Aumentando a eficiência das válvulas: válvulas borboleta concêntricas, duplo excêntricas e triplo excêntricas explicadas

12 de julho de 2024
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Uma válvula borboleta é um tipo de válvula cujo mecanismo de fechamento (disco da válvula ou placa borboleta) é um disco que gira ao redor do eixo da válvula para abrir e fechar a válvula. É utilizada principalmente para bloqueio e estrangulamento em tubulações. De acordo com as diferenças estruturais, as válvulas borboleta podem ser classificadas em três tipos: válvulas borboleta concêntricas, válvulas borboleta duplo excêntricas e válvulas borboleta triplo excêntricas.

Visão geral

A visão geral das válvulas borboleta concêntricas, duplo excêntricas e triplo excêntricas mostra uma progressão na qual a abertura e o fechamento da válvula se tornam cada vez mais fáceis, enquanto o desgaste da superfície de vedação diminui. Ao ajustar a posição do eixo do disco da válvula, os estados de vedação e abertura da válvula borboleta são modificados. Nas mesmas condições, o torque sobre a válvula aumenta em cada tipo nos diferentes graus de abertura, enquanto o ângulo de rotação necessário para que o disco da válvula se desprenda da vedação durante a abertura diminui progressivamente.

Quais são as características estruturais da válvula borboleta concêntrica, da válvula borboleta duplo excêntrica e da válvula borboleta triplo excêntrica?

Válvula borboleta concêntrica

A característica estrutural de uma válvula borboleta concêntrica é que o eixo da haste da válvula, o centro do disco e o centro do corpo da válvula ficam na mesma posição. Em geral, é preferível utilizar uma válvula borboleta concêntrica sempre que possível. Isso ocorre porque as válvulas borboleta concêntricas apresentam requisitos relativamente baixos de vedação, tanto em termos de estrutura quanto de operação, o que as torna produtos padronizados. Para superar a compressão e a raspagem e garantir o desempenho de vedação, as sedes das válvulas borboleta concêntricas geralmente são fabricadas com materiais elásticos, como borracha ou PTFE, tornando-as válvulas borboleta de vedação macia. Isso limita o uso das válvulas borboleta concêntricas em termos de temperatura.

Válvula borboleta duplo excêntrica

As válvulas borboleta duplo excêntricas são atualmente o tipo de válvula borboleta mais utilizado. Sua característica estrutural é que o eixo da haste da válvula fica deslocado tanto do centro do disco quanto do centro do corpo da válvula. O projeto duplo excêntrico permite que o disco da válvula se desprenda rapidamente da sede quando é aberto, reduzindo significativamente a compressão e a raspagem excessivas e desnecessárias entre o disco e a sede. Isso reduz o torque de abertura, minimiza o desgaste e prolonga a vida útil da sede. As válvulas borboleta duplo excêntricas também podem utilizar sedes metálicas, o que amplia sua aplicação para áreas de alta temperatura. No entanto, como seu princípio de vedação se baseia na vedação posicional, em que as superfícies de vedação do disco e da sede ficam em contato linear e o efeito de vedação é obtido pela deformação elástica causada pela compressão da sede pelo disco, elas exigem um posicionamento de fechamento muito preciso (especialmente no caso de sedes metálicas). Isso resulta em baixa capacidade de suportar pressão, razão pela qual as válvulas borboleta são tradicionalmente consideradas inadequadas para alta pressão e propensas a vazamentos significativos.

Double eccentric butterfly valve

Resumo：O projeto duplo excêntrico permite que o disco da válvula se desprenda rapidamente da sede quando é aberto, reduzindo significativamente a compressão e a raspagem excessivas e desnecessárias entre o disco e a sede. Isso também reduz o torque de abertura, minimiza o desgaste e prolonga a vida útil da sede.

Válvula borboleta triplo excêntrica

De acordo com as diferentes características dos materiais de vedação para altas e baixas temperaturas, os materiais de vedação rígida são mais adequados para ambientes de alta temperatura, enquanto os materiais de vedação macia são mais indicados para alcançar vazamento zero. Para resolver o conflito entre alta temperatura e vazamento zero nas válvulas borboleta duplo excêntricas, os engenheiros realizaram pesquisas aprofundadas e implementaram um terceiro projeto excêntrico. A característica estrutural da válvula borboleta triplo excêntrica é que, além da haste e do eixo duplo excêntricos, o eixo cônico da superfície de vedação do disco é ajustado adicionalmente em relação ao eixo cilíndrico do corpo. Por meio de um projeto cuidadoso, a seção transversal de vedação do disco em uma válvula borboleta triplo excêntrica passa de uma forma circular para uma forma elíptica, obtendo assim assimetria no formato da superfície de vedação. Um lado fica paralelo à linha central do corpo, enquanto o outro lado fica inclinado em relação à linha central do corpo. Essa otimização estrutural permite que a válvula borboleta triplo excêntrica mantenha excelente desempenho de vedação mesmo em ambientes de alta temperatura. Abaixo está o desenho de projeto da válvula borboleta triplo excêntrica para sua referência:

Triple eccentric butterfly valve first eccentric

A primeira excentricidade - a excentricidade entre o eixo da haste da válvula e a superfície de vedação

Triple eccentric butterfly valve second eccentric

A segunda excentricidade - a excentricidade entre o eixo da haste da válvula e o centro do corpo da válvula

Triple eccentric butterfly valve third eccentric

A terceira excentricidade - o eixo de rotação da superfície de vedação é excêntrico em relação ao eixo do canal do corpo da válvula

Double eccentric butterfly valve working principle diagram

Desenho da válvula borboleta triplo excêntrica

Resumo: A primeira excentricidade da válvula borboleta triplo excêntrica posiciona o eixo da válvula atrás do eixo do disco, permitindo que a vedação envolva completa e firmemente toda a sede da válvula.

A segunda excentricidade desloca a linha central do eixo da válvula em relação às linhas centrais da tubulação e da válvula, evitando interferência durante a abertura e o fechamento da válvula.

A terceira excentricidade desloca o eixo cônico da sede da válvula em relação à linha central do eixo da válvula, eliminando o atrito durante a abertura e o fechamento e obtendo uma vedação por compressão uniforme e consistente ao redor de toda a sede da válvula.

A válvula borboleta triplo excêntrica altera fundamentalmente o método de vedação, passando da vedação posicional tradicional para a vedação por torque. Esse novo método de vedação não depende mais da deformação elástica da sede da válvula, mas inteiramente da pressão da superfície de contato da sede para obter o efeito de vedação. Como resultado, ele resolve o problema de vazamento zero com sedes metálicas. Além disso, a pressão da superfície de contato é proporcional à pressão do fluido, proporcionando à válvula resistência a alta pressão e alta temperatura.

Como escolher entre válvulas borboleta duplo excêntricas e triplo excêntricas?

Aplicações das válvulas borboleta duplo excêntricas

As válvulas borboleta duplo excêntricas possuem sedes removíveis e podem ser fabricadas com materiais resistentes à corrosão, à luz e ao envelhecimento, dependendo das propriedades físicas e químicas dos diferentes fluidos. Elas são amplamente utilizadas em abastecimento de água e drenagem, esgoto, construção, ar-condicionado, petróleo, indústria química, alimentos, produtos farmacêuticos, têxteis, fabricação de papel, energia hidrelétrica, embarcações, metalurgia e sistemas de energia, atuando como dispositivos de regulagem e bloqueio em tubulações de fluidos.

As válvulas borboleta duplo excêntricas geralmente utilizam PTFE (politetrafluoretileno) como material da sede de vedação. Também podem utilizar sedes de vedação metálicas para ampliar sua aplicação em áreas de alta temperatura. No entanto, as válvulas borboleta duplo excêntricas com sede metálica ainda possuem uma estrutura de vedação posicional, na qual a superfície de vedação do disco e da sede apresenta contato linear. Portanto, elas não conseguem suportar alta pressão. Seu uso em sistemas de alta pressão pode resultar em vazamentos significativos. Assim, as válvulas borboleta duplo excêntricas com sede metálica devem ser evitadas em sistemas de alta pressão ou que exijam bloqueio estanque.

Aplicações das válvulas borboleta triplo excêntricas

As válvulas borboleta triplo excêntricas, com desempenho de vedação otimizado e resistência a altas temperaturas, são amplamente utilizadas em várias tubulações críticas nos principais setores industriais. Esses setores incluem extração de petróleo e gás, plataformas offshore, refino de petróleo, petroquímica, produtos químicos inorgânicos, geração de energia e controle de processos em indústrias na China e em todo o mundo.

Considerações finais

As válvulas borboleta duplo excêntricas e triplo excêntricas diferem significativamente no projeto estrutural, nos princípios de funcionamento e nos cenários de aplicação. As válvulas borboleta duplo excêntricas são adequadas para pressão média a baixa e controle geral de fluidos, enquanto as válvulas borboleta triplo excêntricas são projetadas para pressões mais elevadas e condições mais exigentes. Escolher e aplicar a válvula adequada é fundamental para garantir o funcionamento correto e a segurança do sistema.

Devido à estrutura e à tecnologia de fabricação mais complexas das válvulas borboleta triplo excêntricas, elas são mais caras do que as duplo excêntricas. Portanto, em aplicações práticas, selecionar o tipo de válvula mais adequado com base nas necessidades específicas e nas condições de operação é uma decisão importante.

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