Van bướm thuộc họ van quay 1/4 vòng, được tạo ra và sử dụng lần đầu tiên trong các nguyên mẫu động cơ hơi nước vào đầu thế kỷ 18. Việc sử dụng van bướm đã phát triển vào những năm 1950 cho các ứng dụng trong thị trường dầu khí, và 70 năm sau chúng tiếp tục được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng công nghiệp.
 
 

Van bướm có thể được lắp ráp với tay cầm, bánh răng bằng tay, truyền động bằng khí nén hoặc thủy lực. Cấu hình van bao gồm một thân và đĩa xoay 90 ° từ mở sang đóng theo chiều kim đồng hồ. Van bướm phổ biến trong nhiều ứng dụng vì chúng tiết kiệm chi phí để bảo trì, vận hành nhanh và nhẹ so với các loại van khác. Hầu hết các van bướm sử dụng cùng một cấu hình cơ bản, với thân, thân, đĩa, chỗ ngồi và con dấu thân; tuy nhiên, các bộ phận khác có thể khác nhau giữa các loại van bướm khác nhau, chẳng hạn như chỗ ngồi đàn hồi, lớp lót, phần bù đơn, phần bù kép (thường được gọi là hiệu suất cao) và phần bù ba. Các loại này được phân biệt bởi hình dạng của đĩa, thân, ghế và chất liệu của thiết kế ghế.  

Ưu điểm chính của việc lựa chọn van bướm là giảm không gian và trọng lượng cho hệ thống so với các lựa chọn khác như van bi, van một chiều, van cầu hoặc van cổng. So với van cổng, việc lắp đặt van bướm ít khó khăn hơn từ kích thước, trọng lượng và so với van bi, chi phí thay thế hoặc sửa chữa thường ít hơn. Van bướm bị hạn chế dựa trên ứng dụng của chúng vì chúng có một cổng bị cản trở, vì một phần của đĩa luôn đối mặt với dòng chảy ngay cả khi đã mở hoàn toàn và chúng thường không được sử dụng trong các ứng dụng bùn nặng như một cửa dao hoặc van bi dịch vụ nghiêm trọng được ưu tiên. Van bướm cũng là sản phẩm đa năng có thể được sử dụng trong cả dịch vụ cách ly và điều khiển / điều tiết ánh sáng.  

 

 

CONCENTRIC GHÉP NẰM Ở TRÁI CỨU

Các van có chỗ ngồi đàn hồi được đặt đồng tâm với đường ống, vì đĩa được giữ ở trung tâm của van. Loại van này được bố trí theo vị trí, với sự can thiệp từ đĩa sang chỗ ngồi liên tục. Xếp hạng thường ở áp suất làm việc lạnh (CWP) hơn là xếp hạng cấp nhưng phù hợp giữa mặt bích ASME Class 125 và Class 150. Van có chỗ ngồi đàn hồi thường được thiết kế dưới mức xếp hạng áp suất ASME, do đó hiệu quả hơn về chi phí cho các ứng dụng áp suất thấp. Gioăng thân bao gồm phớt sơ cấp (mặt phẳng với trục đĩa), phớt thứ cấp (đường kính thân lớn hơn lỗ trên ghế) và phớt cấp ba (đệm kín trên).

Vật liệu cơ thể điển hình bao gồm gang dẻo, gang, thép cacbon, nhôm, thép không gỉ và đồng nhôm. Vật liệu ghế điển hình bao gồm EPDM, Buna-N, PTFE, cao su tự nhiên và hơn thế nữa. Van bướm có chỗ ngồi đàn hồi hầu hết được sử dụng cho các ứng dụng cách ly và điều khiển bao gồm HVAC, hóa chất và hóa dầu, thực phẩm và đồ uống, sản xuất điện, nước và nước thải, dầu khí, khai thác mỏ và xử lý hàng loạt khô. Chúng được lựa chọn dựa trên khả năng tương thích với phương tiện chạy qua đường ống và điều kiện dòng chảy.

