Butterfly Valve Seals: Structure, Materials at Application Analysis

Ang mga butterfly valve ay malawak na pinahahalagahan para sa kanilang pagiging epektibo sa gastos at mabilis na pagkilos, kung saanpagganap ng selyoDirektang nagdidikta ng pagiging maaasahan at habang-buhay ng balbula. Malaki ang pagkakaiba ng mga disenyo ng seal, bawat isa ay angkop sa mga partikular na kondisyon ng pagpapatakbo. Sinusuri ng artikulong ito ang mga istruktura, materyales, at praktikal na aplikasyon ng mga pangunahing seal.

ang1. Mga Istraktura at Paggana ng Core Sealang

Ang mga butterfly valve seal ay binubuo ngsingsing sa upuanatibabaw ng sealing gilid ng disc, na ikinategorya sa dalawang pangunahing uri:

• angSoft Seal:ang
  Tampok ang isangupuan ng elastomeric(goma, PTFE) na naka-mount sa valve body o disc. Pinipilit ng pagsasara ang gilid ng disc (karaniwan ay metal) sa malambot na upuan, na nagpapa-deform para sa isang mahigpit na selyo.
  Mga kalamangan:Mababang sealing stress, malapit sa zero leakage (Class VI posible), mababang gastos, minimal na torque.
  Mga disadvantages:Limitadong temperatura/presyon/resistensya sa kemikal; mahina sa pagguho at pagkasira ng butil; hindi angkop para sa madalas na pag-throttling.
• angMetal Hard Seals (Triple Offset Design – Fig. 1):ang
  Gumamit ng metal-to-metal sealing (hal., hindi kinakalawang na asero, mga haluang metal). Mga pangunahing elemento ng disenyo:
  • ang1st Offset:Stem axis offset mula sa pipeline center.
  • ang2nd Offset:​ Stem axis offset mula sa disc sealing face center.
  • ang3rd Offset (Kritikal):Ang conical-angle sealing profile ay nagbibigay-daan sa pakikipag-ugnay sa linya/maliit na lugar.
    Mga kalamangan:Pambihirang temperatura/pressure/erosion/cavitation resistance; mahabang buhay; potensyal na muling magamit.
    Mga disadvantages:Mataas na gastos sa pagmamanupaktura; mataas na stress sa pag-upo; nadagdagan ang metalikang kuwintas; potensyal na low-pressure leakage (karaniwang Class IV).

angFig. 1: Triple Offset na Istraktura ng Metal Sealang
(Visual: Nagpapakita ng conical line contact na nag-aalis ng sliding friction sa panahon ng operasyon)

ang2. Pangunahing Paghahambing ng Pagganapang

angSoft Seals kumpara sa Hard Seals:ang

• angTemperatura:Gumagana ang mga malambot na seal sa pagitan ng -50°C at 200°C (nakadepende sa PTFE/rubber), habang ang mga metal seal ay lumalaban sa mga sukdulan mula -196°C hanggang 600°C+.
• angPresyon:​ Soft seal suit ≤ PN25 (≈ ANSI 150). Ang mga metal seal ay humahawak ng PN16-PN150 (≈ ANSI 900).
• angPaglabas:Ang mga malambot na seal ay nakakamit ng higit na malapit-zero na pagtagas (Class VI). Ang mga metal seal ay umaabot sa Class IV/V, na bumubuti sa ilalim ng mataas na presyon.
• angPagkakatugma ng Media:Napakahusay ng mga malalambot na seal sa tubig/hangin/neutral na likido. Kinukuha ng mga metal seal ang singaw, hydrocarbon, slurries, corrosive fluid, at mainit na gas.
• angKatatagan:Ang mga metal seal ay nag-aalok ng higit na paglaban sa mga particle, pagguho, at pagkasira. Ang malalambot na seal ay mabilis na bumababa sa abrasive o madalas na pag-throttling na serbisyo.
• angGastos at Operasyon:Ang mga malambot na seal ay mas mura at nangangailangan ng kaunting metalikang kuwintas. Ang mga metal seal ay nangangailangan ng mas mataas na paunang pamumuhunan at metalikang kuwintas ngunit nag-aalok ng mahabang buhay sa malupit na mga kondisyon.
• angMga Aplikasyon:Ang mga malalambot na seal ay nangingibabaw sa HVAC, mga water system, at low-pressure na gas. Mahalaga ang mga metal seal sa pagpino, mga linya ng singaw, pagproseso ng kemikal, at langis/gas.

