يُعدّ مقعد صمام الفراشة عنصرًا أساسيًا لإحكام الإغلاق داخل صمام الفراشة. وتتمثل وظيفته الرئيسية في ملامسة صفيحة الفراشة (قرص الصمام) وتشكيل سطح مانع للتسرب عند إغلاق الصمام لمنع تسرب السائل. وبشكلٍ أدق،مقعد صمام الفراشةيمكن تركيبها على الجدار الداخلي لجسم الصمام أو تصميمها بحيث تتكامل مع لوحة الفراشة، معتمدة على مادتها وهيكلها لتحقيق تأثير إحكام جيد.
1. مقدمة عن تصنيف مقاعد صمام الفراشة
1.1 التصنيف حسب المادة
أ. مقعد صمام مرن ناعم
يشير عادةً إلى مواد مثل المطاط والسيليكون والبولي تترافلوروإيثيلين (PTFE).
المزايا: أداء إحكام جيد، استجابة سريعة، مناسب لدرجات الحرارة المنخفضة والضغط المنخفض والوسائط المسببة للتآكل (باستثناء مادة PTFE).
العيوب: مقاومة ضعيفة للتآكل، وعمر الخدمة محدود بسبب تقادم المادة.
ب. مقعد صمام معدني
مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ الكربوني أو مواد معدنية أخرى.
المزايا: مقاومة عالية للحرارة، مقاومة عالية للضغط، مقاومة قوية للتآكل، مناسبة لظروف العمل القاسية.
العيوب: متطلبات عالية لإحكام إغلاق المعدن بالمعدن، ودقة معالجة صارمة ومتطلبات تركيب صارمة.
ج. مقعد الصمام المركب
يجمع بين مزايا المعدن والمواد اللينة، وعادة ما يغطي الهيكل المعدني بمواد مرنة مثل الجرافيت.
لا يقتصر الأمر على ضمان أداء جيد في منع التسرب فحسب، بل يمكنه أيضًا تحسين مقاومة التآكل وعمر الخدمة.
1.2. التصنيف حسب الشكل البنيوي
أ. مقعد ذو ظهر صلب
يتم تشكيل مقعد الصمام والجزء الخلفي بشكل متكامل، مع بنية بسيطة، ويتناسب سطح الختم بإحكام مع جسم الصمام.
عيوب هذامقعد صمام ذو ظهر صلبيكمن الأمر في أنه بمجرد أن يتآكل مقعد الصمام أو يصبح قديماً، يجب تفكيك صمام الفراشة بالكامل لاستبداله.
ب. مقعد ناعم قابل للإزالة
المقعد الصمام المرنيعتمد تصميمًا متداخلًا ويمكن تفكيكه واستبداله بشكل منفصل.
وتكمن الميزة في سهولة صيانته وإطالة عمر خدمة صمام الفراشة ككل.
1.3. وفقًا لتصميم خاص
أ. صمام فراشة مزدوج اللامركزية
تتحرك صفيحة الفراشة على طول محورين لا مركزيين عند إغلاقها لتقليل احتكاك التلامس مع مقعد الصمام.
وتتمثل المزايا في تقليل التآكل، وإطالة عمر مقعد الصمام، وتحسين أداء منع التسرب.
ب. صمام فراشة ثلاثي اللامركزية
يُمكّن التصميم الإضافي القائم على اللامركزية المزدوجة صفيحة الفراشة ومقعد الصمام المعدني من تحقيق اتصال دقيق بين المعدن والمعدن.
يمكنه تحقيق تأثير انعدام التسرب الحقيقي وهو مناسب لظروف العمل عالية الطلب (مثل الوسائط ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي).
تختلف أنواع مواد مقاعد الصمامات في خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وهي مناسبة لظروف تشغيل متنوعة. في هذه المقالة، نركز بشكل أساسي على دراسة ومقارنة الأنواع الرئيسية لمقاعد الصمامات المرنة، وأدائها، وتطبيقاتها.
