Kas ir tauriņa vārsts

Rūpnieciskos lietojumos vārstiem kā galvenajām ierīcēm šķidruma plūsmas kontrolei ir būtiska loma. Ar zinātnes un tehnoloģijas attīstību vārstiem tiek izvirzītas augstākas prasības, īpaši vārstiem, ko izmanto specializētām lietojumprogrammām, kuriem ir vēl svarīgāka loma. Tauriņu vārsti, kā galvenie komponenti vārstu saimē, ir guvuši plašu izmantošanu vairākās nozarēs, ņemot vērā to unikālo priekšrocību. Pneimatisko tauriņu vārsti ir visplašāk izmantotie tipi. Šīs ierīces, kurām raksturīga to vienkāršā struktūra, kompaktais lielums, viegls svars, ātra atvēršana un aizvēršana, kā arī elastīga darbība, efektīvi kontrolē un izslēdz šķidruma plūsmu. Nesenā datoru un tīkla tehnoloģiju attīstība un briedums daudzās jomās ļāva izrāvienus tauriņu vārstos.Tauriņu vārstispēlē būtisku lomu tādās nozarēs kā ūdens piegāde un kanalizācija, naftas ķīmijas, enerģijas ražošana un metalurģija, kā arī civilās lietojumprogrammās, piemēram, gaisa kondicionēšanai un ugunsdrošībai. Nepārtraukti uzlabojot manas valsts ekonomiku, rūpniecības attīstība ir sākusi jaunu posmu. Tāpēc - dziļuma pētījumos par tauriņu vārstu darba mehānismu ir izšķiroša nozīme šo ierīču visaptverošākai izpratnei un pielietošanai, kā arī rūpnieciskās ražošanas efektivitātes un drošības uzlabošanai.

(I) Diska struktūra
Tauriņa vārsta disks parasti ir veidots kā plāna, apļveida plāksne. Šis dizains nodrošina salīdzinoši zemu pretestību, pārvietojoties cauri šķidrumam. Ir daudz veidu, kā savienot disku ar vārsta kātu, ieskaitot tapu un galvenos savienojumus. Lai diska nokristies vai sabojātu, skrūvju pievelkšanai tiek izmantots stiprinājuma uzgrieznis, lai saglabātu savu stāvokli, un, lai sasniegtu blīvējumu, diska uzturēšanai tiek izmantots atspere noteiktā leņķī. Izmantojot šos savienojuma paņēmienus, disks tiek droši piestiprināts pie vārsta kāta un griežas sinhroni ar kātu, sasniedzot vēlamo atveres un aizvēršanas efektu. Tā kā tapa un atslēga ir izgatavota no stingriem materiāliem, tos var viegli samierināt vai kniedēt. Piemēram, dažos mazos tauriņa vārsta dizainos PIN savienojuma izmantošana ne tikai nodrošina stabilu savienojumu, bet arī vienkāršo uzstādīšanu un izjaukšanu.
Ii) iedarbināšanas metode

• Manuāla iedarbināšana

Manuāla iedarbināšana tiek uzskatīta par vienu no visizplatītākajām tauriņu vārstu iedarbināšanas metodēm. Tomēr šis strukturālais dizains ir pakļauts traucējumiem, izraisot tādas problēmas kā nestabilitāte vai neveiksme. Starp tiem roktura iedarbināšanas metode ir vienkārša un intuitīva. Operators pagriež rokturi, lai pagrieztu vārsta kātu, tādējādi pagriežot vārsta disku. Projektējot roktura garumu un formu, bieži tiek ņemti vērā ergonomiskie principi, padarot operatora vieglāku griezes momentu. Šī pārraides metode arī izvairās no trokšņa, kas saistīts ar tradicionālajiem mehāniskajiem savienojumiem. Tārpu pārnesumu piedziņa ir īpaši piemērota lietojumprogrammām, kurām nepieciešams liels griezes moments. Tas izmanto tārpa pārnesuma pārraides koeficientu, lai pastiprinātu salīdzinoši nelielu ieejas griezes momentu, efektīvi iedarbinot vārsta kātu un disku. Piemēram, dažos lielos tauriņa vārsta dizainos, ņemot vērā diska smago svaru, tārpa pārnesuma izmantošana var efektīvi samazināt operatora stresu.

