¿Cuál es el principio de funcionamiento de la válvula de compuerta de sellado de alta presión?

Las válvulas de compuerta de sellado de alta presión son dispositivos críticos de control de fluidos diseñados para condiciones exigentes (por ejemplo, alta presión, alta temperatura o medios corrosivos). Su función central se basa en diseños especializados para lograr un sellado confiable. A continuación se muestra un desglose detallado de su principio de trabajo.

1. Estructura básica

1. Cuerpo de válvula

   • El componente de soporte de presión, típicamente hecho de acero forjado (por ejemplo, A105) o acero de aleación (WC6), con un diseño completo para minimizar la caída de presión.

2. Puerta (disco)

   • Cuña sólida: fundir como una sola pieza para un rendimiento estable en aplicaciones de alta presión (por ejemplo, clase 600 y superior).

   • Cuña flexible: incorpora resortes o bisagras para adaptarse a la deformación de los asientos menores, mejorando el sellado.

3. Asiento de válvula

   • Sellado (por ejemplo, superposición de stellite) o sellado suave (PTFE), formando un par de sellado con la puerta.

4. Provenir

   • Un diseño de tallo ascendente conectado a la puerta a través de hilos o una ranura T, que requiere materiales resistentes a la alta presión y corrosión (por ejemplo, acero inoxidable de 17-4ph).

5. Sistema de embalaje

   • Grafito de múltiples capas o empaquetado PTFE, combinado con una glándula para evitar fugas alrededor del tallo.

2. Mecanismo de sellado

(1) sellado bidireccional

• Sellado duro de metal (común en aplicaciones de alta presión):

  • Cuando está cerrada, la puerta se presiona axialmente contra el asiento, creando contacto de línea o sellado de contacto de superficie.

  • Se basa en mecanizado de alta precisión (AR ≤ 0.8 μm) y la dureza del material (por ejemplo, asiento HRC 50) para evitar la penetración de los medios.

• Sellado suave (auxiliar para baja presión):

  • Utiliza PTFE o caucho incrustado en el asiento para fugas cero a baja presión, a menudo sirviendo como respaldo en diseños seguros de fuego.

(2) sellado mejorado por presión

• Bajo alta presión, los medios fuerza la puerta más apretada contra el asiento (por ejemplo, válvulas de compuerta de cuña), creando un sello asistido por presión donde la fuerza de sellado aumenta con la presión del sistema.

(3) Puntos de sellado críticos

• Interfaz de puerta a asiento: la superficie de sellado primaria, resistente a la erosión y al desgaste de partículas.

• Sello de embalaje del vástago: el embalaje precompresado evita la fuga a lo largo del vástago.

• Sello de cuerpo a Bonnet: utiliza juntas de herida en espiral o juntas de articulación de anillo.

3. Adaptaciones de alta presión

1. Estructura reforzada

   • El espesor del cuerpo de la válvula calculado por ASME B16.34 para evitar la deformación.

   • Las costillas de refuerzo de la puerta evitan la flexión a alta presión.

2. Diseño seguro para el fuego (API 607/6FA)

   • Si los sellos suaves se queman, los asientos de metal mantienen el sellado (por ejemplo, sistemas de doble sellado).

3. Tallo a prueba de reventón

   • El tallo presenta un hombro en la base para evitar la expulsión bajo alta presión.

4. Secuencia de operación típica

1. Proceso de apertura

   • Girando la rueda de mano o el actuador eleva la puerta verticalmente, abriendo completamente la ruta de flujo (el diseño de diámetro completo asegura <5% de pérdida de presión).

2. Proceso de cierre

   • La puerta desciende, inicialmente desconectando del asiento para reducir la fricción antes del sellado final. Las válvulas de alta presión a menudo requieren un par adicional para el cierre ajustado.

3. Pruebas de sellado

   • Pruebas de gas de alta presión de fábrica (por API 598, presión de prueba ≥1.1x presión nominal).

5. Consideraciones de selección de clave

• Condiciones extremas: para la presión ultra alta (≥ Clase 2500), elija el portaobjetos paralelo o las válvulas de compuerta de doble disco.

• Medios corrosivos: aplique recubrimientos WC o CRC en los asientos para la vida útil prolongada.

• Método de actuación: las válvulas de alta presión deben usar actuadores eléctricos/hidráulicos (por ejemplo, empuje ≥10kn).

Conclusión

Las válvulas de compuerta de sellado de alta presión logran un cierre confiable a través del sellado de metal de precisión, la mejora asistida por presión y la construcción reforzada. La selección debe tener en cuenta la clase de presión, las propiedades de los medios y los estándares de seguridad (por ejemplo, API 6D), con un mantenimiento regular de los sistemas de sellado que garantizan un rendimiento a largo plazo.