Мягкое уплотнение против. Жесткий уплотнение дроссельные клапаны: Руководство по выбору

В промышленных пронзительных системах,Широко используются в нефтяной, химической, энергетической, металлургической и водоочистной промышленности в качестве важных устройств управления жидкостью. Основанный на структуре запечатывания, клапан-бабочки главным образом разделены в мягк-загерметизированные и трудно-загерметизированные типы. Понимание различий между двумяИмеет важное значение для инженерного выбора и безопасной работы системы.

Клапан-бабочка мягк-уплотнения ссылается на пару запечатывания составленную 2 различных материалов: одна сторона материал металла как чугун, литая сталь, или нержавеющая сталь, пока другая сторона эластичный неметаллический материал как резина или политетрафторэтилен (ПТФЭ). Механизм запечатывания полагается на упругой деформации мягкого материала для того чтобы достигнуть запечатывания. При нормальной температуре и условиях низкого давления он может достичь нулевой утечки.

Общие мягкие комбинации материала запечатывания включают:

• Стальная резина: такая как этиленпропиленовый каучук (EPDM), нитриловый каучук (NBR) и фторкаучук (FKM)
• Сталь PTFE: обеспечивает отличную коррозионную стойкость
• Стальной полиуретан: обеспечивает хорошую износостойкость

Клапан-бабочка с жестким уплотнением относится к паре уплотнений, где обе стороны изготовлены из металла или других твердых материалов, таких как сталь, медный сплав, графит или керамика. Уплотнительные характеристики достигаются за счет прецизионной обработки и механического контакта между металлическими поверхностями. Клапаны Тверд-уплотнения предлагают превосходное сопротивление высокой температуры и носки, хотя их представление запечатывания немножко ниже чем это из мягких уплотнений.

Общие трудные комбинации материала запечатывания включают:

• Уплотнение сталь-сталь, например, нержавеющая сталь против нержавеющей стали
• Стальной медный сплав, обеспечивающий хорошую теплопроводность и износостойкость
• Стальной графит, предлагающий самосмазывающиеся свойства, подходящие для высокотемпературных сред
• Сталь легированная сталь, часто улучшенная твердосплавной наплавкой или термическим напылением

После понимания основных определений, различия между мягким уплотнением и жестким уплотнением дроссельные клапаны могут быть проанализированы из шести измерений: структурная форма, термостойкость, сопротивление давлению, производительность уплотнения, срок службы и совместимость средств массовой информации.

Клапан-бабочка Мягк-уплотнения обычно принимает структуру осевой линии (концентрический клапан-бабочка), где ось стержня клапана, центр диска, и центр тела выровнены. Эта структура является простой и экономически эффективной. Диск вдавливает непосредственно в мягкое сиденье для герметизации. Однако непрерывное трение между диском и седлом во время открытия и закрытия приводит к износу мягкого уплотнительного материала.

Жесткий уплотнение дроссельные клапаны обычно принимают эксцентричные структуры, в том числе:

Одинарная эксцентриковая конструкция: шток смещен от центра диска для уменьшения трения

Двойная эксцентриковая конструкция: дополнительно смещает шток относительно уплотнительной поверхности корпуса, позволяя диску быстро отделиться во время работы

Тройной эксцентричный дизайн: вводит коническое смещение поверхности запечатывания так, что поверхность запечатывания диска сформирует склонный контакт конуса с местом. Уплотнительная поверхность полностью отделяется в момент открытия и образует клиновидное уплотнение во время закрытия. Эта конструкция представляет собой высочайший уровень современной технологии твердого уплотнения и может обеспечить герметизацию от металла к металлу с нулевой утечкой.

