций пластин, углов и фланцов

Заслонка с бабочкой является одним из самых широко используемых клапанов с четвертьоборотным оборотом для изоляции и регулирования потока в промышленных трубопроводных системах. Её компактная конструкция, относительно малый вес, быстрая эксплуатация и широкий диапазон размеров делают его подходящим для очистки воды, сточных вод, HVAC, химической обработки, производства электроэнергии, морских систем, пищевой переработки и многих других промышленных применений.

Заслонки-бабочки можно классифицировать по нескольким параметрам, включая соединение корпуса, расположение седла, геометрию диска и герметичную структуру. Среди этих классификаций особенно важен стиль соединения, поскольку он влияет на установку, обслуживание, планировку трубопровода и стоимость.

Три наиболее распространённых конструкции соединения — это пластинная бабочечная заслонка, заслонка с углом и заслонная бабочка с фланцами. Хотя все три используют вращающийся диск для регулирования потока, их методы конструкции и установки корпуса отличаются.

Понимание этих различий важно при выборе заслонки для нового проекта или замене существующего клапана. Пластинчатая бабочка может быть самым экономичным выбором для компактной универсальной установки, а заслонка с наушниками обеспечивает дополнительную гибкость установки. Для крупных трубопроводов и приложений, где предпочтительнее более прочное фланцированное соединение, обычно выбирают фланцевые заслонки.

Что такое бабочочный клапан?

Бабочковый клапан — это вращающийся клапан, использующий круглый диск, установленный на валу. Диск вращается примерно на 90 градусов между полностью открытым и полностью закрытым положением. Когда диск параллелен направлению течения, клапан открыт. Когда диск вращается перпендикулярно трубопроводу, он блокирует проход потока и закрывает клапан.

Поскольку диск остаётся внутри потока даже при полном открытии, заслонка обычно создаёт некоторую потерю давления. Однако корпус значительно короче и легче, чем у многих клапанов, шаровых и шариковых клапанов схожего номинального размера.

Бабочные клапаны могут приводиться в действие вручную с помощью рычага или редуктора, либо автоматически с помощью пневматических, электрических или гидравлических приводов. Четверть-оборотное движение делает их особенно подходящими для автоматизированных систем изоляции и управления процессами.

Промышленные заслонки-бабочки могут изготавливаться из ковкого чугуна, чугуна, углеродистой стали, нержавеющей стали, дуплексной нержавеющей стали и других сплавов. Материалы сиденья могут включать EPDM, NBR, PTFE, усиленные PTFE и системы уплотнения металла в зависимости от температуры, давления и совместимости жидкостей.

Основные типы бабочковых клапанов по соединению

Когда бабочки классифицируются по их соединению с трубопроводом, наиболее распространёнными конструкциями являются пластины, угольные и фланцевые заслонки.

1. Вафельный бабочковый клапан

Бабочка для пластины спроектирована так, чтобы размещаться между двумя фланцами трубопровода. Корпус клапана относительно тонкий и обычно не имеет полностью интегрированных соединительных фланцев. Длинные болты или стойки проходят через фланцы трубопровода и вокруг или через корпус клапана, чтобы скрепить весь узел вместе.

Компактный корпус делает пластинную бабочку одной из самых лёгких и экономичных конфигураций бабочек. По этой причине конструкции пластин широко применяются в коммерческих зданиях, водоочистных сооружениях, системах охлаждения воды, системах вентиляции и вентиляции и вентиляции и вентиляции и промышленных трубопроводах.

Пластиночные бабочковые заслонки доступны в различных номинальных размерах и уровнях давления. Кузова из ковкого чугуна с EPDM-сиденьями широко используются в водных приложениях, а конфигурации из нержавеющей стали и PTFE могут быть выбраны для совместимых химикатов и коррозионной эксплуатации.

Преимущества пластинных бабочковых клапанов

Главное преимущество пластине-бабочки — её компактная конструкция. По сравнению с клапанами с фланцем, в корпусе требуется значительно меньше материала, что снижает вес и стоимость покупки. Короткий размер с лицевой камерой также позволяет устанавливать их в местах с ограниченным пространством трубопровода.

Пластинные клапаны особенно экономичны для средних и больших труб, тогда как традиционный фланцированный изоляционный клапан может стать тяжёлым и дорогим.

