Las válvulas de macho tienen un obturador de forma cilíndrica o cónica que puede girar 90°. En los obturadores de válvula cilíndricos, el paso es generalmente rectangular; mientras que en los obturadores de válvula cónicos, el paso es trapezoidal. Estas formas hacen que la estructura de la válvula de obturador sea más ligera, pero al mismo tiempo también produce una cierta pérdida de caudal. La válvula de obturador es la más adecuada como medio de corte, conexión y derivación. Pero dependiendo de la naturaleza de la aplicación y de la resistencia a la erosión de la superficie de sellado, a veces puede utilizarse para estrangular.

1. Definición de válvula tapón

La válvula de tapón es una válvula de paso recto de apertura rápida. Debido a que el movimiento entre las superficies de sellado tiene un efecto de limpieza, y puede evitar completamente el contacto con el medio que fluye cuando está completamente abierta, también se puede utilizar para el medio con partículas flotantes. Otra característica importante de la válvula de tapón es que puede diseñarse para tuberías multipuerto, una válvula puede diseñarse para dos, tres o incluso cuatro puertos. Esto simplificará el diseño del sistema de tuberías, reducirá la cantidad de válvulas y algunos accesorios de conexión necesarios en el sistema de tuberías.

 

2. Principios de funcionamiento de las válvulas de obturador

Utilice un obturador con orificio pasante como componente para la apertura y el cierre. El obturador gira con el vástago de la válvula para conseguir las acciones de apertura y cierre. El obturador de la válvula de obturador es principalmente un cono (también un cilindro), que se combina con la superficie del orificio cónico del cuerpo de la válvula para formar el sellado. La válvula de obturador es la válvula más antigua, de estructura sencilla, conmutación rápida y baja resistencia al fluido. Las válvulas de obturador ordinarias se sellan por contacto directo entre el obturador metálico mecanizado y el cuerpo de la válvula, por lo que el sellado es deficiente, la fuerza de apertura y cierre es grande y es fácil que se desgaste.

 

3. Tipos de válvulas de macho

Según la aplicación, el tipo de válvulas de macho incluye válvula de macho de junta blanda, válvula de macho de junta dura lubricada con aceite, válvula de macho elevadora, válvula de macho de 3 vías y válvula de macho de 4 vías.

A. Válvula de obturador de junta blanda

Las válvulas de obturador de junta blanda suelen utilizarse en entornos difíciles, como medios corrosivos, muy tóxicos y muy peligrosos, en los que las fugas están estrictamente prohibidas y el material de la válvula no contamina el medio. El cuerpo de la válvula puede construirse en acero al carbono, acero aleado y acero inoxidable, según el medio de trabajo.

Válvula de obturador de junta blanda

a. El material de los casquillos de baja fricción como F4, F46, PVDF, PP, PO, PE se puede utilizar según la temperatura de funcionamiento y el medio de trabajo. El coeficiente de fricción de la pieza de sellado es pequeño durante todo el proceso de trabajo, por lo que el tapón tiene una rotación suave y prolonga la vida útil.

b. El diseño de los puertos de entrada y salida del cuerpo de la válvula y la estructura del anillo de sellado de ranura de doble puerto, durante la rotación del obturador, la presión entre su sellado cambia gradualmente hasta que alcanza la posición totalmente abierta o totalmente cerrada, generando suficiente presión de sellado y alcanza la fuga cero.

c. El anillo de sellado de ranura de doble puerto puede hacer que el casquillo sea estable en el cuerpo de la válvula, pero también absorber la ligera deformación causada por la diferencia de temperatura. Al mismo tiempo, la fricción entre el casquillo y el tapón es fuerte, y tiene un efecto de limpieza automática que prolongará la vida útil de la válvula.

d. El diseño único de sellado de labio invertido en la parte superior del tapón, combinación de un diafragma de material de sellado blando y un diafragma metálico y equilibrado de la presión entre las superficies de sellado hará que el tapón gire suavemente, y asegurará que los extremos de entrada y salida sellen correctamente con la brida de conexión.

e. Adecuado para medios gaseosos/líquidos de alta erosión. Tales como PVC, urea, anhídrido acético, equipos de producción de sosa cáustica, o fugas externas requisitos prohibidos tubería, tales como HF, fosgeno, etc.

f. El medio puede fluir en ambas direcciones, y la dirección de instalación no está limitada. Realiza el mantenimiento en línea y fácil de usar.

g. El diseño único es estático eléctrico y seguro contra incendios.

