Motýlie klapky sa používajú na spustenie, zastavenie alebo reguláciu prietoku kvapalín alebo plynov potrubím. Svoj názov dostali podľa kotúča podobného krídlu, ktorý sa otáča v telese ventilu a pripomína pohyb motýľa. Spomedzi rôznych typov motýlikových klapiek sú najbežnejšie konštrukcie vysokovýkonné motýlie klapky (HPBV) a koncentrické motýlie klapky. Toto porovnanie rozoberie rozdiely medzi nimi z viacerých hľadísk, aby objasnilo ich úlohu v priemyselných a komunálnych aplikáciách.
| Funkcia | Koncentrický motýľový ventil | Vysokovýkonný klapkový ventil |
| Dizajn | Centrálny driek a disk | Ofsetový stonka s kovovým sedlom |
| Tesniaci mechanizmus | Mäkké elastomérové sedadlo | Sedadlo z RPTFE |
| Tlaková hodnota | Až 250 PSI | Až 600 PSI |
| Teplotné hodnotenie | Do 180 °C (356 °F) | Do 260 °C (536 °F) |
| Opotrebovanie | Vyššia kvôli kontaktu sedadla | Nižšia vďaka odsadenému dizajnu |
| Vhodnosť aplikácie | Nízkotlakové kvapaliny | Strednetlakové, vysokoteplotné kvapaliny |
| Cena | Nižšie | Vyššia |
1. Návrh a konštrukcia
Hlavný rozdiel medzi koncentrickými motýlikovými klapkami a vysokovýkonnými motýlikovými klapkami spočíva v ich konštrukčnom riešení, konkrétne v polohe drieku ventilu a kotúča ventilu vzhľadom na telo ventilu a v použitých materiáloch.
1.1 Koncentrické klapkové ventily
Koncentrická konštrukcia je známa ako ventil s „nulovým posunom“ alebo „pružným sedlom“, ktorý zarovnáva driek ventilu a kotúč ventilu priamo so stredom telesa ventilu a otvorom potrubia. Toto stredové zarovnanie nemá žiadnu odchýlku.
1.1.1 Pohyb disku
Kotúč sa otáča o 90° okolo osi drieku ventilu a v celom rozsahu svojho pohybu sa pohybuje z úplne otvorenej (rovnobežne s potrubím) do úplne zatvorenej (kolmo na potrubie).
1.1.2 Tesniaci mechanizmus
Tesnenie sa dosiahne presným uložením medzi okrajom ventilového kotúča a pružným gumovitým sedlom ventilu (ako je EPDM, akryl alebo fluórovaný kaučuk), ktoré lemuje vnútorný povrch telesa ventilu.
1.1.3 Materiály
Teleso ventilu je zvyčajne vyrobené z vysokopevnostných a korózii odolných materiálov, ako je liatina, tvárna liatina alebo dokonca nehrdzavejúca oceľ pre menej náročné aplikácie, pretože gumené sedlo ventilu zabraňuje kontaktu kvapaliny s telesom ventilu.
Disk môže byť z nehrdzavejúcej ocele, hliníkového bronzu, potiahnutej tvárnej liatiny alebo môže byť úplne obložený kovom v závislosti od korozívnej aktivity kvapaliny.
1.2 Vysokovýkonné klapkové ventily
Typicky dvojito odsadený dizajn s dvoma odsadeniami kľúča:
Stonka sa nachádza za diskom, a nie v jeho strede, a
Zostava disku a drieku je odsadená od stredovej čiary otvoru potrubia.
Niektoré pokročilé verzie zahŕňajú trojité odsadenie, ale dvojité odsadenie je štandardom u vysokovýkonných modelov.
1.2.1 Pohyb disku
Vďaka odsadeniu sa kotúč otáča vačkovo, čím sa znižuje kontakt so sedlom.
1.2.2 Tesniaci mechanizmus
Sedlo je vyrobené z odolnejších materiálov, ako je napríklad vystužený teflón, aby odolalo vyššiemu tlaku a teplotám. Na rozdiel od gumového sedla v koncentrickom ventile je tesnenie pevnejšie a menej závislé od deformácie.
1.2.3 Materiály
Telo a disk sú vyrobené z pevných kovov, ako je nehrdzavejúca oceľ, uhlíková oceľ alebo zliatiny, aby odolali náročným podmienkam.
1.3 Zhrnutie: Dôsledky pre dizajn
Vďaka jednoduchosti je koncentrický ventil ľahký a kompaktný, vďaka čomu je ideálny na priamu inštaláciu. Jeho flexibilita však obmedzuje používanie deformovateľného gumeného sedla.
Ofsetový dizajn a pevnejšie materiály vysokovýkonných ventilov zvyšujú ich odolnosť a prispôsobivosť, ale na úkor zvýšenej zložitosti a hmotnosti.
---
2. Výkonnostné schopnosti
Výkon je najpremenlivejším aspektom týchto ventilov a tým, ktorý si používatelia najviac cenia a na ktorom im záleží. Konkrétne sa analyzuje z hľadiska tlaku, teploty, tesniaceho účinku a životnosti.
