Kelebek vananın hareketi basittir: çapı boyunca delik açılmış düz dairesel bir disk, bir sıvı geçişini açmak, kısmak veya kapatmak için halka- şeklindeki bir yatağın içinde 90 derece döndürülür. Disk her zaman akış yolunda kalır; bu nedenle vananın karakteri, ince profilin basınç, hız ve conta sürtünmesiyle nasıl etkileşime girdiğiyle tanımlanır.
Temel prensip
Şaft boru eksenine paralel olduğunda disk kenarını akışa sunar ve neredeyse hiç yük kaybı yaratmaz; tamamen kapalı konumda disk, elastomer veya metal bir yatağın üzerine yerleşerek sıkı bir sızdırmazlık sağlar. Çeyrek-dönüş hareketi, pnömatik veya elektrikli bir aktüatörün vanayı bir saniyeden kısa sürede çevirebilmesi anlamına gelir; bu da onu acil durum kapatma veya otomatik gruplama için ideal hale getirir-.
Tork davranışı
Disk simetrik olduğundan, tork iki uç noktanın yakınında (0 derece ve 90 derece) en düşük seviyededir ve disk üzerindeki diferansiyel basıncın en büyük olduğu 70 derece civarında zirveye ulaşır. Modern tasarımlar şaft eksenini birkaç milimetre kaydırır ("eksantrik" veya "yüksek{-performans" olarak bilinir), böylece disk kamı ilk 10 açılma derecesi sırasında-yuvayı temizler, kopma torkunu %30 oranında azaltır ve yuva ömrünü uzatır.
Sızdırmazlık teknolojileri
1. Esnek koltuk: Gövdeye nitril veya EPDM astar yapıştırılmıştır; hat basıncı diski kauçuğa doğru zorlayarak 16 bar'a ve −20 dereceden 120 dereceye kadar kabarcık-sıkı kapanma-sağlar.
2. Metal koltuk: Paslanmaz veya Stellit kaplama, yüksek sıcaklık (600 derece) veya aşındırıcı ortamlar için kullanılır; Sızıntı oranı Sınıf IV'tür (%0,01 Cv), buhar izolasyonu için yeterlidir.
3. Çift ofset: Şaft ve koltuk merkez-çizgilerinin her ikisi de ofsettir ve konik bir kam hareketi oluşturur; üçlü ofset, açılı bir koltuk yüzü ekleyerek LNG kriyojenik hizmetinde Sınıf VI metal-metalden-metale sızdırmazlık sağlar.
Akış özellikleri
30 derecelik açılmada disk zaten maksimum basınç düşüşünün %60'ını oluşturur, bu da kelebek vanalara hızlı-açılan, 40 derece ile 70 derece arasında-doğrusal bir Cv eğrisine yakın -soğutma suyunu kısmak veya gazları havalandırmak için mükemmel bir olanak sağlar. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği, 2 mm'lik ince bir disk kenarının, 5 mm'lik küt profile kıyasla kavitasyon başlangıcını %25 oranında azalttığını göstermektedir; bu, tuzdan arındırma tesislerinde pompa enerjisinden tasarruf sağlayan bir ince ayardır.
Tipik boyutlar, kimyasal dozaj kızaklarında DN 25 mm'den (1 inç) hidroelektrik cebri borularda DN 3000 mm'ye (120 inç) kadar değişir; burada tek bir valf 30 ton ağırlığa sahip olabilir ancak tam delikteki düşük tork sayesinde yine de 10 bar'lık bir pnömatik aktüatör tarafından çalıştırılabilir.
Uygulamalar
• Su ve atık su: Esnek-yuvalı vanalar 16 bar dağıtım ağlarını idare eder ve içme suyu için NSF 61 sertifikasına sahiptir.
• HVAC: Pabuç-tarzı gövdeler, soğutulmuş-su izolasyonu için ölü-son hizmete izin verirken, yivli-uç versiyonlar yüksek-yükselticilerde kurulumu hızlandırır.
• Petrol ve gaz: Yangına dayanıklı grafit ara parçalar içeren karbon çeliğinden-çift ofset kelebek vanalar-API 607'yi karşılar ve Sınıf 600'e kadar tank çiftliği izolasyonu için tercih edilir.
• Gıda ve ilaç: Cilalı 316 L disk ve PTFE yuva, FDA 21 CFR 177'ye uygun olarak CIP/SIP temizliği ve çatlaksız-yüzeyler sağlar.
Sürgülü veya küresel vanalara göre avantajları, daha düşük ağırlık (sürgülü vananın yaklaşık %15'i), çeyrek-dönüşlü çalıştırma, kompakt yüz yüze-yüze-(ISO 5752 Seri 20) ve DN 200 mm'deki eşdeğer bir küresel vanadan genellikle %50 daha düşük maliyettir. Sınırlamalar arasında akışta kalan disk (3 ms⁻¹'de ~0,3 bar basınç düşüşü) ve gövde burçlarına sıkışabilecek çamurlar için sınırlı uygunluk yer alır; ancak değiştirilebilir gömlekler ve sıyırıcı contalar artık hizmeti hafif çamur görevlerini de kapsayacak şekilde genişletiyor.
Kısacası kelebek vana, mekanik basitliği yüksek akış kapasitesi, hızlı çalıştırma ve uyarlanabilir sızdırmazlık ile birleştirerek ev tipi sulamadan 30 MW soğutma sistemlerine kadar açma/kapama veya kısma uygulamaları için varsayılan seçim haline gelir.