Температурные ограничения мягких уплотнений в основном зависят от физических свойств неметаллических материалов. Типичные диапазоны включают:

EPDM: от-50 ° C до 150 ° C

NBR: от-40 ° C до 120 ° C

ПТФЭ: -200 ° К к 260 ° К, но механическая прочность понижает значительно над 200 ° К

Когда температура превышает 120 ° C, резиновые материалы начинают старение и затвердевание, теряя эластичность. Хотя ПТФЭ имеет более высокое термическое сопротивление, деформация ползучести может произойти под высокой температурой и давлением, водя к герметизируя отказу. Поэтому мягкие уплотнения, как правило, подходят только для нормальных температурных сред (обычно ≤ 120 ° C).

Жесткий уплотнение дроссельные клапаны имеют очевидные преимущества в термической стабильности. Металлические материалы позволяют затворы трудн-уплотнения работать под:

Криогенные условия: до − 196 °C для жидкого азота и жидкого кислорода

Нормальные температурные условия: от − 20 ° C до 120 ° C

Высокотемпературные условия: до 600 ° C или выше при использовании специальных сплавов, таких как Inconel, Hastelloy или керамические покрытия.

В производстве тепловой энергии, ядерной энергии и высокотемпературных паровых системах затворы с жестким уплотнением часто являются единственным практическим выбором.

Дроссельные клапаны с мягким уплотнением обычно подходят для условий низкого давления или атмосферного давления, обычно рассчитанных на PN10 или PN16 (1,0 МПа и 1,6 МПа). В условиях высокого давления мягкие уплотнительные материалы могут деформироваться или разрываться из-за экструзии.

Дроссельные клапаны с твердым уплотнением могут работать в условиях среднего и высокого давления, при этом номинальные значения давления достигают PN25, PN40 или даже PN160 (2,5 МПа, 4,0 МПа и 16,0 МПа). В частности, тройные эксцентричные затворы-бабочки трудн-уплотнения используют влияние клина произведенный эксцентричной конструкцией структуры. Чем выше среднее давление, тем плотнее уплотнительная поверхность прижимается, что позволяет самозатягивающиеся уплотнения, что делает их особенно подходящими для систем высокого давления.

Мягкие преимущества уплотнения: внутри соотвествуя температуры и давления, клапан-бабочки мягк-уплотнения могут достигнуть зеро утечки (пузырь-плотного запечатывания соотвествуя ИСО 5208 класса ВИ). Эластичные материалы могут заполнять микроскопические неровности поверхности, образуя полное контактное уплотнение.

Характеристики жесткого уплотнения: Традиционные жесткие уплотнения могут иметь микроутечку из-за микроскопических неровностей поверхности металлических уплотнительных поверхностей, обычно около 10 ³ мбар · л/с. Однако, с технологическими достижениями, особенно тройной эксцентричной затворы-бабочки трудн-уплотнения используя конические поверхности запечатывания и молоть точности, совмещенный с разнослоистыми листами нержавеющей стали и гибкими уплотнительными кольцами графита составными, зеро представление утечки можно также достигнуть, встречающ стандарты АПИ 609.

Следует отметить, что достижение нулевой утечки в жестких уплотнениях требует чрезвычайно высокой точности обработки, что увеличивает производственные затраты.

Клапан-бабочки Мягк-уплотнения используют неметаллические материалы запечатывания которые прональны к стареть и носке. В системах с частыми эксплуатационными или твердыми частицами, мягкие уплотнения с большей вероятностью ухудшаются. Срок службы, как правило, От 3 до 5 лет, требует периодической проверки и замены уплотнений. Техническое обслуживание относительно простое, так как только уплотнительное кольцо нуждается в замене, но частая замена увеличивает затраты на техническое обслуживание и время простоя.

Жесткий уплотнение дроссельные клапаны использовать металлические материалы с сильным износом и коррозионной стойкостью. Срок их службы может превышать 10 лет, что в 3-5 раз больше, чем у клапанов с мягким уплотнением. Тройная эксцентриковая структура также уменьшает трение во время деятельности, более дальнеише продлевая срок службы. Однако, как только уплотнительная поверхность повреждена, ремонт в полевых условиях затруднен, и клапаны обычно необходимо вернуть производителю или полностью заменить.