• Elektriskā piedziņa

Elektriskie diskdziņi izmanto elektrisko izpildmehānismu, lai pārveidotu elektrisko jaudu mehāniskā spēkā, kas savukārt iedarbina vārsta kātu un disku. Elektriskie izpildmehānismi ir hidraulisko sistēmu izpildmehānisma veids, un tam ir būtiska loma hidrauliskās vadības sistēmās, tieši ietekmējot vispārējo sistēmas veiktspēju un uzticamību. Elektriskie izpildmehānismi parasti sastāv no vairākiem komponentiem, ieskaitot elektromotoru, ātruma reduktoru un pozīcijas sensoru. Elektriskais pievads ir savienots ar vārstu, izmantojot savienojumu, kas uzstādīts uz motora. Elektromotors kā strāvas avots vēl vairāk pagriež vārsta kātu pēc palēnināšanās un griezes momenta - palielinājās ar ātruma reduktoru. Kad vārsta atvere ir jāpielāgo, pozīcijas sensors nosaka vārsta diska relatīvo pārvietojumu. Šis pozīcijas sensors nodrošina reālu - laika informāciju vārsta diska stāvoklī, ļaujot precīzi kontrolēt tā atvēršanas un aizvēršanas leņķus. Ar elektronikas, datoru, sakaru un servo vadības tehnoloģiju uzlabošanu tradicionālās vārstu vadības sistēmas vairs nespēj izpildīt mūsdienu rūpnieciskās ražošanas prasības. Elektriskie izpildmehānismi pakāpeniski aizstāj mehāniskos izpildmehānismus un kļūst par galveno vārsta tehnoloģiju. Dažās augsti automatizētās rūpniecības sistēmās elektriski balstītus tauriņa vārstus var saistīt ar citām iekārtām, lai uzlabotu ražošanas efektivitāti.

• Pneimatiska iedarbināšana

Pneimatiskās iedarbināšanas darbības princips ir tāds, ka saspiestais gaiss virza virzuli, kas savukārt virza vārsta kātu un disku, lai atvērtu un aizvērtu. Pneimatiskie izpildmehānismi darbojas, kontrolējot vārstus, lai sasniegtu dažādas kustības noteiktos gaisa spiediena un plūsmas apstākļos. Galvenās pneimatiskā izpildmehānisma sastāvdaļas ir cilindrs, virzulis un pavasaris. Tos var izmantot, lai kontrolētu vārstu un citu mehānisko aprīkojuma atvēršanu un aizvēršanu. Kad saspiestais gaiss nonāk cilindrā, tas virza virzuli, pārvarot atsperes pretestību un izraisot vārsta kātu un disku pagriezties. Atklāšanas un slēgšanas procesa laikā virzuļa virzošā kustība rada spiediena starpību, izraisot diska atvēršanu vai aizvēršanu. Kad saspiestais gaiss ir izsmelts no cilindra, pavasara elastība liek virzuļam atgriezties sākotnējā stāvoklī, aizverot disku. Tāpēc pneimatiskie izpildmehānismi ir tipisks izpildmehānisma veids. Pneimatiskās iedarbināšanas tehnoloģija ir labvēlīga tās ātrai reakcijai, veiklībai un augstajai drošībai, jo īpaši lietojumprogrammās ar stingriem uguns un sprādziena aizsardzības standartiem.

