Supapa cu bilă
Această intrare sau secțiune despre inginerie nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Neutralitatea acestei intrări sau secțiuni despre inginerie a fost pusă la îndoială . |
Supapa cu bilă (în engleză ball valve ) este cel mai comun și utilizat tip de dispozitiv pentru interceptarea unui flux în conductele hidraulice. Funcționarea sa se bazează pe rotația la 90 ° a unui obturator sferic echipat cu o cavitate cilindrică coaxială fluxului. Supapa permite închiderea, deschiderea și reducerea debitului.
Supapa de închidere cu bilă
Cu referire la figură, supapa cu bilă este alcătuită din corpul 1 , garniturile sau scaunul, 2 , obturatorul (bila efectivă) 3 , maneta de acționare 4 și tija 5 . Caroseria este în general monobloc în versiunile economice, împărțită în trei părți înșurubate una în cealaltă sau flanșate împreună în versiunile mai scumpe; pentru presiuni medii-mici se folosește alamă prelucrată prin ștanțare, pentru presiuni mai mari este preferat oțelul carbon sau oțelul inoxidabil ; datorită caracteristicilor lor, supapele cu bilă sunt potrivite pentru producție prin forjare și, prin urmare, pot fi produse în practic orice material metalic. Supapele cu bilă din material sintetic, în special din PVC , dar și din PP și PVDF, sunt de asemenea utilizate pe scară largă pentru aplicații pe fluide corozive care nu sunt prea fierbinți. Jaluzele sunt fabricate de obicei din același material ca și corpul (se folosește adesea oțel inoxidabil cu corpuri metalice mai puțin nobile) și are o finisare superficială foarte precisă pentru a permite un contact bun cu scaunul de etanșare. Acesta constă din două inele în formă, aproape întotdeauna în PTFE (teflon); tulpina este fabricată din același material ca bila sau corpul și este, de asemenea, etanșată de inele PTFE cu formă adecvată. Pârghia de acționare este de obicei turnată sau turnată în aluminiu la supapele mai mici și în oțel protejată împotriva coroziunii la supapele mai mari. Dincolo de DN 100, un reductor de viteze melcat este utilizat pentru a reduce efortul de închidere și deschidere.
După cum se poate înțelege din figură, în poziția deschisă, supapa devine practic o secțiune a țevii - de multe ori se folosește un diametru de trecere mai mic, dar nimic nu împiedică utilizarea unui diametru interior al mingii egal cu cel al țevii - în timp ce în poziția închisă gaura internă este izolată de sferă datorită scaunelor de etanșare. Acționarea este foarte rapidă (trebuie să se facă doar un sfert de tură) și, prin urmare, permite închiderea și deschiderea rapidă: acesta este atât un avantaj, cât și un defect, deoarece deschiderea și închiderea bruscă pot provoca ciocanul cu apă care ar putea deteriora echipamentul. Mai mult, cursa limitată, dacă permite o acționare ușoară, nu permite reglarea debitului decât într-un mod foarte aproximativ.
O supapă cu bilă cu alezaj complet , adică o supapă al cărei diametru alezaj este egal cu diametrul intern al țevii din amonte și din aval, are o cădere de presiune destul de mică și egală cu cea a țevii - în mod natural dacă supapa este complet deschisă. Ca contrapartidă, supapa cu bilă (cu excepția modelelor speciale) nu poate fi drenată, deoarece scaunele de etanșare rețin o parte din fluid în interiorul mingii; prin urmare, produsele perisabile, cum ar fi alimentele, se pot deteriora și altele se pot solidifica. În practică, nu este posibil, fără măsuri destul de complexe - să curățați supapa cu bilă intern fără a o dezasambla.