Клапан-бабочки Мягк-уплотнения соответствующие для чистых средств массовой информации как вода, воздух, продукты питания, и фармацевтическая продукция. Однако, ограничения существуют в следующих условиях:

Частиц-содержа средства массовой информации: твердые частицы могут поцарапать поверхность запечатывания и причинить утечку

Сильно коррозионные среды: некоторые резиновые материалы не устойчивы к сильным кислотам или щелочам, если не используются специальные материалы, такие как фторкаучук или ПТФЭ.

Органические растворители: некоторые резиновые материалы могут набухать и выходить из строя.

Клапан-бабочки Трудно-уплотнения могут отрегулировать более строгие условия средств массовой информации:

Частиц-нагруженные средства массовой информации как слурры, зола, и частицы катализатора, где поверхности запечатывания металла сопротивляются размыванию

Сильно коррозионные среды, с использованием нержавеющей стали, хастеллой или титановых сплавов

Среда с высокой вязкостью, которая с меньшей вероятностью прилипает к металлическим поверхностям

Основанный на разнице представления выше, клапан-бабочки мягк-уплотнения и трудн-уплотнения ясно определили применения инженерства.

Должный к их хорошим герметизирующ представление и низкую цену, клапан-бабочки мягк-уплотнения соответствующие для:

Промышленность очистки воды: используется в резервуарах для чистой воды и системах обратной промывки фильтров на водных установках и очистных сооружениях. Среда-чистая вода при нормальной температуре и низком давлении (обычно ≤ 1,0 МПа), с высокими требованиями к герметизации для предотвращения утечки загрязнения.

Системы HVAC: Используется в трубопроводах циркуляции охлажденной воды и охлаждающей воды в системах кондиционирования воздуха здания. Требуется частое регулирование потока. Клапаны Мягк-уплотнения имеют низкий работая вращающий момент, легкую деятельность, и рентабельные для крупномасштабных закупок.

Пищевая и фармацевтическая промышленность: Используйте уплотнения из пищевой ПТФЭ или силиконовой резины для соответствия стандартам гигиены FDA для контроля очищенной воды, напитков и фармацевтических средств массовой информации.

Легкая химическая промышленность: подходит для транспортировки слабо агрессивных жидкостей и газов, таких как косметическое сырье и пищевые добавки.

Клапан-бабочки Трудно-уплотнения соответствующие для высокой температуры, высокого давления, и строгих условий средств массовой информации.

Нефтехимическая промышленность: Используется в высокотемпературных нефте-и газопроводах в нефтеперерабатывающих установках (температура может превышать 400 ° C), установках каталитического крекинга и входах и выходах реактора гидрирования. Среда может содержать сероводород и частицы катализатора, требующие материалов из коррозионно-стойких сплавов.

Индустрия производства электроэнергии: Приложенный в главных трубопроводах пара электростанций тепловой энергии (температура над 500 ° К и давление над МПа 10), системах питательной воды боилера, и системах обессеривания и денитрификации газообразного отхода. Тройные эксцентричные затворы-бабочки трудн-уплотнения могут заменить традиционные задвижки и нормальный вентиль должные к их более небольшому размеру и более легкому весу.

Металлургическая промышленность: Соответствующий для высокотемпературной и пыл-груженой транспортировки газа как газ доменной печи и газопроводы коксовой печи.

Городская передача газа: Используется в линиях электропередач природного газа и угольного газа с относительно высоким давлением (средний класс давления А: 0,2-0,4 МПа; класс высокого давления А: 1,6-2,5 МПа), требующих высокой надежности и длительного срока службы.

Кислотные и щелочные среды: для систем серной кислоты, соляной кислоты и каустической соды используются коррозионно-стойкие сплавы или жесткие уплотнения с керамической подкладкой.

