બોલ વાલ્વ સીટ ડિઝાઇન સમજાવી: સોફ્ટ વિરુદ્ધ મેટલ સીટ

બોલ વાલ્વ સીટના ફંડામેન્ટલ્સને સમજવું

બોલ વાલ્વપાઇપલાઇનમાં પ્રવાહી માર્ગો ખોલવા અથવા બંધ કરવા માટે રચાયેલ મહત્વપૂર્ણ પ્રવાહી નિયંત્રણ ઉપકરણો છે. તેમનું મુખ્ય કાર્ય બોર સાથે ફરતા બોલ પર આધાર રાખે છે. સ્ટેમ દ્વારા લાગુ કરાયેલ ટોર્ક (સામાન્ય રીતે 90-ડિગ્રી ટર્ન) આ પરિભ્રમણને પ્રવાહ અથવા શટઓફ પ્રાપ્ત કરવા માટે ચલાવે છે. જોકે, સીલિંગ કામગીરી મૂળભૂત રીતે વાલ્વ સીટની ડિઝાઇન દ્વારા નક્કી થાય છે.

બોલની ગતિવિધિના આધારે સીટ ડિઝાઇન મુખ્યત્વે બે શ્રેણીઓમાં આવે છે:

1. ફ્લોટિંગ બોલ સાથે સ્થિર બેઠક:પ્રવાહી દબાણ બોલને નીચે તરફ ખસેડે છે, તેને નીચે તરફની સીટ સામે ચુસ્તપણે દબાણ કરે છે, જેનાથી એક-દિશા સીલ બને છે.

2. ફિક્સ્ડ બોલ સાથે ફ્લોટિંગ સીટ:બોલ સ્થિર રહે છે. સીલિંગ પ્રેશર સ્પ્રિંગ્સ અથવા પ્રવાહી દબાણ દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે જે સીટ(ઓ) ને બોલની સામે ધકેલે છે જેથી જરૂરી સીલિંગ ચોક્કસ દબાણ સ્થાપિત થાય.

સોફ્ટ સીટ બોલ વાલ્વ સીટ્સ

સોફ્ટ સીટ ચુસ્ત સીલિંગ માટે ઇલાસ્ટોમેરિક અથવા પોલિમરીક સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે, જે ઉત્તમ શટઓફ પ્રદાન કરે છે પરંતુ ધાતુની તુલનામાં તાપમાન/દબાણ મર્યાદાઓ સાથે.

1. માનક પ્રકાર

સ્ટાન્ડર્ડ સોફ્ટ સીટ્સ (આકૃતિ 1) પ્રીલોડ અથવા પ્રવાહી દબાણ દ્વારા બોલ સામે સંકુચિત થાય ત્યારે સીટ મટીરીયલના ઇલાસ્ટોપ્લાસ્ટિક વિકૃતિ દ્વારા સીલિંગ પ્રાપ્ત કરે છે. અસરકારક સીલિંગ સીટ મટીરીયલની દબાણ હેઠળ બોલના ગોળાકાર વિચલનો અને સપાટીની સૂક્ષ્મ-અનિયમિતતાઓને વળતર આપવાની ક્ષમતા પર આધાર રાખે છે. સીટ અને બોલ વચ્ચે પૂરતું સીલિંગ ચોક્કસ દબાણ જાળવી રાખવું ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

2. સ્થિતિસ્થાપક પ્રકાર

સ્થિતિસ્થાપક બેઠકો (આકૃતિ 2) મેટલ સ્પ્રિંગ કેજ અથવા કોઇલ સ્પ્રિંગ્સ જેવા લવચીક તત્વોનો સમાવેશ કરે છે. આ તત્વો પ્રીલોડ અથવા પ્રવાહી દબાણ હેઠળ સીટને સ્થિતિસ્થાપક રીતે વિકૃત થવા દે છે. આ ડિઝાઇન તાપમાનના વધઘટ, દબાણમાં ફેરફાર અને ઘસારાને કારણે સીલિંગ પર થતી અસરોને અસરકારક રીતે વળતર આપે છે.