Detalii de construcție
Izolarea, atunci când supapa este în poziția închisă, este permisă datorită contactului dintre bilă și garnitură. În acest context, este posibil să se clasifice două tipuri de supape cu bilă: cele cu bilă plutitoare și cele cu bilă ghidată. În primul caz, sfera are o ușoară marjă de mișcare în cavitatea sa gazdă. În starea închisă, presiunea din amonte de bilă o împinge împotriva garniturii din partea din aval, asigurând aderența corectă. Mingea plutitoare este de obicei utilizată pentru dimensiuni care nu depășesc 100 mm (4 ") în diametru ale conductei. Mingea de tip ghidat este fixată prin intermediul unui arbore contracondus, numit știft , opus tijei prezentate în figură și care are doar funcția de În acest tip de supape, garniturile se mișcă odată cu presiunea și asigură izolarea necesară. Tendința de astăzi, datorită prelucrării mecanice îmbunătățite, este de a folosi bile plutitoare chiar și pe diametre nominale care depășesc DN 50.
Supapa cu bilă de control independentă de presiune (PICCV)
Supapa de control independentă de presiune PICCV (Supapă de control caracterizată independentă de presiune) combină o supapă de echilibrare, o supapă de închidere și o supapă cu bilă de control proporțională într-un singur corp. Într-un circuit, presiunea scade odată cu creșterea distanței de la pompa principală; pentru a evita acest dezavantaj, supapele de echilibrare sunt instalate în mod normal pe lângă supapele de reglare. Pe de altă parte, cu supapa de control independentă de presiune PICCV, echilibrarea hidraulică nu mai este necesară, deoarece supapa de reducere a presiunii integrată se închide automat la creșterea presiunii diferențiale, asigurând o constantă pe supapa de control și creând condițiile pentru menținerea unui debit constant rata (± 5% cu o Δp de 30 ... 350 kPa). Dotarea unui sistem cu acest tip de supapă devine mai ușoară și este necesară o singură supapă pentru fiecare utilizator. Mai mult, prin eliminarea supapelor de echilibrare și a reglajului de punere în funcțiune, este posibil să se reducă costurile și, în același timp, să se îmbunătățească eficiența sistemului. Supapele de control independente de presiune PICCV sunt un produs brevetat BELIMO, disponibil de la DN15 la DN50, cu un debit cuprins între 0,09 și 5,05 l / s. Pentru debite mai mari, sunt disponibile supape independente de presiune EPIV cu control electronic al debitului.
Supape de control caracterizate (CCV)
Valvele de control caracterizate (CCV: Valve de control caracterizate ) sunt pe piață de peste 20 de ani și au început să se răspândească de pe continentul american, unde astăzi acoperă mai mult de 80% din reglementarea terminalelor. Aceste supape constau dintr-un corp turnat care găzduiește un organ de interceptare a fluxului (bila) care se rotește pe axa sa cu o cursă constantă de 90 °. Așa cum se întâmplă pentru supapele obturatorului, comportamentul procentual egal se obține prin modelarea orificiului de trecere a fluidului într-un mod adecvat prin intermediul unui „disc de reglare” special.
Supapele CCV diferă de supapele cu bilă de închidere tradiționale pentru comportamentul lor procentual egal (datorită discului de reglare), pentru materialele utilizate (bilă și tijă din oțel inoxidabil), pentru garniturile antiefracție (EPDM, PTFE și teflon încărcat) și pentru toleranțe de prelucrare (de 10 ori mai precise decât supapele tradiționale).
Avantajele unei supape CCV
Acest tip de soluție are următoarele avantaje:
- fără scurgeri, etanșeitatea totală a supapei este garantată atât la apă, cât și la aer conform standardului strict DIN 3230-T3. Această calitate nu este afectată de uzura și murdărirea supapei datorită materialelor utilizate și aspectului mecanic al produsului.
- capacitate maximă de reglare (distanță), atât pentru modelele mai mari, cât și pentru cele mai mici.
- la presiuni mari de funcționare, cuplul care trebuie aplicat mingii este independent de presiunile circuitului. În acest fel, fiecare supapă CCV garantează reglarea debitului chiar și în cele mai severe condiții, chiar și cu actuatoare mici.
