Leptirasti ventili se koriste za pokretanje, zaustavljanje ili regulaciju protoka tečnosti ili gasova kroz cijevi. Ime su dobili po disku nalik krilu koji se okreće unutar tijela ventila, podsjećajući na kretanje leptira. Među različitim vrstama leptirastih ventila, visokoučinkoviti leptirasti ventili (HPBV) i koncentrični leptirasti ventili su dva najčešća dizajna. Ova usporedba će razložiti razlike između njih dvoje iz više aspekata kako bi se razjasnile njihove uloge u industrijskim i komunalnim primjenama.
| Funkcija | Koncentrični leptir ventil | Visokoučinkoviti leptir ventil |
| Dizajn | Centralno stablo i disk | Ofsetno vreteno sa metalnim sjedištem |
| Mehanizam za zaptivanje | Meko elastomerno sjedište | RPTFE sjedište |
| Nazivni pritisak | Do 250 PSI | Do 600 PSI |
| Ocjena temperature | Do 180°C (356°F) | Do 260°C (536°F) |
| Habanje i oštećenje | Viša zbog kontakta sa sjedištem | Niža zbog pomaknutog dizajna |
| Prikladnost primjene | Tekućine niskog pritiska | Tekućine srednjeg pritiska i visoke temperature |
| Cijena | Donja | Više |
1. Projektovanje i izgradnja
Osnovna razlika između koncentričnih leptirastih ventila i visokoučinkovitih leptirastih ventila leži u njihovom strukturnom dizajnu, tačnije u položaju stabla ventila i diska ventila u odnosu na tijelo ventila i korištenim materijalima.
1.1 Koncentrični leptir ventili
Koncentrični dizajn poznat je kao ventil sa "nultim pomakom" ili "elastičnim sjedištem", koji poravnava stablo ventila i disk ventila direktno sa središtem tijela ventila i otvora cijevi. Ovo centralno poravnanje nema odstupanja.
1.1.1 Kretanje diska
Disk se okreće za 90° oko ose stabla ventila i pomiče se od potpuno otvorenog (paralelnog s cijevi) do potpuno zatvorenog (okomitog na cijev) u cijelom svom rasponu kretanja.
1.1.2 Mehanizam za zaptivanje
Zaptivanje se postiže interferencijskim prianjanjem između ivice diska ventila i elastičnog gumenog sjedišta ventila (kao što je EPDM, akril ili fluoroguma) koje oblaže unutrašnju površinu tijela ventila.
1.1.3 Materijali
Kućište ventila je obično izrađeno od materijala visoke čvrstoće i otpornih na koroziju kao što su liveno gvožđe, nodularno gvožđe ili čak nehrđajući čelik za manje zahtjevne primjene, jer gumeno sjedište ventila sprječava kontakt fluida s tijelom ventila.
Disk može biti od nehrđajućeg čelika, aluminijske bronze, obloženog nodularnog lijeva ili potpuno obložen metalom, ovisno o korozivnosti fluida.
1.2 Visokoučinkoviti leptir ventili
Tipično dizajn s dvostrukim ofsetom i dva ključna ofseta:
Stablo se nalazi iza diska, a ne kroz središte diska, i
Sklop diska i vretena je pomaknut od središnje linije otvora cijevi.
Neke napredne verzije uključuju trostruki ofset, ali dvostruki ofset je standardan kod visokoperformansnih modela.
1.2.1 Kretanje diska
Zbog pomaka, disk se okreće na način sličan bregastoj osovini, smanjujući kontakt sa sjedištem.
1.2.2 Mehanizam za zaptivanje
Sjedište je napravljeno od izdržljivijih materijala, kao što je ojačani teflon, kako bi izdržalo veće pritiske i temperature. Za razliku od gumenog sjedišta u koncentričnom ventilu, zaptivanje je čvršće i manje zavisi od deformacije.
1.2.3 Materijali
Tijelo i disk su napravljeni od jakih metala, kao što su nehrđajući čelik, ugljični čelik ili legure, kako bi izdržali teške uvjete.
1.3 Sažetak: Implikacije dizajna
Jednostavnost koncentričnog ventila čini ga laganim i kompaktnim, što ga čini idealnim za direktnu ugradnju. Međutim, oslanjanje na deformabilno gumeno sjedište ograničava njegovu fleksibilnost.
Ofsetni dizajn i jači materijali visokoperformansnih ventila povećavaju njihovu izdržljivost i prilagodljivost, ali na štetu povećane složenosti i težine.
---
2. Mogućnosti performansi
Performanse su najvarijabilniji aspekt ovih ventila i onaj koji korisnici najviše cijene i do kojeg im je stalo. Konkretno, analiziraju se u smislu pritiska, temperature, efekta zaptivanja i vijeka trajanja.
