Шибърни кранове, продукт на индустриалната революция, отдавна са заемали доминиращо положение в индустрията, въпреки историческото присъствие на много други клапани като клапани на глобус и клапани за щепсели. въпреки това, През последните години, Клапаните на портата са изправени пред повишена конкуренция от клапаните на топките и клапаните на пеперудите, които са уловили повече пазарен дял.
За разлика от сферични кранове, щепселни вентили, и бътерфлай клапи, шибърни кранове имат уникален механизъм за затваряне. Елементът за затваряне, порта или диск, се движи линейно чрез множество ротации на стъблото или шпиндела. Изкачва се от пътя и влиза в горната част на клапана (наречен капак). Тези клапани, отваряне линейно, са известни още като мулти-завои или линейни клапани, различаващи се от клапаните на четвърт завой, където стъблото се върти 90 степени, обикновено без възходящ.
Клапаните на портата се предлагат в различни материали и оценки на налягането, с размери, вариращи от толкова малки, колкото NPS ½ инча до толкова големи, колкото NPS 144 инча, Обслужване на широк спектър от приложения. Преобладаващият дизайн за клапаните на портата се състои от компоненти, произведени чрез леене, коване, или заваряване, като дизайнът на кастинга е доминиращият.
Един забележителен аспект на клапаните на портата е способността им да се отварят напълно, осигуряване на почти никаква пречка или триене на пътя на потока. Съпротивлението на потока, предлагано от напълно отворени клапани на портата, е приблизително еквивалентно на част от тръбопровода със същия размер на порта. Следователно, клапаните на портата все още се използват широко в приложения за изключване или включване/изключване. В някаква клапана терминология, клапаните на портата също се наричат глобусни клапани.
въпреки това, клапаните на портата може да не са най -добрият избор за регулиране на потока или работата в каквато и да е посока, различна от напълно отворена или напълно затворена. Използването на частично отворени клапани на портата за дроселиране или контрол на потока може да доведе до повреда на портата или пръстена на седалката на клапана поради сблъсъци в турбулентната среда на потока, създадена, когато частично се отвори.
Вътрешни структури на клапана на портата
Докато повечето клапани на портата могат да изглеждат сходни на външен вид, Вътрешните им дизайни могат да варират. Повечето клапани на портата се състоят от тяло и капак, с капака, съдържащ елемент за затваряне, наречен порта или диск. Заключителният елемент е свързан със стъблото, преминаващо през капака, В крайна сметка свързано с ръчно колело или друго шофьорско устройство за работа на стъблото. Налягането около стъблото се ограничава чрез опаковане, компресирано в кутията или камерата.
Вътрешни вътрешни клапани, несвързани с тънкостта или прилягането на клапана, Вижте компоненти в клапана, които издържат на значително напрежение или са подложени на тежка ерозия и корозия. В клапаните на портата, вътрешността се състои от стъблото, Площ на седалката на диска, седалка на тялото, и задна седалка. Обикновените бронзови или месингови клапани обикновено имат вътрешни условия от същия материал като тялото и капака. Чугунът и пластичните железни клапани използват или всички железни вътрешни или бронзови вътрешни средства.
Стоманените клапани могат да бъдат оборудвани с различни вътрешни материали, включително волфрамов хром кобалт сплав, Хастелой сплав, 316ss, 347ss, Monel Alloy, и сплав 20, обикновено се използва за вътрешни клапани на портата.
Дизайн на диска на клапана на портата
Ядрото на клапаните на портата е елементът за затваряне, който се предлага в два дизайна: клин и паралелна седалка на диска. Дизайнът на клина, Популярен от изобретяването му от британския инженер Джеймс Насмит в 1843, използва порта с леко наклонен ъгъл, който съответства на ъгъла на седалката на тялото за плътно затваряне. Клинните клапани закрепват портата здраво на седалката, като нанесете въртящ момент.
Има три вида дизайн на клинната порта:
- Твърд клин, най -старият и исторически разпространен, беше почти универсален в един момент. въпреки това, Липсва му гъвкавост и може да се задържи на седалката поради екстремни температурни колебания или напрежения на тръбата, причинявайки деформация. Твърдите клинови порти остават стандартни конфигурации за бронз, излято желязо, водоснабдяване, и компактни въглеродни стоманени клапани (API 602 Тип).
- Напълно гъвкавият клин е изключително гъвкав, Адаптиране към температурните промени и неблагоприятните напрежения на тръбата без ограничение чрез добавяне на канали или слотове около периферията му. Гъвкавите дизайни са по -лесни за производство, компенсиране на незначителни несъвършенства в повърхността на седалката с гъвкавостта на портата. Към днешна дата, Гъвкавите клинови дизайни са най -често срещаният тип на индустриалните клапани на портата.
- Сплитният клин се състои от дизайн от две части, Със съвпадащи лица на гърба на всяка порта. Тези съвпадащи лица позволяват равномерно прехвърляне на низходяща стъбла към повърхността на портата и седалката. Този гъвкав дизайн също предотвратява смущения, причинени от термично разширяване. въпреки това, Сплитните дизайни имат недостатък: в мръсни приложения, остатъците или отломките могат да се нахвърлят между половинките, причиняване на несъответствие или дори блокиране. Дизайнът на сплит клин е често срещан в неръждаема стомана и високоплатени клапани, както и много малки бронзови клапани.