Ещё одним преимуществом является простота установки привода. Пластиночные заслонки-бабочки могут оснащаться ручными рычагами, червячными редукторами, пневматическими приводами или электрическими приводами в зависимости от необходимого способа работы.

Ограничения пластинных бабочковых клапанов

Заслонка для пластины зависит от двух окружающих фланцев трубопровода для поддержки. Поскольку клапан зажат между фланцами, удаление одной стороны соединённой трубы может требовать тщательного рассмотрения конструкции клапана и давления в системе.

Клапаны пластин также требуют точного центрирования при установке. Если корпус неправильно расположен между фланцами, диск может соприкасаться с трубой или отверстием фланцем при открытии.

Поэтому внутренний диаметр подключённого трубопровода и фланца следует проверить, чтобы обеспечить достаточный зазор диска на протяжении всего рабочего хода.

2. Бабочковый клапан с затяжками

Заслонка с налётом имеет ряд резьбовых крепежных клешек, расположенных по внешней стороне корпуса клапана. Вместо использования длинных болтов, проходящих через оба фланца трубопровода, каждый фланец обычно может быть прикручен напрямую к соответствующей стороне корпуса клапана.

Конфигурация углов обеспечивает более гибкую схему установки по сравнению со стандартной пластинной бабочкой. В подходящих конструкциях клапанов и одобренных условиях эксплуатации одна сторона трубопровода может быть отключена, а клапан остаётся прикреплённым к другой.

Эта особенность особенно полезна на промышленных предприятиях, где оборудование необходимо изолировать для обслуживания без полного снятия клапана из системы.

Заслонки-бабочки широко применяются в водопроводных системах, промышленных коммунальных линиях, системах HVAC, химической переработке и технологических трубопроводах.

Преимущества бабочковых заслонок с угонами

Одним из главных преимуществ бабочного клапана является независимая конструкция болтов по обе стороны корпуса. Это обеспечивает большую гибкость при установке и обслуживании по сравнению со многими конструкциями пластин.

Клапаны с наушниками также обеспечивают надёжное выравнивание, так как резьбовые накладки помогают позиционировать клапан между фланцами трубопровода.

Корпус остаётся относительно компактным по сравнению с полностью фланцированным бабочным клапаном, поэтому клапан с ухваткой обеспечивает удобный баланс между гибкостью установки, весом и стоимостью.

Вопросы о безвыходном обслуживании

Иногда для тупикового обслуживания выбирают заслонки-бабочки, когда одна сторона трубопровода удаляется, и клапан должен поддерживать изоляцию с герметичной стороны.

Однако не каждая заслонка с наушниками подходит для полного номинального давления в тупиковом режиме. Допустимое давление зависит от конструкции кузова, расположения сидений, конфигурации болтов и оценки производителя.

Поэтому всегда следует проверять возможность создания тупикового давления перед использованием заслонки-бабочки в таком состоянии.

3. Фланцированный клапан бабочки

Заслонка с фланцем-бабочкой имеет встроенные фланцы, которые непосредственно соединяются с фланцами трубопровода. Каждая сторона клапана закреплена болтами независимо от трубопровода, создавая жёсткое и надёжное соединение.

Фланцированные заслонки-бабочки особенно распространены в крупных водопроводах, муниципальных водопроводных системах, насосных станциях, электростанциях, системах охлаждения воды и тяжелых промышленных применениях.

По сравнению с пластиной или заслонкой-бабочкой, заслонка с фланцем обычно имеет более тяжёлый корпус и большую структурную жёсткость. Это делает его особенно привлекательным для установок с большим диаметром, где важны нагрузки на трубопровод и механическая устойчивость.

Клапаны с фланцами могут использовать концентрические прочные седла или более продвинутые системы уплотнения с двойным и тройным смещением в зависимости от давления, температуры и условий процесса.

Однофланцевые и двойные фланцные конструкции

В промышленных приложениях термин «бабочка с фланцем» часто относится к двойным фланцированному заслонку. Эта конструкция имеет полный фланец на обоих концах корпуса клапана.

Двойные заслонки-бабочки обеспечивают прочное механическое соединение и широко применяются в трубопроводах большого диаметра. Их проще выравнивать при установке, так как корпус клапана напрямую прикручен к каждой соединяющей фланце.

