Клапаните на пеперудите са вид въртящ се клапан, който се отваря и затваря чрез завъртане на елемент на затваряне във формата на диск (като кръг или правоъгълник) през 90 градуса или подобен ъгъл. Те имат дълга история. В началото, поради лошите характеристики на уплътняване, клапаните на пеперудите се използват предимно за регулиране, като например в клапаните на димните газове. Въпреки това, с появата на еластични уплътняващи материали като синтетичен каучук и задълбочени изследвания на механизмите за уплътняване, се появиха запечатани клапани от пеперуди. Днес клапаните на пеперудите се използват не само за регулиране, но и за уплътнителни цели.
Клапаните на пеперудите се открояват в различни приложения поради тяхната проста структура, устойчивост на топлинна деформация, лек, малък космически заетост, бързо отваряне и затваряне, ниска консумация на енергия, отлични показатели за уплътняване и дълъг живот на обслужването. Особено в полето на клапани с ниско налягане, с голям диаметър, техните приложения са все по-широко разпространени. Независимо дали във водните системи, газовите системи, общинското инженерство или генерирането на топлинна енергия, клапаните на пеперудите играят решаваща роля. Освен това, с технологичния напредък, капацитетът за носене на налягане на клапаните на пеперудите е непрекъснато подобрен, като вече са налични клапани от 600 до 1500 пеперуди.
По отношение на уплътняването клапаните на пеперудите използват различни механизми. Един от методите е да се използва намеса, подходяща за генериране на специфично налягане за плътно запечатване. Друг подход включва директно прилагане на налягане или въртящ момент за компресиране на уплътняващите повърхности, като например дизайн на двойно-еекцентрични и тройно-еекцентрични пеперудни клапани. Освен това се използва ефектът на Поасон, при който средното налягане действа върху уплътнителния пръстен за постигане на уплътняване. Освен това, „ефектът на превключване“ на еластичните тела също се прилага широко при уплътнителния дизайн на клапаните на пеперудите.
Клапаните на пеперудите могат да бъдат класифицирани по различни начини. Например, въз основа на тяхната цел и функция, те могат да бъдат разделени на изключване и регулиране на типовете. По отношение на структурата те могат да бъдат категоризирани в централна линия, едноекцентрични, двойно-еекцентрични и тройно-еекцентрични клапани с пеперуди. Чрез уплътняването на материал те се класифицират допълнително в запечатани с гумени, запечатани с PTFE и метални запечатани клапани с пеперуди.
Запечатаните клапани от пеперуди са важен тип, тъй като техните уплътняващи двойки могат да бъдат твърди уплътнения между метали или меки уплътнения между метали и гума или пластмаса. Уплътнителният пръстен може да бъде поставен или върху плочата на пеперудата, или върху тялото на клапана.
В зависимост от позицията на плочата на пеперудата в клапана, тези клапани могат да бъдат разделени допълнително на централно симетрично, изместено (включително едноекцентрични, двойно-еkcentric и тройно-ецентрични) и наклонени видове. Сред тях пеперудата на централната линия е често срещан тип. Оста на клапана на клапана и централната равнина на плочата на пеперудата са в една и съща равнина и се пресичат перпендикулярно с централната линия на тръбопровода на клапана. Тъй като зоните от двете страни на плочата на пеперудата са симетрично разпределени около оста на стъблото на клапана, клапанът на пеперудата на централната линия осигурява двупосочно уплътнение с ниска устойчивост на потока и малки въртящи се отвори и затварящи моменти. Това го прави широко предпочитан в малки и средни приложения. Въпреки това, поради честото триене в главата на оста, износването се осъществява бързо, което потенциално води до изтичане. За да се справи с този проблем, главата на оста понякога е облицована с PTFE филм или оборудвана със пружини, за да компенсира износване. Струва си да се отбележи, че ако клапанът за пеперуда на централната линия приеме метод за уплътняване на метал до метал, запечатването става по-предизвикателно. За разлика от тях, наклонените и компенсирани клапани на пеперуди, макар и без триене на главата на оста, имат сравнително по -висока устойчивост на потока и запечатващи въртящи моменти.