В практических инженерных приложениях выбор между дроссельными заслонками с мягким и твердым уплотнением может быть определен с помощью следующего рабочего процесса принятия решений.

Средняя температура ≤ 120 ° К: Клапаны Мягк-уплотнения могут быть рассмотрены

Средняя температура> 120 ° К: Клапаны Трудно-уплотнения должны быть выбраны

Средняя температура> 400 ° C: Требуются тройные эксцентричные затворы-бабочки тверд-уплотнения металла с высокотемпературными устойчивыми материалами сплава

Давление ≤ PN16 (1,6 МПа): клапаны с мягким уплотнением экономичны и практичны.

Давление> PN16: Рекомендуются клапаны с твердым уплотнением; PN25 и выше обычно требуют эксцентриковых конструкций с твердым уплотнением

Чистые среды, такие как вода, воздух и пищевые продукты: клапаны с мягким уплотнением являются предпочтительными благодаря хорошей герметичности и более низкой стоимости.

Частиц-содержа средства массовой информации как слурры или зола: Необходимы, что предотвращают клапаны Тверд-уплотнения износ

Сильно коррозионные среды: выбор материала зависит от температуры-мягкое уплотнение из ПТФЭ для нормальной температуры и твердое уплотнение из коррозионно-стойкого сплава для высоких температур

Начальные инвестиции: клапаны Мягк-уплотнения 30%-50% дешевле и соответствующие для проектов с ограниченными бюджетами

Стоимость жизненного цикла: хотя клапаны с твердым уплотнением требуют более высоких первоначальных инвестиций, техническое обслуживание происходит реже, а срок службы дольше.

Удобство обслуживания: клапаны Мягк-уплотнения легче для поддержания путем простая замена кольца запечатывания, пока клапаны трудно-уплотнения более сложны для того чтобы отремонтировать раз поврежденный

Зеро требование к утечки: клапаны Мягк-уплотнения соответствующие для нормальных температуры и низкого давления, пока тройные эксцентричные клапаны трудно-уплотнения лучшие для высокой температуры и высокого давления

Частая деятельность (циклы> 50 в час): Клапаны Мягк-уплотнения требуют более низкого работая вращающего момента и более соответствующие

Требование пожарной безопасности: Клапаны Трудно-уплотнения имеют своиственную огнестойкость потому что металл не горит, пока клапаны мягк-уплотнения требуют особенного огня-безопасного дизайна

Различия в производительности между дроссельными заслонками с мягким уплотнением и твердым уплотнением определяют их соответствующие области применения.

Клапан-бабочки Мягк-уплотнения обеспечивают превосходное проведение запечатывания и рентабельны под нормальными условиями температуры и низкого давления, с простым обслуживанием. Однако их термостойкость, устойчивость к давлению и износостойкость ограничены. Они подходят для применения в чистых средах, таких как очистка воды, системы HVAC, а также пищевые и фармацевтические процессы.

Клапан-бабочки Трудно-уплотнения способны на высокую температуру, высокое давление, и строгие условия эксплуатации. Они предлагают более длительный срок службы и лучшую износостойкость для частиц или агрессивных сред. Хотя традиционные жесткие уплотнения могут иметь немного более низкие герметизирующие характеристики, современные тройные эксцентричные конструкции в сочетании с прецизионной обработкой и композитной технологией уплотнения могут достигать высоких марок уплотнения, подходящих для нефтехимических, энергетических и металлургических применений.

При выборе инженерные решения должны основываться на реальных эксплуатационных параметрах. Дроссельные клапаны с твердым уплотнением предпочтительны, когда температура превышает 120 ° C или давление превышает PN16. Конструкции с твердым уплотнением также являются обязательными, когда среда содержит твердые частицы или является сильно коррозионной. Для средств массовой информации нормальной температуры и низкого давления чистых, клапан-бабочки мягк-уплотнения более экономичны. При необходимости рекомендуется профессиональная консультация производителя.