Эта конструкция широко применяется в водопроводах, системах охлаждения воды, очистных сооружениях и насосных станциях, где диаметры клапанов могут быть очень большими.

Преимущества клапанов с фланцовыми бабочками

Главное преимущество фланцевой бабочкой — жесткое соединение трубопровода. Интегрированные фланцы распределяют механические нагрузки вокруг корпуса клапана и обеспечивают надёжную установку в крупных промышленных трубопроводах.

Фланцевая бабочная заслонка также позволяет независимо прикручивать обе стороны соединения трубопровода. Это упростит обслуживание и сборку трубопроводов на тяжёлых промышленных объектах.

Основные недостатки — больший вес, большие размеры в некоторых конструкциях и более высокая стоимость материала по сравнению с пластинами и заслонками-бабочками.

Пластина против углов против фланцированного заслонка

Хотя пластины, наушники и фланцевые заслонки используют один и тот же базовый принцип работы роторного диска, их методы соединения делают их подходящими для различных условий установки.

Типы бабочковых клапанов по конструкции дисков и седла

Тип соединения — не единственный способ классифицировать бабочку. Пластины, нашиты и фланцевые заслонки-бабочки также могут использовать различные дисковые и седочные конструкции.

Концентрическая бабочка

Концентрическая бабочка имеет вал, расположенный через центр диска, а диск — внутри корпуса клапана. Обычно сиденье окружает внутреннюю окружность тела.

Концентрические прочные заслонки-бабочки широко применяются для водоснабжения, сточных вод, HVAC и промышленных применений при низком и среднем давлении.

Пластинчатые и угольные заслонки часто производятся с использованием этой концентрической конструкции, поскольку она обеспечивает экономичную конструкцию и надёжную запорку с помощью совместимых эластомерных седлов.

Двойная смещённая бабочка

Двойной смещённый заслонка отмещает вал как от центральной линии корпуса клапана, так и от центральной линии поверхности уплотнения диска.

Такая геометрия позволяет диску быстро отдаляться от сиденья при раскрытии, снижая трение и износ сиденья. Заслонки с двойным смещением часто применяются в условиях воды, газа, пара и промышленных процессов.

Эти клапаны могут поставляться в конфигурациях с пластинами, угловатыми или фланцами в зависимости от размера клапана и конструкции производителя.

Тройной смещённый бабочковый клапан

Тройной смещённый заслонок вводит третье геометрическое смещение в уплотнительных поверхностях. Вместо постоянного натирания между диском и седлом, герметичные поверхности соприкасаются преимущественно возле конечного закрытого положения.

Тройные смещённые заслонки-бабочки часто используют металл-металлический герметизация и подходят для сложных промышленных работ, связанных с более высокими температурами, давлением или применениями, где мягкие седла неподходящи.

Корпуса с фланцами и наушниками обычно выбираются для тройных смещенных бабочковых заструбок в химической переработке, нефтегазовой, энергетической генерации и паровых системах.

Материалы корпуса бабочного клапана

Выбор правильного материала корпуса крайне важен для долгосрочной надёжности заслонки. Правильный материал зависит от состава жидкости, условий коррозии, давления, температуры и внешней среды.

Материалы седла бабочного клапана

Седло контролирует работу выключения и определяет большую часть химических и температурных характеристик заслонки.

EPDM широко используется в совместимых системах водоснабжения, сточных вод и HVAC. NBR можно выбирать для совместимых жидкостей, содержащих масло, и промышленных применений, тогда как PTFE обеспечивает широкую химическую устойчивость и широко используется в химической обработке.

Металлические седла применяются в бабочках при высокотемпературных и тяжёлых условиях эксплуатации, где эластомерные или полимерные седла не обеспечивают достаточной температурной устойчивости.

Совместимость сиденья всегда следует проверять по фактическому составу жидкости, а не выбирать материал только по общей отрасли.

Где используются пластинные бабочковые клапаны?

Бабочная заслонка из пластин особенно распространена в водоциркуляции, трубопроводах охлаждения воды, системах HVAC и общих промышленных применениях, где важны компактные размеры и экономичная установка.

Поскольку пластиночные клапаны относительно лёгкие, они также полезны в системах на скользах и трубопроводах, где полезно минимизировать структурную нагрузку.

Автоматизированные заслонки для пластин могут быть оснащены пневматическими или электрическими приводами для дистанционного управления в системах очистки воды, фильтрационном оборудовании и промышленных коммунальных сетях.

