Van cổng, một sản phẩm của cuộc cách mạng công nghiệp, Từ lâu đã giữ một vị trí thống trị trong ngành bất chấp sự hiện diện lịch sử của nhiều van khác như van toàn cầu và van cắm. Tuy nhiên, Trong những năm gần đây, Van cổng đã phải đối mặt với sự cạnh tranh gia tăng từ van bóng và van bướm, đã chiếm được nhiều thị phần hơn.
Không giống như van bi, van cắm, Và van bướm, van cổng có một cơ chế đóng độc đáo. Phần tử đóng cửa, cổng hoặc đĩa, di chuyển tuyến tính bằng nhiều vòng quay của thân hoặc trục chính. Nó đi lên từ con đường và đi vào đỉnh van (được gọi là nắp ca -pô). Các van này, mở tuyến tính, còn được gọi là van đa xoay hoặc tuyến tính, khác với các van quay đầu nơi thân cây quay 90 độ, thường không tăng lên.
Van cổng có nhiều vật liệu và xếp hạng áp lực khác nhau, với kích thước từ nhỏ như NPS ½ inch đến lớn như NPS 144 inch, Phục vụ cho một loạt các ứng dụng. Thiết kế chiếm ưu thế cho các van cổng bao gồm các thành phần được sản xuất thông qua đúc, rèn, hoặc hàn, với thiết kế casting là người thống trị.
Một khía cạnh đáng chú ý của van cổng là khả năng mở hoàn toàn, Cung cấp hầu như không có vật cản hoặc ma sát cho đường dẫn dòng chảy. Điện trở dòng chảy được cung cấp bởi các van cổng mở hoàn toàn tương đương với một phần đường ống có cùng kích thước cổng. Do đó, Van cổng vẫn được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng tắt hoặc bật/tắt. Trong một số thuật ngữ van, Van cổng cũng được gọi là van toàn cầu.
Tuy nhiên, Van cổng có thể không phải là lựa chọn tốt nhất để điều chỉnh luồng hoặc hoạt động theo bất kỳ hướng nào khác ngoài mở hoàn toàn hoặc đóng hoàn toàn. Sử dụng các van cổng mở một phần để điều khiển lưu lượng hoặc điều khiển dòng chảy có thể dẫn đến hư hỏng đến vòng cổng hoặc van van do va chạm trong môi trường dòng chảy hỗn loạn được tạo ra khi mở một phần.
Cấu trúc bên trong van cổng
Trong khi hầu hết các van cổng có thể xuất hiện tương tự về ngoại hình, Thiết kế nội bộ của họ có thể thay đổi. Hầu hết các van cổng bao gồm thân và nắp ca -pô, với nắp ca -pô chứa một phần tử đóng được gọi là cổng hoặc đĩa. Phần tử đóng được kết nối với thân cây đi qua nắp ca -pô, Cuối cùng được kết nối với một tay cầm hoặc thiết bị lái xe khác cho hoạt động STEM. Áp lực xung quanh thân cây được giới hạn bằng cách đóng gói vào hộp nhồi hoặc buồng.
Van cổng bên trong, Không liên quan đến độ mỏng hoặc vừa vặn của van, Tham khảo các thành phần trong van chịu đựng căng thẳng đáng kể hoặc bị xói mòn và ăn mòn nghiêm trọng. Trong van cổng, Các bên trong bao gồm thân cây, Khu vực ghế đĩa, Ghế cơ thể, và ghế sau. Van bằng đồng hoặc đồng thông thường thường có bên trong làm bằng vật liệu giống như cơ thể và nắp ca -pô. Gang và van sắt dễ uốn sử dụng cả bên trong umm hoặc bên trong.
Van thép có thể được trang bị các vật liệu bên trong khác nhau, bao gồm hợp kim calrom vonfram, Hợp kim Hastelloy, 316ss, 347ss, Hợp kim Monel, và hợp kim 20, thường được sử dụng cho bên trong van cổng.
Thiết kế đĩa van cổng
Cốt lõi của van cổng là phần tử đóng cửa, có hai thiết kế: ghế nêm và ghế đĩa song song. Thiết kế nêm, Phổ biến kể từ khi phát minh của kỹ sư người Anh James Nasmyth trong 1843, sử dụng một cổng có góc hơi nghiêng phù hợp với góc của ghế cơ thể để đóng chặt. Van nêm bảo đảm cổng chắc chắn vào ghế bằng cách áp dụng mô -men xoắn.
