Leptirasti ventili koriste se za pokretanje, zaustavljanje ili regulaciju protoka tekućina ili plinova kroz cijevi. Ime su dobili po disku nalik krilu koji se okreće unutar tijela ventila, nalikujući kretanju leptira. Među različitim vrstama leptirastih ventila, visokoučinkoviti leptirasti ventili (HPBV) i koncentrični leptirasti ventili dva su najčešća dizajna. Ova usporedba će razložiti razlike između njih dvoje iz više aspekata kako bi se razjasnile njihove uloge u industrijskim i komunalnim primjenama.
| Značajka | Koncentrični leptir ventil | Visokoučinkoviti leptir ventil |
| Dizajn | Središnja stabljika i disk | Pomaknuta osovina s metalnim sjedištem |
| Mehanizam za brtvljenje | Meko elastomerno sjedalo | RPTFE sjedalo |
| Nazivni tlak | 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 sjedalom | Niže zbog pomaknutog dizajna |
| Prikladnost primjene | Tekućine niskog tlaka | Tekućine srednjeg tlaka i visoke temperature |
| Trošak | Donji | Viši |
1. Projektiranje i izgradnja
Osnovna razlika između koncentričnih leptirastih ventila i visokoučinkovitih leptirastih ventila leži u njihovoj strukturnoj izvedbi, odnosno položaju stabla ventila i diska ventila u odnosu na tijelo ventila te korištenim materijalima.
1.1 Koncentrični leptirasti ventili
Koncentrični dizajn poznat je kao ventil s "nultim pomakom" ili "elastičnim sjedištem", koji poravnava stablo ventila i disk ventila izravno sa središtem tijela ventila i provrta cijevi. Ovo središnje poravnanje nema odstupanja.
1.1.1 Kretanje diska
Disk se okreće za 90° oko osi stabla ventila i pomiče se od potpuno otvorenog (paralelno s cijevi) do potpuno zatvorenog (okomito na cijev) u cijelom svom rasponu kretanja.
1.1.2 Mehanizam za brtvljenje
Brtvljenje se postiže interferentnim prianjanjem između ruba diska ventila i elastičnog gumenog sjedišta ventila (kao što je EPDM, akril ili fluoroguma) koje oblaže unutarnju površinu tijela ventila.
1.1.3 Materijali
Tijelo ventila obično je izrađeno od materijala visoke čvrstoće i otpornosti na koroziju poput lijevanog željeza, nodularnog lijeva ili čak nehrđajućeg čelika za manje zahtjevne primjene, jer gumeno sjedište ventila sprječava kontakt tekućine s tijelom ventila.
Disk može biti od nehrđajućeg čelika, aluminijske bronce, obloženog nodularnog lijeva ili potpuno obložen metalom, ovisno o korozivnosti fluida.
1.2 Visokoučinkoviti leptir ventili
Tipično dvostruko pomaknut dizajn s dva pomaka ključa:
Stabljika se nalazi iza diska, a ne kroz središte diska, i
Sklop diska i vretena je pomaknut od središnje linije provrta cijevi.
Neke napredne verzije uključuju trostruke pomake, ali dvostruki pomak je standardan kod visokoučinkovitih modela.
1.2.1 Pomicanje diska
Zbog pomaka, disk se okreće poput bregastog mehanizma, smanjujući kontakt sa sjedištem.
1.2.2 Mehanizam za brtvljenje
Sjedalo je izrađeno od trajnijih materijala, poput ojačanog teflona, kako bi izdržalo veće tlakove i temperature. Za razliku od gumenog sjedišta u koncentričnom ventilu, brtva je čvršća i manje ovisi o deformaciji.
1.2.3 Materijali
Tijelo i disk izrađeni su od čvrstih metala, poput nehrđajućeg čelika, ugljičnog čelika ili legura, kako bi izdržali teške uvjete.
1.3 Sažetak: Implikacije za dizajn
Jednostavnost koncentričnog ventila čini ga laganim i kompaktnim, što ga čini idealnim za izravnu ugradnju. Međutim, oslanjanje na deformabilno gumeno sjedište ograničava njegovu fleksibilnost.
Pomaknuti dizajn i jači materijali visokoučinkovitih ventila povećavaju njihovu trajnost 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 tlaka, temperature, učinka brtvljenja i vijeka trajanja.