Где используются заслонки-бабочки?

Заслонки-бабочки обычно выбирают на технологических заводах, где гибкость обслуживания трубопроводов имеет значение. Поскольку корпус клапана имеет независимые резьбовые крепления, конструкция труб может быть проще отделиться, чем у обычного пластинного клапана.

Они широко устанавливаются в водоочистке, химической переработке, коммунальных трубопроводах, системах HVAC и промышленных предприятиях, где компактное строительство по-прежнему важно, но требуется большая гибкость соединения.

Заслонки-бабочки часто оснащаются пневматическими приводами для автоматизированной изоляции.

Где используются фланцированные заслонки-бабочки?

Фланцевые заслонки-бабочки распространены в крупных трубопроводах, поскольку интегрированные фланцы обеспечивают надёжное выравнивание и структурную поддержку.

Типичные области применения включают городскую водопередачу, водозабор сырой воды, насосные станции, системы охлаждения, опреснительные установки, очистные сооружения, производство электроэнергии и крупные промышленные коммунальные сети.

Крупные двойные заслонки-бабочки могут оснащаться механическими редукторами, электрическими приводами или гидравлическими системами в зависимости от размера клапанов, давления и требуемого времени работы.

Ручные и автоматизированные бабочковые клапаны

Пластины, наушники и заслонки с фланцами могут управляться вручную или автоматически.

Маленькие заслонки-бабочки часто используют рычажные ручки, поскольку работа четверти оборота требует лишь короткого движения. Крупные клапаны обычно используют операторы червячной передачи для снижения рабочего крутящего момента, необходимого оператору.

Пневматические приводы широко используются там, где требуется быстрая и повторяемая работа. Пружинно-возвратные пневматические приводы также могут обеспечивать действие с отказом в открытии или замыкании.

Электрические приводы распространены на водоочистных сооружениях, насосных станциях и удалённых установках, где сжатый воздух недоступен. Гидравлические приводы могут обеспечивать высокий крутящий момент для очень больших заслонок и сложных трубопроводов.

Как выбрать между пластиной, затяжками и клапанами с фланцами

Выбор правильного соединения заслонки должен начинаться с организации трубопровода и требований по обслуживанию, а не просто с самого низкого дизайна.

Пластинная бабочка часто является предпочтительным вариантом, когда приоритетом являются компактные размеры, малый вес и экономичная установка. Он особенно подходит для общих применений в области воды, охлаждения и кондиционирования.

Заслонка-бабочка с углом — полезный выбор, если требуются компактные размеры пластинного клапана, но при этом требуется дополнительная гибкость крепления. Он часто используется в промышленных системах, где при техническом обслуживании может потребоваться отключение секций трубопроводов.

Фланцевой заслонок обычно выбирают для трубопроводов большого диаметра, тяжёлых промышленных сервисов и установок, где жёсткое соединение с фланцами обеспечивает практические преимущества.

Только тип соединения не определяет, подходит ли бабочный клапан. Инженеры также должны учитывать давление, температуру, среду, скорость, материал сиденья, материал диска, конструкцию вала и крутящий момент привода.

Особенности установки бабочного клапана

Правильная установка необходима для надёжной работы заслонки, поскольку диск вращается за пределами центральной части корпуса клапана и может проходить в соединённый трубопровод.

Перед установкой необходимо проверить внутренний диаметр трубы и фланцев для подтверждения достаточного зазора между дисками. Клапан также должен быть точно центрирован между фланцами, чтобы диск мог вращаться без контакта с трубопроводом.

Фланцы трубопровода должны быть выровнены до установки клапана. Заслонка не должна использоваться для принуждения неправильного выравнивания труб, так как чрезмерные механические нагрузки могут исказить корпус или повлиять на герметизацию седла.

Пластины и заслонки-бабочки должны быть аккуратно расположены между фланцами перед затягиванием болтов. Болты следует затягивать постепенно и равномерно, чтобы поддерживать правильное выравнивание клапанов.

Для крупных фланцевых заструбных заслонок может потребоваться адекватная поддержка трубопровода и привода, чтобы предотвратить чрезмерные нагрузки на корпус клапана и соединённые трубы.