ang3. Soft Seal Seat Materialsang

Ang pagpili ng materyal ay tumutukoy sa mga hangganan ng pagganap:

• angNBR (Nitrile Rubber):​ Lumalaban sa mga langis, hydrocarbon (-20°C hanggang 80°C).Gamitin: Tubig, naka-compress na hangin, mga likidong nakabatay sa petrolyo.
• angEPDM (Ethylene Propylene Diene):Lumalaban sa mainit na tubig/singaw (<150°C), ozone, alkalis.Gamitin: Mga sistema ng pag-init, pagkain/inumin, mamasa-masa na hangin.
• angFKM (Fluorocarbon Viton®):Hinahawakan ang mga langis, panggatong, acid, mataas na temperatura (-20°C hanggang 200°C).Gamitin: Pagproseso ng kemikal, mga linya ng gasolina, acidic na media.
• angPTFE (Polytetrafluoroethylene):​ Chemically inert (-50°C hanggang 200°C), mababang friction. Ginamit bilang:
  • Mga Purong Upuan:Kaagnasan pagtutol, katamtamang sealing.
  • Mga Pinatibay na Upuan (salamin/grapayt):Mas mahusay na paglaban sa malamig na daloy.
  • Mga Naka-linya na Upuan (lip/bubble-tube):Pinagsasama ang pagkalastiko at paglaban sa kemikal.

ang4. Mga Materyales at Paggamot ng Metal Sealang

Ang pagganap ay nakasalalay sa pagpapares ng materyal at engineering sa ibabaw:

• angMateryal na Diskarte:ang
  • Pinipigilan ng hindi magkatulad na pagpapares ng materyal ang galling (hal., stainless vs. Stellite®).
  • Katigasan ng ibabaw ng upuan > Katigasan ng ibabaw ng disc (sa pamamagitan ng ~HRC 2-5), na ginagawang mapapalitan ang disc.
• angMga Pagpapahusay sa Ibabaw:ang
  • angHardfacing:**Stellite 6®(batay sa kobalt, HRC 40-50) oAng mga overlay ng Inconel 625®**​ (batay sa nikel) ay lumalaban sa pagkasira/kaagnasan.Pangunahing solusyon para sa malubhang serbisyo.
  • angPagpapatigas ng Kaso:​ Pinapalakas ng flame/plasma/laser hardening o nitriding (≥HV 1000) ang wear/galling resistance.
  • angThermal Spray:Inilapat ang HVOFWC (Tungsten Carbide).oChromium OxideAng mga coatings ay nagbibigay ng matinding tibay sa ibabaw.
• angExotic Alloys:​ Hastelloy® o duplex na bakal na ginagamit sa mga lubhang kinakaing unti-unti na kapaligiran (mataas ang halaga).

ang5. Mga Limitasyon at Pamantayan sa Pagpiliang

angMga Pangunahing Pagsasaalang-alang:ang

• angMga Limitasyon ng Soft Seal:Permanenteng compression set, hindi pagkakatugma ng kemikal (pamamaga/pagkasira), cold-flow/creep (PTFE/goma), pagkasira ng particle.
• angMga Limitasyon ng Hard Seal:Potensyal na pagtagas ng mababang presyon, mas mataas na gastos/torque.
• angMga Pinili na Driver:Mga katangian ng media (T, P, corrosivity, solids), mga kinakailangan sa pagtagas, dalas ng lifecycle, kalubhaan ng pagpapatakbo, at badyet.

angKonklusyon:ang
Ang pagpili ng butterfly valve ay tinukoy ngseal structure-material synergy. angMalambot na mga seal​ (EPDM/NBR/PTFE) mahusay sa cost-sensitive, low-pressure water/air application. angFKM soft seal o PTFE compositestugunan ang kinakaing media. angTriple-offset na mga metal sealkasama angStellite®/mga pinatigas na ibabaw​ ay sapilitan para sa singaw, hydrocarbon, mataas na T/P, at erosive na daloy. Ang mga materyales na nakabatay sa nikel ay nagsisilbi sa matinding kundisyon. Ang mahigpit na pagsusuri ng mga operating parameter at materyal na katangian ay mahalaga; kung matatanaw mo ang mga detalye ng seal ay nanganganib sa pagtagas, napaaga na pagkabigo, at magastos na downtime.