Válvulas de sello de presión
La construcción de sello de presión se adopta para válvulas para servicio de alta presión, generalmente por encima de 170 bar. La característica única del capó con sello de presión es que los sellos de la junta cuerpo-capó mejoran a medida que aumenta la presión interna en la válvula, en comparación con otras construcciones donde el aumento de la presión interna tiende a crear fugas en la junta cuerpo-capó.
Algunas otras características clave de válvulas de sellado de presión son como sigue:
- Sin bridas o pernos que retengan presión en el cuerpo/bonete, se obtiene un diseño más liviano en comparación con el bonete atornillado.
- El ángulo diferencial entre el casquete y la junta concentra la fuerza de sellado de la junta para un mejor sellado en la punta de la junta.
- La placa tensora y los pernos crean un sello inicial de la junta y garantizan el sellado en todo el rango de presiones de trabajo.
- La placa tensora es una pieza separada del brazo del yugo que permite retirar el brazo del yugo sin alterar la junta de sellado de presión.
- ZECO utiliza una junta metálica en su diseño de sello de presión estándar, que es un material más resistente con una vida útil más larga y un menor coeficiente de expansión térmica en comparación con juntas más blandas.
Diseño de sello de presión
Tubería Válvula de compuerta, globo y revisar válvulas Están disponibles con bonetes sellados a presión en las clases 900 a 2500. El diseño del sello de presión es superior al
diseño atornillado. Con el diseño del cuerpo atornillado, a medida que aumenta la presión, la fuerza de sellado de la junta se reduce, lo que permite la posibilidad de un posible punto de fuga.
Mientras que con el diseño de sello de presión, el aumento de la presión del fluido aumenta la fuerza de sellado de la junta.
Los pernos del capó afectan un sello en la junta de sellado de presión que fuerza el capó sobre la junta metálica blanda que a su vez se fuerza con fuerza contra el cuerpo exterior. Cuanto mayor sea la presión de la línea, mayor será la fuerza de sellado contra la junta, apretando aún más el sello.
Los anillos de empuje están integrados en el cuerpo. En válvulas forjadas más pequeñas, a veces se utiliza un inserto de capó roscado de "cierre de cierre" en lugar de un capó accionado por perno. Los bonetes con sello de presión son superiores a los bonetes atornillados tradicionales y son ideales para altas presiones y situaciones en plantas de energía y refinerías donde ocurren frecuentes aumentos repentinos de presión, arranques y paradas.
La junta del capó es metálica. La junta se utiliza ya que su diseño garantiza que la presión que actúa contra ella aumenta aún más el sello contra la superficie afectando un sello autoenergizado. En tamaños más grandes, esta junta está chapada en plata, ya que la plata proporciona una superficie más suave para que el metal de la junta fluya hacia la superficie de la brida de acoplamiento. También se encuentran disponibles juntas flexibles de grafito expandido hechas a medida. Otra opción superior para tamaños más grandes es la junta de grafito 316 +. En tamaños muy grandes, se pueden especificar juntas de grafito junto con arandelas de pernos del casquete de carga dinámica que se pueden apretar para garantizar que se aplique una fuerza constante a la junta del casquete.
- 1-2 Tendencia del capó a subir o bajar a medida que cambia la presión
- 3 Presión del sistema
- 4 Fuerzas de sellado debidas a la presión
Cuanto mayor sea la presión interna, mayor será la fuerza de sellado. Es posible un fácil desmontaje dejando caer el conjunto del capó en la cavidad del cuerpo y extrayendo los anillos de empuje de cuatro segmentos mediante un pasador de empuje.
Basándose en principios de diseño bastante simples, las válvulas de sellado de presión han demostrado su capacidad para manejar aplicaciones de aislamiento de vapor de ciclo combinado y fósiles cada vez más exigentes, a medida que los diseñadores continúan impulsando los límites de presión/temperatura de calderas, HRSG y sistemas de tuberías. Las válvulas de sellado de presión generalmente están disponibles en rangos de tamaño de 2 pulgadas a 24 pulgadas y clases de presión ASME B16.34 de #600 a #2500, aunque algunos fabricantes pueden adaptarse a la necesidad de diámetros más grandes y clasificaciones más altas para aplicaciones especiales.
Las válvulas de sellado a presión están disponibles en muchas calidades de materiales, como forjado A105 y fundido Gr.WCB, forjado en aleación F22 y fundido Gr.WC9; F11 forjado y fundido Gr.WC6, inoxidable austenítico F316 forjado y fundido Gr.CF8M; para más de 500°C, grados forjados F316H y fundición austenítica adecuada.
El concepto de diseño del sello de presión se remonta a mediados del siglo XX, cuando, frente a presiones y temperaturas cada vez mayores (principalmente en aplicaciones de energía), los fabricantes de válvulas comenzaron a diseñar alternativas al enfoque tradicional de bonete atornillado para sellar el cuerpo/bonete. articulación. Además de proporcionar un mayor nivel de integridad del sellado del límite de presión, muchos de los diseños de válvulas de sellado de presión pesaban significativamente menos que sus contrapartes de válvulas de casquete atornilladas.
¿Cómo funciona el sello de presión?
La junta del sello de presión debe ajustarse al diámetro interior del cuerpo de la válvula y al espacio libre entre el sello, y el cuerpo debe ser pequeño. La junta de sellado de presión suele estar hecha de hierro maleable y luego tratada con plata para contribuir al cumplimiento. La estructura del sello consta de una parte superior más ancha, un ángulo de 45 grados o 30 grados y una punta delgada como un alambre en la parte inferior.
La junta de sellado de presión se coloca justo debajo del anillo de retención. Con suficiente fuerza, el metal se moverá a su posición correcta y forzará la punta entre el ID de la carrocería y la superficie del capó. Cuando se activa la presión del sistema, el sello se convierte en una parte permanente de la válvula hasta que es necesario reemplazarlo.
La presión sobre la junta en libras por pulgada cuadrada es enorme. Se puede calcular multiplicando la presión del sistema por el área del capó, lo que equivale a la cantidad de fuerza generada por el sistema. Por ejemplo, para 2000 libras por pulgada cuadrada multiplicadas por una tubería de 10 pulgadas, la carga es de 157 000 libras. Teniendo en cuenta que el transbordador espacial pesa 292.000 libras, no se necesitaría mucho más, en términos de carga, para lanzarlo.
Bonetes atornillados versus sellos de presión
Capó del perno: La brida del cuerpo y la brida del capó están unidas mediante pernos y tuercas, con una junta de diseño/material adecuado insertada entre las caras de la brida para facilitar el sellado. Los pernos/tuercas/pernos se aprietan con los pares prescritos en un patrón definido por el fabricante para afectar sellado óptimo. Sin embargo, a medida que aumenta la presión del sistema, también aumenta la posibilidad de fugas a través de la unión cuerpo/bonete.
Sellos de presión: La mayoría de los diseños de sellos de presión incorporan “pernos tensores del capó” para levantar el capó y sellar contra la junta del sello de presión. Esto a su vez crea un sello entre la junta y el interior (DI) del cuerpo de la válvula. Un anillo de confianza segmentado mantiene la carga. La belleza del diseño del sello de presión es que a medida que aumenta la presión del sistema, también aumenta la carga sobre el casquete y, en consecuencia, la junta del sello de presión. Por lo tanto, en las válvulas de sello de presión, a medida que aumenta la presión del sistema, disminuye la posibilidad de fugas a través de la junta cuerpo/bonete.
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