Распространённые ошибки при выборе бабочного клапана

Одной из распространённых ошибок является выбор заслонки только по номинальному диаметру. Два клапана одинакового номинального размера могут иметь очень разные значения давления, зазоры дисков, материалы седла и требования к рабочему крутящему моменту.

Ещё одна распространённая ошибка — непроверка совместимости фланцев. Заслонка пластины должна соответствовать стандарту фланца трубопровода, схеме болтов и внутренней конструкции отверстия.

Неправильный выбор места также может привести к преждевременному выходу из строя. Материал сиденья, подходящий для чистой воды, может не подходить для углеводородов, сильных химикатов или повышенных температур.

Размер привода — ещё один важный фактор. Рабочий крутящий момент может увеличиваться при перепаде давления, трении седла, отложениях и длительном периоде без работы клапанов. Поэтому актуатор должен включать соответствующие проектные поля.

Часто задаваемые вопросы

Какие основные типы бабочек?

Наиболее распространённые типы соединений корпуса бабочек — это пластины-бабочки, заслонки-бабочки и фланцевые бабочки. Заспучки с бабочкой также можно классифицировать как концентрические, с двойным и тройным смещением.

Что такое пластинная бабочка?

Бабочка из пластины — это компактный клапан, установленный между двумя фланцами трубопровода и удерживаемый болтами или стойками, которые соединяют весь фланец и клапан вместе.

Что такое заслонка с затяжками?

Заслонка с налётом имеет резьбовые крепежные накладки вокруг корпуса, чтобы каждый фланец трубопровода можно было прикрепить напрямую к клапану.

Что такое фланцированный заслонок бабочек?

Заслонка с фланцами имеет встроенные фланцы на корпусе клапана, которые крепятся напрямую к соответствующим фланцам трубопровода.

Что дешевле: пластина или бабочка-заслонка?

Пластинная бабочка обычно более экономична, поскольку корпус содержит меньше материала и имеет более простую систему крепления.

Какой заслонка лучше всего подходит для больших трубопроводов?

Двойные заслонки-бабочки широко используются в трубопроводах большого диаметра, так как обеспечивают прочную выравнивание и конструктивную поддержку. Окончательный выбор по-прежнему зависит от давления, среды, эксплуатации и требований проекта.

Можно ли автоматизировать бабочку на пластине?

Да. Клапаны для пластин могут оснащаться пневматическими, электрическими или гидравлическими приводами в зависимости от необходимого крутящего момента и способа работы.

Могут ли бабочные клапаны контролировать поток?

Бабочные заслонки могут обеспечивать дросселирование в подходящих приложениях, но точное управление требует правильного размера клапанов и соответствующей конфигурации диска и привода.

В чём разница между пластиной и заслонкой-бабочкой?

Заслонка с пластиной зажимается между двумя фланцами, а заслонка с наушниками имеет резьбовые уши, позволяющие каждой фланци быть прикручена отдельно к корпусу клапана.

Как выбрать бабочку?

При выборе следует учитывать тип соединения, жидкость, размер, давление, температуру, скорость потока, материал корпуса, диск, материал седла, стандарт фланца и требования к приводу.

Заключение

Пластины, угольные и фланцевые заслонки используют вращающийся диск для компактной изоляции на четверть оборота, но их конструкция соединения создаёт важные различия в установке, обслуживании, весе и стоимости.

Пластинная бабочка обеспечивает компактные размеры, малый вес и экономичную установку, что делает его подходящим для водоснабжения, HVAC и промышленных систем.

Заслонка с наушниками добавляет резьбовые уши, что обеспечивает большую гибкость установки и упрощает обслуживание в подходящих конфигурациях трубопроводов.

Фланцированный заслонка-бабочка, особенно двухфланцовый заслонка, обеспечивает жёсткое соединение трубопровода и широко используется в крупных водопроводных системах, насосных станциях и тяжёлых промышленных системах.

Правильный заслонок не должен выбираться только по стилю соединения. Инженерам также следует учитывать рабочее давление, температуру, среду, условия коррозии, скорость потока, конструкцию уплотнения, материал сиденья, материал диска и крутящий момент привода.

Понимая различия между бабочками с пластинами, заслонками с углов и фланцевыми заслонками, инженеры и команды закупщиков могут выбрать конфигурацию клапанов, обеспечивающую надёжную работу, более простое обслуживание и подходящие долгосрочные эксплуатационные затраты.