วาล์วประตู, เป็นผลผลิตจากการปฏิวัติอุตสาหกรรม, ครองตำแหน่งที่โดดเด่นในอุตสาหกรรมมายาวนาน แม้ว่าจะมีวาล์วอื่นๆ มากมายในอดีต เช่น โกลบวาล์ว และปลั๊กวาล์ว. อย่างไรก็ตาม, ในปีที่ผ่านมา, วาล์วประตูต้องเผชิญกับการแข่งขันที่เพิ่มขึ้นจากบอลวาล์วและวาล์วผีเสื้อ, ซึ่งได้ส่วนแบ่งการตลาดเพิ่มมากขึ้น.
ไม่เหมือน บอลวาล์ว, ปลั๊กวาล์ว, และ วาล์วผีเสื้อ, วาล์วประตู มีกลไกการปิดที่เป็นเอกลักษณ์. องค์ประกอบการปิด, ประตูหรือแผ่นดิสก์, เคลื่อนที่เป็นเส้นตรงโดยการหมุนหลายรอบของก้านหรือแกนหมุน. มันขึ้นจากทางเดินและเข้าสู่ด้านบนของวาล์ว (เรียกว่าฝากระโปรงหน้า). วาล์วเหล่านี้, เปิดเชิงเส้น, เรียกอีกอย่างว่าวาล์วหลายรอบหรือเชิงเส้น, แตกต่างจากวาล์วสี่เลี้ยวที่ก้านหมุน 90 องศา, มักจะไม่มีขึ้น.
วาล์วประตูมีวัสดุหลากหลายและพิกัดแรงดัน, โดยมีขนาดตั้งแต่เล็กเท่ากับ NPS ½ นิ้ว ไปจนถึงใหญ่เท่ากับ NPS 144 นิ้ว, เพื่อรองรับการใช้งานที่หลากหลาย. การออกแบบที่โดดเด่นสำหรับวาล์วประตูประกอบด้วยส่วนประกอบที่ผลิตโดยการหล่อ, การปลอม, หรือการเชื่อม, โดยมีการออกแบบการหล่อที่โดดเด่น.
ลักษณะเด่นประการหนึ่งของวาล์วประตูคือความสามารถในการเปิดเต็มที่, ทำให้แทบไม่มีสิ่งกีดขวางหรือเสียดสีกับเส้นทางการไหล. ความต้านทานการไหลที่นำเสนอโดยวาล์วประตูที่เปิดเต็มที่นั้นเทียบเท่ากับส่วนของไปป์ไลน์ที่มีขนาดพอร์ตเท่ากัน. เพราะเหตุนี้, วาล์วประตูยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้งานปิดหรือเปิด/ปิด. ในศัพท์เฉพาะของวาล์วบางคำ, วาล์วประตูเรียกอีกอย่างว่าวาล์วโลก.
อย่างไรก็ตาม, วาล์วประตูอาจไม่ใช่ทางเลือกที่ดีที่สุดในการควบคุมการไหลหรือทำงานในทิศทางอื่นนอกเหนือจากเปิดหรือปิดสนิท. การใช้วาล์วประตูเปิดบางส่วนสำหรับการควบคุมปริมาณหรือการควบคุมการไหลอาจทำให้ประตูหรือวงแหวนบ่าวาล์วเสียหายได้เนื่องจากการชนกันในสภาพแวดล้อมการไหลเชี่ยวที่เกิดขึ้นเมื่อเปิดบางส่วน.
โครงสร้างภายในของวาล์วประตู
ในขณะที่วาล์วประตูส่วนใหญ่อาจมีรูปลักษณ์คล้ายคลึงกัน, การออกแบบภายในอาจแตกต่างกันไป. วาล์วประตูส่วนใหญ่ประกอบด้วยตัวถังและฝากระโปรง, โดยมีฝากระโปรงที่มีส่วนปิดที่เรียกว่าประตูหรือแผ่นดิสก์. องค์ประกอบปิดเชื่อมต่อกับก้านที่ผ่านฝากระโปรง, ในที่สุดจะเชื่อมต่อกับวงล้อจักรหรืออุปกรณ์ขับเคลื่อนอื่น ๆ เพื่อการทำงานของก้าน. แรงกดรอบๆ ก้านจะถูกจำกัดโดยการบีบอัดลงในกล่องบรรจุหรือห้องบรรจุ.