Едносцентричният клапан за пеперуди е проектиран така, че оста на клапана да се отклонява от централната равнина на плочата на пеперудата, образувайки единоцентричност. Този дизайн променя състоянието, при което горните и долните краища на плочата на пеперудите разчитат на оста на клапана като въртене, като по този начин елиминира проблемите с триенето, износване и изтичане в горната и долната ос. Независимо от това, уплътнителният ефект на едноекцентричен клапан за пеперуди не е равномерен и в двете посоки. Обикновено уплътняването е по -лесно да се постигне в посока напред (от оста на клапана до уплътняващата повърхност), докато изтичането може да възникне в обратната посока поради липсата на опора от уплътнителната повърхност. Въпреки това, като се използва гумено меко уплътнение и се използва нейната еластичност, може да се постигне ефективно двупосочно уплътняване. Този механизъм за запечатване на контакт е подобен на "топка в конус", като се гарантира, че винаги има две точки за контакт при различни отвори на плочата на пеперудата. Трябва да се отбележи, че тези две точки могат да се носят по -бързо по време на регулирането, като се отразят неблагоприятно върху ефекта на уплътняване. Ако се използва метален твърд уплътнител, чифтосването на два положителни конуса може да се намесва по време на въртенето на плочата на пеперудата, което затруднява отварянето и затварянето. Дизайнерската характеристика на този тип пеперуда е, че оста на клапана се отклонява от централната равнина на плочата на пеперудата, образувайки единоразмерност, като по този начин подобрява характеристиките на уплътняване.
Двойно-еекцентричен клапан за пеперуди
Дизайнът на двойно-еекцентричния клапан на пеперудите допълнително оптимизира ефекта на уплътняване. Чрез компенсиране на оста на клапана на определено разстояние, линията, свързваща оста, и точката на уплътняване образува тъп ъгъл (по -голям от 90 градуса) с уплътнителната повърхност. Този дизайн не само елиминира смущения по време на уплътняване, но също така постига по -строго уплътнение, когато клапанът е затворен, генерирайки по -голяма сила на натиск върху уплътняващата повърхност. Освен това, когато се отвори двойно-еекцентричната клапана за пеперуди, уплътняващата повърхност на плочата на пеперудата бързо се отделя от седалката на клапана, като значително намалява контакта и изстъргването. Този дизайн също така позволява внедряването на метално запечатан клапан.
TRIPLE-ЕКЦЕНТРИЧЕН КЛАПЕН НА БУТЕРФЛА
Тройцентричният клапан на пеперудите разполага с умен дизайн, който върти положителния ъгъл на конуса в наклонен ъгъл на конуса, намалявайки ексцентричността и въртящия момент. Въпреки това, действителната позиция на оста все още трябва да се определя чрез триизмерен анализ на движението, за да се гарантира, че уплътнителните повърхности не пречат помежду си. Струва си да се спомене, че уплътнителният пръстен на тройния ецентричен клапан за пеперуди е проектиран гъвкаво и може да бъде или многопластов или под формата на U-образен или O-образен пръстен, подобен на дизайна на Neles. Неметалните материали като каучук и PTFE също са жизнеспособни опции за уплътнителния пръстен. Не е необходимо обаче да се приемат тройно-ецентричен дизайн, за да се използват тези неметални еластични уплътняващи материали. Една уникална характеристика на този дизайн на клапана на пеперудите е, че плочата на пеперудите може да бъде отстранена. За да осигури ефективността на уплътняването, клапанът е оборудван с два комплекта уплътняващи пръстени, един отпред и един отзад. При ежедневна употреба, ако един набор от уплътняващи пръстени е повреден, потребителите могат лесно да заменят повредената част, без да е необходимо да премахват целия клапан.
Клапа на пеперуда на четири пъти
Четиристранният клапан за пеперуди е член на семейството на клапана на пеперудите, отличен по четирите му канала, които му позволяват гъвкаво да промени посоката на потока на средата. В приложения като промивка на охлаждащата вода в кондензаторите за електроцентрали, четирипосочният клапан на пеперудите демонстрира отличната си годност. Този клапан е оборудван с двойни уплътняващи пръстени върху плочата на пеперудите, за да се осигури отлични показатели за уплътняване както на входа, така и на изхода. Той също така разполага с функция за преминаване на водата в средната камера, която допълнително засилва ефекта на уплътняване. Особено подходящ за боравене с вода и газова среда, той често се използва като вакуумна клапа. Този дизайн се прилага от Showa в Япония и се изпълнява в електроцентралата в Шанхай Шидонгку. Въпреки това, по време на проектирането на системата трябва да се внимава, за да се предотврати потока на водата обратно в парна турбина, когато клапанът се отвори, като по този начин се предпазва остриетата от повреда.