Клинните порти се ръководят от канали или ребра, хвърлени или заварени към тялото на клапана и са насочени от седалката. Тези устройства за водачи на клин поддържат подравняване по време на отваряне или затваряне, предотвратяване на плъзгане на седалката надолу по течението по време на тези процеси.
Друг стил на диска на клапана за клапаните на портата е дизайнът на паралелна седалка на диска. Паралелните седалки могат да инсталират пружини за по -плътно уплътнение или да образуват надеждно уплътнение в посока нагоре по течението. Паралелната седалка е позиционна седалка; Позицията на портата определя ефекта на уплътняване, а не величината на силата (въртящ момент) Приложено от стъблото на портата.
Дизайн на тялото/капака
Клапаните на портата обикновено се състоят от две основни части: тялото и капака, образуване на обвивката, съдържаща налягане на клапана на вратата. Има различни дизайни за интерфейса между тези два компонента.
- Резбованите стави са най -простият дизайн, но се използват само за евтини, Бронзови клапани с ниско налягане.
- Съюзните фуги също се използват главно за бронзови клапани, Но дизайнът на Съюза позволява по -лесно разглобяване, улесняване на поддръжката и ремонта.
- Болцовите капаци на капака са най -популярните фуги, Използва се за по -голямата част от клапаните на портата в днешните индустриални приложения. За разлика от резбата и съюзните капаци, Връзките с болтове за болтове изискват уплътнения за запечатване на ставата между тялото и капака.
- Съединените стави на под налягане се активират чрез налягане на течността вътре в тялото на клапана, действащ върху клин, изработен от меко желязо или графит, поставен между тялото и капака. В клапаните за уплътнение под налягане, Колкото по -високо е налягането в телесната кухина, Колкото по -голяма е силата върху уплътнението. Капачките за уплътнение под налягане се използват широко при високо налягане, Приложения с висока температура, като например в енергийната индустрия.
- Заварените капаци на капака са изключително популярна фуга за тяло/капак за компактни стоманени клапани, вариращи по размер от ½ инча до 2 инчове и оценки на налягането от 800 към 2500, не изисква разглобяване.
Материали и стандарти
Стоманата и желязото са най -често използваните материали в конструкцията на клапаните на портата. Стоманените материали са подходящи за повечето индустриални приложения, Докато железни материали са подходящи за приложения като вода, отпадни води, и отопление, вентилация, и климатик (ОВК). Други често използвани строителни материали на клапата на портата включват неръждаема стомана, бронз, и високоплатени материали като Hastelloy и Hromium-никели-желязо сплави.
Относно стандартите за проектиране и строителство на клапаните на портата, Вътрешните стандарти включват национални стандарти GB и GB/T, както и индустриалните стандарти JB и JB/T, заедно с груповите стандарти и корпоративните стандарти. В международен план, Стандартите се установяват от организации като Американския институт за петрол (API), Обществото за стандартизация на производителите (MSS), Американската асоциация за водни работи (AWWA), и Американското дружество на механичните инженери (ASME).
Подпарки на клапата на портата
Въпреки че клапаните за четвърт завой са взели значителен дял от пазара на клапаните на портата през миналото 50 години, Някои индустрии все още силно разчитат на клапаните на портата, Включително нефтената и природната промишленост. Въпреки напредъка на точните клапани в тръбопроводите с природен газ, Суровият нефт или течните тръбопроводи остават крепостта на паралелни клапани на вратата на седалката. В клапани с по-голям размер, клапаните на портата продължават да бъдат основният избор за повечето приложения, включително рафиниращата индустрия. Стабилността в дизайна и икономическите общи разходи са решаващи фактори, влияещи върху приемането на тези клапани.
По отношение на приложението, Много от индустрията на процесите използват температури по -високи от безопасната работна температура на политетрафлуоретилен (PTFE), основният материал на седалката за плаващи топкови клапани. Високопроизводителни клапани на пеперуди и метални клапани са получили повече употреба при усъвършенстване на приложенията, Въпреки че общите им разходи обикновено са по -високи от клапаните на портата. В сектора на водоснабдяването, Железните клапани на портата все още доминират, доказване на рентабилни и трайни дори в погребани приложения.
Промишлената индустрия използва клапани за алуминиеви порта за приложения, включващи изключително високо налягане и температура. Въпреки появата на някои нови клапани за глобуси Y-Pattern и метални клапани, проектирани за дросели услуги, Гейтните клапани продължават да бъдат предпочитани в сектора на комуналните услуги.
Днес, шибърни кранове, известни със своята висока ефективност на разходите, Останете основния избор за много приложения за услуги. Марк Твен веднъж каза, “Докладите за моята смърт са силно преувеличени.” Докато топчените клапани, щепселни вентили, и клапаните на пеперудите разшириха пазарния си дял през десетилетията, Дългогодишният клапан за порта не е изключение от настроенията на Твен - слуховете за неговата смърт са силно преувеличени!