2.1 Koncentrični leptirasti ventili
2.1.1 Nazivni tlakovi
Koncentrični leptirasti ventili općenito mogu podnijeti tlakove do PN16, ali to varira ovisno o veličini i materijalu. Iznad ovog tlaka, gumeno sjedište može se deformirati ili puknuti.
2.1.2 Temperaturne vrijednosti
Maksimalna temperatura je 180 °C (356 °F), ograničena toplinskim ograničenjima gumenog ili PTFE sjedišta. Visoke temperature će smanjiti performanse elastomera i narušiti brtvljenje.
2.1.3 Performanse brtvljenja
Može osigurati pouzdano zatvaranje u sustavima niskog tlaka, ali kontinuirano trenje između diska ventila i sjedišta ventila uzrokovat će trošenje, što će smanjiti učinkovitost.
2.1.4 Usporavanje
Budući da su leptirasti ventili prikladniji za potpuno otvaranje i zatvaranje, ako se koriste za regulaciju protoka, dugotrajno prigušivanje ubrzat će trošenje sjedišta ventila, čineći ga manje preciznim i izdržljivim.
2.1.5 Trajnost
Budući da su elastičnija, metalna ili ojačana sjedišta ventila su izdržljivija od gumenih. Pomaknuti dizajn dodatno produžuje vijek trajanja ograničavanjem trenja.
2.2 Visokoučinkoviti leptir ventil
2.2.1 Nazivni tlak
Zbog svoje robusne strukture i pomaknutog dizajna koji smanjuje opterećenje na sjedištu ventila, može izdržati tlakove do PN16.
2.2.2 Nazivna temperatura
Budući da sjedište ventila koristi RPTFE, može učinkovito raditi na temperaturama do 280 °C (536 °F).
2.2.3 Performanse brtvljenja
Zbog preciznog prianjanja pomaknutog diska ventila i izdržljivog sjedišta ventila, propuštanje je gotovo nikakvo i obično je blizu hermetičkog zatvaranja. To ga čini idealnim za kritične primjene.
2.2.4 Usporavanje
Konstrukcija i materijali korišteni u visokoučinkovitim leptirastim ventilima omogućuju im preciznu kontrolu protoka čak i pri visokim tlakovima. Smanjeni kontakt sjedišta minimizira trošenje i održava integritet brtve tijekom više ciklusa.
2.2.5 Trajnost
Budući da su otpornija, metalna ili ojačana sjedala su izdržljivija od gumenih. Pomaknuti dizajn dodatno produžuje vijek trajanja ograničavanjem trenja.
2.3 Sažetak: Najvažnije značajke performansi
Koncentrični ventili su prikladni za niskotlačne, stabilne uvjete, ali ne uspijevaju pri srednjem i visokom tlaku.
Visokoučinkoviti ventili nude vrhunsku pouzdanost i vijek trajanja uz veće početne troškove.
---
3. Primjene
Izbor između leptirastih ventila srednje linije i visokoučinkovitih leptirastih ventila ovisi o specifičnim potrebama sustava u koji su ugrađeni.
3.1 Koncentrični leptirasti ventili
Za sustave niskog do srednjeg tlaka/temperature gdje su cijena i jednostavnost prioriteti.
Uobičajene upotrebe:
- Voda i otpadne vode: Općinski vodovodni sustavi, sustavi za navodnjavanje i kanalizaciju imaju koristi od svoje ekonomičnosti i izolacije od tekućina.
- Prehrambena i farmaceutska industrija: Gumena sjedišta sprječavaju kontaminaciju osjetljivih tekućina tijelom ventila.
- Opskrba plinom: Niskotlačne plinske cijevi koriste ga za upravljanje uključivanjem/isključivanjem.
- Zaštita od požara: Sprinkler sustavi koriste prednost brzog rada i pouzdanosti pri srednjim tlakovima.
- Para niskog tlaka: Za paru do 250 PSI i 350°F.
3.2 Visokoučinkoviti leptir ventili
Za niske do srednje tlakove ili kritične sustave koji zahtijevaju preciznost i trajnost.
Uobičajene upotrebe:
- Nafta i plin: Podnosi jake kemikalije, petrokemikalije i uvjete na moru s visokim tlakom i korozivnim tekućinama.