B. Válvula de macho metálico lubricada por aceite

Válvula de macho lubricada pueden dividirse en válvulas de obturador lubricadas convencionales y válvulas de obturador equilibradas por presión. La grasa especial se inyecta desde la parte superior del tapón entre el orificio del cono y el tapón para formar una película de aceite para reducir el par de apertura y cierre y mejorar el rendimiento de sellado y la vida útil. La presión de trabajo puede alcanzar hasta 420MPa, la temperatura máxima de trabajo puede alcanzar hasta 325℃, y el diámetro máximo puede alcanzar hasta 24".

Válvula de obturador lubricada por aceite

① Válvula de macho lubricada con aceite normal

a. Válvula de obturador de cierre hermético normal, el método de instalación del cono del obturador es estándar. Con el fin de reducir la fricción entre el cuerpo de la válvula y la superficie de sellado del tapón, el diseñado es asiento hermético sellado con aceite lubricado. El aceite de sellado de alta presión se inyecta alrededor del obturador y forma un anillo de sellado de alta presión, la capa de película de aceite entre el cuerpo de la válvula y la superficie de sellado del cono del obturador confirmará el sellado hermético y suavizará la operación de apertura/cierre.

b. Para reducir aún más el par de apertura y cierre de la válvula de obturador, se suele utilizar el método de reducir el diámetro del obturador, por lo que la válvula de obturador suele utilizar un puerto de flujo rectangular. Este método aumenta la resistencia al fluido de la válvula de obturador a la vez que reduce el par de apertura y cierre de la válvula de obturador.

c. La superficie de sellado del cono del tapón está soldada con material de aleación de Stellite o endurecimiento de la superficie para mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión de la superficie de sellado y prolongar la vida útil.

d. La superficie de sellado del cono del obturador se rectifica hasta conseguir un acabado de espejo, y se lapea con el asiento de la válvula para formar un sellado hermético y reducir el par de funcionamiento.

② Válvula de obturador de presión equilibrada

Con el fin de reducir el par de las válvulas de macho de cierre duro normales, a menudo se utilizan válvulas de macho equilibradas por presión. Además de las características de las válvulas de obturador normales lubricadas con aceite, las válvulas de obturador equilibradas por presión tienen las siguientes características.

Válvula de obturador de presión compensada

a. El método de instalación del cono del tapón de la válvula de tapón de presión equilibrada es de abajo hacia arriba. Hay una válvula de retención en la parte superior del cono del tapón.

Cuando la válvula está cerrada, debido a la diferencia en el área de la sección transversal del cono del obturador, el aceite de sellado a alta presión inyectado hace que el obturador reciba una fuerza de elevación hacia arriba, lo que resulta en un buen sellado.

b. Cuando se abre la válvula, la presión en la cámara inferior del cuerpo de la válvula se equilibra con la presión media en la tubería. El aceite de sellado a alta presión en la cámara superior hace que el obturador sea empujado hacia abajo, y aparece un ligero espacio entre el cono del obturador y la superficie de sellado del cuerpo de la válvula. El par al girar el obturador se reduce y protege la superficie de sellado.

c. En condiciones de alta temperatura, la expansión térmica del tapón puede ser absorbida por su subida y bajada, para evitar que el sellado se atasque.

Válvulas de obturador de sellado duro lubricadas con aceite, aunque el uso de la lubricación con aceite puede reducir adecuadamente el par de apertura y cierre, pero puede contaminar el medio. Por lo tanto, la selección del lubricante de sellado se basará en las condiciones reales de trabajo.

C. Válvula de tapón elevador

Válvulas de tapón elevadoras tienen muchos diseños. Las válvulas de tapón elevable se dividen en juntas blandas y juntas duras según el material de la superficie de sellado. El principio básico es levantar el obturador cuando se abre, y luego girar el obturador 90 grados para abrir completamente la válvula para reducir la fricción con la superficie de sellado del cuerpo de la válvula; cuando se cierra la válvula, girar el obturador 90 grados a la posición cerrada y luego bajarlo para sellar con la superficie de asiento del cuerpo de la válvula para sellar.

Válvula de tapón elevador

① Válvula de tapón elevador de doble cierre

La válvula de tapón elevable de doble sello tiene una estructura de sellado suave. El tapón es un tapón cilíndrico compuesto por tres placas, y las superficies de sellado de caucho están incrustadas en las placas de ambos lados, y el tapón de cuña cilíndrica está en el centro.

Cuando se abre la válvula, el mecanismo de transmisión eleva el obturador, impulsa los dos lados de la placa juntos y, a continuación, desprende el cuerpo combinado del obturador y la superficie de sellado de la válvula. A continuación, acciona el obturador para que gire 90 grados hasta la posición de apertura total de la válvula.

