A pillangószelepeket folyadékok vagy gázok áramlásának indítására, leállítására vagy szabályozására használják a csöveken keresztül. Nevüket a szelepházban elforduló szárnyszerű tárcsáról kapták, amely egy pillangó mozgására hasonlít. A különböző pillangószelep-típusok közül a nagy teljesítményű pillangószelepek (HPBV) és a koncentrikus pillangószelepek a két leggyakoribb kialakításúak. Ez az összehasonlítás több dimenzióból is lebontja a kettő közötti különbségeket, hogy tisztázza szerepüket ipari és kommunális alkalmazásokban.
| Jellemző | Koncentrikus pillangószelep | Nagy teljesítményű pillangószelep |
| Tervezés | Központi szár és tárcsa | Eltolt szár fém foglalattal |
| Tömítőmechanizmus | Puha elasztomer ülés | RPTFE-ülés |
| Nyomásbesorolás | Akár 250 PSI | Akár 600 PSI |
| Hőmérséklet-besorolás | Akár 180°C-ig (356°F) | Akár 260°C (536°F) |
| Kopás és elhasználódás | Magasabb az ülés érintkezése miatt | Alacsonyabb az eltolt kialakításnak köszönhetően |
| Alkalmazási alkalmasság | Alacsony nyomású folyadékok | Közepes nyomású, magas hőmérsékletű folyadékok |
| Költség | Alacsonyabb | Magasabb |
1. Tervezés és kivitelezés
A koncentrikus pillangószelepek és a nagy teljesítményű pillangószelepek közötti alapvető különbség a szerkezeti kialakításukban rejlik, nevezetesen a szelepszár és a szeleptányér szeleptesthez viszonyított helyzetében, valamint a felhasznált anyagokban.
1.1 Koncentrikus pillangószelepek
A koncentrikus kialakítást „nulla eltolású” vagy „rugalmas ülékű” szelepnek nevezik, amely a szelepszárat és a szeleptányért közvetlenül a szeleptest és a csőfurat közepéhez igazítja. Ez a középponti beállítás nem mutat eltérést.
1.1.1 Korongmozgás
A tárcsa 90°-kal elfordul a szelepszár tengelye körül, és a teljes mozgástartományában teljesen nyitott (a csővel párhuzamos) állapotból teljesen zárt (a csőre merőleges) állapotba mozog.
1.1.2 Tömítőmechanizmus
A tömítést a szeleptányér széle és a szeleptest belső felületét bélelő rugalmas gumiszerű szelepülék (például EPDM, akril vagy fluorgumi) közötti szoros illesztés biztosítja.
1.1.3 Anyagok
A szeleptest általában nagy szilárdságú és korrózióálló anyagokból, például öntöttvasból, gömbgrafitos öntöttvasból vagy akár rozsdamentes acélból készül a kevésbé igényes alkalmazásokhoz, mivel a gumi szelepülék megakadályozza a folyadék érintkezését a szeleptesttel.
A tárcsa lehet rozsdamentes acél, alumíniumbronz, bevonatos gömbgrafitos öntöttvas, vagy teljesen fémmel bélelt, a folyadék korrozív hatásától függően.
1.2 Nagy teljesítményű pillangószelepek
Jellemzően dupla eltolással ellátott kialakítás két kulcsfontosságú eltolással:
A szár a korong mögött helyezkedik el, nem pedig a korong közepén keresztül, és
A tárcsa és a szár szerelvénye el van tolva a cső furatának középvonalától.
Néhány fejlett változat háromszoros eltolással rendelkezik, de a dupla eltolás az alapfelszereltség a nagy teljesítményű modelleknél.
1.2.1 Korongmozgás
Az eltolás miatt a tárcsa bütyökszerűen forog, csökkentve az érintkezést az üléssel.
1.2.2 Tömítőmechanizmus
A szelepülék tartósabb anyagokból, például megerősített teflonból készül, hogy ellenálljon a magasabb nyomásnak és hőmérsékletnek. A koncentrikus szelepek gumiülékével ellentétben a tömítés szorosabb és kevésbé deformálódik.
1.2.3 Anyagok
A test és a tárcsa erős fémekből, például rozsdamentes acélból, szénacélból vagy ötvözetekből készül, hogy ellenálljon a zord körülményeknek.
1.3 Összefoglalás: Tervezési vonatkozások
A koncentrikus szelep egyszerűsége könnyűvé és kompakttá teszi, így ideális a közvetlen beépítéshez. A deformálható gumitömítésre való támaszkodása azonban korlátozza a rugalmasságát.
A nagy teljesítményű szelepek eltolt kialakítása és erősebb anyagai növelik tartósságukat és alkalmazkodóképességüket, de a megnövekedett bonyolultság és súly rovására.
---
2. Teljesítményképességek
A teljesítmény a szelepek legváltozékonyabb aspektusa, és ez az, amit a felhasználók a legjobban értékelnek és amire a legjobban figyelnek. Konkrétan nyomás, hőmérséklet, tömítőhatás és élettartam szempontjából elemzik.