วาล์วประตูภายใน, ไม่เกี่ยวข้องกับความบางหรือความพอดีของวาล์ว, หมายถึงส่วนประกอบภายในวาล์วที่ทนทานต่อความเครียดอย่างมากหรือถูกกัดกร่อนและการกัดกร่อนอย่างรุนแรง. ในวาล์วประตู, ส่วนภายในประกอบด้วยก้าน, บริเวณที่นั่งดิสก์, ที่นั่งร่างกาย, และเบาะหลัง. วาล์วทองแดงหรือทองเหลืองทั่วไปมักมีภายในที่ทำจากวัสดุเดียวกันกับตัวถังและฝากระโปรง. วาล์วเหล็กหล่อและเหล็กดัดใช้ทั้งภายในที่เป็นเหล็กทั้งหมดหรือภายในที่เป็นทองแดง.
วาล์วเหล็กสามารถติดตั้งวัสดุภายในได้หลากหลาย, รวมถึงโลหะผสมทังสเตนโครเมียมโคบอลต์, โลหะผสม Hastelloy, 316เอสเอส, 347เอสเอส, โลหะผสมโมเนล, และอัลลอยด์ 20, ที่ใช้กันทั่วไปสำหรับวาล์วประตูภายใน.
การออกแบบดิสก์วาล์วประตู
แกนกลางของวาล์วประตูเป็นองค์ประกอบปิด, ซึ่งมาด้วยกันสองแบบ: เบาะนั่งแบบดิสก์แบบลิ่มและแบบขนาน. การออกแบบลิ่ม, ได้รับความนิยมตั้งแต่มีการประดิษฐ์โดยวิศวกรชาวอังกฤษ James Nasmyth ใน 1843, ใช้ประตูที่มีมุมเอียงเล็กน้อยตรงกับมุมของเบาะนั่งเพื่อปิดให้แน่น. วาล์วลิ่มยึดประตูเข้ากับเบาะอย่างแน่นหนาโดยใช้แรงบิด.
การออกแบบประตูลิ่มมีสามประเภท:
- ลิ่มแข็ง, ที่เก่าแก่ที่สุดและแพร่หลายในอดีต, เกือบจะเป็นสากล ณ จุดหนึ่ง. อย่างไรก็ตาม, มันขาดความยืดหยุ่นและอาจติดขัดในเบาะนั่งเนื่องจากความผันผวนของอุณหภูมิที่รุนแรงหรือความเค้นของท่อทำให้เกิดการเสียรูป. ประตูลิ่มแบบทึบยังคงเป็นการกำหนดค่ามาตรฐานสำหรับทองแดง, เหล็กหล่อ, น้ำประปา, และวาล์วเหล็กคาร์บอนขนาดกะทัดรัด (เอพีไอ 602 พิมพ์).
- ลิ่มที่มีความยืดหยุ่นอย่างเต็มที่มีความยืดหยุ่นอย่างมาก, ปรับให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความเค้นท่อที่ไม่พึงประสงค์โดยไม่มีข้อจำกัดโดยการเพิ่มร่องหรือร่องรอบๆ ขอบท่อ. การออกแบบที่ยืดหยุ่นนั้นง่ายต่อการผลิต, ชดเชยความไม่สมบูรณ์เล็กน้อยในพื้นผิวเบาะด้วยความยืดหยุ่นของประตู. จนถึงปัจจุบัน, การออกแบบลิ่มแบบยืดหยุ่นเป็นประเภทที่พบมากที่สุดในวาล์วประตูอุตสาหกรรม.
- ลิ่มแบบแยกประกอบด้วยการออกแบบสองชิ้น, มีหน้าคู่กันที่ด้านหลังประตูแต่ละบาน. ใบหน้าที่เข้ากันเหล่านี้ช่วยให้สามารถถ่ายเทแรงขับของก้านลงไปยังพื้นผิวประตูและที่นั่งได้. การออกแบบที่ยืดหยุ่นนี้ยังป้องกันการรบกวนที่เกิดจากการขยายตัวทางความร้อน. อย่างไรก็ตาม, การออกแบบที่แยกส่วนมีข้อเสีย: ในการใช้งานที่สกปรก, สารตกค้างหรือเศษซากอาจจับกันเป็นก้อนระหว่างครึ่งหนึ่ง, ทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนหรือเกิดการอุดตันได้. การออกแบบลิ่มแบบแยกส่วนนั้นพบได้ทั่วไปในวาล์วสแตนเลสและวาล์วอัลลอยด์สูง, เช่นเดียวกับวาล์วทองสัมฤทธิ์ขนาดเล็กจำนวนมาก.