(a) સિંગલ બેવલ પ્રકાર

(b) ડબલ બેવલ ડ્યુઅલ-લાઇન પ્રકાર

(c) વી-લાઇન સ્વ-સીલિંગ પ્રકાર

(d) ખાસ પ્રકાર

3. સ્પ્રિંગ-એસેમ્બલ્ડ પ્રકાર

મુખ્ય સિદ્ધાંત (આકૃતિ 3) માં વાલ્વ ચેનલના પરિઘની આસપાસ કમ્પ્રેશન સ્પ્રિંગ્સના સમૂહનું સમાન વિતરણ અથવા સિંગલ ડિસ્ક સ્પ્રિંગનો ઉપયોગ શામેલ છે. આ ગોઠવણી સતત થ્રસ્ટ પ્રદાન કરે છે, ખાતરી કરે છે કે સીટ વિશ્વસનીય પ્રીલોડ સીલ માટે બોલ સામે સતત દબાણ જાળવી રાખે છે.

(a) કમ્પ્રેશન સ્પ્રિંગ પ્રકાર

(b) ડિસ્ક સ્પ્રિંગ પ્રકાર

4. પિસ્ટન-પ્રકારની સીટ

પિસ્ટન સીટ (આકૃતિ 4) સીલિંગ ફોર્સ ઉત્પન્ન કરવા માટે ઇનલેટ મધ્યમ દબાણનો ઉપયોગ કરે છે. આ દબાણ પિસ્ટન જેવી સીટને બોલ સામે ધકેલે છે, જેના કારણે સીલિંગ રિંગમાં ઇલાસ્ટોપ્લાસ્ટિક વિકૃતિ થાય છે જેના કારણે ચુસ્ત બંધ થાય છે.

(a) બ્લોક અને બ્લીડ સીટ (ડબલ બ્લોક અને બ્લીડ - DBB):એક અનોખી સલામતી ડિઝાઇન ધરાવે છે. જો પોલાણનું દબાણ ડાઉનસ્ટ્રીમ દબાણ કરતાં વધી જાય, તો બાહ્ય બળ સ્પ્રિંગ પ્રતિકારને દૂર કરે છે, જે સીટને બોલથી અલગ કરે છે. આ પોલાણમાં વધુ પડતા દબાણને ડાઉનસ્ટ્રીમમાં વેન્ટ કરવાની મંજૂરી આપે છે. પછી સ્પ્રિંગ્સ દબાણ સમાનતા પર વાલ્વને ફરીથી બેસાડે છે.

(b) ડબલ મુવમેન્ટ સીટ:જ્યારે પોલાણનું દબાણ આઉટલેટ દબાણ કરતાં વધી જાય છે ત્યારે સક્રિય થાય છે. સીટનું સંકુચિત બળ સીલ રિંગમાં ઇલાસ્ટોપ્લાસ્ટિક વિકૃતિનું કારણ બને છે. આ ડિઝાઇન આપોઆપ વળતર આપે છે; જો અપસ્ટ્રીમ સીલ નિષ્ફળ જાય, તો ડાઉનસ્ટ્રીમ સીટ તરત જ જોડાય છે.

(c) ડ્યુઅલ-સ્ટેજ સીલિંગ સીટ:ઉચ્ચ સીલિંગ લોડ માટે રચાયેલ. વિશ્વસનીયતા અને ટકાઉપણું વધારવા માટે સંયુક્ત માળખામાં રબર (પ્રાથમિક સીલિંગ) અને પ્લાસ્ટિક (સપોર્ટ અને સેકન્ડરી સીલિંગ) ને જોડે છે.

૫. ખાસ માળખાકીય બેઠકો

આ શ્રેણીમાં ચોક્કસ જરૂરિયાતો અને પરિસ્થિતિઓ માટે તૈયાર કરાયેલી વિવિધ અનન્ય ડિઝાઇનનો સમાવેશ થાય છે:

(a) આંતરિક/બાહ્ય રીતે એડજસ્ટેબલ સીટ

(b) બેલો સીટ

(c) ગ્રીસ ઇન્જેક્શન સીટ

(d) ડબલ-એક્ટિંગ સીટ

(e) કોમ્બિનેશન સીટ

• આંતરિક રીતે એડજસ્ટેબલ સીટ:સીટ અને બોલ વચ્ચે સીલિંગ ચોક્કસ દબાણને નિયંત્રિત કરવા માટે આંતરિક ગોઠવણ નટનો ઉપયોગ કરે છે, જે બાહ્ય લિકેજ પોઇન્ટનો લાભ આપે છે.