Cuando la válvula está cerrada, el mecanismo de transmisión gira el obturador combinado 90° hasta la posición de cierre y, a continuación, empuja el obturador hacia abajo. Una vez que las dos placas laterales entran en contacto con la parte inferior del cuerpo de la válvula, ésta no vuelve a moverse hacia abajo. Los extremos de entrada y salida se mueven, de modo que la superficie de sellado blanda de la placa lateral entra en contacto con la superficie de sellado del cuerpo de la válvula y se comprime para lograr el sellado

La válvula de tapón elevador de doble cierre tiene doble función de bloqueo y purga. La válvula está equipada con un dispositivo de equilibrado de presión para evitar el aumento anormal de presión del sistema y reducir la resistencia en el momento de apertura y cierre de la válvula. Debido a que las superficies metálicas entran en contacto entre sí después de que el anillo de sellado se comprime, la válvula tiene una función ignífuga. El mantenimiento de la válvula es muy cómodo. Sin necesidad de retirar el cuerpo de la válvula de la tubería, las dos placas laterales pueden retirarse y sustituirse retirando la tapa situada en la parte inferior del cuerpo de la válvula. Por lo tanto, también se utiliza ampliamente en diversas industrias como petróleo, gas natural, minas metalúrgicas, ingeniería de gas, textiles industriales ligeros, terminales de barcos, alimentos y tratamiento de aguas ambientales para regular y abrir y cerrar los fluidos de las tuberías.

② Válvula de tapón elevador de asiento metálico

Las válvulas de obturador elevable de asiento metálico se pueden sellar en ambos lados de la superficie de sellado del asiento, el uso de la válvula no está restringido por la dirección de flujo del medio. Cuando la válvula de obturador elevable de asiento metálico está cerrada, la superficie de sellado del asiento de la válvula puede ser presurizada por el volante y el vástago. Al aumentar la presión específica de sellado, la válvula de obturador puede tener un mejor rendimiento de sellado. La superficie de sellado del asiento de la válvula es convexa, lo que es conveniente para la limpieza de la superficie de sellado, y la superficie de sellado no es fácil de acumular medio cristalino o partículas sólidas. Se utiliza a menudo en aplicaciones de alta temperatura en plantas químicas. Hay muchos tipos de válvulas de macho elevador con sello metálico, y hay dos tipos comunes.

a. Válvula de obturador de elevación con volante y manivela, principio de funcionamiento: ascendiendo, hacer que el obturador y la válvula se abran completamente. Al cerrar, primero gire la manija para girar el grifo 90 grados a la posición cerrada, y luego gire la rueda de mano para bajar el grifo para llegar al sello.

Durante la apertura y cierre de la válvula, el tapón se separa del asiento de la válvula, por lo que la apertura y cierre de la válvula es muy fácil. Y la superficie de sellado es a prueba de arañazos durante el proceso de apertura o cierre. Por lo tanto, la válvula tiene una vida útil más larga. Sin embargo, el par de accionamiento de la manivela es pequeño, por lo que el tamaño nominal de la válvula no suele ser grande. La válvula de tapón de elevación con manivela tiene una estructura compacta, un volumen reducido y una baja resistencia a los fluidos.

b. Válvula de macho elevador de accionamiento mecánico en cruz. El principio de funcionamiento de la válvula de obturador elevador de accionamiento cruzado mecánico consiste en que cuando se abre la válvula, el dispositivo de transmisión gira la rosca del vástago de la válvula para hacer subir el cuerpo del obturador. Después de que las superficies de sellado del obturador y del cuerpo de la válvula se separen, el obturador es impulsado a girar 90 grados hasta que la válvula se abre completamente. Al cerrarse, el dispositivo de transmisión hace que el obturador gire primero 90 grados hasta la posición de cierre, y el obturador deja de girar. Después de que la fuerza motriz haga girar la rosca, el obturador desciende y entra en contacto con la superficie de sellado del cuerpo de la válvula para lograr el sellado.

El mecanismo mecánico de transmisión transversal puede conectarse a un actuador neumático, a un actuador de motor eléctrico, a un actuador hidráulico, etc. para su control remoto.

La válvula de obturador de accionamiento mecánico transversal tipo elevador resuelve la limitación del par de entrada insuficiente del dispositivo de accionamiento, y hace que la válvula se desarrolle hacia la dirección de gran diámetro y alta presión.
El paso del tapón de la válvula de tapón de elevación de accionamiento transversal mecánico es el mismo que el diámetro de la tubería, y la resistencia del fluido es pequeña, lo que resulta conveniente para el pigging. El desarrollo de oleoductos y gasoductos de larga distancia es cada vez mayor.