ประตูลิ่มถูกนำทางโดยร่องหรือโครงหล่อหรือเชื่อมเข้ากับตัววาล์วและควบคุมโดยเบาะนั่ง. อุปกรณ์นำทางลิ่มเหล่านี้จะรักษาตำแหน่งในระหว่างการเปิดหรือปิด, ป้องกันการเลื่อนบนที่นั่งท้ายน้ำในระหว่างกระบวนการเหล่านี้.
รูปแบบดิสก์วาล์วอีกรูปแบบหนึ่งสำหรับวาล์วประตูคือการออกแบบบ่าดิสก์แบบขนาน. ที่นั่งขนานสามารถติดตั้งสปริงเพื่อการซีลที่แน่นยิ่งขึ้นหรือสร้างการซีลที่เชื่อถือได้ในทิศทางต้นน้ำ. ที่นั่งขนานเป็นที่นั่งแบบปรับตำแหน่ง; ตำแหน่งของประตูจะกำหนดผลการปิดผนึก, มากกว่าขนาดของพลัง (แรงบิด) ใช้ติดกับก้านบนประตู.
การออกแบบตัวถัง/ฝากระโปรง
โดยทั่วไปแล้ววาล์วประตูจะประกอบด้วยสองส่วนหลัก: ร่างกายและฝากระโปรง, สร้างเปลือกบรรจุแรงดันของวาล์วประตู. มีการออกแบบที่หลากหลายสำหรับส่วนต่อประสานระหว่างองค์ประกอบทั้งสองนี้.
- ข้อต่อแบบเกลียวเป็นการออกแบบที่เรียบง่ายที่สุด แต่ใช้สำหรับราคาไม่แพงเท่านั้น, วาล์วบรอนซ์แรงดันต่ำ.
- ข้อต่อยูเนี่ยนส่วนใหญ่จะใช้สำหรับวาล์วบรอนซ์, แต่การออกแบบแบบสหภาพช่วยให้ถอดแยกชิ้นส่วนได้ง่ายขึ้น, อำนวยความสะดวกในการบำรุงรักษาและซ่อมแซม.
- ข้อต่อฝากระโปรงแบบเกลียวเป็นข้อต่อที่ได้รับความนิยมมากที่สุด, ใช้สำหรับวาล์วประตูส่วนใหญ่ในการใช้งานทางอุตสาหกรรมในปัจจุบัน. ไม่เหมือนหมวกเกลียวและหมวกยูเนี่ยน, การเชื่อมต่อฝากระโปรงแบบเกลียวต้องใช้ปะเก็นเพื่อปิดผนึกรอยต่อระหว่างตัวถังและฝากระโปรง.
- ข้อต่อซีลแรงดันทำงานโดยแรงดันของของไหลภายในตัววาล์วซึ่งกระทำต่อลิ่มที่ทำจากเหล็กอ่อนหรือกราไฟท์ที่แทรกอยู่ระหว่างตัวถังและฝากระโปรง. ในวาล์วซีลแรงดัน, ยิ่งความดันในช่องร่างกายสูงขึ้น, ยิ่งมีแรงบนปะเก็นมากขึ้นเท่านั้น. หมวกผนึกแรงดันถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแรงดันสูง, การใช้งานที่อุณหภูมิสูง, เช่นในอุตสาหกรรมพลังงาน.
- ข้อต่อฝากระโปรงแบบเชื่อมเป็นข้อต่อตัวถัง/ฝากระโปรงที่ได้รับความนิยมอย่างสูงสำหรับวาล์วเหล็กขนาดกะทัดรัดที่มีขนาดตั้งแต่ ½ นิ้ว ถึง 2 นิ้วและพิกัดแรงดันจาก 800 ถึง 2500, ไม่จำเป็นต้องถอดชิ้นส่วน.