(Iii) Darbības process
Tauriņa vārsta disks parasti griežas no 0 līdz 90 grādiem no pilnībā aizvērta līdz pilnībā atvērtam (vai otrādi). Slēgtā stāvoklī disks ir cieši pie sēdekļa, pārtraucot šķidruma plūsmu. Kad šķidrums nonāk cauruļvadā, vārsta strukturālo īpašību un barotnes raksturīgā gravitācijas dēļ, diskā var iespraust šķidrumu vai gāzi, kā rezultātā tiek zaudēta plūsma un spiediens. Kad disks sāk griezties, sprauga starp to un vārsta sēdekli pakāpeniski paplašinās, palielinoties rotācijas leņķim, vienlaikus paplašinot šķidruma pārejas laukumu. Kad vārsta korpuss ir atvērts, spiediena diferenciālis izraisa šķidruma noplūdi uz āru gar vārsta kātu un galu galā sasniedz blīvējuma virsmu, ļaujot šķidrumam vienmērīgi ieplūst vārsta dobumā. Kad disks griežas noteiktā leņķī (piemēram, 45 grādos), šķidruma pārejas laukums izplešas noteiktā līmenī, ļaujot šķidrumam plūst vienmērīgāk. Pēc vārsta atvēršanas disks turpina griezties spiediena un atsperes spēka dēļ, līdz vārsta korpusā tiek izveidota negatīva spiediena zona, ļaujot šķidrumam iekļūt šķidruma pārejā un plūst šajā virzienā. Kad disks sasniedz 90 grādu rotācijas leņķi, tas kļūst paralēli šķidruma plūsmas virzienam. Šajā stāvoklī šķidruma pārejas laukums sasniedz maksimumu, samazinot šķidruma pretestību un ļaujot šķidrumam plūst caur tauriņa vārstu ar maksimālo plūsmas ātrumu. Kad vārsts ir atvērts vai aizvērts, disks turpina griezties zem sava svara, radot berzi, kas rada gredzenveida spraugu starp vārsta korpusu un blīvēšanas virsmu, radot negatīvu spiedienu šajā aizzīmogotajā dobumā. Noslēguma process ir pretējs sākuma procesam. Vārsta disks pakāpeniski pagriežas no 90 grādu līdz 0 grādiem, un šķidruma kanāla laukums pakāpeniski samazinās no maksimālās vērtības līdz nullei, galu galā pilnībā nogriežot šķidruma plūsmu.