- dimensiuni și greutăți mai mici, datorită reducerii cu până la 70% a unei supape de obturator egale, spațiile tehnice necesare sunt mult mai mici.
- timpi de instalare mult mai scurți, dimensiunea și greutatea reduse, combinate cu cuplarea ușoară supapă-motor, fac instalarea supapelor CCV ușoară și imediată.
economisind la supapele de închidere, supapa CCV combină atât funcțiile de reglare, cât și funcțiile de închidere. Datorită pârghiei manuale este posibil, chiar și cu motorul alimentat sau fără motor, să poziționați manual supapa în poziția dorită.
Cuantificarea economiilor de energie realizate prin utilizarea supapelor CCV Pentru a evalua în mod adecvat implicațiile energetice realizate cu utilizarea supapelor CCV, este recomandabil să analizați cu atenție prima dintre problemele rezolvate.
Scurgerea
Caracteristica de scurgere a unei supape, nu întotdeauna indicată în fișele tehnice ale producătorilor, variază în general între 0,02 și 0,1% din Kvs ale supapei. La prima vedere, aceste valori pot părea nesemnificative în bilanțul energetic al sistemului, cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că:
- valoarea Kvs, la care este legată scurgerea, este întotdeauna de 3 până la 8 ori mai mare decât debitul maxim al supapei.
- scurgerea efectivă a supapei crește, de asemenea, de până la 10 ori odată cu murdărirea și uzura scaunului obturatorului
- în cazul unei supape cu autoritate redusă (foarte frecvent) Kvs este mai mare decât cea necesară și, în consecință, și scurgerea.
Acestea fiind spuse, valoarea reală a scurgerii, în raport cu debitul de fluid așteptat al supapelor, poate ajunge cu ușurință la 2—3%.
De exemplu, pentru un schimbător de putere de 10 kW cu Δt egal cu 10 ° C, este necesară 0,83 m³ / h de apă cu un cap de 10 kPa. Alegând o supapă adecvată, este obișnuit să folosiți un dispozitiv cu Kvs egal cu 4 m³ / h. Oferind o scurgere nominală egală cu 0,05% din Kvs și o murdărie normală a supapei, valoarea absolută și reală a scurgerii este egală cu 2,5% din debitul nominal așteptat. Cu toate acestea, acest „debit nedorit” schimbă o putere termică egală cu aproximativ 5-7% din cea nominală datorită curbei caracteristice a schimbătorului.
Economie de energie pentru sistemul de încălzire
După cum sa văzut anterior, fenomenul de scurgere poate genera cu ușurință un „debit nedorit” (sau „parazit”) care generează o „putere termică parazită” egală cu aproximativ 5-7% din cea nominală. Rezultă că într-un sistem cu 4 conducte (cum ar fi ventiloconvectoarele, VAV cu postîncălzire sau schimbătoare de cald / rece ale unui AHU) pentru a menține condițiile de confort dorite, este necesar să se compenseze „puterea de căldură parazită” cu o putere egală și opusă. putere. De fapt, este frecvent să constatăm că vara (sau în anotimpurile intermediare) bobina de căldură a fancoilului este „călduță”, rezultă că puterea necesară de la bobina rece va fi mai mare. Toate acestea se traduc printr-o dublare a puterii termice totale necesare (între circuitul rece și cel cald), care poate atinge valori de 10-15% din puterea nominală a sistemului. Și la fel ca o mașină ale cărei frâne nu pot fi complet decuplate prin reducerea puterii pe osie cu 5%, pe lângă consumul crescut necesar pentru a menține o viteză constantă, va avea uzura prematură a frânei.
Economie de energie pentru auxiliari
În sistemele din ce în ce mai răspândite cu debit variabil cu supape cu 2 căi, „debitul parazit” (între 1% și 3%) va fi necesar atât în circuitele reci, cât și în cele fierbinți. Rezultă că aproximativ puterea electrică mai mare necesară pompelor este de aproximativ 3-6%.
