Les vàlvules de papallona són àmpliament valorades per la seva rendibilitat i la seva ràpida actuació.rendiment del segell determina directament la fiabilitat i la vida útil de les vàlvules. Els dissenys de les juntes varien significativament, cadascuna adequada a condicions de funcionament específiques. Aquest article examina les estructures de les juntes bàsiques, els materials i les seves aplicacions pràctiques.
1. Estructures i funció del segell central
Els segells de les vàlvules de papallona comprenen elanell de seientisuperfície de segellat de la vora del disc, classificats en dos tipus principals:
- Segells tous:
Característica d'unseient elastomèric(goma, PTFE) muntat al cos o disc de la vàlvula. El tancament comprimeix la vora del disc (normalment de metall) contra el seient tou, deformant-lo per aconseguir un segellat hermètic.
Avantatges:Baixa tensió de segellat, fuites gairebé nul·les (possible classe VI), baix cost, parell d'apretament mínim.
Desavantatges:Resistència limitada a la temperatura/pressió/química; vulnerable a l'erosió i al dany per partícules; no apte per a l'estrangulació freqüent. - Segells metàl·lics durs (disseny de triple desplaçament – Fig. 1):
Utilitzeu segellat metall-metall (per exemple, acer inoxidable, aliatges). Elements clau del disseny:- 1a compensació:Eix de la tija desplaçat respecte al centre de la canonada.
- 2n desplaçament:Eix de la tija desplaçat respecte al centre de la cara de segellat del disc.
- 3r desplaçament (crític):El perfil de segellat d'angle cònic permet el contacte lineal/de petites zones.
Avantatges:Resistència excepcional a la temperatura/pressió/erosió/cavitació; llarga vida útil; potencial de reutilització.
Desavantatges:Cost de fabricació elevat; tensió d'assentament elevada; parell d'arrencada augmentat; possibles fuites per baixa pressió (normalment de classe IV).
Fig. 1: Estructura de segell metàl·lic de triple desplaçament
(Visual: Demostra el contacte lineal cònic que elimina la fricció de lliscament durant el funcionament)
2. Comparació de rendiment clau
Segells tous vs. segells durs:
- Temperatura:Els segells tous funcionen entre -50 °C i 200 °C (depenent del PTFE/goma), mentre que els segells metàl·lics resisteixen temperatures extremes de -196 °C a més de 600 °C.
- Pressió:Segells tous adequats per a ≤ PN25 (≈ ANSI 150). Segells metàl·lics compatibles amb PN16-PN150 (≈ ANSI 900).
- Fuita:Els segells tous aconsegueixen una fuita gairebé nul·la (Classe VI). Els segells metàl·lics arriben a la Classe IV/V, millorant sota alta pressió.
- Compatibilitat amb els mitjans de comunicació:Els segells tous són excel·lents amb fluids aigua/aire/neutres. Els segells metàl·lics toleren vapor, hidrocarburs, fangs, fluids corrosius i gasos calents.
- Robustesa:Els segells metàl·lics ofereixen una resistència superior a les partícules, l'erosió i el desgast. Els segells tous es degraden ràpidament en serveis abrasius o d'estrangulació freqüent.
- Cost i funcionament:Els segells tous tenen un cost més baix i requereixen un parell de torsió mínim. Els segells metàl·lics exigeixen una inversió inicial i un parell de torsió més elevats, però ofereixen longevitat en condicions dures.
- Aplicacions:Els segells tous dominen els sistemes de climatització, aigua i gas a baixa pressió. Els segells metàl·lics són essencials en el refinament, les línies de vapor, el processament químic i el petroli/gas.
3. Materials de seient de segellat suau
La selecció de materials defineix els límits de rendiment:
- NBR (cautxú de nitril):Resistent a olis i hidrocarburs (de -20 °C a 80 °C).Ús: Aigua, aire comprimit, fluids derivats del petroli.
- EPDM (etilè propilè diè):Resisteix aigua calenta/vapor (<150 °C), ozó i àlcalis.Ús: Sistemes de calefacció, aliments/begudes, aire humit.
- FKM (Fluorocarbon Viton®):Apte per a olis, combustibles, àcids i altes temperatures (de -20 °C a 200 °C).Ús: Processament químic, línies de combustible, medis àcids.
- PTFE (politetrafluoroetilè):Químicament inert (de -50 °C a 200 °C), baixa fricció. S'utilitza com a:
- Seients purs:Resistència a la corrosió, segellat moderat.
- Seients reforçats (vidre/grafit):Millor resistència al flux en fred.
- Seients folrats (vora/tub de bombolla):Combina l'elasticitat i la resistència química.
4. Materials i tractaments de segells metàl·lics
El rendiment depèn de la combinació de materials i l'enginyeria de superfícies:
- Estratègia de materials:
- L'aparellament de materials diferents evita el desgast per fricció (per exemple, acer inoxidable vs. Stellite®).
- Duresa de la superfície del seient > Duresa de la superfície del disc (en ~HRC 2-5), cosa que fa que el disc sigui reemplaçable.
- Millores superficials:
- Revestiment dur:Stellite 6®(a base de cobalt, HRC 40-50) oEls recobriments d'Inconel 625®** (a base de níquel) resisteixen el desgast i la corrosió.Solució principal per a serveis severs.
- Enduriment de la caixa:L'enduriment per flama/plasma/làser o la nitruració (≥HV 1000) augmenta la resistència al desgast/a la fricció.
- Polvorització tèrmica:Aplicació HVOFWC (carbur de tungstè)oÒxid de cromEls recobriments proporcionen una durabilitat superficial extrema.
- Aliatges exòtics:Acer Hastelloy® o dúplex utilitzat en ambients altament corrosius (cost elevat).
5. Limitacions i criteris de selecció
Consideracions clau:
- Límits de segellat suau:Deformació permanent per compressió, incompatibilitat química (inflor/degradació), flux en fred/fluència (PTFE/cautxú), dany per partícules.
- Límits de segellat dur:Possible fuita per baixa pressió, cost/parell més elevat.
- Impulsors de selecció:Propietats del medi (T, P, corrosivitat, sòlids), requisits de fuites, freqüència del cicle de vida, severitat operativa i pressupost.
Conclusió:
La selecció de la vàlvula papallona es defineix per lasinergia entre estructura i material del segell. Segells tous(EPDM/NBR/PTFE) excel·leixen en aplicacions d'aigua/aire a baixa pressió i amb un cost ajustat.Segells tous de FKM o compostos de PTFEabordar medis corrosius.Segells metàl·lics de triple desplaçamentambSuperfícies Stellite®/enduridessón obligatoris per a vapor, hidrocarburs, alta T/P i fluxos erosius. Els materials a base de níquel serveixen per a condicions extremes. L'avaluació rigorosa dels paràmetres de funcionament i les propietats del material és crucial; passar per alt les especificacions dels segells comporta riscos de fuites, fallades prematures i temps d'inactivitat costosos.
Data de publicació: 06-08-2025