• બાહ્ય રીતે એડજસ્ટેબલ સીટ:સીટ-ટુ-બોલ સીલિંગ ચોક્કસ દબાણને સમાયોજિત કરવા માટે ટેલિસ્કોપિક સ્લીવને સ્થાનાંતરિત કરીને, વેજ દબાવવા માટે બાહ્ય સ્ક્રુ પ્લગનો ઉપયોગ કરે છે.

• બેલો સીટ:સામાન્ય રીતે સીટ અને ગાઇડ સ્લીવમાં વેલ્ડિંગ (ઇલેક્ટ્રોન બીમ અથવા TIG) કરવામાં આવે છે. ડિઝાઇનમાં ખાતરી કરવી જોઈએ કે સીટ સીલિંગ સેન્ટર બેલોના સરેરાશ વ્યાસ કરતા નાનું હોય. વિશ્વસનીય સીલિંગ, મોટી સ્થિતિસ્થાપક વળતર શ્રેણી અને 3D લવચીકતા પ્રદાન કરે છે.

• ગ્રીસ ઇન્જેક્શન સીટ:સીલિંગ વધારવા, ઘર્ષણ/ઘસારો ઘટાડવા, સેવા જીવન વધારવા અને સીટ નિષ્ફળતા/આગની ઘટનાઓ અટકાવવાનો હેતુ છે. ગ્રીસ ઇન્જેક્શન પોર્ટની સુવિધા આપે છે.નોંધ: ગ્રીસ ઇન્જેક્શન મુખ્યત્વે સહાયક છે અને સાર્વત્રિક રીતે લાગુ પડતું નથી.
ડબલ-એક્ટિંગ સીટ: જ્યારે ચેમ્બર 'N' ને કંટ્રોલ પ્રેશર મળે છે, ત્યારે સીટ બોલ સામે સીલિંગ માટે દબાય છે. જ્યારે ચેમ્બર 'M' ને પ્રેશર મળે છે અને 'N' વેન્ટ્સ ખુલે છે, ત્યારે સીટ પાછી ખેંચાય છે, જેનાથી સંપર્ક, ઘસારો, ઘર્ષણ અને ઓપરેટિંગ ટોર્ક ઓછો થાય છે. ઉચ્ચ/મધ્યમ-દબાણ, મોટા-વ્યાસના બોલ વાલ્વ માટે આદર્શ.

• કોમ્બિનેશન સીટ:સ્પ્રિંગ-એસેમ્બલ સીટ (પ્રાથમિક સીલ) ને પિસ્ટન-પ્રકારની સીટ સાથે એકીકૃત કરે છે (જે નિયંત્રણ દબાણ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે સહાયક સીલિંગ પ્રદાન કરે છે).

મેટલ સીટ બોલ વાલ્વ સીટ્સ

મેટલ સીલ બોલ વાલ્વ સીટ ઉચ્ચ તાપમાન, દબાણ, ઘર્ષણ અને કાટ પ્રતિકાર માટે ધાતુ અથવા સંયુક્ત સામગ્રીનો ઉપયોગ કરે છે, ઘણીવાર સોફ્ટ સીલ કરતા વધુ લિકેજ દર હોય છે પરંતુ ગંભીર સેવા માટે જરૂરી છે.

૧. બેઝ મેટલ સીટ

વેલ્ડીંગ દ્વારા ધાતુના સબસ્ટ્રેટ પર સખત મિશ્રધાતુ (દા.ત., સ્ટેલાઇટ, ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ) ના સ્તરને જમા કરીને ઉત્પાદિત (આકૃતિ 6). ઓપરેશન દરમિયાન સીલિંગ ફેસ પર ઘર્ષણ અને નુકસાનને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવા માટે સ્થિતિસ્થાપક પૂંછડીની બેઠકનો સમાવેશ થાય છે.

2. મલ્ટી-લેયર સીલ સીટ

બહુવિધ સ્ટેનલેસ સ્ટીલ શીટ્સ અને પાતળા ગ્રેફાઇટ શીટ્સને વૈકલ્પિક રીતે સ્તર આપીને, પછી ખાસ પ્રક્રિયા હેઠળ તેમને રોલ-કોમ્પેક્ટ કરીને બનાવવામાં આવે છે (આકૃતિ 7). આ અનોખી રચના ઊંચા તાપમાન અને દબાણ હેઠળ અસાધારણ કામગીરી પ્રદાન કરે છે.