 
 

POLYMER-LINED CONCENTRIC

Van bướm có lót cũng đồng tâm với đường ống và được thiết kế để sử dụng với môi trường hóa chất khắc nghiệt: Các sản phẩm có lót polyme này cung cấp tuổi thọ lâu hơn trong môi trường có hàm lượng axit cao hơn. Các tùy chọn bao gồm van lót PTFE và van lót PFA, cả hai đều được sử dụng trong ngành hóa dầu, thực phẩm và đồ uống với môi trường ăn mòn. Một trong những điểm khác biệt chính giữa các tấm lót là trong nguyên mẫu động cơ hơi nước, tấm lót PFA vẫn linh hoạt trái ngược với tấm lót PTFE theo thời gian dựa trên cách chúng được sản xuất. PFA được nấu chảy và liên kết hóa học trong khi PTFE được thiêu kết. Nóng chảy và liên kết hóa học tạo ra một vật liệu dày đặc hơn và giảm thiểu các túi khí, dẫn đến tính linh hoạt và khả năng đóng ngắt chặt chẽ trong thời gian dài sử dụng cho các ứng dụng hóa chất khắc nghiệt hơn. Van bướm lót PTFE thường được sử dụng trong nước, nước muối, kho bột giấy và các ứng dụng axit yếu. Vật liệu đĩa cũng có thể thay đổi tùy theo ứng dụng, giữa thép không gỉ hoặc thép không gỉ lót với PTFE, PFA và UHMWPE (polyethylene trọng lượng phân tử siêu cao).

HIỆU SUẤT CAO

Van bướm hiệu suất cao (còn được gọi là bù đắp kép) có hai khoảng lệch: Phần bù đầu tiên của thân lệch khỏi tâm đến hoặc phía sau mặt đĩa đệm, tiếp theo là phần bù thứ hai, dịch chuyển của thân ra khỏi đường tâm của đường ống. Sự bù đắp kép này tạo ra tác động làm mờ, di chuyển đĩa ra khỏi chỗ ngồi thay vì nằm ngang nó, giảm sự cọ xát giữa đĩa và chỗ ngồi như được thấy trong van đồng tâm và van bù đơn.

 
 

Độ lệch kép thường được sử dụng cho các ứng dụng cách ly và điều khiển, cũng như các ứng dụng chu kỳ cao hơn khi so sánh với thiết kế đồng tâm. Hầu hết các ứng dụng được tạo ra cho nhiệt độ và áp suất cao hơn so với van có chỗ ngồi đàn hồi. Ghế được thiết kế để cung cấp phản lực (ứng suất tiếp xúc) với đĩa khi ở vị trí đóng. Ứng suất tiếp xúc này tạo ra vòng đệm với mép đĩa. Những thiết kế này có thể phụ thuộc vào áp suất, trong khi những thiết kế khác sử dụng phù hợp can thiệp được cung cấp bởi một bộ tiếp điện cho dải áp suất đó. Vật liệu cơ thể phổ biến bao gồm thép carbon, thép không gỉ và nhôm đồng. Vật liệu ghế phổ biến bao gồm PTFE, PTFE gia cố, TFM, UHMWPE và Inconel.

Các thiết kế ghế bổ sung cho các ứng dụng cụ thể cũng có thể bao gồm ghế hoàn toàn bằng kim loại và an toàn chống cháy (cả ghế mềm và kim loại). Thiết kế ghế ngồi bằng kim loại có thể chịu được khả năng nhiệt độ cao hơn lên đến 900 ° F trong các ứng dụng dịch vụ bẩn, dịch vụ mài mòn và điều khiển với dịch vụ nóng và bẩn. Thiết kế ghế an toàn chống cháy được sử dụng trong các dịch vụ có nguy cơ hỏa hoạn, sử dụng vật liệu ghế mềm để cách ly trong khi vẫn cung cấp một con dấu dự phòng kim loại sang kim loại liên tục cho đĩa trong trường hợp hỏa hoạn. Mục đích của thiết kế van trong các ứng dụng này là cung cấp sự cách ly để ngăn chặn ngọn lửa ăn vào.

 
 

Thiết kế bù đắp kép có thể được cấu hình cho các ứng dụng đông lạnh; chúng thường được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng khí công nghiệp như argon, heli, hydro, nitơ và oxy. Việc lựa chọn vật liệu dựa trên dịch vụ, tập trung vào độ dẻo dai và độ bền va đập của vật liệu ranh giới áp suất ở nhiệt độ quy trình. Các tiêu chuẩn cho các ứng dụng này bao gồm các thông số kỹ thuật nghiêm ngặt về vật liệu cùng với các yêu cầu làm sạch để đảm bảo an toàn và hoạt động của van khi đang hoạt động.