Consumul de energie al dispozitivelor de acționare a supapelor CCV este, de asemenea, mult mai mic decât cel al supapelor cu piston. De fapt, motorul nu trebuie să contracareze o anumită presiune a fluidului, ci doar să depășească fricțiunea garniturilor și garniturilor. Acest lucru are ca rezultat un consum de energie cu 50% mai mic (pentru cele mai mici tuburi), care poate ajunge la 80% pentru modelele mijlocii-mari. În termeni absoluți, această economie este dificil de cuantificat fără a examina numărul preconizat de supape, totuși în sistemele care funcționează 24h / 24h (spitale, clădiri publice ...) cu prevalență scăzută, dar cu numeroase terminale (fancoil, VAV cu post-încălzire. ..) economiile realizate pot fi egale cu 30% din cele obținute cu pompele.
În comparație cu supapele tradiționale cu obturator sau cu glob, supapele CCV garantează:
- economisind până la 10-15% din puterea termică totală a sistemului
- economisind până la 10% din puterea electrică a echipamentelor auxiliare (pompe, ventilatoare, servomotoare ...)
- o reglare mai bună, datorită preciziei ridicate (distanțare) chiar și la cele mai mici modele
- economie de spațiu de până la 70%, datorită dimensiunilor reduse și supapei de închidere manuale incluse
- economii de timp de instalare (o supapă în loc de două)
Supapă de control cu bilă cu 6 căi
Concepută pentru utilizare pe fascicule reci sau calde sau pe ventiloconvectoare, supapa de control cu bilă cu 6 căi combină funcționalitatea a 4 supape de control cu 2 căi și 4 supape de închidere în caz de debit variabil, înlocuind 8 supape și permițând și utilizarea dintr-o singură bobină de schimb pentru cald și rece. Datorită designului cu bile, cele două circuite de încălzire și răcire sunt împărțite hidraulic, dar pot fi controlate individual și precis printr-o singură mișcare rotativă (o supapă, un motor). Supapa de control cu bilă cu 6 căi este un brevet BELIMO.
Cuantificarea economiilor de energie realizate prin utilizarea supapelor cu 6 căi Pentru a putea evalua în mod adecvat implicațiile energetice obținute cu utilizarea supapelor cu 6 căi, este recomandabil să analizați cu atenție caracteristica de scurgere. Caracteristica de scurgere a unei supape, nu întotdeauna indicată în fișele tehnice ale producătorilor, variază în general între 0,02 și 0,1% din Kvs ale supapei. La prima vedere, aceste valori pot părea nesemnificative în bilanțul energetic al sistemului, cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că:
- valoarea Kvs, la care este legată scurgerea, este întotdeauna de 3 până la 8 ori mai mare decât debitul maxim al supapei.
- scurgerea efectivă a supapei crește, de asemenea, de până la 10 ori odată cu murdărirea și uzura scaunului obturatorului
- în cazul unei supape cu autoritate redusă (foarte frecvent) Kvs este mai mare decât cea necesară și, în consecință, și scurgerea.
Acestea fiind spuse toate acestea, valoarea reală a scurgerii, în comparație cu debitul de fluid așteptat al supapelor, poate ajunge cu ușurință la 2 - 3%.
De exemplu, pentru un schimbător de putere de 10 kW cu Δt egal cu 10 ° C, sunt necesari 0,83 m3 / h de apă cu un cap de 10 kPa. Prin alegerea unei supape adecvate, este obișnuit să folosiți un dispozitiv cu Kvs egal cu 4 m3 / h. Oferind o scurgere nominală egală cu 0,05% din Kvs și o murdărie normală a supapei, valoarea absolută și reală a scurgerii este egală cu 2,5% din debitul nominal așteptat. Cu toate acestea, acest „debit nedorit” schimbă o putere termică egală cu aproximativ 5-7% din cea nominală datorită curbei caracteristice a schimbătorului.