- Proizvodnja energije: Upravlja parom visokog tlaka i rashladnom vodom u turbinama i kotlovima.
- Kemijska obrada: Otporan na korozivne tekućine i održava čvrsto zatvaranje u hlapljivim okruženjima.
- HVAC: Za velike sustave koji zahtijevaju preciznu kontrolu protoka.
- Brodogradnja: Otporan na morske uvjete i upravljanje tekućinama pod visokim tlakom.
3.3 Preklapanje i razlike u primjeni
Iako oba ventila reguliraju 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
Osim dizajna i primjene, ulogu igraju i praktični čimbenici poput instalacije, održavanja i integracije sustava.
4.1 Instalacija
- Koncentrično: Jednostavnija ugradnja zbog manje težine i jednostavnije kompatibilnosti s prirubnicama.
- Visoke performanse: Zbog pomaknutog dizajna potrebno je precizno poravnanje, a njegova težina zahtijeva jaču potporu.
4.2 Održavanje
- Koncentrično: Održavanje se fokusira na zamjenu gumenog sjedišta, što je relativno brza i jeftina metoda popravka. Međutim, često trošenje može povećati vrijeme zastoja u sustavima s visokim ciklusom rada.
- Visoke performanse: Održavanje je rjeđe zbog izdržljivog sjedala, ali popravci (npr. zamjena sjedala) su skuplji i tehnički zahtjevniji, obično zahtijevajući profesionalno osoblje za održavanje sa specijaliziranim alatima.
4.3 Pad tlaka
- Koncentrično: Centrirani diskovi stvaraju više turbulencije kada su djelomično otvoreni, smanjujući učinkovitost u prigušivanju.
- Visoke performanse: Pomaknuti diskovi poboljšavaju karakteristike protoka, smanjujući kavitaciju i pad tlaka, posebno pri velikim brzinama.
4.4 Aktiviranje
Oba ventila mogu se koristiti s ručnim, pneumatskim ili električnim aktuatorima, ali visokoučinkoviti ventili često se 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 općenito ekonomičniji tijekom vremena jer se rjeđe održavaju i zamjenjuju. U kritičnim sustavima 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 mu prednost u pogledu proračuna.
- Jednostavan dizajn: Jednostavan za ugradnju, rukovanje i održavanje, s manje pokretnih dijelova.
- Izolacija tekućine: Gumena sjedišta štite tijelo ventila, omogućujući upotrebu jeftinijih materijala i održavanje čistoće tekućine.
- Lagana: Idealno 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 uvjete.
- Osjetljivo na trošenje: Stalno trenje sjedala može dovesti do smanjenih performansi, što zahtijeva češće održavanje.
- Slabe performanse prigušivanja pod visokim tlakom: Gubi se preciznost i brtvljenje pod tlakom.
6.2 Visokoučinkoviti leptir ventili
6.2.1 Prednosti:
- Visoki kapacitet: Može podnijeti srednje do visoke tlakove (do 600 PSI) i temperature (do 536°F).
- Dugi vijek trajanja: Smanjeno trošenje sjedala i izdržljivi materijali produžuju vijek trajanja.
- Preciznost: Izvrsno reguliranje i isključivanje čak i u zahtjevnim uvjetima.
- Svestranost: Pogodno za širok raspon tekućina i okruženja.
6.2.2 Nedostaci:
- Viši troškovi: Skupi materijali i složen dizajn povećavaju početna ulaganja.
- Složenost: Instalacija i popravak zahtijevaju više stručnosti.
- Težina: Teža konstrukcija može zakomplicirati naknadnu ugradnju nekih sustava.
Koncentrični leptirasti ventili i visokoučinkoviti leptirasti ventili služe preklapajućim, ali različitim područjima u kontroli fluida. Dizajn gumenog sjedišta s nultim pomakom koncentričnog ventila čini ga praktičnim i pristupačnim izborom za umjerene primjene kao što su opskrba vodom, prerada hrane ili zaštita od požara. Ako su performanse i otpornost neizostavne, tada je visokoučinkoviti leptirasti ventil rješenje. Za zakopane primjene (kao što su podzemni cjevovodi) mogu se koristiti obje metode, ali lakša težina i niža cijena koncentričnog ventila obično prevladavaju osim ako ekstremni uvjeti ne zahtijevaju drugačije.