Có ba loại thiết kế cổng nêm:
- Nêm rắn, lâu đời nhất và lịch sử phổ biến, gần như là phổ quát tại một thời điểm. Tuy nhiên, nó thiếu tính linh hoạt và có thể bị kẹt trong ghế do dao động nhiệt độ cực cao hoặc ứng suất ống gây ra biến dạng. Cổng nêm rắn vẫn là cấu hình tiêu chuẩn cho đồng, gang thép, Cung cấp nước, và van thép carbon nhỏ gọn (API 602 kiểu).
- Nêm hoàn toàn linh hoạt là cực kỳ linh hoạt, Thích nghi với sự thay đổi nhiệt độ và ứng suất ống bất lợi mà không bị ràng buộc bằng cách thêm các rãnh hoặc khe xung quanh ngoại vi của nó. Thiết kế linh hoạt dễ sản xuất hơn, bù đắp cho sự không hoàn hảo nhỏ ở bề mặt ghế với độ linh hoạt của cổng. Cho đến nay, Thiết kế nêm linh hoạt là loại phổ biến nhất trên van cổng công nghiệp.
- Tách Wedge bao gồm một thiết kế hai mảnh, với các khuôn mặt phù hợp ở mặt sau của mỗi cổng. Những khuôn mặt phù hợp này cho phép thậm chí chuyển lực đẩy thân xuống xuống bề mặt cổng và chỗ ngồi. Thiết kế linh hoạt này cũng ngăn chặn sự can thiệp do sự giãn nở nhiệt. Tuy nhiên, Thiết kế chia có nhược điểm: trong các ứng dụng bẩn, dư lượng hoặc mảnh vụn có thể gộp giữa các nửa, gây ra sai lệch hoặc thậm chí tắc nghẽn. Thiết kế nêm là phổ biến trong thép không gỉ và van hợp kim cao, cũng như nhiều van nhỏ bằng đồng.
Cổng nêm được hướng dẫn bởi các rãnh hoặc sườn đúc hoặc hàn vào thân van và được chỉ đạo bởi ghế ngồi. Các thiết bị hướng dẫn nêm này duy trì sự liên kết trong khi mở hoặc đóng, Ngăn chặn trượt trên ghế hạ nguồn trong các quá trình này.
Một kiểu đĩa van khác cho van cổng là thiết kế ghế đĩa song song. Ghế song song có thể cài đặt lò xo cho một con dấu chặt hơn hoặc tạo thành một con dấu đáng tin cậy theo hướng ngược dòng. Ghế song song là một chỗ ngồi vị trí; Vị trí cổng xác định hiệu ứng niêm phong, thay vì độ lớn của lực (Mô -men xoắn) được áp dụng bởi thân cây trên cổng.
Thiết kế cơ thể/nắp ca -pô
Van cổng thường bao gồm hai phần chính: cơ thể và nắp ca -pô, hình thành lớp vỏ chứa áp suất của van cổng. Có nhiều thiết kế khác nhau cho giao diện giữa hai thành phần này.
- Các khớp nối là thiết kế đơn giản nhất nhưng chỉ được sử dụng để rẻ, van đồng áp suất thấp.
- Các khớp liên minh cũng chủ yếu được sử dụng cho các van đồng, Nhưng thiết kế công đoàn cho phép dễ dàng tháo gỡ hơn, tạo điều kiện bảo trì và sửa chữa.
- Khớp nắp ca -pô là khớp phổ biến nhất, Được sử dụng cho phần lớn các van cổng trong các ứng dụng công nghiệp ngày nay. Không giống như các sợi chỉ và các vòng binet của công đoàn, Kết nối nắp ca -pô bắt vít yêu cầu các miếng đệm để niêm phong khớp giữa cơ thể và nắp ca -pô.
