Válvula borboleta triplo excêntrica: vantagens do projeto e princípio de funcionamento

Fonte：https://www.youtube.com/watch?v=sYbehFeAHKc

Nas válvulas borboleta concêntricas, o disco e a superfície de vedação são constantemente comprimidos e friccionados, o que provoca desgaste rápido e dificuldade de abertura e fechamento. A válvula borboleta excêntrica simples reduz essa compressão por meio do deslocamento axial, mas ainda ocorre atrito.

A válvula borboleta duplo excêntrica acrescenta outro deslocamento na direção radial, permitindo que o disco se afaste rapidamente da superfície de vedação e reduzindo significativamente o desgaste, embora seja necessário um fechamento preciso.

Para eliminar completamente o atrito, foi desenvolvida a válvula borboleta triplo excêntrica. Com um terceiro deslocamento, ela garante que o disco e a superfície de vedação permaneçam totalmente sem contato durante a operação, melhorando significativamente o desempenho de vedação e prolongando a vida útil.

Válvula borboleta triplo excêntrica Animação

Funcionamento da válvula borboleta triplo excêntrica

Os três deslocamentos de uma válvula triplo excêntrica são: deslocamento do eixo, deslocamento do centro da esfera e deslocamento da superfície de vedação.  

Deslocamento 1: A linha de centro da haste da válvula é deslocada da linha de centro da sede da válvula por uma determinada distância, garantindo a integridade da superfície de vedação.  

Deslocamento 2: A linha de centro da haste da válvula é deslocada da linha de centro do corpo da válvula, reduzindo o atrito entre os componentes de vedação durante a abertura e o fechamento.  

Deslocamento 3: A linha de centro do corpo da válvula é deslocada da linha de centro da superfície de vedação cônica da sede da válvula por um determinado ângulo, permitindo que o anel de vedação da válvula borboleta e a sede da válvula se afastem ou entrem em contato rapidamente durante a abertura e o fechamento, garantindo que não haja atrito nem compressão entre os componentes de vedação.

Devido ao terceiro deslocamento, o disco da válvula borboleta não entra em contato com a superfície de vedação do corpo da válvula durante a abertura e o fechamento, evitando o desgaste por raspagem e minimizando o torque necessário para operar a válvula. Esse ângulo de deslocamento também cria uma vedação superficial em forma de cunha, melhorando o desempenho da válvula borboleta sob altos diferenciais de pressão.

Projeto da válvula borboleta triplo excêntrica

A característica mais notável da válvula borboleta triplo excêntrica é sua operação sem interferência, o que significa que não ocorre raspagem nem desgaste durante a abertura e o fechamento. Portanto, o projeto dos três deslocamentos é crucial. O primeiro deslocamento está relacionado às dimensões estruturais do corpo da válvula e ao diâmetro da haste. O segundo e o terceiro deslocamentos são parâmetros fundamentais que garantem que não haja interferência durante a operação.

1.Quando o segundo deslocamento é aumentado, amplia-se a folga entre o disco da válvula borboleta e a superfície de vedação do corpo da válvula, permitindo que o disco se afaste com mais facilidade. No entanto, esse projeto gera um torque desequilibrado maior, aumentando o torque operacional total. Portanto, ao mesmo tempo que se garante o rápido afastamento do disco da superfície de vedação do corpo da válvula, o segundo deslocamento deve ser mantido o menor possível.

2.Se o ângulo do terceiro deslocamento for muito grande, o anel de vedação do disco da válvula borboleta ficará sujeito a forças desiguais, reduzindo o desempenho sob altos diferenciais de pressão. Por outro lado, se o ângulo for muito pequeno, podem ocorrer interferência e raspagem, afetando o desempenho de vedação e reduzindo a vida útil. Por exemplo, a Vanessa, renomada fabricante internacional italiana de válvulas borboleta triplo excêntricas, projeta o ângulo do terceiro deslocamento entre 10° e 12°

Par de vedação da válvula borboleta triplo excêntrica

Os pares de vedação das válvulas borboleta triplo excêntricas geralmente incluem vedações metálicas rígidas, vedações macias não metálicas, vedações multicamadas e vedações elásticas.

A escolha do par de vedação depende principalmente das propriedades do fluido, da temperatura e da classe de vazamento exigida. Em geral, quando a temperatura não excede 200°C, o fluido é limpo e não contém partículas abrasivas, e é necessário um bloqueio estanque, pode-se utilizar uma vedação macia não metálica.

Nos casos em que a temperatura é mais elevada ou o fluido é abrasivo, recomenda-se uma vedação metálica rígida. Ao utilizar uma vedação metálica rígida, a superfície de vedação do corpo da válvula precisa passar por um tratamento de endurecimento, como soldagem de revestimento ou aspersão de ligas duras sobre a superfície de vedação do corpo da válvula, para aumentar a dureza superficial e melhorar a resistência ao desgaste.

