Válvulas de gaveta, um produto da revolução industrial, há muito tempo ocupou uma posição dominante na indústria, apesar da presença histórica de muitas outras válvulas, como válvulas globais e válvulas de plug. No entanto, Nos últimos anos, As válvulas de portão enfrentaram maior concorrência de válvulas de esferas e válvulas de borboleta, que capturaram mais participação de mercado.
Diferente válvulas de esfera, válvulas macho, e válvulas borboleta, válvulas de gaveta ter um mecanismo de fechamento único. O elemento de fechamento, portão ou disco, move linearmente por várias rotações do caule ou eixo. Sobe do caminho e entra no topo da válvula (chamado de capô). Essas válvulas, abrindo linearmente, também são conhecidos como válvulas de várias turnos ou lineares, diferindo das válvulas de quarto de volta, onde o caule gira 90 graus, geralmente sem ascender.
As válvulas de portão vêm em vários materiais e classificações de pressão, com tamanhos variando de tão pequeno quanto NPS ½ polegada a tão grande quanto NPS 144 polegadas, Atendendo a um amplo espectro de aplicações. O design predominante para válvulas de porta consiste em componentes fabricados através da fundição, forjamento, ou soldagem, com o design de elenco sendo o dominante.
Um aspecto notável das válvulas de portão é a capacidade deles de abrir completamente, fornecendo quase nenhuma obstrução ou atrito ao caminho do fluxo. A resistência ao fluxo oferecida pelas válvulas de portão totalmente aberta é aproximadamente equivalente a uma seção do pipeline com o mesmo tamanho da porta. Consequentemente, As válvulas de portão ainda são amplamente utilizadas em aplicações de desligamento ou liga/desliga. Em alguma terminologia da válvula, As válvulas de portão também são chamadas de válvulas globais.
No entanto, As válvulas de portão podem não ser a melhor opção para regular o fluxo ou operar em qualquer direção que não seja totalmente aberta ou totalmente fechada. O uso de válvulas de portão parcialmente aberto para estrangulamento ou controle de fluxo pode levar a danos ao portão ou anel da assento da válvula devido a colisões no ambiente de fluxo turbulento criado quando parcialmente aberto.
Estruturas internas da válvula de portão
Enquanto a maioria das válvulas de portão pode parecer semelhante na aparência, Seus projetos internos podem variar. A maioria das válvulas de portão consiste em um corpo e capô, com o capô contendo um elemento de fechamento chamado portão ou disco. O elemento de fechamento está conectado ao caule que passa pelo capô, Em última análise. A pressão ao redor do caule é confinada pela embalagem compactada na caixa de recheio ou na câmara.
Interna da válvula de porta, não relacionado à magreza ou ajuste da válvula, consulte os componentes dentro da válvula que suportam estresse significativo ou estão sujeitos a erosão e corrosão graves. Nas válvulas do portão, os internos consistem no caule, Área do assento do disco, assento corporal, e banco traseiro. Válvulas comuns de bronze ou latão normalmente têm internos feitos do mesmo material que o corpo e o capô. Ferro fundido e válvulas de ferro dúctil usam internos de ferro ou internos de bronze.
As válvulas de aço podem ser equipadas com vários materiais internos, incluindo liga de cobalto de cromo de tungstênio, Liga Hastelloy, 316ss, 347ss, Liga de monel, e liga 20, comumente usado para internos da válvula de porta.
Projeto de disco da válvula de porta
O núcleo das válvulas do portão é o elemento de fechamento, que vem em dois designs: cunha e assento de disco paralelo. O design da cunha, popular desde sua invenção do engenheiro britânico James Nasmyth em 1843, utiliza um portão com um ângulo ligeiramente inclinado que corresponde ao ângulo do assento do corpo para um fechamento apertado. Válvulas de cunha prendem o portão firmemente no assento aplicando torque.
Existem três tipos de design de portão de cunha:
- Cunha sólida, o mais antigo e historicamente prevalente, era quase universal em um ponto. No entanto, Falta flexibilidade e pode atirar no assento devido a flutuações extremas de temperatura ou tensões de tubo, causando deformação. Portões de cunha sólidos permanecem configurações padrão para bronze, ferro fundido, fornecimento de água, e válvulas compactas de aço carbono (API 602 tipo).
- A cunha totalmente flexível é extremamente flexível, Adaptação às mudanças de temperatura e tensões adversas do tubo sem restrição adicionando ranhuras ou slots ao redor de sua periferia. Designs flexíveis são mais fáceis de fabricar, compensando pequenas imperfeições na superfície do assento com a flexibilidade do portão. A data, Os projetos flexíveis de cunha são o tipo mais comum nas válvulas de portão industrial.
- Wedge Split consiste em um design de duas peças, com rostos combinando na parte de trás de cada portão. Esses rostos correspondentes permitem a transferência uniforme de impulso de haste descendente para a superfície do portão e o assento. Este design flexível também impede a interferência causada pela expansão térmica. No entanto, Designs divididos têm uma desvantagem: em aplicações sujas, resíduos ou detritos podem agrupar entre as metades, causando desalinhamento ou mesmo bloqueio. Os projetos de cunha divididos são comuns em aço inoxidável e válvulas de alta liga, bem como muitas pequenas válvulas de bronze.