I) slēgts stāvoklis
Kad tauriņa vārsts atrodas slēgtā stāvoklī, tā disks un sēdeklis ir pilnībā saskarē, veidojot slēgtu saskarni. Tas pilnībā bloķē šķidruma pāreju, samazinot tā laukumu līdz nullei. Atrodoties atklātā stāvoklī, starp blīvēšanas virsmām pastāv neliela sprauga, neļaujot šķidrumam ieplūst tieši caurulē. Šis blīvēšanas stāvoklis efektīvi novērš šķidruma noplūdi un nodrošina stabilu sistēmas darbību. Turklāt, ņemot vērā lielisko blīvējumu un stabilitāti slēgtā stāvoklī, to plaši izmanto praktiskos pielietojumos. Piemēram, ūdens padeves un kanalizācijas sistēmās slēgts tauriņa vārsts palīdz novērst atpakaļ plūsmu, tādējādi samazinot iespējamo saistīto aprīkojuma bojājumu.
Ii) sākotnējā atvēršana
Kad disks sāk griezties, starp disku un sēdekli pakāpeniski attīstās plaisa, izraisot šķidruma pārejas laukuma pakāpeniski paplašināšanos. Kad sākuma process sasniedz noteiktu punktu, šķidrums izplūst no pārejas, veidojot slēgtu vietu. Šajā posmā šķidruma plūsma ir ievērojami ierobežota, kā rezultātā samazinās plūsmas ātrums un samazinās plūsmas ātrums. Kad tiek sasniegts noteikts rotācijas ātrums, šķidruma pārejas laukums strauji palielinās. Tā kā diska rotācijas leņķis pakāpeniski palielinās, tā sprauga arī palielinās, izraisot atbilstošu šķidruma pārejas laukuma palielināšanos. Pēc noteikta ātruma sasniegšanas berze izraisa diska pārtraukšanu pagriešanos, un šķidruma pārejas laukums strauji samazinās līdz ļoti mazai vērtībai. Šajā brīdī vārsts aizveras lēnāk vai pat nespēj atvērt. Piemēram, diska rotācijas leņķī 10 grādu šķidruma pārejas laukums var būt tikai aptuveni 10% no tā, kas pilnībā atvērtā stāvoklī.
(Iii) Mid - atvēršana
Tā kā disks turpina griezties, šķidruma pārejas laukums strauji paplašinās. Pēc noteikta ātruma sasniegšanas šķidruma ātrums lēnām samazinās un stabilizējas. Šajā brīdī šķidruma plūsmas shēma notiek ievērojamā maiņā, ievērojami palielinot plūsmas ātrumu un plūsmas ātrumu. Kad ātrums paliek nemainīgs, šķidrums iziet cauri tauriņa vārstam turbulentā plūsmas modelī. Kad šķidruma pārejas laukums pakāpeniski izplešas, pretestība, ar kuru saskaras šķidrums, samazinoties tauriņa vārstam, tādējādi samazinot enerģijas zudumu. Turklāt palielināts diska rotācijas ātrums rada vairāk burbuļu šķidruma pārejā, kas uzlabo tauriņa vārsta veiktspēju. Piemēram, kad disku pagriež līdz 45 grādiem, šķidruma kanāla laukums jau var pārsniegt 50% no tā pilnībā atvērtā stāvokļa, ļaujot šķidrumam vienmērīgāk plūst caur tauriņa vārstu.
(Iv) Pilnībā atvērts stāvoklis
Kad diska rotācijas virziens ir saskaņots ar šķidruma plūsmas virzienu, tas ir, kad rotācijas leņķis sasniedz 90 grādus, šķidruma kanāla laukums sasniedz tā maksimālo vērtību. Kad vārsts ir aizvērts vai atvērts, palielinoties diska rotācijas leņķim, šķidruma ātrums pakāpeniski samazinās, bet gan spiediena, gan plūsmas ātrums palielinās un pēc tam samazinās. Šajā brīdī šķidruma pretestība tiek samazināta līdz minimumam un palielinās plūsmas ātrums. Kad vārsta korpuss atrodas slēgtā stāvoklī, šķidruma spiediens ir zemākais un plūsmas ātrums ir visaugstākais. Kad tauriņa vārsts ir pilnībā atvērts, tas var apmierināt sistēmas augstās - plūsmas šķidruma pārraides vajadzības. Turklāt, ņemot vērā tās vienkāršo struktūru un ērtu darbību, tauriņu vārstus plaši izmanto naftas un ķīmiskās rūpniecības nozarēs. Piemēram, naftas ķīmijas rūpniecībā, kad lielie tauriņu vārsti ir pilnībā atvērti, tie nodrošina efektīvu dažādu plašsaziņas līdzekļu, piemēram, jēlnaftas un dabasgāzes, pārnešanu.
(V) Apgrieztas izmaiņas slēgšanas procesā
Noslēguma fāzes laikā šķidruma kanāla laukuma izmaiņas ir pretējas tai sākuma fāzē. Pēc tauriņa vārsta atvēršanas šķidruma pārejas laukums nepārtraukti palielinās. Kad tauriņa vārsts sāk slēgt, disks pakāpeniski griežas, izraisot šķidruma pārejas laukuma pakāpeniski samazināties no tā maksimālās vērtības. Kamēr vārsta atvere paliek nemainīga, attālums starp vārsta korpusu un motora pārsegu var ievērojami mainīt šķidruma pārejas laukumu. Tā kā diska rotācijas leņķis pakāpeniski palielinās, šķidruma pārejas laukums ātrāk samazinās, un arī šķidruma ātrums un plūsmas ātrums arī pakāpeniski samazinās. Pēc vārsta aizvēršanas šķidrums nonāk vārsta korpusā un veido virpuļa zonu, izveidojot sekundāro plūsmu un virpuļa kodolus, kas kavē šķidruma plūsmu. Visbeidzot, kad disks un sēdeklis ir pilnībā iesaistīti, šķidruma pārejas laukums samazinās līdz nullei, pilnībā izslēdzot šķidruma plūsmu.

