Cuando están en uso, las válvulas de control a menudo experimentan fallas como un apagado deficiente y fugas excesivas. Además de las fugas causadas por bloqueos, diferencial de presión permitido insuficiente, etc., la gran mayoría de estos problemas se deben a defectos estructurales y una selección inadecuada de la válvula de control. La industria moderna impone exigencias cada vez mayores a las válvulas de control, y las aplicaciones de alta demanda requieren capacidades de cierre específicas. Por lo tanto, la función de cierre es una característica operativa crucial y un indicador de calidad intrínseco de una válvula de control (para clasificación y estándares de grados de cierre, consulte los documentos pertinentes). Por lo tanto, se debe prestar especial atención a este aspecto.
I. Selección de Tipo Estructural
Una de las principales desventajas de las válvulas de control con doble sellado (como válvulas con doble asiento, válvulas con manguito con doble sellado, etc.) son las fugas excesivas. Sin embargo, antes de la década de 1980, prevalecían las válvulas de manguito. Sin embargo, las válvulas de manguito tenían muchas deficiencias: numerosas piezas, poca confiabilidad, difícil adquisición de repuestos, difícil mantenimiento y rendimiento de cierre insatisfactorio. En realidad, se trataba de un enfoque de diseño defectuoso; sería mejor lograr el resultado deseado mediante ajustes externos en lugar de realizar modificaciones tan complejas dentro del “corazón” del cuerpo de la válvula. Por lo tanto, se debe elegir válvulas de control con sello único. Esto resuelve los problemas de sellado, confiabilidad, mantenimiento y repuestos. En este punto, la atención se centra en abordar la mayor fuerza desequilibrada del medio sobre la válvula. Esto se puede resolver simplemente usando un potente actuador de pistón y un vástago de válvula más grueso. Esta solución externa es claramente mucho más fácil que las modificaciones internas complejas; es más una cuestión de enfoque que de método. En la década de 1990, la gente comenzó a buscar válvulas de cierre con estructuras más simples y sellado más confiable. En ese momento, se descubrió que las válvulas rotativas eran superiores a las válvulas lineales (válvulas de un solo asiento, válvulas de manguito, válvulas de compuerta), lo que llevó al desarrollo de válvulas de mariposa de cierre triple excéntricas, válvulas de cierre de función completa y válvulas de bola de cierre selladas con fuerza.
II. Selección de superficies de sellado
(1) Sellado presencial:
En los núcleos de válvulas de émbolo comunes, la superficie de sellado es una pequeña superficie cónica de 60° y el asiento de la válvula también es una pequeña superficie cónica de 60°. El ancho de esta pequeña superficie cónica suele estar entre 0,5 mm y 2 mm. Para garantizar un buen sellado, las dos superficies cónicas deben estar en buen contacto. Sin embargo, en realidad, siempre se ve afectado por errores de mecanizado (como concentricidad, falta de redondez e inclinación), lo que da como resultado un rendimiento de sellado inferior al ideal. La tasa de fuga de este tipo de válvula suele ser de 10-4 y puede alcanzar 10-6 después de un rectificado de precisión, logrando sólo un nivel de sellado relativamente bueno.
(2) Sellado esférico:
Esto utiliza la rotación esférica del núcleo de la válvula para tangente con la pequeña superficie cónica del asiento de válvula fijo, lo que da como resultado un contacto de línea entre ellas, que es mejor que el sellado cara a cara descrito anteriormente. Las válvulas ultraligeras de función completa y las válvulas de mariposa de sellado esférico lanzadas por Hualin Company se fabrican utilizando este enfoque, con tasas de fuga que alcanzan 10-6 a 10-8, y válvulas de mariposa de triple excéntrica de alto rendimiento que alcanzan hasta 10-8, o incluso cero fugas.
III. Selección de Materiales de Sellado
(1) Sellado suave
A excepción de las válvulas revestidas resistentes a la corrosión, las válvulas generales selladas suavemente se refieren a válvulas en las que el núcleo de la válvula o el asiento de la válvula utilizan materiales no metálicos (principalmente politetrafluoroetileno, pero también caucho, etc.) para sellar.
(2) Sellado duro
El sellado duro con soldadura por recubrimiento de aleación resistente al desgaste es la mejor opción para válvulas de cierre.
(1) El sellado suave proporciona un buen rendimiento de cierre, pero no es adecuado para medios que contienen partículas. Una vez rayado, las fugas aumentarán drásticamente. Por lo tanto, siempre que sea posible se debe utilizar un sellado duro. El sellado duro de válvulas ultraligeras de función completa puede alcanzar de 10-7 a 10-8, y las válvulas de mariposa de triple excéntrica pueden lograr cero fugas.
(2) Consideración de la resistencia al desgaste del sellado: Además de seleccionar el sellado duro, para válvulas de control de tipo apagado que requieren una tasa de fuga de 10-6 o superior, se debe (o se debe) aplicar soldadura de superposición de aleación resistente al desgaste para mejorar la resistencia al desgaste, resistencia a la erosión y resistencia al rayado del sello, aumentando así la vida útil de la válvula.
(3) Las válvulas de control de cierre para medios de alta temperatura se ensamblan a temperatura ambiente y funcionan a altas temperaturas, con cambios de temperatura de varios cientos de grados. La expansión térmica cambiará la presión de sellado establecida durante el montaje. Si está demasiado apretado, la superficie de sellado se atascará, provocando abrasión y desgarro intensos durante el movimiento; si está demasiado flojo, la presión de sellado es insuficiente. En ambos casos, las fugas aumentarán bruscamente. La mejor solución es utilizar un asiento de válvula elástica para absorber las diferencias provocadas por este cambio. Generalmente existen tres tipos de soluciones de sellado elásticas: 1 tipo resorte; 2 anillos metálicos flexibles; 3 asientos de válvula elásticos rígidos-flexibles. Este último es el mejor, ya que combina flexibilidad para superar la expansión térmica con rigidez y aleación resistente al desgaste para mejorar la confiabilidad de la superficie de desgaste.
(4) Para medios erosivos que contienen partículas, el núcleo de la válvula debe diseñarse para evitar la erosión directa del medio de alta velocidad. Las válvulas de carrera recta y las válvulas de mariposa no tienen esta función, mientras que la válvula ultraligera con todas las funciones y rotación excéntrica sí la tiene. En este caso, se deben seleccionar los dos últimos tipos de válvulas.
(5) Para sellos duros, debe haber una diferencia suficiente en dureza; Los materiales de la misma dureza “no cederán” entre sí y son propensos a rayarse.
(6) El actuador debe tener mayor empuje y rigidez para garantizar un funcionamiento suave.
V. Tipos de válvulas principales para válvulas de cierre
Con base en el análisis anterior, los principales tipos de válvulas para válvulas de cierre son los siguientes. Al seleccionar una válvula de cierre, se deben considerar de manera integral varios parámetros como la tasa de fuga, el tipo de medio, la temperatura media, el coeficiente de flujo y la rentabilidad. En el siguiente orden de preferencia, primero se debe considerar el control de sellado duro, seguido de cómo se logra la función de cierre de la válvula de control y luego los sellos blandos.
(1) Válvula de control de ultraligeros con todas las funciones
(2) Válvula de mariposa de sellado duro de metal triple excéntrico
(3) Válvula de mariposa con sello esférico de doble excéntrico
(4) Válvula de bola
(5) Válvula rotativa excéntrica
(6) Válvula monoplaza
(7) Válvula de manguito monoplaza
(8) Válvula de sellado suave