تشمل مقاعد الصمامات المرنة الشائعة الاستخدام في السوق: NBR، EPDM، VITON (FKM)، المطاط الطبيعي (NR)، السيليكون (مطاط السيليكون)، البولي يوريثان (PU)، مطاط النتريل المهدرج (HNBR)، HYPALON (CSM)، PTFE:
2. مقارنة خصائص مادة مقعد الصمام
| مادة | مطاط النتريل (NBR) | مطاط EPDM (مطاط مونومر الإيثيلين بروبيلين ديين) | فيتون (مطاط فلوروكربوني/FKM) | المطاط الطبيعي (NR) | مطاط السيليكون | البولي يوريثان (PU) | HNBR (مطاط النتريل المهدرج) | هايبالون (مطاط البولي إيثيلين المعالج بالكلوروسلفونات) | PTFE (بولي تترافلوروإيثيلين، تفلون) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| مقاومة الزيت | ممتاز | فقير | ممتاز (يقاوم الوقود والمواد الكيميائية) | فقير | فقير | معتدل | ممتاز (يقاوم الزيوت والوقود ومواد التشحيم) | معتدل | ممتاز (أفضل مقاومة للمواد الكيميائية) |
| المقاومة الكيميائية | متوسط، يقاوم الأحماض والقواعد الخفيفة | ممتاز (يقاوم الأحماض والقواعد والمؤكسدات) | ممتاز (يقاوم الأحماض والقواعد والمذيبات العضوية) | معتدل | ممتاز (مقاوم للمؤكسدات، غير سام) | معتدل | جيد (يقاوم الأحماض والقواعد الخفيفة) | ممتاز (يقاوم الأحماض والقواعد والمؤكسدات) | ممتاز (يقاوم جميع المواد الكيميائية) |
| نطاق درجة الحرارة (°مئوية) | -30 ~ 100 | -40 ~ 120 (لفترة وجيزة تصل إلى 150) | -20 ~ 200 | -50 ~ 70 | -60 ~ 230 | -30 ~ 80 | -40 ~ 150 | -40 ~ 130 | -200 ~ 260 |
| مقاومة التآكل | جيد | معتدل | جيد | ممتاز (مقاومة فائقة للتآكل) | معتدل | ممتاز (أفضل مقاومة للتآكل) | ممتاز | جيد | ضعيف (يتلف بسهولة) |
| مقاومة للماء | معتدل | ممتاز (مناسب للماء الساخن والبخار) | معتدل | جيد | ممتاز (صالح للاستخدام مع الطعام) | معتدل | جيد | ممتاز | ممتاز (مقاوم للماء) |
| مقاومة للعوامل الجوية (الأشعة فوق البنفسجية/الأوزون) | ضعيف (يشيخ بسهولة) | ممتاز (مقاومة عالية للظروف الجوية) | جيد | معتدل | ممتاز (مقاومة عالية للظروف الجوية القاسية) | معتدل | ممتاز (مقاومة عالية للظروف الجوية) | ممتاز (مقاومة فائقة للظروف الجوية) | ممتاز (مقاومة للأشعة فوق البنفسجية والشيخوخة) |
| المرونة | جيد | ممتاز | معتدل | ممتاز | ممتاز | جيد | ممتاز | جيد | صلب (احتكاك منخفض) |
| التطبيقات الرئيسية | الوقود، زيت التشحيم، أنظمة الزيت الهيدروليكي، موانع التسرب الصناعية | أنظمة إمداد المياه والصرف الصحي، وخطوط أنابيب المواد الكيميائية، وأنظمة البخار، والمعدات الخارجية | تطبيقات كيميائية ذات درجات حرارة عالية، وأنظمة وقود، ومجال الطيران، والبتروكيماويات | التعدين، المعدات المقاومة للتآكل، البطانات الميكانيكية | تطبيقات في مجالات الأغذية، والمستحضرات الصيدلانية، وتغليف الإلكترونيات، ودرجات الحرارة العالية والمنخفضة | منع التسرب الميكانيكي، المعدات المقاومة للتآكل، التعدين، الأنظمة الهيدروليكية | البتروكيماويات، صناعة السيارات، موانع تسرب الزيت عالية الحرارة | الصناعات الكيميائية، البيئات المسببة للتآكل، المعدات الخارجية، مواد مانعة للتسرب مقاومة للأوزون | مواد كيميائية شديدة التآكل، ومستحضرات صيدلانية، ومواد مانعة للتسرب صالحة للاستخدام مع المواد الغذائية، ومواد مانعة للتسرب تتحمل درجات الحرارة العالية |