I) blīvēšanas struktūra

Parastās tauriņu vārstu blīvēšanas metodes tiek klasificētas kā mīkstas blīvējumi un cietie blīvējumi. Cietie blīvējumi parasti izmanto mehānisku ierīci, kas izgatavota no metāla vai keramikas, lai piespiedu kārtā aizzīmogotu šķidrumu. Viņu raksturojums ir tāds, ka viņi samazina noplūdi, nepieprasot papildu jaudu, padarot tās plaši izmantotas. Mīkstie blīvējumi parasti kā blīvēšanas gredzenus izmanto gumiju, politetrafluoretilēnu vai citus materiālus. Šie materiāli piedāvā izcilu elastību un blīvēšanas īpašības. Aizzīmogošanas konstrukcijas ziņā vārsta sēdekļa un diska blīvējuma virsmas parasti ir izstrādātas ar īpašām formām un izmēriem, lai nodrošinātu cieši pieglabāšanos starp blīvēšanas gredzeniem, kā rezultātā tiek veikta lieliska blīvējuma veiktspēja. Mīksto blīvējuma dziedzeri galvenokārt ir izgatavoti no plastmasas vai neilona. Cietajos blīvējumos kā blīvēšanas sastāvdaļas parasti izmanto tādus metālus kā nerūsējošā tērauda un karbīda. Metāla blīves ir īpašs blīvēšanas sastāvdaļa, kas izgatavota, nospiežot metāla pulveri un satur noteiktu daudzumu metāla daļiņu. Izmantojot rūpīgu apstrādi un uzstādīšanu, metāla blīves sasniedz metālu - līdz - metāla blīvējumu vidēja spiediena ietekmē.
Ii) mīkstas blīvēšanas princips
Spiediena ietekmē mīkstie blīvēšanas materiāli var elastīgi deformēties, palīdzot aizpildīt nelielu spraugu starp disku un sēdekli, tādējādi sasniedzot blīvēšanas efektu. Tauriņa vārsti ir parasti lietots vārsts, un iekšējā barotne ir gāze vai šķidrums. Kad tauriņa vārsts ir aizvērts, diska un sēdekļa izdarītais spiediens liek blīvējuma gredzenu elastīgi deformēties un cieši pielipt pie blīvējuma virsmas, novēršot šķidruma noplūdi. Mīksto blīvēšanas materiāli ir jauna veida blīvēšanas komponents, ko galvenokārt izmanto ķīmiskajā rūpniecībā, lai savienotu kriogēnos traukus un augstu - temperatūru, augstu - spiediena aprīkojumu. Sakarā ar to lieliskajām blīvēšanas īpašībām, mīkstie blīvējumi efektīvi novērš mazu daļiņu un šķidrumu noplūdi. Tāpēc mīksto blīvēšanas materiālus plaši izmanto naftas ķīmijas rūpniecībā. Tomēr mīkstajiem blīvējuma materiāliem ir salīdzinoši slikta siltuma un spiediena pretestība augstā - temperatūrā un augsta - spiediena vidē, un tie ir pakļauti novecošanai un deformācijai, izraisot blīvēšanas kļūmi. Slikta paša blīvējuma kvalitāte vai termiskā izplešanās, ko izraisa lielas temperatūras svārstības lietošanas laikā, var ietekmēt mīksto blīvējumu un saīsināt tā kalpošanas laiku. Piemēram, augstas temperatūras apstākļos gumijas blīvējumi var kļūt mīksti un izkausēt, zaudējot sākotnējo blīvējuma funkciju.
(Iii) cietā blīvēšanas princips
Cietās blīvēšanas tehnoloģija sasniedz stingri metālu - līdz - metāla blīvējuma vidēja spiediena ietekmē caur precīzu apstrādi un vārsta diska un vārsta sēdekļa blīvējuma virsmām. Vārsta disks ir izgatavots no cementēta karbīda, un tam ir zināma cietība. Ražošanas procesa laikā vārsta diska un vārsta sēdekļa blīvējošās virsmas notiek vairākas apstrādes pakāpes, ieskaitot smalku slīpēšanu un pulēšanu, lai nodrošinātu, ka virsmas raupjums un plakanums atbilst norādītajiem standartiem. Primārais vārsts, ko šodien izmanto Ķīnā, ir tauriņa vārsts. Sakarā ar vienkāršo struktūru un kompakto lielumu, to plaši izmanto ķīmiskajā, naftas, metalurģijas un enerģijas nozarē. Kad tauriņa vārsts ir aizvērts, vidējs spiediens piespiež disku un sēdekli cieši aizzīmogot kopā, veidojot efektīvu barjeru, lai novērstu šķidruma noplūdi. Tā kā tauriņu vārstiem ir nepieciešams ievērojams atvēršanas spēks, tie jāaizsargā ar cietu blīvējumu, lai novērstu vides piesārņojumu un drošības apdraudējumus, ko izraisa šķidruma noplūde. Cietie blīvējumi ar izcilu izturību pret augsto temperatūru un spiedienu var darboties stabili skarbos apstākļos, piemēram, augsta temperatūra, augsts spiediens un smaga korozija. Pašlaik cietos blīvējumus galvenokārt izmanto naftas un gāzes rūpniecībā. Tomēr, salīdzinot ar mīkstajiem blīvējumiem, cietie blīvējumi piedāvā nedaudz mazāk blīvēšanas veiktspējas, ir nepieciešama lielāka ražošanas precizitāte un ir dārgāka ražošana.
(Iv) Faktori, kas ietekmē blīvēšanas veiktspēju
Tauriņu vārstu blīvēšanas veiktspēju ietekmē dažādi faktori, ieskaitot vidēju spiedienu, temperatūru un plūsmas ātrumu. Šajā rakstā analizēta vidēja spiediena un temperatūras ietekme uz tauriņu vārstu blīvēšanas veiktspēju. Ja barotnes spiediens ir pārāk augsts, blīvēšanas materiālu var deformēt vai sabojāt, kā rezultātā tiek noslēgta blīvēšanas funkcija; Kad barotnes temperatūra ir pārāk zema vai pārāk augsta, tauriņa vārsta kalpošanas laiks tiks saīsināts. Ja barotnes temperatūra ir pārāk augsta vai pārāk zema, var ietekmēt blīvējuma materiāla darba veiktspēju, kā rezultātā samazinās blīvēšanas efekts; Kad plūsmas ātrums ir pārāk ātrs, blīvējuma virsma tiks mazgāta, kas izraisīs blīvējuma virsmas ātrāk nēsāšanu, tādējādi nelabvēlīgi ietekmējot blīvējuma efektu. Turklāt šķidrums vārsta korpusā zaudē siltumu berzes dēļ kustības laikā, izraisot lielu temperatūras paaugstināšanos uz vārsta diska virsmas. Turklāt tādi faktori kā vārsta diska un vārsta sēdekļa nodilums un korozija var izraisīt arī blīvēšanas funkcijas neizdošanos. Tāpēc regulāri jāpārbauda vārsta disks, vārsta sēdeklis un vārsta kodols. Pēc ilgas - termiņa lietošanas vārsta diska un vārsta sēdekļa blīvējuma virsmai var būt tādi defekti kā skrambas un bedres. Šie defekti var palielināt blīvēšanas plaisu un palielināt noplūdes risku.