วัสดุและมาตรฐาน
เหล็กและเหล็กเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดในการก่อสร้างวาล์วประตู. วัสดุเหล็กเหมาะสำหรับงานอุตสาหกรรมส่วนใหญ่, ในขณะที่วัสดุที่เป็นเหล็กจะเหมาะกับการใช้งานเช่นน้ำ, น้ำเสีย, และความร้อน, การระบายอากาศ, และเครื่องปรับอากาศ (เครื่องปรับอากาศ). วัสดุก่อสร้างวาล์วประตูอื่น ๆ ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ สแตนเลส, สีบรอนซ์, และวัสดุโลหะผสมสูง เช่น โลหะผสม Hastelloy และโลหะผสมโครเมียม-นิกเกิล-เหล็ก.
เกี่ยวกับการออกแบบและมาตรฐานการก่อสร้างวาล์วประตู, มาตรฐานภายในประเทศประกอบด้วยมาตรฐานแห่งชาติ GB และ GB/T, ตลอดจนมาตรฐานอุตสาหกรรม JB และ JB/T, พร้อมด้วยมาตรฐานกลุ่มและมาตรฐานองค์กร. ในระดับสากล, มาตรฐานที่กำหนดโดยองค์กรต่างๆ เช่น American Petroleum Institute (เอพีไอ), สมาคมมาตรฐานผู้ผลิต (นางสาว), สมาคมน้ำประปาอเมริกัน (เอาวะ), และสมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งอเมริกา (กับฉัน).
ตลาดย่อยของ Gate Valve
แม้ว่าวาล์วแบบควอเตอร์เทิร์นจะมีส่วนแบ่งที่สำคัญของตลาดวาล์วประตูในอดีต 50 ปี, บางอุตสาหกรรมยังคงพึ่งพาวาล์วประตูอย่างมาก, รวมถึงอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและก๊าซธรรมชาติ. แม้จะมีความก้าวหน้าของบอลวาล์วในท่อส่งก๊าซธรรมชาติก็ตาม, ท่อส่งน้ำมันดิบหรือของเหลวยังคงเป็นฐานที่มั่นของวาล์วประตูที่นั่งแบบขนาน. ในวาล์วที่มีขนาดใหญ่กว่า, วาล์วประตูยังคงเป็นตัวเลือกหลักสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่, รวมถึงอุตสาหกรรมการกลั่นด้วย. ความเสถียรในการออกแบบและต้นทุนรวมทางเศรษฐกิจเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อการนำวาล์วเหล่านี้ไปใช้.
ในส่วนของการใช้งาน, อุตสาหกรรมกระบวนการหลายแห่งใช้อุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิในการทำงานที่ปลอดภัยของโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (ไฟเบอร์), วัสดุที่นั่งหลักสำหรับบอลวาล์วลอย. วาล์วปีกผีเสื้อประสิทธิภาพสูงและบอลวาล์วที่นั่งโลหะได้รับการใช้งานมากขึ้นในการกลั่นน้ำมัน, แม้ว่าต้นทุนรวมจะสูงกว่าวาล์วประตูก็ตาม. ในภาคสาธารณูปโภคน้ำ, วาล์วประตูเหล็กยังคงครอบงำ, พิสูจน์ความคุ้มค่าและความทนทานแม้ในการใช้งานแบบฝัง.
อุตสาหกรรมพลังงานใช้วาล์วประตูโลหะผสมสำหรับการใช้งานที่เกี่ยวข้องกับแรงดันและอุณหภูมิที่สูงมาก. แม้ว่าจะมีโกลบวาล์วรูปแบบ Y ใหม่และบอลวาล์วที่นั่งโลหะซึ่งออกแบบมาเพื่อบริการควบคุมปริมาณ, วาล์วประตูยังคงได้รับความนิยมในภาคสาธารณูปโภค.
วันนี้, วาล์วประตู, ขึ้นชื่อเรื่องความคุ้มค่าสูง, ยังคงเป็นตัวเลือกหลักสำหรับแอปพลิเคชันบริการจำนวนมาก. มาร์ค ทเวน เคยกล่าวไว้, “รายงานการเสียชีวิตของฉันเกินความจริงอย่างมาก” ในขณะที่บอลวาล์ว, ปลั๊กวาล์ว, และวาล์วผีเสื้อได้ขยายส่วนแบ่งการตลาดในช่วงหลายทศวรรษ, วาล์วประตูที่มีมายาวนานนั้นไม่มีข้อยกเว้นสำหรับความรู้สึกของ Twain - ข่าวลือเรื่องการตายของมันได้รับการพูดเกินจริงอย่างมาก!