Economie de energie pentru sistemul de încălzire
După cum sa văzut anterior, fenomenul de scurgere poate genera cu ușurință un „debit nedorit” (sau „parazit”) care generează o „putere termică parazită” egală cu aproximativ 5-7% din cea nominală. Rezultă că într-un sistem cu 4 conducte (cum ar fi ventiloconvectoarele, VAV cu postîncălzire sau schimbătoare de cald / rece ale unui AHU) pentru a menține condițiile de confort dorite, este necesar să se compenseze „puterea de căldură parazită” cu o putere egală și opusă. putere. De fapt, este obișnuit să constatăm că vara (sau în anotimpurile intermediare) bobina de căldură a fancoilului este „călduță”, rezultă că puterea necesară de la bobina rece va fi mai mare. Toate acestea se traduc printr-o dublare a puterii termice totale necesare (între circuitul rece și fierbinte) care poate atinge valori de 10-15% din puterea nominală a sistemului. Și, ca o mașină ale cărei frâne nu pot fi complet decuplate prin reducerea puterii pe osie cu 5%, pe lângă consumul crescut necesar pentru a menține o viteză constantă, va avea uzura prematură a frânei.
În comparație cu supapele tradiționale cu obturator sau cu glob, supapele cu 6 căi garantează:
- economisirea puterii termice totale a sistemului
- economisirea energiei electrice a echipamentelor auxiliare (pompe, ventilatoare, servomotoare ...)
- ajustare mai bună
- economie de spațiu (înlocuiește 8 supape)
- economii de timp de instalare
Supapă cu bilă cu trei căi
Datorită caracteristicilor sale, supapa cu bilă se pretează bine la funcționarea „cu trei căi”. Cu referire la figură se poate observa că sfera, în loc să aibă un simplu pasaj drept, are o formă „L” (dreapta) sau „T” (stânga). În ambele cazuri supapa conectează trei deschideri, care pot fi puse în comunicație sau nu în funcție de poziția supapei. În acest caz, uneori se utilizează supape „cu jumătate de tură” sau mai exact cu „două sferturi de tură”; acestea sunt însă supuse unor erori frecvente de manevră.
După cum puteți vedea, supapa cu bilă "T" permite toate combinațiile (în ordine, ieșire dublă, ieșire stângă, ieșire dreaptă, închisă), în timp ce bila "L" permite doar ieșirea dreaptă sau stânga sau poziția închisă.
Există, de asemenea, supape cu patru căi (a patra cale ortogonală față de planul primelor trei), dar sunt o raritate și sunt utilizate doar ca sisteme de deviere a debitului și nu ca reglare a debitului sau a presiunii.
În mod normal, supapele cu bilă cu patru căi (cu toate cele patru căi coplanare, deci 2 intrări și 2 ieșiri) sunt utilizate în sistemele centralizate de încălzire / aer condiționat pentru a regla temperatura fluidelor conductoare de căldură prin intermediul unui actuator special și a unei unități de control. (gaz, apă, soluții apoase sau ulei diatermic) prin efectuarea unei amestecări speciale a fluidului de retur cu fluidul de livrare pentru a permite reglarea temperaturii fluidului purtător. Acestea sunt ușor comparabile cu două supape cu bilă de tip "L" și sunt denumite de obicei supape de amestecare.
Supapa de reținere cu bilă
Este foarte diferită de supapa cu bilă reală descrisă mai sus și este adesea numită bilă mai degrabă decât bilă. Sfera închide o deschidere de trecere datorită forței exercitate de un arc ; arcul împinge bila împotriva marginii interioare a duzei cu diametru mai mic și o obstrucționează până când presiunea fluidului de admisie devine astfel încât să depășească forța arcului și să facă mingea să se miște înapoi, eliberând astfel lumina și permițând intrarea fluidul. Acesta este de obicei dimensiuni modeste - câțiva milimetri - și este utilizat pe scară largă pentru ungere și puncte de ungere.
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre Ball valve