2.1 Koncentrični leptir ventili
2.1.1 Nazivni pritisci
Koncentrični leptirasti ventili uglavnom mogu izdržati pritiske do PN16, ali to varira ovisno o veličini i materijalu. Iznad ovog pritiska, gumeno sjedište se može deformirati ili pokvariti.
2.1.2 Temperaturne vrijednosti
Maksimalna temperatura je 180°C (356°F), ograničena termičkim granicama gumenog ili PTFE sjedišta. Visoke temperature će smanjiti performanse elastomera i narušiti zaptivanje.
2.1.3 Performanse zaptivanja
Može osigurati pouzdano zatvaranje u sistemima niskog pritiska, ali kontinuirano trenje između diska ventila i sjedišta ventila uzrokovat će habanje, što će smanjiti efikasnost.
2.1.4 Usporavanje
Budući da su leptirasti ventili pogodniji za potpuno otvaranje i zatvaranje, ako se koriste za regulaciju protoka, dugotrajno prigušivanje će ubrzati trošenje sjedišta ventila, čineći ga manje preciznim i izdržljivim.
2.1.5 Izdržljivost
Budući da su elastičnija, metalna ili ojačana sjedišta ventila su izdržljivija od gumenih. Ofsetni dizajn dodatno produžava vijek trajanja ograničavanjem trenja.
2.2 Visokoučinkoviti leptir ventil
2.2.1 Nazivni pritisak
Zbog svoje robusne strukture i pomaknutog dizajna koji smanjuje opterećenje na sjedište ventila, može izdržati pritiske do PN16.
2.2.2 Temperaturna oznaka
Budući da sjedište ventila koristi RPTFE, može efikasno raditi na temperaturama do 280°C (536°F).
2.2.3 Performanse zaptivanja
Zbog preciznog prianjanja pomaknutog diska ventila i izdržljivog sjedišta ventila, curenje je gotovo nulti i obično je blizu hermetičkog zatvaranja. Ovo ga čini idealnim za kritične primjene.
2.2.4 Usporavanje
Konstrukcija i materijali korišteni u visokoučinkovitim leptirastim ventilima omogućavaju im preciznu kontrolu protoka čak i pri visokim pritiscima. Smanjeni kontakt sjedišta minimizira habanje i održava integritet zaptivke tokom više ciklusa.
2.2.5 Izdržljivost
Budući da su otpornija, metalna ili ojačana sjedišta su izdržljivija od gumenih. Pomaknuti dizajn dodatno produžava vijek trajanja ograničavanjem trenja.
2.3 Sažetak: Najvažniji pokazatelji performansi
Koncentrični ventili su pogodni za niskotlačne, stabilne uslove, ali ne uspijevaju pri srednjem i visokom pritisku.
Visokoučinkoviti ventili nude vrhunsku pouzdanost i vijek trajanja uz veće početne troškove.
---
3. Primjene
Izbor između leptirastih ventila srednje linije i leptirastih ventila visokih performansi zavisi od specifičnih potreba sistema u koji su ugrađeni.
3.1 Koncentrični leptir ventili
Za sisteme niskog do srednjeg pritiska/temperature gdje su cijena i jednostavnost prioriteti.
Uobičajene upotrebe:
- Vodovod i otpadne vode: Gradski vodovodi, sistemi za navodnjavanje i kanalizaciju imaju koristi od svoje ekonomičnosti i izolacije od fluida.
- Prehrambena i farmaceutska industrija: Gumena sjedišta sprečavaju kontaminaciju osjetljivih tekućina tijelom ventila.
- Opskrba plinom: Plinske cijevi niskog tlaka koriste ga za kontrolu uključivanja/isključivanja.
- Zaštita od požara: Sprinkler sistemi koriste prednosti brzog rada i pouzdanosti pri srednjim pritiscima.
- Para niskog pritiska: Za paru do 250 PSI i 350°F.
3.2 Visokoučinkoviti leptir ventili
Za niske do srednje pritiske ili kritične sisteme koji zahtijevaju preciznost i izdržljivost.
Uobičajene upotrebe:
- Nafta i plin: Za rukovanje agresivnim hemikalijama, petrohemikalijama i uslovima na moru sa visokim pritiskom i korozivnim tečnostima.
- Proizvodnja električne energije: Upravlja parom visokog pritiska i rashladnom vodom u turbinama i kotlovima.
- Hemijska obrada: Otporan na korozivne tekućine i održava čvrsto zatvaranje u isparljivim okruženjima.
- HVAC: Za velike sisteme koji zahtijevaju preciznu kontrolu protoka.
- Brodogradnja: Otporan na morske uslove i rukovanje tekućinama pod visokim pritiskom.