2.1 Koncentrické klapkové ventily
2.1.1 Menovité tlaky
Koncentrické motýlikové ventily vo všeobecnosti odolávajú tlaku až do PN16, ale to sa líši v závislosti od veľkosti a materiálu. Nad týmto tlakom sa gumové sedlo môže deformovať alebo zlomiť.
2.1.2 Teplotné hodnotenia
Maximálna teplota je 180 °C (356 °F), obmedzená tepelnými limitmi gumového alebo PTFE sedla. Vysoké teploty znižujú výkon elastoméru a zhoršujú tesnenie.
2.1.3 Tesniaci výkon
Môže zabezpečiť spoľahlivé uzavretie v nízkotlakových systémoch, ale neustále trenie medzi ventilovým kotúčom a sedlom ventilu spôsobí opotrebovanie, čo zníži účinnosť.
2.1.4 Obmedzenie
Keďže motýľové ventily sú vhodnejšie na úplné otváranie a zatváranie, ak sa používajú na reguláciu prietoku, dlhodobé škrtenie urýchli opotrebovanie sedla ventilu, čím sa zníži jeho presnosť a odolnosť.
2.1.5 Trvanlivosť
Kovové alebo vystužené sedlá ventilov sú vďaka väčšej pružnosti odolnejšie ako gumové. Ofsetový dizajn ďalej predlžuje životnosť obmedzením trenia.
2.2 Vysokovýkonný klapkový ventil
2.2.1 Menovitý tlak
Vďaka svojej robustnej konštrukcii a odsadenému dizajnu, ktorý znižuje namáhanie sedla ventilu, odolá tlaku až do PN16.
2.2.2 Teplotná odolnosť
Keďže sedlo ventilu používa RPTFE, môže efektívne fungovať pri teplotách až do 280 °C (536 °F).
2.2.3 Tesniaci výkon
Vďaka presnému uloženiu odsadeného ventilového kotúča a odolnému sedlu ventilu je únik takmer nulová a zvyčajne sa blíži k vzduchotesnému uzavretiu. Vďaka tomu je ideálny pre kritické aplikácie.
2.2.4 Obmedzenie
Konštrukcia a materiály použité vo vysokovýkonných motýľových ventiloch im umožňujú presne regulovať prietok aj pri vysokých tlakoch. Znížený kontakt sedla minimalizuje opotrebenie a zachováva integritu tesnenia počas viacerých cyklov.
2.2.5 Trvanlivosť
Kovové alebo vystužené sedadlá sú odolnejšie a trvácnejšie ako gumené. Odsadený dizajn ďalej predlžuje životnosť obmedzením trenia.
2.3 Zhrnutie: Najdôležitejšie výkonnostné údaje
Koncentrické ventily sú vhodné pre nízkotlakové, stabilné podmienky, ale zlyhávajú pri strednom a vysokom tlaku.
Vysokovýkonné ventily ponúkajú vynikajúcu spoľahlivosť a životnosť pri vyšších počiatočných nákladoch.
---
3. Aplikácie
Voľba medzi stredovými klapkami a vysokovýkonnými klapkami závisí od špecifických potrieb systému, v ktorom sú nainštalované.
3.1 Koncentrické klapkové ventily
Pre systémy s nízkym až stredným tlakom/teplotou, kde sú prioritou náklady a jednoduchosť.
Bežné použitie:
- Vodovod a odpadová voda: Mestské vodovodné potrubia, zavlažovacie a kanalizačné systémy profitujú zo svojej hospodárnosti a izolácie tekutín.
- Potraviny a farmaceutický priemysel: Gumové sedlá zabraňujú kontaminácii citlivých kvapalín telesom ventilu.
- Prívod plynu: Nízkotlakové plynové potrubia ho používajú na ovládanie zapnutia/vypnutia.
- Protipožiarna ochrana: Sprinklerové systémy využívajú svoju rýchlu prevádzku a spoľahlivosť pri strednom tlaku.
- Nízkotlaková para: Pre paru do 250 PSI a 350 °F.
3.2 Vysokovýkonné klapkové ventily
Pre nízke až stredné tlaky alebo kritické systémy vyžadujúce presnosť a odolnosť.
Bežné použitie:
- Ropa a plyn: Zvláda agresívne chemikálie, petrochemikálie a pobrežné podmienky s vysokým tlakom a korozívnymi kvapalinami.
- Výroba energie: Riadi vysokotlakovú paru a chladiacu vodu v turbínach a kotloch.
- Chemické spracovanie: Odoláva korozívnym kvapalinám a udržiava tesné uzavretie v prchavých prostrediach.
- HVAC: Pre veľké systémy vyžadujúce presnú reguláciu prietoku.
- Stavba lodí: Odoláva námorným podmienkam a manipulácii s kvapalinami pod vysokým tlakom.
3.3 Prekrývanie a rozdiely v aplikáciách
Zatiaľ čo oba ventily regulujú prietok, koncentrické ventily dominujú v cenovo citlivých, menej náročných prostrediach, zatiaľ čo vysokovýkonné ventily sú uprednostňované pre priemyselné procesy, kde môže mať porucha vážne následky.