- Các khớp nối áp suất được kích hoạt bởi áp suất chất lỏng bên trong cơ thể van tác động lên một cái nêm làm bằng sắt mềm hoặc than chì được chèn vào giữa cơ thể và nắp ca -pô. Trong van niêm phong áp suất, áp lực trong khoang cơ thể càng cao, Lực trên miếng đệm càng lớn. Bonets con dấu áp lực được sử dụng rộng rãi trong áp suất cao, Ứng dụng nhiệt độ cao, chẳng hạn như trong ngành công nghiệp điện.
- Các khớp nắp ca -pô hàn là một khớp thân/nắp ca -pô rất phổ biến cho các van thép nhỏ gọn có kích thước từ ½ inch đến 2 Xếp hạng inch và áp lực từ 800 ĐẾN 2500, Không yêu cầu tháo gỡ.
Vật liệu và tiêu chuẩn
Thép và sắt là vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong cấu trúc van cổng. Vật liệu thép phù hợp cho hầu hết các ứng dụng công nghiệp, Trong khi vật liệu sắt phù hợp cho các ứng dụng như nước, nước thải, và sưởi ấm, thông gió, và điều hòa không khí (HVAC). Các vật liệu xây dựng van cổng thường được sử dụng khác bao gồm thép không gỉ, Đồng, và các vật liệu hợp kim cao như Hastelloy và Chromium-Nickel-Iron hợp kim.
Liên quan đến thiết kế van cổng và tiêu chuẩn xây dựng, Các tiêu chuẩn trong nước bao gồm các tiêu chuẩn quốc gia GB và GB/T, cũng như các tiêu chuẩn công nghiệp JB và JB/T, cùng với các tiêu chuẩn nhóm và tiêu chuẩn doanh nghiệp. Thế giới quốc tế, Các tiêu chuẩn được thành lập bởi các tổ chức như Viện Dầu khí Hoa Kỳ (API), Hiệp hội tiêu chuẩn hóa nhà sản xuất (MSS), Hiệp hội công trình nước Mỹ (AWWA), và Hiệp hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ (Asme).
Các thị trường phụ của van
Mặc dù các van quay đầu đã chiếm một phần đáng kể của thị trường van cổng trong quá khứ 50 năm, Một số ngành công nghiệp vẫn dựa nhiều vào các van cổng, bao gồm các ngành công nghiệp dầu khí và khí đốt tự nhiên. Mặc dù tiến bộ của van bóng trong đường ống khí đốt tự nhiên, Dầu thô hoặc đường ống lỏng vẫn là thành trì của van cổng song song. Trong các van có kích thước lớn hơn, Van cổng tiếp tục là lựa chọn chính cho hầu hết các ứng dụng, bao gồm cả ngành công nghiệp tinh chế. Sự ổn định trong thiết kế và tổng chi phí kinh tế là những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến việc áp dụng các van này.
Về mặt ứng dụng, Nhiều ngành công nghiệp quá trình sử dụng nhiệt độ cao hơn nhiệt độ làm việc an toàn của polytetrafluoroetylen (PTFE), Vật liệu ghế chính cho van nổi. Van bướm hiệu suất cao và van bóng có ghế kim loại đã được sử dụng nhiều hơn trong các ứng dụng tinh chế, Mặc dù tổng chi phí của chúng thường cao hơn van cổng. Trong lĩnh vực tiện ích nước, Van cổng sắt vẫn thống trị, Chứng tỏ hiệu quả về chi phí và độ bền ngay cả trong các ứng dụng bị chôn vùi.
Ngành công nghiệp điện sử dụng van cổng hợp kim cho các ứng dụng liên quan đến áp suất và nhiệt độ cực cao. Mặc dù có sự xuất hiện của một số van cầu Y mới và van bóng được thiết kế cho các dịch vụ điều chỉnh, Van cổng tiếp tục được ưa chuộng trong lĩnh vực tiện ích.
Hôm nay, van cổng, được biết đến với hiệu quả chi phí cao của họ, vẫn là lựa chọn chính cho nhiều ứng dụng dịch vụ. Mark Twain đã từng nói, “Các báo cáo về cái chết của tôi được phóng đại rất nhiều.” Trong khi van bóng, van cắm, Và van bướm đã mở rộng thị phần của họ trong nhiều thập kỷ, Van cổng lâu dài cũng không ngoại lệ đối với tình cảm của Twain, - những tin đồn về sự sụp đổ của nó đã được phóng đại rất nhiều!