3.3 Preklapanje i razlike u primjeni
Dok oba ventila regulišu protok, koncentrični ventili dominiraju u cjenovno osjetljivim, manje zahtjevnim okruženjima, dok su visokoučinkoviti ventili poželjniji za industrijske procese gdje kvar može imati ozbiljne posljedice.
---
4. Operativna razmatranja
Pored dizajna i primjene, ulogu igraju i praktični faktori poput instalacije, održavanja i integracije sistema.
4.1 Instalacija
- Koncentrično: Jednostavnija instalacija zbog manje težine i jednostavnije kompatibilnosti s prirubnicama.
- Visoke performanse: Zbog ofsetnog dizajna potrebno je precizno poravnanje, a njegova težina zahtijeva jaču podršku.
4.2 Održavanje
- Koncentrično: Održavanje se fokusira na zamjenu gumenog sjedišta, što je relativno brza i jeftina metoda popravke. Međutim, često habanje može povećati vrijeme zastoja u sistemima s visokim ciklusom rada.
- Visoke performanse: Održavanje je rjeđe zbog izdržljivog sjedišta, ali su popravke (npr. zamjena sjedišta) skuplje i tehnički zahtjevnije, obično zahtijevajući profesionalno osoblje za održavanje sa specijaliziranim alatima.
4.3 Pad pritiska
- Koncentrično: Centrirani diskovi stvaraju više turbulencije kada su djelomično otvoreni, smanjujući efikasnost u prigušnim aplikacijama.
- Visoke performanse: Ofsetni diskovi poboljšavaju karakteristike protoka, smanjujući kavitaciju i pad pritiska, posebno pri velikim brzinama.
4.4 Aktiviranje
Oba ventila se mogu koristiti s ručnim, pneumatskim ili električnim aktuatorima, ali visokoučinkoviti ventili se često uparuju s naprednim kontrolama za preciznu automatizaciju u industrijskim okruženjima.
---
5. Analiza troškova i životnog ciklusa
5.1 Početni trošak
Koncentrični ventili su znatno jeftiniji jer ih je relativno jednostavno izraditi i koriste manje materijala. To nije slučaj s visokoučinkovitim leptirastim ventilima.
5.2 Troškovi životnog ciklusa
Visokoučinkoviti ventili su uglavnom ekonomičniji tokom vremena jer se rjeđe održavaju i zamjenjuju. U kritičnim sistemima, njihova pouzdanost također može smanjiti troškove zastoja.
---
6. Zaključak: Sažetak prednosti i nedostataka
6.1 Koncentrični leptir ventil
6.1.1 Prednosti:
- Isplativost: Niži troškovi proizvodnje i materijala daju prednost u budžetu.
- Jednostavan dizajn: Lako se instalira, koristi i održava, s manje pokretnih dijelova.
- Izolacija fluida: Gumena sjedišta štite tijelo ventila, omogućavajući upotrebu jeftinijih materijala i održavanje čistoće fluida.
- Lagana: Idealna za primjene gdje je težina bitna.
6.1.2 Nedostaci:
- Ograničeni raspon: Gornje granice su 250 PSI i 356°F, što ograničava upotrebu na teške uslove.
- Podložno habanju: Stalno trenje sjedišta može dovesti do smanjenih performansi, što zahtijeva češće održavanje.
- Loše performanse prigušivanja pod visokim pritiskom: Gubi se preciznost i zaptivanje pod pritiskom.
6.2 Visokoučinkoviti leptir ventili
6.2.1 Prednosti:
- Visoki kapacitet: Može podnijeti srednje do visoke pritiske (do 600 PSI) i temperature (do 536°F).
- Dug vijek trajanja: Smanjeno habanje sjedišta i izdržljivi materijali produžuju vijek trajanja.
- Preciznost: Odlično regulisanje gasa i isključivanje čak i u zahtjevnim uslovima.
- Svestranost: Pogodno za širok spektar tekućina i okruženja.
6.2.2 Nedostaci:
- Viši troškovi: Skupi materijali i složen dizajn povećavaju početna ulaganja.
- Složenost: Instalacija i popravka zahtijevaju više stručnosti.
- Težina: Teža konstrukcija može zakomplicirati naknadnu ugradnju nekih sistema.
Koncentrični leptirasti ventili i visokoučinkoviti leptirasti ventili služe preklapajućim, ali različitim područjima u kontroli fluida. Dizajn gumenog sjedišta bez pomaka kod koncentričnog ventila čini ga praktičnim i pristupačnim izborom za umjerene primjene kao što su vodoopskrba, prerada hrane ili zaštita od požara. Ako su performanse i otpornost neizostavne, onda je visokoučinkoviti leptirasti ventil rješenje. Za zakopane primjene (kao što su podzemni cjevovodi) mogu se koristiti obje metode, ali manja težina i niža cijena koncentričnog ventila obično prevladavaju, osim ako ekstremni uvjeti ne zahtijevaju drugačije.