D. De tres vías y válvula de cuatro vías

Las válvulas de obturador de tres y cuatro vías son adecuadas para tuberías complejas, donde se cambia la dirección del flujo del medio o se distribuye el medio. De acuerdo con los requisitos de las condiciones de trabajo, puede elegir casquillo de junta blanda o junta blanda, junta dura válvula de tapón de elevación.

 

4. Norma de diseño de las válvulas de tapón

No	Tipo	Norma de diseño
1	Válvula de obturador de junta blanda	BS 5353
2	Válvula de 3 vías	JIS B2191/ MSS-SP-78/ BS 5158
3	Válvula de tapón lubricada	API 6D/ API 599
4	Válvula de tapón de equilibrio de presión	API 6D

5

Válvula de tapón elevador

ASME B16.34

 

5. Ventajas de la válvula de macho

1) Para uso frecuente, cierre rápido y apertura ligera

2) Pequeña resistencia al flujo

3) Diseño sencillo, tamaño reducido, peso ligero y fácil mantenimiento

4) Cierre hermético

5) Sin limitación del sentido del caudal

6) Sin vibraciones y con poco ruido

 

6. Aplicación de la válvula de macho

Las válvulas de enchufe se utilizan ampliamente en yacimientos petrolíferos, yacimientos de gas, minería, transporte y equipos de refinado, pero también se utilizan ampliamente en la industria petroquímica, industria química, gas de carbón, gas natural, gas licuado de petróleo, industria HVAC e industria general.

 

 

7. Guía de instalación de la válvula de tapón

Al instalar la válvula de cierre, para evitar daños en la válvula de cierre y garantizar el pleno rendimiento de la válvula de cierre, deben tenerse en cuenta los cuatro puntos siguientes:

1） Asegúrate de que la válvula está abierta. Caliente primero la tubería y transfiera todo el calor posible de la tubería a la válvula. Evite prolongar el tiempo de calentamiento de la propia válvula de tapón.

2） Utilice una gasa o un cepillo de alambre para eliminar el tubo y las piezas de corte para que la superficie metálica brille. No se recomienda el uso de lana de acero.

3） En primer lugar, corte el tubo en sentido vertical, recorte y elimine las rebabas y mida el diámetro del tubo

4） Aplique fundente en el exterior del tubo y en el interior de la pantalla de soldadura. El fundente debe cubrir completamente la superficie de soldadura. Utilice el fundente con moderación.

 

8. Guía de selección de válvulas de macho

Según las características estructurales y las funciones, la válvula de macho puede seleccionarse de acuerdo con los siguientes principios

1） Si la aplicación es distribuir medio y cambiar la dirección de flujo del medio, su temperatura de trabajo no es superior a 300℃, presión nominal PN≤1,6MPa, diámetro nominal no es superior a 300mm, se recomienda elegir válvula de macho multicanal.

2）Para los equipos y tuberías de las empresas alimentarias, como las plantas de leche, zumos, cerveza y productos farmacéuticos, se recomienda utilizar válvulas de macho cónico de tipo estanco de acero inoxidable austenítico.

3）En minería de yacimientos petrolíferos, minería de yacimientos de gas natural, tuberías de transporte de petróleo y gas, equipos de refinado y limpieza, el nivel de presión nominal no es superior a Clase300 y el diámetro nominal no es superior a 300mm. Se recomienda utilizar válvulas de macho cónico selladas con aceite.

4）En la minería de yacimientos petrolíferos, minería de gas natural, tuberías de ramales de transporte de tuberías, equipos de refinado y limpieza, el nivel de presión nominal no es superior a la Clase1500, el diámetro nominal no es superior a 900mm, y la temperatura de funcionamiento no es superior a 340℃. Se recomienda utilizar válvulas de macho cónico selladas con aceite.

5）En la gran industria química, las tuberías y equipos que contienen medios corrosivos requieren velocidades rápidas de apertura o cierre. Para el medio basado en ácido nítrico, se puede utilizar una válvula de macho cónico con sello de manguito de teflón; para el ácido acético Para el medio basado, se puede seleccionar la válvula de macho cónico con sello de manguito de PTFE incrustado de acero inoxidable Crl8Nil 2M02Ti.

6）En el equipo de neutralización de tuberías de gas, gas natural, sistema HVAC, el diámetro nominal no es superior a 200nm, y se debe utilizar la válvula de tapón cónico con empaquetadura de prensaestopas.

 

El fin:

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