TRIPLE OFFSET

Ba van bù đắp chia sẻ khái niệm bù đắp thứ nhất và thứ hai với van bướm hiệu suất cao và bao gồm bù đắp thứ ba bổ sung, với bề mặt chỗ ngồi sử dụng bề mặt hình nón nghiêng. Sự bù đắp thứ ba này cho phép bộ phận làm kín (vòng đệm) chỉ tiếp xúc với bề mặt ghế ngồi trong phần cuối cùng

 
 

mức độ đóng (và ngay lập tức thoát ra khỏi bệ van khi mở) dẫn đến không có sự cọ xát giữa các bộ phận làm kín. Loại van này được đặt mô-men xoắn, có nghĩa là mô-men xoắn được áp dụng để tải các phần tử làm kín và cung cấp hiệu suất ngắt. Vòng đệm có thể là nhiều lớp kim loại và than chì hoặc một tấm kim loại rắn, cả hai đều có thể thay thế tại hiện trường. Chân van có thể được bắt vít vào (có thể thay thế tại hiện trường) hoặc gắn liền với thân van. Van bù đắp ba gốc vốn đã an toàn chống cháy và áp dụng cho các cấp áp suất từ ​​Loại 150 đến Loại 1500. Thiết kế này có thể được sử dụng trong phạm vi nhiệt độ rộng từ -320 ° F đến 1.500 ° F trong các cấu hình khác nhau do kim loại thành kim loại niêm phong.

Vật liệu thân phổ biến bao gồm thép carbon, thép không gỉ và đồng nhôm trong khi vật liệu ghế phổ biến bao gồm thép không gỉ 316 mặt cứng, đồng nhôm niken, Stellite và thép không gỉ duplex. Vật liệu làm kín thông thường bao gồm các lớp kim loại không gỉ, Monel, XM-19 hoặc Inconel nhiều lớp với than chì hoặc PTFE, và các tùy chọn kim loại rắn bao gồm thép không gỉ duplex, Inconel hoặc XM-19. Các ứng dụng chính cho van bù ba bao gồm phân phối hơi nước, hóa dầu, trang trại xe tăng, thiết bị đầu cuối và chuyển mạch.

 
 

Van bù ba được cấu hình cho dịch vụ đông lạnh, cho phép nhiệt độ thấp đến -420 ° F; nó được sử dụng trong dịch vụ LNG, hydro lỏng và oxy lỏng. Các bonnets mở rộng giữ cho thân cây được đóng gói khỏi nhiệt độ quá lạnh.

Các thiết kế nhiệt độ cao hơn, lên đến 1.500 ° F, sử dụng vòng đệm rắn và nắp ca-pô để tản nhiệt truyền đến bao bì và cơ cấu truyền động. Thiết kế này chủ yếu được sử dụng trong các tuabin, ứng dụng muối nóng chảy và không khí nóng.

 
 

KẾT THÚC CÁC LOẠI KẾT NỐI

Van bướm có nhiều lựa chọn cho các loại kết nối đầu cuối, bao gồm wafer (không mặt bích), vấu, mặt bích đôi và đầu cuối hàn. Một số tùy chọn cho phép dễ bảo trì, một số phù hợp với dịch vụ cuối và một số thiết kế có ý nghĩa giảm trọng lượng và chi phí so với nhau.

  • Van Wafer được thiết kế để lắp đặt giữa các mặt bích, với kích thước mặt đối mặt ngắn so với đường kính đường ống. Các van này không thể được sử dụng cho dịch vụ cuối, cần phải có thêm van cách ly khi ngừng hoạt động để bảo trì. Tùy chọn Wafer nhẹ hơn và rẻ hơn kiểu vấu và thường được sử dụng trong các ứng dụng áp suất thấp hơn.
  • Van vấu được thiết kế để bắt vít vào một hoặc cả hai mặt bích bằng cách sử dụng ốc vít có ren vào các vấu lồi trên thân van, với kích thước mặt đối mặt ngắn so với đường kính đường ống. Các van này cũng có thể được sử dụng trong dịch vụ cuối cùng tùy thuộc vào thiết kế chỗ ngồi nhưng có thể bị giảm chất lượng và có thể nặng hơn kiểu wafer.
  • Van đôi mặt bích được thiết kế với mặt bích ở cả hai đầu của thân để cố định van với mặt bích phối ghép trên đường ống bằng bu lông hoặc đinh tán và đai ốc. Chúng có thể được sử dụng trong dịch vụ cuối cùng; tuy nhiên, một số loại van có thể bị khử định mức.
  • Van cuối Buttweld được thiết kế với các góc vát (chuẩn bị mối hàn) trên mỗi mặt để phù hợp với độ dày và góc vát trên đường ống. Hai đầu được gắn vào đường ống và được hàn lại, được sử dụng trong các ứng dụng mà việc tháo dỡ không phổ biến hoặc một đường rò rỉ tiềm ẩn giữa các bu lông mặt bích là một mối quan tâm.

