Οι βαλβίδες πεταλούδας είναι ένας τύπος περιστροφικής βαλβίδας που ανοίγει και κλείνει περιστρέφοντας ένα μέλος κλεισίματος σε σχήμα δίσκου (όπως κύκλο ή ορθογώνιο) μέσω 90 μοιρών ή παρόμοιας γωνίας. Έχουν μακρά ιστορία. Νωρίς, λόγω της κακής απόδοσης σφράγισης, οι βαλβίδες πεταλούδας χρησιμοποιήθηκαν κυρίως για ρύθμιση, όπως σε βαλβίδες καυσαερίων. Ωστόσο, με την έλευση ελαστικών υλικών σφράγισης όπως το συνθετικό καουτσούκ και η εις βάθος έρευνα σε μηχανισμούς σφράγισης, εμφανίστηκαν σφραγισμένες βαλβίδες πεταλούδας. Σήμερα, οι βαλβίδες πεταλούδας δεν χρησιμοποιούνται μόνο για ρύθμιση, αλλά και για σκοπούς σφράγισης.
Οι βαλβίδες πεταλούδας ξεχωρίζουν σε διάφορες εφαρμογές λόγω της απλής δομής τους, της αντίστασης στη θερμική παραμόρφωση, του ελαφρού, του μικρού χώρου κατοχής, του ταχείου ανοίγματος και του κλεισίματος, της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, της εξαιρετικής απόδοσης σφράγισης και της μεγάλης διάρκειας ζωής. Ιδιαίτερα στον τομέα των βαλβίδων μεγάλης διαμέτρου χαμηλής πίεσης, οι εφαρμογές τους είναι όλο και πιο διαδεδομένες. Είτε σε συστήματα ύδρευσης, συστήματα φυσικού αερίου, δημοτική μηχανική ή θερμική παραγωγή ενέργειας, βαλβίδες πεταλούδας διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο. Επιπλέον, με τις τεχνολογικές εξελίξεις, η ικανότητα που φέρει πίεση των βαλβίδων πεταλούδας έχει βελτιωθεί συνεχώς, με τις βαλβίδες της κλάσης 600 έως 1500 πεταλούδων.
Όσον αφορά τη σφράγιση, οι βαλβίδες πεταλούδας χρησιμοποιούν διάφορους μηχανισμούς. Μία μέθοδος είναι να χρησιμοποιήσετε μια προσαρμογή παρεμβολής για να δημιουργήσετε μια συγκεκριμένη πίεση για τη στενή σφράγιση. Μια άλλη προσέγγιση περιλαμβάνει άμεση εφαρμογή πίεσης ή ροπής για τη συμπίεση των επιφανειών σφράγισης, όπως ο σχεδιασμός των βαλβίδων πεταλούδας διπλής έκτασης και τριπλής έκτασης. Επιπλέον, χρησιμοποιείται το φαινόμενο Poisson, όπου η μεσαία πίεση δρα στον δακτύλιο σφράγισης για να επιτευχθεί σφράγιση. Επιπλέον, το "φαινόμενο εναλλαγής" των ελαστικών σωμάτων εφαρμόζεται επίσης ευρέως στον σχεδιασμό σφράγισης των βαλβίδων πεταλούδας.
Οι βαλβίδες πεταλούδας μπορούν να ταξινομηθούν με διαφορετικούς τρόπους. Για παράδειγμα, με βάση το σκοπό και τη λειτουργία τους, μπορούν να χωριστούν σε τύπους κλεισίματος και ρύθμισης. Από την άποψη της δομής, μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε βαλβίδες κεντρικής γραμμής, μονής έκκεντρου, διπλή έκκεντρου και τριπλής έκδοσης πεταλούδας. Με το υλικό σφράγισης, ταξινομούνται περαιτέρω σε σφραγισμένες με καουτσούκ, σφραγισμένες με PTFE και βαλβίδες πεταλούδας με μεταλλική σφραγίδα.
Οι σφραγισμένες βαλβίδες πεταλούδας είναι ένας σημαντικός τύπος επειδή τα ζεύγη σφράγισης τους μπορεί να είναι σκληρές σφραγίδες μεταξύ μετάλλων ή μαλακών σφραγίδων μεταξύ μετάλλων και καουτσούκ ή πλαστικού. Ο δακτύλιος σφράγισης μπορεί να τοποθετηθεί είτε στην πλάκα πεταλούδας είτε στο σώμα της βαλβίδας.
