Tại sao hầu hết các van cổng đều sử dụng cổng nêm thay vì tấm phẳng?

Bạn có bao giờ thắc mắc tại sao rất nhiều van cổng được trang bị mộtcổng nêmthay vì một tấm phẳng đơn giản? Tôi cũng bối rối khi lần đầu tiên bắt đầu làm việc với van. Sau này, sau khi tháo rời một số van với các kỹ thuật viên cao cấp và nghiên cứu các tiêu chuẩn và bài viết ASME từThế giới van, Tôi nhận ra rằng bề mặt có góc cạnh nhỏ này chứa đựng rất nhiều kiến ​​thức kỹ thuật.

 

Chính xác thì cổng Wedge có tác dụng gì?

Nói một cách đơn giản, cổng nêm phục vụ một mục đích: tắt hoàn toàn chất lỏng trong đường ống và ngăn chặn rò rỉ. Nhưng để đạt được mục tiêu "ngắt hoàn toàn" này không hề dễ dàng. Môi trường đường ống chịu áp lực, chịu sự thay đổi nhiệt độ và van thường hoạt động thường xuyên.

 

Nếu chỉ sử dụng tấm phẳng thì cổng sau khi đóng sẽ khó bám chặt vào ghế; ngay cả một lực nhỏ cũng sẽ tạo ra những khoảng trống. Cấu trúc hình nêm sử dụng bề mặt góc cạnh: khi cổng được dẫn xuống ghế, nó sẽ ép vào cả hai bề mặt bịt kín theo chiều ngang, tạo ra sự chắc chắnniêm phong áp suất cụ thể.

 

Điều này tương tự như đóng một cái nêm gỗ dưới khung cửa - bạn càng đập mạnh thì nó càng ép sang một bên. Trong ngành van, hành động này được gọi là cơ chế bịt kín hình nêm. Theo API 600, góc nêm thường được thiết kế trong khoảng từ 2 độ đến 5 độ.

Công ty COVALVE của chúng tôi đã tiến hành các thử nghiệm: trên van cổng Loại 150 8 inch có nêm đặc 5 độ, tốc độ rò rỉ bề mặt bịt kín là dưới 0,1 cm³/phút ở áp suất định mức 1,1 lần (khoảng 2,0 MPa), thấp hơn nhiều so với yêu cầu tiêu chuẩn là 10 cm³/phút.

 

Ba thiết kế chính của cổng Wedge

Khách hàng thường hỏi: “Có phải cổng nêm nào cũng giống nhau không?” Chắc chắn là không. Các kỹ sư lựa chọn các cấu trúc khác nhau dựa trên điều kiện vận hành:

 

Nêm rắn

Loại chắc chắn nhất và phổ biến nhất. Nó được đúc hoặc rèn toàn bộ, có độ cứng và khả năng chống va đập cao. Tuy nhiên, nó có một nhược điểm: nó có xu hướng bị giữ lại trong quá trình giãn nở và co lại vì nhiệt. Ví dụ, trong đường ống hơi nước, cổng mở rộng sẽ bị kẹt ở các ghế khi được làm nóng và khó rút lại sau khi làm mát. Do đó, chúng tôi thường khuyên dùng nó cho môi trường sạch ở nhiệt độ bình thường.

 

Nêm linh hoạt

Một rãnh hình khuyên hoặc khe hẹp được gia công xung quanh giữa cổng để mang lại sự linh hoạt nhẹ. Điều này duy trì khả năng tự khóa nêm-trong khi hấp thụ biến dạng nhiệt của đường ống. Chiều rộng rãnh thường là 3–6 mm, với độ sâu đạt khoảng 2{5}}độ dày cổng. Theo một bài báo trongTạp chí quốc tế về kỹ thuật van, các thử nghiệm cho thấy rằng sau chu kỳ nhiệt độ 100 độ, mô-men xoắn vận hành của nêm linh hoạt thấp hơn 35% so với nêm rắn, với ít điểm hơn đáng kể trên bề mặt bịt kín.

 

chia nêm

Gồm hai đoạn cổng độc lập, được giữ cách nhau bằng lò xo hoặc thanh đẩy hình cầu. Thiết kế này phù hợp với các ứng dụng-khí không ăn mòn hoặc nhiệt độ-thấp. Ưu điểm của mộtchia nêmlà ngay cả khi các ghế không song song (do lệch đúc hoặc biến dạng khi hàn), hai đoạn vẫn có thể bịt kín riêng lẻ. Nhược điểm là cấu trúc phức tạp và chi phí cao hơn.