Portões de cunha são guiados por ranhuras ou costelas fundidas ou soldadas ao corpo da válvula e direcionadas pelo assento. Esses dispositivos orientadores de cunha mantêm o alinhamento durante a abertura ou fechamento, impedindo deslizar no assento a jusante durante esses processos.
Outro estilo de disco da válvula para válvulas de portão é o design do assento do disco paralelo. Os assentos paralelos podem instalar molas para um selo mais apertado ou formar uma vedação confiável na direção a montante. O assento paralelo é um assento posicional; A posição do portão determina o efeito de vedação, ao invés da magnitude da força (torque) aplicado pelo caule no portão.
Design do corpo/capô
As válvulas de portão normalmente consistem em duas partes principais: o corpo e o capô, formando a concha contendo pressão da válvula de porta. Existem vários designs para a interface entre esses dois componentes.
- As juntas roscadas são o design mais simples, mas são usadas apenas para barato, Válvulas de bronze de baixa pressão.
- As juntas sindicais também são usadas principalmente para válvulas de bronze, Mas o design da união permite uma desmontagem mais fácil, facilitar a manutenção e reparo.
- As articulações do capô aparafusado são as juntas mais populares, Usado para a grande maioria das válvulas de portão nas aplicações industriais de hoje. Ao contrário dos capotas de encadeamento e união, As conexões de capô parafusadas requerem juntas para selar a articulação entre o corpo e o capô.
- As juntas de vedação de pressão são ativadas pela pressão do fluido dentro do corpo da válvula que atua em uma cunha feita de ferro macio ou grafite inserida entre o corpo e o capô. Nas válvulas de vedação de pressão, quanto maior a pressão na cavidade do corpo, quanto maior a força na junta. Os capuzes de vedação de pressão são amplamente utilizados em alta pressão, aplicações de alta temperatura, como na indústria de energia.
- As juntas do capô soldado são uma junta de corpo/capô altamente popular para válvulas de aço compactas que variam de tamanho de ½ polegada a 2 polegadas e classificações de pressão de 800 para 2500, não exigindo desmontagem.
Materiais e padrões
Aço e ferro são os materiais mais usados na construção da válvula de porta. Os materiais de aço são adequados para a maioria das aplicações industriais, Enquanto os materiais de ferro são adequados para aplicações como água, águas residuais, e aquecimento, ventilação, e ar condicionado (AVAC). Outros materiais de construção de válvula de porta de porta comumente usados incluem aço inoxidável, bronze, e materiais de alta liga, como Hastelloy e ligas de ferro-níquel-níquel-níqueis.
Com relação ao projeto da válvula de portão e padrões de construção, Os padrões domésticos incluem padrões nacionais GB e GB/T, bem como padrões da indústria JB e JB/T, Juntamente com os padrões de grupo e os padrões corporativos. Internacionalmente, Os padrões são estabelecidos por organizações como o American Petroleum Institute (API), a Sociedade de Padronização dos Fabricantes (MSS), A American Water Works Association (AWWA), e a Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME).
Submarkets da válvula de portão
Embora as válvulas de quarto de volta tenham adotado uma parcela significativa do mercado de válvulas de portão no passado 50 anos, Algumas indústrias ainda confiam fortemente nas válvulas do portão, incluindo as indústrias de petróleo e gás natural. Apesar dos avanços das válvulas de bola em gasodutos de gás natural, oleodutos petróleo ou líquidos permanecem a fortaleza das válvulas de porta de assento paralelas. Em válvulas de tamanho maior, As válvulas de portão continuam sendo a principal escolha para a maioria dos aplicativos, incluindo a indústria de refino. Estabilidade no design e custo total econômico são fatores cruciais que influenciam a adoção dessas válvulas.
Em termos de aplicação, Muitas indústrias de processo usam temperaturas mais altas que a temperatura de trabalho segura da politetrafluoroetileno (PTFE), o material principal do assento para válvulas de bola flutuantes. Válvulas de borboleta de alto desempenho e válvulas de esferas com tratamento metal ganharam mais uso em aplicações de refino, Embora seus custos totais sejam normalmente mais altos que as válvulas de portão. No setor de utilidades de água, As válvulas de portão de ferro ainda dominam, Provando custo-efetivo e durável, mesmo em aplicações enterradas.
A indústria de energia emprega válvulas de portão de liga para aplicações envolvendo pressão e temperatura extremamente alta. Apesar do surgimento de algumas novas válvulas globais de padrão Y e válvulas de esferas com tratamento metal projetadas para serviços de limitação, As válvulas de portão continuam a ser favorecidas no setor de utilidades.
Hoje, válvulas de gaveta, conhecido por sua alta eficácia, continua sendo a escolha principal para muitos aplicativos de serviço. Mark Twain uma vez disse, “Os relatos da minha morte são muito exagerados.” Enquanto válvulas de bola, válvulas macho, E as válvulas de borboleta expandiram sua participação de mercado ao longo das décadas, A válvula de longa data não é exceção ao sentimento de Twain - os rumores de sua morte foram muito exagerados!