Vannes, un produit de la révolution industrielle, ont longtemps occupé une position dominante dans l'industrie malgré la présence historique de nombreuses autres vannes telles que les vannes du globe et les vannes de bouchons. Cependant, au cours des dernières années, Les soupapes de la porte ont été confrontées à une compétition accrue des vannes à billes et des vannes de papillon, qui ont capturé plus de parts de marché.
Contrairement à robinets à tournant sphérique, vannes à boisseau, et les vannes papillon, Vannes avoir un mécanisme de clôture unique. L'élément de fermeture, porte ou disque, se déplace linéairement par plusieurs rotations de la tige ou de la broche. Il monte de la voie et pénètre dans le dessus de la valve (appelé le capot). Ces vannes, ouvrant linéairement, sont également connus sous le nom de vannes multi-tours ou linéaires, Différenciant des vannes de virage des quarts où la tige tourne 90 degrés, Habituellement sans ascendant.
Les soupapes de porte sont disponibles dans divers matériaux et notes de pression, avec des tailles allant de aussi petites que les NP ½ pouce à aussi grandes que les NP 144 pouces, Répondant à un large éventail d'applications. La conception prédominante pour les vannes de porte se compose de composants fabriqués par la coulée, forger, ou soudage, la conception de coulée étant la dominante.
Un aspect notable des vannes de porte est leur capacité à ouvrir complètement, fournir presque aucune obstruction ou frottement au chemin d'écoulement. La résistance à l'écoulement offerte par des soupapes de porte entièrement ouvertes est à peu près équivalente à une section de pipeline avec la même taille de port. Par conséquent, Les soupapes de la porte sont toujours largement utilisées dans les applications d'arrêt ou de marche / désactivation. Dans une terminologie de valve, Les vannes de porte sont également appelées valves de globe.
Cependant, Les soupapes de porte peuvent ne pas être le meilleur choix pour réguler le flux ou fonctionner dans une direction autre que complètement ouverte ou entièrement fermée. L'utilisation de soupapes de porte partiellement ouvertes pour la limitation ou le contrôle de débit peut entraîner des dommages à la porte ou à la bague de siège de soupape en raison de collisions dans l'environnement d'écoulement turbulent créé lorsqu'il est partiellement ouvert.
Structures internes de la vanne de porte
Tandis que la plupart des vannes de porte peuvent apparaître similaires en apparence, leurs conceptions internes peuvent varier. La plupart des vannes de grille sont constituées d'un corps et d'un capot, avec le capot contenant un élément de fermeture appelé porte ou disque. L'élément de clôture est connecté à la tige passant par le capot, finalement connecté à un volant ou à un autre dispositif de conduite pour le fonctionnement de la tige. La pression autour de la tige est confinée en emballant comprimé dans la boîte de farce ou la chambre.
Internes de soupape de porte, sans rapport avec la minceur ou l'ajustement de la valve, se référer aux composants de la valve qui supportent un stress significatif ou sont soumis à une érosion et à la corrosion sévères. Dans les vannes de porte, les internes sont constitués de la tige, zone de siège à disque, siège corporel, et siège arrière. Les soupapes de bronze ou de laiton communes ont généralement des internes fabriqués au même matériau que le corps et le capot. Les soupapes en fonte en fonte et en fer ductile utilisent des internes entières ou des internes en bronze.
Les vannes en acier peuvent être équipées de divers matériaux internes, y compris l'alliage de cobalt de chrome de tungstène, Alliage hastelloy, 316SS, 347SS, Alliage monel, et alliage 20, couramment utilisé pour les internes de soupape de porte.
Conception de disque de soupape de porte
Le cœur des vannes de porte est l'élément de fermeture, qui est disponible en deux designs: siège à disque de coin et parallèle. La conception de coin, Populaire depuis son invention par l'ingénieur britannique James Nasmyth 1843, utilise une porte avec un angle légèrement incliné qui correspond à l'angle du siège du corps pour une fermeture serrée. Les vannes de coin sécurisent fermement la porte sur le siège en appliquant un couple.
Il existe trois types de conception de porte de coin:
- Coin solide, le plus ancien et le plus répandu historiquement, était presque universel à un moment donné. Cependant, Il manque de flexibilité et peut se bloquer dans le siège en raison de fluctuations de température extrêmes ou de contraintes de tuyaux provoquant une déformation. Les portes de coin solides restent des configurations standard pour le bronze, fonte, approvisionnement en eau, et des soupapes compactes en acier en carbone (API 602 taper).
- Le coin entièrement flexible est extrêmement flexible, S'adapter aux changements de température et aux contraintes de tuyaux défavorables sans contrainte en ajoutant des rainures ou des fentes autour de sa périphérie. Les conceptions flexibles sont plus faciles à fabriquer, compenser les imperfections mineures dans la surface du siège avec la flexibilité de la porte. À ce jour, Les conceptions de coin flexibles sont le type le plus courant sur les soupapes de la porte industrielle.
- Split coin se compose d'un design en deux pièces, avec des visages assortis à l'arrière de chaque porte. Ces faces assorties permettent même le transfert de la poussée de la tige vers le bas à la surface et au siège de la porte. Cette conception flexible empêche également les interférences causées par une expansion thermique. Cependant, Les conceptions divisées ont un inconvénient: Dans les applications sales, les résidus ou les débris peuvent se regrouper entre les moitiés, provoquant un désalignement ou même un blocage. Les conceptions de coin fendu sont courantes en acier inoxydable et en vannes à haute alliage, ainsi que de nombreuses petites vannes en bronze.