3. ظروف التشغيل المناسبة لمواد مقاعد الصمامات
| مادة | مقاومة الوقود/الزيت | مقاومة الأحماض والقواعد | مقاومة درجات الحرارة العالية | مقاومة درجات الحرارة المنخفضة | مقاومة للماء | مقاومة التآكل | مقاومة للعوامل الجوية (خارجية، مقاومة للأوزون) | صالح للاستخدام مع المواد الغذائية |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| المجلس الوطني للبحوث | ✔ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| EPDM | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| فيتون | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ❌ |
| NR | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ❌ |
| سيليكون | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
| PU | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ❌ | ✔ | ❌ | ❌ |
| HNBR | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| هيبالون | ❌ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ |
| مادة PTFE | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ✔ | ❌ | ✔ | ✔ |
4. توصيات اختيار المواد
• لتطبيقات الوقود أو الزيت أو الزيت الهيدروليكي ← NBR، HNBR، VITON
• لمقاومة الأحماض والقواعد والمواد الكيميائية ← EPDM، هيبالون، فيتون، PTFE
لمقاومة درجات الحرارة العالية (>150 درجة مئوية) ← فيتون، سيليكون، هيبالون، بي تي إف إي
• للتطبيقات ذات درجات الحرارة المنخفضة (أقل من -40 درجة مئوية) ← المطاط الطبيعي، السيليكون، البولي تترافلوروإيثيلين
• لمقاومة عالية للتآكل والاهتراء (التعدين، الآلات) ← NR، PU، HNBR
• للاستخدام في مياه الشرب والأغذية ← EPDM، سيليكون، PTFE
• لمقاومة العوامل الخارجية والأوزون ← EPDM، هايبالون، سيليكون، PTFE
5. الخاتمة
· NBR (مطاط النتريل): الأفضل للتطبيقات القائمة على الزيت مثل الوقود والزيت الهيدروليكي، ولكنه غير مناسب لدرجات الحرارة العالية والأحماض/القواعد.
· مطاط الإيثيلين بروبيلين (EPDM): مثالي لمعالجة المياه والأنظمة الكيميائية وأنظمة البخار؛ مقاوم للعوامل الجوية بدرجة عالية ولكنه ليس مقاومًا للزيوت.
• فيتون (مطاط الفلوروكربون): ممتاز لدرجات الحرارة العالية والأحماض/القواعد القوية وتطبيقات الوقود.
• المطاط الطبيعي (NR): يتميز بمقاومة فائقة للتآكل، ويستخدم في التعدين والآلات ولكنه ليس مقاومًا للمواد الكيميائية.
· مطاط السيليكون: ممتاز لدرجات الحرارة العالية/المنخفضة، والتطبيقات الآمنة للأغذية، ولكنه يفتقر إلى مقاومة التآكل.
• البولي يوريثان (PU): الأفضل لمقاومة التآكل الشديدة، ويستخدم في موانع التسرب الهيدروليكية وتطبيقات التعدين.
• HNBR (مطاط النتريل المهدرج): أفضل من NBR في التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية والتآكل، ويستخدم في الصناعات البتروكيماوية.
· هيبالون (مطاط البولي إيثيلين الكلوروسلفونيتد CSM): الأفضل لمقاومة الأحماض/القواعد والتعرض للعوامل الجوية، وهو مثالي للختم المقاوم للمواد الكيميائية والأوزون.
• مادة PTFE (بولي تترافلوروإيثيلين): الأكثر مقاومة للمواد الكيميائية، وهي مثالية لدرجات الحرارة العالية والبيئات المسببة للتآكل ومعالجة الأغذية.