2.1 Koncentrikus pillangószelepek
2.1.1 Nyomásfokozat
A koncentrikus pillangószelepek általában PN16-os nyomásig képesek ellenállni, de ez mérettől és anyagtól függően változik. E nyomás felett a gumitömítés deformálódhat vagy eltörhet.
2.1.2 Hőmérséklet-besorolások
A maximális hőmérséklet 180°C (356°F), amelyet a gumi vagy PTFE szelepülék hőmérsékleti korlátai korlátoznak. A magas hőmérséklet rontja az elasztomer teljesítményét és károsítja a tömítést.
2.1.3 Tömítési teljesítmény
Alacsony nyomású rendszerekben megbízható zárást biztosít, de a szeleptányér és a szelepülés közötti folyamatos súrlódás kopást okoz, ami csökkenti a hatékonyságot.
2.1.4 Fojtás
Mivel a pillangószelepek alkalmasabbak a teljes nyitásra és zárásra, ha áramlásszabályozásra használják őket, a hosszú távú fojtás felgyorsítja a szelepülés kopását, így kevésbé pontos és tartós lesz.
2.1.5 Tartósság
Mivel rugalmasabbak, a fém vagy megerősített szelepülések tartósabbak, mint a gumiból készültek. Az eltolt kialakítás a súrlódás korlátozásával tovább növeli az élettartamot.
2.2 Nagy teljesítményű pillangószelep
2.2.1 Nyomásfokozat
Robusztus szerkezetének és az eltolt kialakításának köszönhetően, amely csökkenti a szelepülékre ható terhelést, akár PN16 nyomást is elbír.
2.2.2 Hőmérséklet-besorolás
Mivel a szelepülék RPTFE-t használ, akár 280 °C (536 °F) hőmérsékleten is hatékonyan működhet.
2.2.3 Tömítési teljesítmény
Az eltolt szeleptányér és a tartós szelepülék pontos illeszkedésének köszönhetően a szivárgás szinte nulla, és általában közel légmentes zárású. Ez ideálissá teszi kritikus alkalmazásokhoz.
2.2.4 Fojtás
A nagy teljesítményű pillangószelepekben használt konstrukció és anyagok lehetővé teszik számukra az áramlás pontos szabályozását még nagy nyomáson is. A csökkentett szelepülék-érintkezés minimalizálja a kopást és több cikluson keresztül megőrzi a tömítés integritását.
2.2.5 Tartósság
Mivel rugalmasabbak, a fém vagy megerősített ülések tartósabbak, mint a gumi. Az eltolt kialakítás a súrlódás korlátozásával tovább növeli az élettartamot.
2.3 Összefoglalás: Teljesítménybeli kiemelések
A koncentrikus szelepek alacsony nyomású, stabil körülmények között alkalmazhatók, de közepes és magas nyomáson meghibásodnak.
A nagy teljesítményű szelepek kiváló megbízhatóságot és élettartamot kínálnak magasabb kezdeti költség mellett.
---
3. Alkalmazások
A középvonali pillangószelepek és a nagy teljesítményű pillangószelepek közötti választás a beépítési rendszer konkrét igényeitől függ.
3.1 Koncentrikus pillangószelepek
Alacsony és közepes nyomású/hőmérsékletű rendszerekhez, ahol a költség és az egyszerűség az elsődleges szempont.
Gyakori felhasználások:
- Víz és szennyvíz: A városi vízvezetékek, öntöző- és szennyvízrendszerek gazdaságosak és folyadékszigetelésűek.
- Élelmiszer- és gyógyszeripar: A gumitömítések megakadályozzák az érzékeny folyadékok szeleptest általi szennyeződését.
- Gázellátás: Alacsony nyomású gázvezetékek használják be/ki vezérlésre.
- Tűzvédelem: A sprinkler rendszerek kihasználják a gyors működést és a megbízhatóságot közepes nyomáson.
- Alacsony nyomású gőz: Akár 250 PSI nyomású és 350°F hőmérsékletű gőzhöz.
3.2 Nagy teljesítményű pillangószelepek
Alacsony és közepes nyomásokhoz, vagy kritikus rendszerekhez, amelyek precíziót és tartósságot igényelnek.
Gyakori felhasználások:
- Olaj és gáz: Kemény vegyszerek, petrolkémiai anyagok és nagy nyomású, valamint korrozív folyadékokkal járó tengeri körülmények kezelése.
- Energiatermelés: Nagynyomású gőzt és hűtővizet kezel turbinákban és kazánokban.
- Kémiai feldolgozás: Ellenáll a korrozív folyadékoknak és tömör zárást biztosít illékony környezetben.
- HVAC: Nagyméretű rendszerekhez, amelyek precíz áramlásszabályozást igényelnek.
- Hajóépítés: Ellenáll a tengeri körülményeknek és a nagynyomású folyadékkezelésnek.
3.3 Alkalmazási átfedések és különbségek
Míg mindkét szelep szabályozza az áramlást, a koncentrikus szelepek a költségérzékeny, kevésbé igényes környezetekben dominálnak, míg a nagy teljesítményű szelepeket olyan ipari folyamatokban részesítik előnyben, ahol a meghibásodás súlyos következményekkel járhat.