Além dos pontos de projeto mencionados acima, o projeto da válvula borboleta triplo excêntrica também deve considerar o impacto do fluido sobre a estrutura da válvula. Por exemplo, para pó de carvão, é necessária proteção contra poeira para a haste da válvula; para oxigênio, deve-se tratar da descarga estática das peças internas; para requisitos de segurança contra incêndio, é necessária uma vedação dupla, macia e rígida. Além disso, a haste da válvula deve ser projetada para evitar sua expulsão pela pressão interna. Durante o processo de projeto, é essencial considerar, tanto quanto possível, as condições reais do processo e o ambiente de trabalho para garantir que o produto final seja seguro, confiável e adequado às necessidades do usuário.

Vantagens da válvula borboleta triplo excêntrica

• Excelente desempenho de vedação: A vedação de uma válvula borboleta triplo excêntrica é obtida pela compressão entre as superfícies de vedação da válvula. Quanto maior o torque de fechamento, maior o nível de vedação, tornando possível o "vazamento zero".
• Atrito zero: O projeto reduz o atrito durante a abertura e o fechamento da válvula, prolongando significativamente sua vida útil.
• Alta capacidade de vazão: Devido às vantagens da estrutura triplo excêntrica, o diâmetro de passagem da válvula é maior, proporcionando uma vazão mais elevada.
• Projeto sem zona morta: Com atrito mínimo entre o disco e a sede da válvula, a válvula pode começar a regular a vazão praticamente desde uma abertura de 0 grau até 90 graus. Sua faixa de controle é mais de duas vezes superior à de uma válvula borboleta padrão, com a faixa de controle máxima excedendo 100:1.
• Resistência a altas temperaturas e pressões: As válvulas borboleta triplo excêntricas com vedação metálica podem operar em uma ampla faixa de temperaturas e pressões, geralmente de -196°C a 650°C e de PN10 a PN160 (ANSI CL 150 a CL1500).
• Longa vida útil: A vedação metal-metal da válvula borboleta triplo excêntrica oferece excelente resistência ao desgaste, mantendo sua forma durante longos períodos de operação. Além disso, a sede da válvula e o anel de vedação se afastam sem atrito no momento da abertura, resultando em uma vida útil extremamente longa.
• Desempenho ajustável: O grau de abertura e fechamento da válvula borboleta triplo excêntrica pode ser ajustado conforme necessário, tornando-a adequada para diversas tubulações industriais.

Desvantagens das válvulas borboleta triplo excêntricas

• Estrutura espessa do disco da válvula: O disco da válvula é relativamente espesso, resultando em maior resistência ao fluxo, o que o torna inadequado para tubulações de pequeno diâmetro abaixo de DN200.
• Impacto sobre a vedação em tubulações normalmente abertas: Em tubulações normalmente abertas, a superfície de vedação da sede da válvula fica diretamente exposta ao fluxo do fluido, o que pode desgastar com o tempo o anel de vedação laminado rígido multicamadas no disco da válvula, afetando o desempenho de vedação.
• Possibilidade de vazamento em fluxo reverso: A estrutura triplo excêntrica depende do torque do atuador para pressionar o disco da válvula contra a sede e obter a vedação. Na condição de fluxo direto, quanto maior a pressão do fluido, mais estanque é a vedação. No entanto, no fluxo reverso, à medida que a pressão do fluido aumenta, a pressão de contato entre o disco e a sede da válvula pode ficar menor do que a pressão do fluido, provocando vazamento.
• Custo mais elevado: Devido à sua estrutura mais complexa em comparação com as válvulas borboleta duplo excêntricas, as válvulas borboleta triplo excêntricas tendem a ser mais caras.

Aplicações das válvulas borboleta triplo excêntricas

Indústria petroquímica: As válvulas borboleta triplo excêntricas são amplamente utilizadas em sistemas de tubulação das indústrias petrolífera e química para interromper e regular gases e líquidos.

Setor de tratamento de água: Essas válvulas podem ser aplicadas em áreas como abastecimento municipal de água e tratamento de águas residuais, para regular e filtrar a qualidade da água.

Indústria alimentícia: As válvulas borboleta triplo excêntricas são comumente utilizadas na indústria alimentícia, como na produção de cerveja e bebidas, para controlar a vazão e a pressão durante o processo de fabricação.

Setor de proteção ambiental: Elas também são amplamente utilizadas no setor ambiental para controlar emissões em processos como tratamento de gases de exaustão e gestão de resíduos sólidos.

Com seu projeto sem atrito, desempenho de vedação superior e capacidade de lidar com condições extremas, as válvulas borboleta triplo excêntricas tornaram-se a escolha preferida em muitos setores. Embora sejam relativamente caras, sua longa vida útil e operação eficiente fazem delas a melhor opção para condições de trabalho complexas.

Union Valve é uma fabricante profissional de válvulas borboleta na China, oferecendo projetos personalizados para atender às especificações exatas dos clientes. Para mais informações, entre em contato conosco.

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