Ανάλογα με τη θέση της πλάκας πεταλούδας στη βαλβίδα, αυτές οι βαλβίδες μπορούν να χωριστούν περαιτέρω σε κεντρικά συμμετρικές, μετατοπισμένες (συμπεριλαμβανομένων των μονοκατοικημένων, διπλών και τριπλών κέντρων) και κεκλιμένων τύπων. Μεταξύ αυτών, η βαλβίδα Butterfly Centerline είναι ένας κοινός τύπος. Ο άξονας του στελέχους της βαλβίδας και το κεντρικό επίπεδο της πλάκας πεταλούδας βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο και διασταυρώνονται κάθετα με την κεντρική γραμμή του αγωγού σώματος βαλβίδων. Δεδομένου ότι οι περιοχές και στις δύο πλευρές της πλάκας πεταλούδας κατανέμονται συμμετρικά γύρω από τον άξονα του στελέχους της βαλβίδας, η βαλβίδα πεταλούδας κεντρικής γραμμής παρέχει αμφίδρομη σφράγιση με χαμηλή αντίσταση ροής και μικρές ροπές ανοίγματος και κλεισίματος. Αυτό το καθιστά ευρέως ευνοημένο σε μικρές και μεσαίες εφαρμογές. Ωστόσο, λόγω της συχνής τριβής στην κεφαλή του άξονα, η φθορά εμφανίζεται ταχέως, ενδεχομένως οδηγώντας σε διαρροές. Για να αντιμετωπιστεί αυτό το ζήτημα, η κεφαλή του άξονα είναι μερικές φορές επενδεδυμένη με φιλμ PTFE ή εξοπλισμένο με πηγές για να αντισταθμίσει τη φθορά. Αξίζει να σημειωθεί ότι εάν μια βαλβίδα πεταλούδας κεντρικής γραμμής υιοθετεί μια μέθοδο σφράγισης μετάλλου σε μέταλλο, η σφράγιση γίνεται πιο δύσκολη. Αντίθετα, οι βαλβίδες πεταλούδας κεκλιμένων και μετατόπισης, αν και απαλλαγμένες από τριβές κεφαλής άξονα, έχουν σχετικά υψηλότερη αντοχή ροής και ροπές σφράγισης.
Η βαλβίδα πεταλούδας μεμονωμένων πεταλούδων είναι σχεδιασμένη έτσι ώστε ο άξονας της βαλβίδας να αποκλίνει από το κεντρικό επίπεδο της πλάκας πεταλούδας, σχηματίζοντας μία μοναδική εκκεντρότητα. Αυτός ο σχεδιασμός αλλάζει την κατάσταση όπου τα άνω και κάτω άκρα της πλάκας πεταλούδας βασίζονται στον άξονα της βαλβίδας ως άξονα, εξαλείφοντας έτσι τα προβλήματα τριβής, φθοράς και διαρροής στα άκρα του άνω και κάτω άξονα. Παρ 'όλα αυτά, η επίδραση σφράγισης μιας βαλβίδας πεταλούδας ενός εκκαθάρισης δεν είναι ομοιόμορφη προς τις δύο κατευθύνσεις. Συνήθως, η σφράγιση είναι ευκολότερη στην επίτευξη προς την κατεύθυνση προς τα εμπρός (από τον άξονα της βαλβίδας στην επιφάνεια σφράγισης), ενώ η διαρροή μπορεί να εμφανιστεί προς την αντίθετη κατεύθυνση λόγω της έλλειψης υποστήριξης από την επιφάνεια σφράγισης. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας μια μαλακή σφραγίδα από καουτσούκ και αξιοποιώντας την ελαστικότητά του, η αμφίδρομη σφράγιση μπορεί να επιτευχθεί αποτελεσματικά. Αυτός ο μηχανισμός επαφής σφράγισης είναι παρόμοιος με μια "μπάλα στον κώνο", εξασφαλίζοντας ότι υπάρχουν πάντα δύο σημεία επαφής σε διάφορα ανοίγματα της πλάκας πεταλούδας. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτά τα δύο σημεία μπορούν να φορούν πιο γρήγορα κατά τη διάρκεια της ρύθμισης, επηρεάζοντας αρνητικά το αποτέλεσμα σφράγισης. Εάν χρησιμοποιείται μια σκληρή σφραγίδα μετάλλου, το ζευγάρωμα δύο θετικών κώνων μπορεί να παρεμβαίνει κατά τη διάρκεια της περιστροφής της πλάκας πεταλούδας, καθιστώντας δύσκολη την εμφάνιση και το κλείσιμο. Το χαρακτηριστικό σχεδιασμού αυτού του τύπου βαλβίδας πεταλούδας είναι ότι ο άξονας της βαλβίδας αποκλίνει από το κεντρικό επίπεδο της πλάκας πεταλούδας, σχηματίζοντας μια ενιαία εκκεντρότητα, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση σφράγισης.