3. હોલો ટ્યુબ સીલ સીટ

સ્ટેનલેસ સ્ટીલ ટ્યુબ કોર સાથે આંતરિક અને બાહ્ય બુશિંગ્સ ધરાવે છે (આકૃતિ 8). સીલિંગ હોલો ટ્યુબના વિકૃતિ દ્વારા ઉત્પન્ન થતા સ્થિતિસ્થાપક બળ પર આધાર રાખે છે જેથી સીટને બોલ સામે ચુસ્તપણે દબાવી શકાય.

4. ફરતી બેઠક

એક અનોખી ડિઝાઇન (આકૃતિ 9) જ્યાં વાલ્વ ઓપરેશન દરમિયાન સીટ ચેનલ અક્ષની આસપાસ ફરે છે. સીટના પરિઘની આસપાસ એકસરખા અંતરે આવેલા દાંતને કારણે દર વખતે બોલ બંધ થાય ત્યારે સીટ ધીમે ધીમે (એક દાંત દ્વારા) ફરે છે. આ પરિઘના ઘસારાને સમાન બનાવે છે, કામગીરીને શ્રેષ્ઠ બનાવે છે અને સેવા જીવનને લંબાવે છે.

જટિલવાલ્વ સીટ મટિરિયલ્સ

ખાસ પોલિમર સામગ્રી

નિર્ધારિત તાપમાન/દબાણ મર્યાદામાં ઉત્તમ સીલિંગ, ઓછું ઘર્ષણ અને રાસાયણિક પ્રતિકાર પ્રદાન કરે છે.

• પીટીએફઇ (પોલીટેટ્રાફ્લોરોઇથિલિન – F4):અસાધારણ ગરમી/ઠંડી પ્રતિકાર (-250°C થી +260°C), નોન-સ્ટીક ગુણધર્મો, ઓછા ઘર્ષણ (μ~0.05), અને રાસાયણિક જડતા (મજબૂત એસિડ, આલ્કલી, ઓક્સિડાઇઝર્સનો પ્રતિકાર કરે છે) માટે પ્રખ્યાત. ~5MPa ભારને સંભાળે છે.

• PCTFE (પોલીક્લોરોટ્રિફ્લુરોઇથિલિન – F3):ઉચ્ચ શક્તિ, કઠિનતા, પરિમાણીય સ્થિરતા, ઠંડા પ્રવાહ વિના. તાપમાન શ્રેણી: -૧૯૫°C થી +૧૨૦°C. ગરમ અકાર્બનિક એસિડ, ઠંડા મીઠાના દ્રાવણ/ઓક્સિડાઇઝર્સ અને RT પર મોટાભાગના કાર્બનિક પદાર્થો સામે પ્રતિરોધક.

• FEP (પરફ્લુરો(ઇથિલિનપ્રોપીલીન) – F46):વિશાળ તાપમાન શ્રેણી (-85°C થી +205°C) ને PTFE જેવી રાસાયણિક સ્થિરતા સાથે જોડે છે (એસિડ, આલ્કલી, આલ્કોહોલ, કીટોન્સનો પ્રતિકાર કરે છે). મધ્યમ ઘનતા, થર્મલ વાહકતા અને વિસ્તરણ.

• પોલિમાઇડ (નાયલોન 1010 – N1010):RT પર ઉચ્ચ તાણ શક્તિ, અસર કઠિનતા, ઘર્ષણ પ્રતિકાર અને સ્વ-લુબ્રિકેશન. ઓછું ઘર્ષણ (μ~0.03), ઘનતા ~1.5g/cm³. નબળા એસિડ/ક્ષાર, સામાન્ય દ્રાવકો અને તેલનો પ્રતિકાર કરે છે.