Secinājums
Tauriņa vārsta darbības mehānismā ietilpst vairāki galvenie elementi, ieskaitot diska atvēršanu un aizvēršanu, šķidruma kanāla laukuma izmaiņas un blīvēšanas pamatprincipi. Tauriņa vārsts galvenokārt sastāv no vārsta korpusa un diska. Tās struktūra ir vienkārša, viegli ražojama un ērti uzstādāma un uzturējama. Disks griežas caur dažādiem piedziņas mehānismiem, ļaujot precīzi kontrolēt šķidruma plūsmu. Šķidruma kanāla laukums regulāri svārstās tā atvēršanas un aizvēršanas laikā, ietekmējot šķidruma plūsmu. Noslēguma virsmas materiāls ir galvenais faktors vārsta blīvēšanas nodrošināšanā, un tā strukturālā forma tieši nosaka kontaktu starp šķidrumu un vārsta korpusu. Gan mīkstajiem, gan cietajiem blīvējumiem ir savas stiprās un vājās puses, un blīvēšanas efektivitāti ietekmē vairāki faktori.
Lai nodrošinātu pareizu tauriņu vārstu izvēli, uzstādīšanu, darbību un uzturēšanu, būtiska ir pamatīga izpratne par to darbības mehānismiem. Tā kā tauriņu vārsti ir tipiski droseļvārsta mehānismi, to struktūra ir salīdzinoši sarežģīta, un ražošanā vārsta atvere jāpielāgo, lai pielāgotu plūsmu dažādās situācijās. Lai pārliecinātos, ka tauriņa vārsts var normāli darboties un uzlabot rūpnieciskās ražošanas efektivitāti un drošību, mums jāizvēlas atbilstošais tauriņa vārsta tips un blīvēšanas metode atbilstoši faktiskajai darba videi, kā arī jāuzstāda un jāuzstāda un jāizveido tas stingri saskaņā ar attiecīgajām specifikācijām. Tajā pašā laikā ir nepieciešama arī regulāra apkope un apkalpošana.