 

CÁC LOẠI TỰ ĐỘNG

Nhiều loại cơ cấu chấp hành có thể điều khiển các đặc tính đóng mở của van bướm. Bộ truyền động cung cấp mô-men xoắn cần thiết để đóng và mở van đúng cách trong quá trình làm việc. Các loại cơ cấu chấp hành sau được ghép nối với van bướm:

 
 
  • Vận hành van bằng tay là hình thức truyền động đơn giản nhất. Nó sử dụng một bánh xe hoặc đòn bẩy để điều khiển vị trí của thân và đĩa. Người vận hành bằng tay cũng rất rẻ và thường được sử dụng với các van có kích thước nhỏ hơn có yêu cầu mô-men xoắn thấp hơn. Chúng đặc biệt thích hợp trong các ứng dụng không có điện để vận hành van. Tốc độ của các trình điều khiển thủ công hơi chậm, vì vậy chúng sẽ không được sử dụng trong các ứng dụng tắt khẩn cấp.
  • Bộ truyền động van điện có một hộp số có thể điều chỉnh tốc độ động cơ, nâng cao hoặc hạ thấp mô-men xoắn. Bộ truyền động điện dễ bảo trì, lắp đặt tương đối đơn giản và hoạt động khá êm ái. Vị trí của van dựa trên đầu vào tín hiệu điện áp hoặc dòng điện và có thể chứa các công tắc hành trình dừng thiết bị truyền động khi đóng hoàn toàn hoặc mở hoàn toàn. Bộ kích điện được sử dụng ở nơi có nguồn điện ổn định.
  • Bộ truyền động giá đỡ và bánh răng chứa các lò xo trong một buồng hoạt động từ sự ra vào của khí nén. Các loại thiết bị truyền động khí nén này có thể tác động đơn hoặc tác động kép, được thiết kế nhỏ gọn, tương đối rẻ và nhẹ. Chúng có thời gian phản ứng nhanh hơn, cho phép sử dụng chúng trong các dịch vụ điều tiết; họ cần một nguồn cung cấp khí nén bên ngoài.
  • Cơ cấu chấp hành Scotch yoke có thể được vận hành bằng khí nén hoặc bằng chất lỏng thủy lực. Chúng bao gồm một tay quay và piston trong một xi lanh rỗng. Áp suất được áp dụng cho một bên, và lực tạo ra sẽ di chuyển piston theo tuyến tính để quay thân và đĩa. Các bộ truyền động này có thể được thiết kế với các mô-đun để dễ bảo trì bằng cách chỉ tháo một phần của bộ truyền động thay vì toàn bộ cụm. Chốt scotch lớn hơn và đắt hơn giá đỡ và bánh răng, nhưng sản lượng tạo ra mô-men xoắn cao hơn nhiều đối với các van có kích thước lớn hơn. Chốt scotch cũng có thể được ghép nối với các phụ kiện điều khiển để sử dụng trong các ứng dụng tác động nhanh hoặc đóng cửa mềm.
  • Bộ truyền động van thủy lực sử dụng lực thủy lực do chất lỏng cung cấp để điều khiển vị trí của đĩa và thân. Chúng có sẵn trong tác động đơn hoặc kép. Tác động đơn hoạt động bằng cách không có áp suất chất lỏng, giữ van ở vị trí đóng; khi áp suất tăng lên, chất lỏng đẩy piston về phía van để mở. Loại tác động kép có một bơm thủy lực thay đổi hướng của chất lỏng để đóng và mở van. Các bộ truyền động này được sử dụng cho các van rất lớn hoặc nặng đòi hỏi mô-men xoắn lớn để hoạt động; chúng cũng có thể được sử dụng với các chất lỏng để kiểm soát vị trí tốt hơn.
     

TIÊU CHUẨN THIẾT KẾ VAN BƯỚM

Van bướm có nhiều tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế quy định các tiêu chí thiết kế, chẳng hạn như độ dày của thành, chiều dài mặt đối mặt, các mẫu lắp, khoan mặt bích, phát xạ tự động và hơn thế nữa. Dưới đây là một số tiêu chuẩn chung cho nhiều loại thiết kế van bướm.

Tiêu chuẩn chung cho thiết kế van

 
 

 

 

Van bướm cung cấp một đề xuất giá trị độc đáo dựa trên trọng lượng, dấu chân và hiệu quả chi phí của chúng. Họ cung cấp nhiều lựa chọn từ chất liệu ghế, thiết kế niêm phong và phạm vi xếp hạng nhiệt độ và áp suất. Van bướm cung cấp một trong những thị trường van lớn nhất sau van bi và van cổng. Chúng tiếp tục phát triển dựa trên tính linh hoạt của tự động hóa, mô-men xoắn thấp hơn và hiệu suất khí thải đào tẩu được cải thiện so với van tuyến tính.