• પીપીએલ (પેરા પોલી ફેનીલીન):ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રતિકાર, રાસાયણિક કાટ પ્રતિકાર, સ્વ-લુબ્રિકેશનમાં શ્રેષ્ઠ. ઘનતા ~2g/cm³, વિસ્તરણ ~5.1×10⁻⁵/°C, કઠિનતા ~80HS. સલ્ફ્યુરિક એસિડ, HF, મજબૂત આલ્કલીનો પ્રતિકાર કરે છે. ઉત્તમ કિરણોત્સર્ગ પ્રતિકાર, ઘર્ષણ μ~0.13.

• પીક (પોલિથેરેથર્કેટોન):થર્મોસેટ જેવી ગરમી/રાસાયણ સ્થિરતાને થર્મોપ્લાસ્ટિક પ્રક્રિયાક્ષમતા સાથે મિશ્રિત કરે છે. સતત ઉપયોગ >240°C (>300°C ગ્લાસ ભરેલા સુધી). મોટાભાગના અકાર્બનિક દ્રાવકો અને લાંબા ગાળાના વરાળના સંપર્કમાં (200-260°C) પ્રતિકાર કરે છે.

• પીઆઈ (પોલિમાઇડ):લાંબા ગાળાના હવાના ઉપયોગ માટે અદ્યતન ઉચ્ચ-તાપમાન પ્લાસ્ટિક (-240°C થી +260°C). ઉત્તમ વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેશન, ઘસારો પ્રતિકાર, કિરણોત્સર્ગ પ્રતિકાર અને યાંત્રિક ગુણધર્મો. RT પર પાતળા એસિડ/કાર્બનિક દ્રાવકોનો પ્રતિકાર કરે છે. મજબૂત ઓક્સિડાઇઝર્સ/એસિડ અને લાંબા સમય સુધી પાણીમાં નિમજ્જન ટાળો.

મેટલ સીલ સામગ્રી

આત્યંતિક પરિસ્થિતિઓ માટે પસંદ કરેલ: ઉચ્ચ કઠિનતા, ચહેરાઓ વચ્ચે યોગ્ય કઠિનતા તફાવત, સપાટી સખ્તાઇ દ્વારા વધેલા વસ્ત્રો પ્રતિકાર.

• ક્રોમિયમ-આધારિત હાર્ડ એલોય (દા.ત., સ્ટેલાઇટ)

• કોબાલ્ટ-આધારિત કઠણ મિશ્રધાતુ (દા.ત., ટ્રાઇબલોય)

• નિકલ એલોય (દા.ત., ઇન્કોનેલ, હેસ્ટેલોય)

• ટંગસ્ટન કાર્બાઇડ (WC)

• સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સ (દા.ત., 316, 17-4PH, 440C - ઘણીવાર કઠણ) (તુલના માટે કોષ્ટક 1 જુઓ)

નિષ્કર્ષ: બોલ વાલ્વ સીટ અને સીલ પર મુખ્ય બાબતો

• સીલ રિંગ:ઉચ્ચ સ્થિરતા, ઓછો ઘર્ષણ ગુણાંક, ઉત્તમ વૃદ્ધત્વ પ્રતિકાર અને ઉત્કૃષ્ટ સીલિંગ કામગીરી દર્શાવવી જોઈએ.

• વાલ્વ સીટ:પૂરતી મજબૂતાઈ અને કઠોરતાની જરૂર છે. દબાણ હેઠળ આકાર જાળવવા માટે ક્લિયરન્સ ડિઝાઇન મહત્વપૂર્ણ છે. વિકૃતિનો પ્રતિકાર કરવો જોઈએ.

• મેટલ સીટ્સ:ઉચ્ચ તાપમાન, ઉચ્ચ દબાણ, મજબૂત કાટ, ક્રાયોજેનિક પરિસ્થિતિઓ: આત્યંતિક વાતાવરણમાં અસાધારણ કામગીરી પ્રદાન કરવી આવશ્યક છે. મહત્વપૂર્ણ આવશ્યકતાઓમાં લગભગ શૂન્ય લિકેજ, લાંબી સેવા જીવન, અગ્નિ સલામતી પ્રમાણપત્રનો સમાવેશ થાય છે (API 607/6FA), અને ઉત્કૃષ્ટ દબાણ/ઘર્ષણ પ્રતિકાર.

પ્રીમિયમ શોધખોળ કરોબોલ વાલ્વતમારા સૌથી મુશ્કેલ કાર્યક્રમો માટે રચાયેલ ઉકેલો.