Double-Eccentric Butterfly Valve
Ο σχεδιασμός της βαλβίδας διπλή έκταση πεταλούδας βελτιστοποιεί περαιτέρω το φαινόμενο σφράγισης. Αντισταθμίζοντας τον άξονα της βαλβίδας κατά ορισμένη απόσταση, η γραμμή που συνδέει τον άξονα και το σημείο σφράγισης σχηματίζει μια αμβλεία γωνία (μεγαλύτερη από 90 μοίρες) με την επιφάνεια σφράγισης. Αυτός ο σχεδιασμός όχι μόνο εξαλείφει τις παρεμβολές κατά τη διάρκεια της σφράγισης, αλλά επίσης επιτυγχάνει μια αυστηρότερη σφράγιση καθώς η βαλβίδα είναι κλειστή, δημιουργώντας μια μεγαλύτερη συμπιεστική δύναμη στην επιφάνεια σφράγισης. Επιπλέον, όταν ανοίγει η βαλβίδα διπλής έκτασης πεταλούδας, η επιφάνεια στεγανοποίησης της πλάκας πεταλούδας διαχωρίζεται γρήγορα από το κάθισμα της βαλβίδας, μειώνοντας σημαντικά την επαφή και την απόξεση. Αυτός ο σχεδιασμός επιτρέπει επίσης την εφαρμογή μιας βαλβίδας με μεταλλική σφραγίδα.
Triple-Eccentric Butterfly Valve
Η βαλβίδα πεταλούδας τριπλής έκτασης διαθέτει ένα έξυπνο σχέδιο που περιστρέφει τη θετική γωνία κώνου σε μια κλίση γωνία κώνου, μειώνοντας την εκκεντρικότητα και το άνοιγμα της ροπής. Ωστόσο, η πραγματική θέση του άξονα πρέπει ακόμα να καθοριστεί μέσω της τρισδιάστατης ανάλυσης κίνησης για να διασφαλιστεί ότι οι επιφάνειες σφράγισης δεν παρεμβαίνουν μεταξύ τους. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο δακτύλιος στεγανοποίησης της βαλβίδας πεταλούδας τριπλής έκτασης έχει σχεδιαστεί με ευέλικτα και μπορεί να είναι είτε πολλαπλών στρωμάτων είτε με μορφή δακτυλίου σχήματος U ή O, παρόμοιο με το σχεδιασμό Neles. Τα μη μεταλλικά υλικά όπως το καουτσούκ και το PTFE είναι επίσης βιώσιμες επιλογές για τον δακτύλιο στεγανοποίησης. Ωστόσο, δεν είναι απαραίτητο να υιοθετηθεί ένα τριπλό-εκκεντρικό σχέδιο για να χρησιμοποιηθεί αυτά τα μη μεταλλικά ελαστικά υλικά σφράγισης. Ένα μοναδικό χαρακτηριστικό αυτού του σχεδιασμού βαλβίδας πεταλούδας είναι ότι η πλάκα πεταλούδας μπορεί να αφαιρεθεί. Για να εξασφαλιστεί η αποτελεσματικότητα της σφράγισης, η βαλβίδα είναι εξοπλισμένη με δύο σετ δαχτυλιδιών σφράγισης, ένα μπροστά και ένα στο πίσω μέρος. Σε καθημερινή χρήση, εάν ένα σύνολο δαχτυλιδιών σφράγισης είναι κατεστραμμένο, οι χρήστες μπορούν εύκολα να αντικαταστήσουν το κατεστραμμένο μέρος χωρίς να χρειάζεται να αφαιρέσουν ολόκληρη τη βαλβίδα.
Βαλβίδα πεταλούδας Four-Way
Η βαλβίδα πεταλούδας τεσσάρων κατευθύνσεων είναι μέλος της οικογένειας βαλβίδων πεταλούδας, που διακρίνεται από τα τέσσερα κανάλια της, τα οποία του επιτρέπουν να αλλάζει ευέλικτα την κατεύθυνση ροής του μέσου. Σε εφαρμογές, όπως η πλύση του νερού ψύξης σε συμπυκνωτές σταθμών ηλεκτρικής ενέργειας, η βαλβίδα πεταλούδας τεσσάρων κατευθύνσεων αποδεικνύει την εξαιρετική καταλληλότητά της. Αυτή η βαλβίδα είναι εξοπλισμένη με δακτυλίους διπλής σφράγισης στην πλάκα πεταλούδας για να εξασφαλιστεί εξαιρετική απόδοση σφράγισης τόσο στην είσοδο όσο και στην έξοδο. Διαθέτει επίσης μια λειτουργία διέλευσης νερού μεσαίου θαλάμου, η οποία ενισχύει περαιτέρω το αποτέλεσμα σφράγισης. Ιδιαίτερα κατάλληλο για το χειρισμό μέσων νερού και φυσικού αερίου, χρησιμοποιείται συχνά ως βαλβίδα κενού. Αυτός ο σχεδιασμός έχει εφαρμοστεί από το Showa στην Ιαπωνία και εφαρμόστηκε στο σταθμό παραγωγής ενέργειας της Shanghai Shidongkou. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού του συστήματος, πρέπει να δοθεί προσοχή για να αποφευχθεί η ρέον του νερού πίσω στον ατμοστρόβιλο όταν ανοίξει η βαλβίδα, προστατεύοντας έτσι τις λεπίδες από τη βλάβη.