 

Góc nêm thích hợp là gì? Đừng đánh giá thấp những mức độ đó

Nhiều người cho rằng góc nêm càng lớn thì càng tốt, nhưng điều đó không đúng. Nếu góc quá nhỏ (<2°), sufficient lateral force cannot be generated. If too large (>7 độ ), cổng có thể va vào các ghế trong quá trình vận hành và hoạt động của van trở nên cứng.

Chúng tôi đã xem xét đánh giá kỹ thuật năm 2021 trongThế giới van, điều này cho thấy hầu hết các van cổng công nghiệp đều sử dụng góc nêm trong khoảng từ 2,5 độ đến 5 độ. Ví dụ, van cổng thép carbon COVALVE sử dụng góc nêm 3,5 độ tiêu chuẩn, với lớp phủ hợp kim Stellite trên bề mặt bịt kín, đạt độ cứng 40–45 HRC. Điều này đảm bảo đủlực tựa của van nêmmà không làm hỏng ghế.

 

Ba câu hỏi thường gặp đã được trả lời

Cổng nêm có lắp ngược được không?

Đúng. Thân van thường được đánh dấu bằng mũi tên hướng dòng chảy, nhưng bản thân cổng nêm không có hướng. Các quy tắc cài đặt duy nhất:

• Khe của nêm linh hoạt phải đối diện với ổ cắm (phía hạ lưu). Nếu không, áp suất của vật liệu in có thể mở rộng khe cắm và làm giảm khả năng bịt kín.
• Đối với nêm xẻ, cơ cấu lò xo phải hướng về phía cửa vào; nếu không, các đoạn cổng có thể bị buộc phải mở theo dòng chảy.

 

Phải làm gì nếu cổng nêm bị mòn?

Những vết xước nhỏ có thể được sửa chữa bằng cách mài. Tuy nhiên, lưu ý rằng việc chồng mép thường làm thay đổi góc nêm -, việc loại bỏ độ dày 0,1 mm sẽ thay đổi góc thêm 0,1 độ –0,2 độ . Khi góc lệch ngoài phạm vi thiết kế (ví dụ: từ 3,5 độ đến 4,0 độ), việc thay thế là bắt buộc. Do đó, hầu hết các hướng dẫn bảo trì đều khuyến nghị tối đa ba thao tác quấn cho mỗi van.

 

Khi nào KHÔNG nên sử dụng van cổng nêm?

Trong môi trường bùn có chứa các hạt cứng. Khi đóng lại, các hạt sẽ bị mắc kẹt giữa các bề mặt bịt kín và ghi vào cả cổng và ghế. Trong những trường hợp như vậy, van cổng dao hoặc van bướm được ưu tiên sử dụng. Chúng cũng không được khuyến khích sử dụng cho chu kỳ-tần số cao (ví dụ: một thao tác mỗi phút), vì ma sát lặp lại làm tăng tốc độ mòn của nêm.

 

Kinh nghiệm thực địa

Tại COVALVE, chúng tôi đã xử lý một trường hợp sau bán hàng: van cổng của một nhà máy hóa chất không đóng chặt được. Việc tháo rời cho thấy một lớp cặn polyme coke trên nêm rắn. Khách hàng cho rằng cổng bị lỗi, nhưng vấn đề là vật liệu in có xu hướng trùng hợp ở 120 độ. Chúng tôi đã thay thế nó bằng một cái nêm linh hoạt được trang bị các rãnh cạp, giúp tự động loại bỏ cặn than cốc trong mỗi lần vận hành, giải quyết được vấn đề. Điều này cho thấy rằng việc hiểu các nguyên tắc cổng nêm là quan trọng, nhưng việc lựa chọn cũng phải tính đến đặc điểm và nhiệt độ của môi trường.

 

Mục đích của cổng nêm không chỉ đơn thuần là "chặn dòng chảy" mà còn để đạt được-ngăn chặn bong bóng trong điều kiện khắc nghiệt - bao gồm biến động áp suất, thay đổi nhiệt độ và hoạt động thường xuyên - thông qua các góc nêm chính xác, thiết kế cấu trúc phù hợp và vật liệu phù hợp.