Les portes de coin sont guidées par des rainures ou des côtes coulées ou soudées sur le corps de la valve et dirigés par le siège. Ces dispositifs de guidage de coin maintiennent l'alignement lors de l'ouverture ou de la fermeture, Empêcher de glisser sur le siège en aval pendant ces processus.
Un autre style de disque de soupape pour les soupapes de porte est la conception de siège de disque parallèle. Les sièges parallèles peuvent installer des ressorts pour un joint plus fort ou former un joint fiable dans la direction en amont. Le siège parallèle est un siège positionnel; La position de la porte détermine l'effet d'étanchéité, plutôt que l'ampleur de la force (couple) appliqué par la tige sur la porte.
Design du corps / capot
Les vannes de porte se composent généralement de deux pièces principales: Le corps et le capot, formant la coque contenant de la pression de la vanne de la porte. Il existe divers conceptions pour l'interface entre ces deux composants.
- Les joints filetés sont la conception la plus simple mais ne sont utilisés que pour peu coûteux, Vannes de bronze à basse pression.
- Les articulations de l'Union sont également principalement utilisées pour les vannes en bronze, Mais la conception de l'Union permet un démontage plus facile, faciliter l'entretien et la réparation.
- Les joints de capot boulonnés sont les joints les plus populaires, Utilisé pour la grande majorité des vannes de porte dans les applications industrielles d'aujourd'hui. Contrairement aux bonnets filetés et syndicaux, Les connexions boulonnées de capot nécessitent des joints pour sceller le joint entre le corps et le capot.
- Les joints de joint de pression sont activés par la pression du fluide à l'intérieur du corps de soupape agissant sur un coin en fer mou ou en graphite inséré entre le corps et le capot. Dans les vannes de joints de pression, Plus la pression dans la cavité corporelle est élevée, Plus la force sur le joint est grande. Les bonnets de joint de pression sont largement utilisés dans la haute pression, applications à haute température, comme dans l'industrie du pouvoir.
- Les joints de capot soudé sont un joint corporel / capot très populaire pour des soupapes en acier compactes allant de ½ pouce à 2 pouces et notes de pression de 800 à 2500, ne nécessite aucun démontage.
Matériaux et normes
L'acier et le fer sont les matériaux les plus couramment utilisés dans la construction de soupape de porte. Les matériaux en acier conviennent à la plupart des applications industrielles, Alors que les matériaux de fer conviennent aux applications telles que l'eau, eaux usées, et chauffage, ventilation, et climatisation (CVC). Les autres matériaux de construction de soupapes de grille couramment utilisés comprennent l'acier inoxydable, bronze, et des matériaux à haut alliage tels que Hastelloy et Chromium-Nickel-Firm Alloys.
Concernant les normes de conception et de construction des soupapes de la porte, Les normes nationales comprennent les normes nationales GB et GB / T, ainsi que les normes de l'industrie JB et JB / T, ainsi que les normes de groupe et les normes d'entreprise. Au niveau international, Les normes sont établies par des organisations telles que l'American Petroleum Institute (API), La Société de normalisation des fabricants (MSS), L'American Water Works Association (AWWA), et l'American Society of Mechanical Engineers (COMME MOI).
Sous-marchés de la vanne de porte
Bien que les vannes de virage des quarts aient pris une part importante du marché des soupapes de la porte par rapport au passé 50 années, Certaines industries comptent encore fortement sur les vannes de la porte, y compris les industries du pétrole et du gaz naturel. Malgré les progrès des vannes à billes dans les pipelines de gaz naturel, Les pipelines de pétrole brut ou de liquide restent le bastion des vannes de la grille de siège parallèle. Dans des vannes de plus grande taille, Les soupapes de porte continuent d'être le principal choix pour la plupart des applications, y compris l'industrie du raffinage. La stabilité de la conception et le coût total économique sont des facteurs cruciaux influençant l'adoption de ces vannes.
En termes d'application, De nombreuses industries de processus utilisent des températures supérieures à la température de travail sûre du polytétrafluoroéthylène (PTFE), le matériau de siège principal pour les vannes à billes flottantes. Les vannes de papillons haute performance et les vannes à billes à base de métal ont gagné plus d'utilisation dans les applications de raffinage, Bien que leurs coûts totaux soient généralement plus élevés que les vannes de porte. Dans le secteur des services publics, Les vannes de grille de fer dominent toujours, prouver rentable et durable même dans les applications enterrées.
L'industrie de l'énergie utilise des vannes en alliage pour les applications impliquant une pression et une température extrêmement élevées. Malgré l'émergence de nouvelles vannes de globe en Y à moteur Y et des vannes à billes avec métal conçues pour les services de limitation, Les soupapes de porte continuent d'être favorisées dans le secteur des services publics.
Aujourd'hui, Vannes, connu pour leur grande rentabilité, rester le principal choix pour de nombreuses applications de service. Mark Twain une fois dit, “Les rapports de ma mort sont très exagérés.” Pendant que les vannes à billes, vannes à boisseau, et les valves de papillon ont élargi leur part de marché au cours des décennies, La valve de la porte de longue date ne fait pas exception au sentiment de Twain - les rumeurs de sa disparition ont été très exagérées!