Zawory motylkowe należą do grupy zaworów ćwierćobrotowych stosowanych do sterowania przepływem mediów płynnych. Działają podobnie jak zawory kulowe, z tym że różnią się skutecznością działania i wydajnością. Zawór motylkowy posiada dysk połączony z prętem, gdzie obrót pręta kontroluje otwieranie i zamykanie zaworu.
Ze względu na niewielką wagę, niższe koszty, małą powierzchnię instalacji i większe rozmiary, zawory motylkowe znajdują wiele zastosowań w różnych gałęziach przemysłu. Mogą być obsługiwane ręcznie za pomocą uchwytów i przekładni lub przez automatyczne siłowniki. Więcej omówiliśmy poniżej.
Jak działają zawory motylkowe
Zawory motylkowe posiadają obudowę lub korpus, uszczelnienie, trzpień i dysk o stosunkowo prostej konstrukcji. Dysk znajduje się prostopadle do kierunku przepływu w pozycji zamkniętej, uszczelniony przez gniazdo zaworu. Dysk jest często umieszczony w środku trzpienia i podłączonej rury, podczas gdy o-ring uszczelnia trzpień połączony z uchwytem lub siłownikiem.
Rysunek 2: Siłownik/uchwyt (A), trzpień (B), pierścień uszczelniający trzpienia (C), uszczelka (D), dysk (E), korpus zaworu (F).
Gdy uchwyt lub siłownik obraca trzpień o 90 stopni, dysk odsuwa się od gniazda zaworu, ustawiając się równolegle do przepływu. Częściowe obrócenie trzpienia pozwala na proporcjonalne lub dławione zmniejszenie przepływu.
Jeśli przepustnice są używane do usług modulacyjnych, są one albo liniowe, albo mają charakterystykę równego procentu. Ta ostatnia oznacza, że równe przyrosty skoku zaworu powodują proporcjonalną zmianę procentową w przepływie.
Innymi słowy, istnieje logarytmiczna zależność między natężeniem przepływu a skokiem dysku. W przypadku konstrukcji liniowej natężenie przepływu jest wprost proporcjonalne do drogi przemieszczenia dysku. Na przykład, jeśli dysk jest otwarty o 1/8 obrotu (tj. 11,25 stopnia), wówczas natężenie przepływu w zaworze wynosi 12,5%.
Butterfly Valves Types
Przepustnice można podzielić na kilka typów w zależności od konstrukcji zamknięcia dysku, sposobu uruchamiania i konstrukcji połączenia. Poniżej znajduje się krótki przegląd.
Disc Closure Design
W tej kategorii znajdują się dwa typy zaworów: mimośrodowe i koncentryczne. Klasyfikacja ta zależy od położenia trzpienia w stosunku do dysku oraz kąta osadzenia, na którym dysk się zamyka.
W przypadku typu koncentrycznego gniazdo znajduje się wewnątrz średnicy korpusu zaworu, a trzpień przechodzi przez linię środkową dysku. Jest to konstrukcja zaworu bez przesunięcia, w której elastyczność gumy gniazda decyduje o skuteczności uszczelnienia, gdy zawór jest zamknięty. Zawory te są często używane do zastosowań niskociśnieniowych.
Z drugiej strony, trzpień mimośrodowego zaworu motylkowego nie przechodzi przez linię środkową dysku, a raczej za nią. Zawory mimośrodowe można podzielić na zawory z pojedynczym, podwójnym i potrójnym przesunięciem. Te trzy są zaprojektowane tak, aby zmniejszyć kontakt dysku z uszczelnieniem do momentu całkowitego zamknięcia zaworu. Celem jest poprawa żywotności zaworu.
Typ potrójnego przesunięcia jest bardziej wydajny z tych trzech i jest używany w zastosowaniach krytycznych. Ogólnie rzecz biorąc, zawory mimośrodowe mają wyższe ciśnienie znamionowe i są mniej podatne na zużycie.
Connection Design
Zawór motylkowy może być podłączony do systemu rurociągów na różne sposoby. Istnieją trzy popularne typy zaworów oparte na konstrukcji połączenia. Są to: typ końcówki, typ wafla i połączenie kołnierzowe. Typ waflowy jest najbardziej ekonomiczny, a ponadto został zaprojektowany w celu zapewnienia skutecznego uszczelnienia przed dwukierunkową różnicą ciśnień i przepływami wstecznymi.
Styl lug ma kilka gwintowanych wkładek na zewnątrz korpusu zaworu. Pozwala to na odłączenie jednej strony dla usługi typu dead-end. Takie zawory są zwykle przeznaczone do zastosowań niskociśnieniowych, a ponadto przenoszą ciężar rury przez korpus zaworu.
Actuation Method
Jak stwierdzono wcześniej, zawory motylkowe mogą być uruchamiane za pomocą uchwytów, przekładni lub siłowników automatycznych. Zawory uruchamiane ręcznie są tanie i łatwe w użyciu. Mniejsze przepustnice posiadają dźwignię ręczną, natomiast nieco większe mogą być uruchamiane przez system przekładni. Zawory te są samoblokujące, co oznacza, że nie mogą być napędzane wstecznie, ale mogą być wyposażone we wskaźniki położenia dla efektywnej pracy.
Siłowniki elektryczne są często wykorzystywane do sterowania przepustnicami stosowanymi w bardzo wrażliwych i wymagających aplikacjach. Siłowniki te można podzielić na trzy grupy:
- Siłowniki elektryczne – wykorzystują silnik elektryczny do zamykania i otwierania trzpienia zaworu.
- Siłowniki hydrauliczne – wykorzystują ciśnienie hydrauliczne do poruszania membrany lub tłoka w celu zamknięcia i otwarcia zaworu.
- Siłowniki pneumatyczne – wykorzystują sprężone powietrze do poruszania membrany lub tłoka w celu zamknięcia i otwarcia zaworu.
Summary
Zawory motylkowe są jednymi z szeroko stosowanych zaworów na rynku, dzięki ich uniwersalnej konstrukcji, efektywności kosztowej i łatwości obsługi. Z wyjątkiem zastosowań wysokociśnieniowych oraz tam, gdzie wydajność przepływu musi być utrzymana na pewnym poziomie, zawory motylkowe mogą prawie zawsze zastąpić zawory kulowe.
Niektóre branże, w których zawory motylkowe znajdują zastosowanie, to przemysł farmaceutyczny, spożywczy, wodociągowy, chemiczny i paliwowy. Ich większe rozmiary sprawiają, że są one również idealne do obsługi zawiesin i innych cieczy o niskim ciśnieniu ze stosunkowo dużą ilością ciał stałych.
Przy wyborze zaworu motylkowego należy zawsze zwracać uwagę na konkretne potrzeby i unikalne zastosowania. W miarę możliwości należy skorzystać z profesjonalnego doradztwa podczas poruszania się po rynku, aby uniknąć błędów przy wyborze.