---
4. Prevádzkové aspekty
Okrem dizajnu a aplikácie zohrávajú úlohu aj praktické faktory, ako je inštalácia, údržba a integrácia systému.
4.1 Inštalácia
- Koncentrické: Jednoduchšia inštalácia vďaka nižšej hmotnosti a jednoduchšej kompatibilite s prírubami.
- Vysoký výkon: Presné zarovnanie je potrebné kvôli odsadenej konštrukcii a jej hmotnosť si vyžaduje silnejšiu oporu.
4.2 Údržba
- Koncentrické: Údržba sa zameriava na výmenu gumového sedla, čo je relatívne rýchla a lacná metóda opravy. Časté opotrebovanie však môže predĺžiť prestoje vo vysokocyklových systémoch.
- Vysoký výkon: Údržba je menej častá vďaka odolnému sedadlu, ale opravy (napr. výmena sedadla) sú drahšie a technickejšie a zvyčajne si vyžadujú profesionálny údržbársky personál so špecializovaným náradím.
4.3 Pokles tlaku
- Koncentrické: Centrované disky vytvárajú pri čiastočnom otvorení viac turbulencií, čo znižuje účinnosť pri škrtiacich aplikáciách.
- Vysoký výkon: Ofsetové disky zlepšujú charakteristiky prúdenia, znižujú kavitáciu a pokles tlaku, najmä pri vysokých rýchlostiach.
4.4 Aktivácia
Oba ventily je možné použiť s manuálnymi, pneumatickými alebo elektrickými pohonmi, ale vysokovýkonné ventily sú často spárované s pokročilými ovládacími prvkami pre presnú automatizáciu v priemyselnom prostredí.
---
5. Analýza nákladov a životného cyklu
5.1 Počiatočné náklady
Koncentrické ventily sú výrazne lacnejšie, pretože sa relatívne jednoducho vyrábajú a spotrebujú menej materiálu. To nie je prípad vysokovýkonných motýľových ventilov.
5.2 Náklady na životný cyklus
Vysokovýkonné ventily sú vo všeobecnosti z dlhodobého hľadiska ekonomickejšie, pretože sa menej často udržiavajú a vymieňajú. V kritických systémoch môže ich spoľahlivosť tiež znížiť náklady na prestoje.
---
6. Záver: Zhrnutie výhod a nevýhod
6.1 Koncentrický klapkový ventil
6.1.1 Výhody:
- Nákladová efektívnosť: Nižšie výrobné a materiálové náklady prinášajú rozpočtovú výhodu.
- Jednoduchý dizajn: Jednoduchá inštalácia, obsluha a údržba s menším počtom pohyblivých častí.
- Izolácia kvapaliny: Gumové sedlá chránia teleso ventilu, čo umožňuje použitie lacnejších materiálov a udržiavanie čistoty kvapaliny.
- Ľahká: Ideálne pre aplikácie, kde je dôležitá hmotnosť.
6.1.2 Nevýhody:
- Obmedzený rozsah: Horné limity sú 250 PSI a 356 °F, čo obmedzuje jeho použitie na náročné podmienky.
- Náchylné na opotrebovanie: Neustále trenie sedla môže viesť k zníženiu výkonu, čo si vyžaduje častejšiu údržbu.
- Slabý výkon škrtenia pri vysokom tlaku: Strata presnosti a tesnosti pod tlakom.
6.2 Vysokovýkonné klapkové ventily
6.2.1 Výhody:
- Vysoká kapacita: Zvládne stredný až vysoký tlak (do 600 PSI) a teploty (do 536 °F).
- Dlhá životnosť: Znížené opotrebovanie sedadla a odolné materiály predlžujú životnosť.
- Presnosť: Vynikajúce škrtenie a vypínanie aj v náročných podmienkach.
- Všestrannosť: Vhodné pre širokú škálu tekutín a prostredí.
6.2.2 Nevýhody:
- Vyššie náklady: Drahé materiály a zložitý dizajn zvyšujú počiatočné investície.
- Zložitosť: Inštalácia a oprava si vyžadujú viac odborných znalostí.
- Hmotnosť: Ťažšia konštrukcia môže skomplikovať dodatočnú montáž niektorých systémov.
Koncentrické motýlikové klapky a vysokovýkonné motýlikové klapky slúžia v prekrývajúcich sa, ale odlišných oblastiach regulácie tekutín. Konštrukcia gumového sedla s nulovým odsadením koncentrického ventilu z neho robí praktickú a cenovo dostupnú voľbu pre stredne ťažké aplikácie, ako je zásobovanie vodou, spracovanie potravín alebo protipožiarna ochrana. Ak sú výkon a odolnosť nevyhnutné, potom je odpoveďou vysokovýkonný motýlikový ventil. Pre zakopané aplikácie (ako sú podzemné potrubia) je možné použiť obe metódy, ale zvyčajne prevažuje nižšia hmotnosť a nižšie náklady koncentrického ventilu, pokiaľ si extrémne podmienky nevyžadujú inak.