---
4. Működési szempontok
A tervezés és az alkalmazás mellett a gyakorlati tényezők, mint például a telepítés, a karbantartás és a rendszerbe illesztés is szerepet játszanak.
4.1 Telepítés
- Koncentrikus: Egyszerűbb telepítés a könnyebb súly és az egyszerűbb karimkompatibilitás miatt.
- Nagy teljesítmény: Az eltolt kialakítás miatt precíz beállításra van szükség, súlya pedig erősebb alátámasztást igényel.
4.2 Karbantartás
- Koncentrikus: A karbantartás a gumitömítés cseréjére összpontosít, ami egy viszonylag gyors és olcsó javítási módszer. A gyakori kopás azonban növelheti az állásidőt a nagy ciklusszámú rendszerekben.
- Nagy teljesítményű: A tartós ülés miatt ritkább a karbantartás, de a javítások (pl. az ülés cseréje) drágábbak és technikaibbak, általában speciális szerszámokkal rendelkező szakképzett karbantartó személyzetet igényelnek.
4.3 Nyomásesés
- Koncentrikus: A középre helyezett tárcsák részleges nyitott állapotban nagyobb turbulenciát keltenek, ami csökkenti a fojtási alkalmazások hatékonyságát.
- Nagy teljesítmény: Az eltolt tárcsák javítják az áramlási jellemzőket, csökkentik a kavitációt és a nyomásesést, különösen nagy sebességnél.
4.4 Működtetés
Mindkét szelep használható kézi, pneumatikus vagy elektromos működtetőkkel, de az ipari környezetben a nagy teljesítményű szelepeket gyakran párosítják fejlett vezérlőkkel a precíz automatizálás érdekében.
---
5. Költség- és életciklus-elemzés
5.1 Kezdeti költség
A koncentrikus szelepek lényegesen olcsóbbak, mivel viszonylag egyszerűen gyárthatók és kevesebb anyagot használnak. Ez nem áll fenn a nagy teljesítményű pillangószelepek esetében.
5.2 Életciklus-költségek
A nagy teljesítményű szelepek általában gazdaságosabbak, mivel ritkábban kell karbantartani és cserélni őket. Kritikus rendszerekben megbízhatóságuk csökkentheti az állásidő költségeit is.
---
6. Következtetés: Az előnyök és hátrányok összefoglalása
6.1 Koncentrikus pillangószelep
6.1.1 Előnyök:
- Költséghatékonyság: Az alacsonyabb gyártási és anyagköltségek költségvetési előnyt jelentenek.
- Egyszerű kialakítás: Könnyen telepíthető, üzemeltethető és karbantartható, kevesebb mozgó alkatrésszel.
- Folyadékszigetelés: A gumitömítések védik a szeleptestet, lehetővé téve az olcsóbb anyagok használatát és a folyadék tisztaságának megőrzését.
- Könnyű: Ideális olyan alkalmazásokhoz, ahol a súly fontos szempont.
6.1.2 Hátrányok:
- Korlátozott tartomány: A felső határok 250 PSI és 356°F, ami a használatát zord körülményekre korlátozza.
- Kopásra hajlamos: Az állandó tömlős súrlódás romló teljesítményhez vezethet, ami gyakoribb karbantartást igényel.
- Gyenge nagynyomású fojtásteljesítmény: Nyomás alatt elveszíti a pontosságot és a tömítést.
6.2 Nagy teljesítményű pillangószelepek
6.2.1 Előnyök:
- Nagy kapacitás: Közepes és magas nyomást (akár 600 PSI-ig) és hőmérsékletet (akár 536°F-ig) képes kezelni.
- Hosszú élettartam: A csökkentett üléskopás és a tartós anyagok meghosszabbítják az élettartamot.
- Precízió: Kiváló fojtás és elzárás még nehéz körülmények között is.
- Sokoldalúság: Széles folyadék- és környezetválasztékhoz alkalmas.
6.2.2 Hátrányok:
- Magasabb költségek: A drága anyagok és az összetett kialakítás növelik a kezdeti beruházási költségeket.
- Összetettség: A telepítés és javítás nagyobb szakértelmet igényel.
- Súly: A nehezebb konstrukció bonyolíthatja egyes rendszerek utólagos telepítését.
A koncentrikus pillangószelepek és a nagy teljesítményű pillangószelepek átfedő, de eltérő területeket szolgálnak ki a folyadékszabályozásban. A koncentrikus szelep nulla eltolódású gumiszelep-kialakítása praktikus és megfizethető választássá teszi mérsékelt alkalmazásokhoz, például vízellátáshoz, élelmiszer-feldolgozáshoz vagy tűzvédelemhez. Ha a teljesítmény és a rugalmasság nem képezi vita tárgyát, akkor a nagy teljesítményű pillangószelep a megoldás. Földbe süllyesztett alkalmazásokhoz (például földalatti csővezetékekhez) mindkét módszer alkalmazható, de a koncentrikus szelep könnyebb súlya és alacsonyabb költsége általában az elsőbbséget élvez, kivéve, ha a szélsőséges körülmények másként kívánják.