OLA

Кейс: Монолитный корпус трёхходового клапана

Нержавеющая сталь 316L | SLM | Многопортовый корпус клапана с интегрированными фланцами

Применение металлической 3D-печати

1. Предыстория

Производитель технологического оборудования собирал трёхходовой распределительный клапан для химических сред из трёх литых секций, стянутых болтами через прокладки из PTFE. Многосекционная конструкция страдала от постоянных утечек в местах прокладок, требовала длительных сроков поставки отливок, а внутренний проточный канал содержал несколько переходов под углом 90°, что приводило к дополнительным потерям давления. Потребовался монолитный корпус клапана с оптимизированным внутренним проточным каналом и интегрированными фланцами, чтобы устранить пути утечки и повысить эффективность потока.

2. Задача

Требования к конструкции включали:

· Три интегрированных фланцевых патрубка (DN80, DN80, DN50) в едином монолитном корпусе

· Внутренний проточный канал, оптимизированный методом CFD, заменяющий три перехода под 90° прежней болтовой сборки

· Схемы расположения отверстий под болты по ASME B16.5 для установки на существующие фланцы без доработок

· Ноль прокладок и ноль болтовых соединений на проточном тракте — конструкция полностью без сварных швов

· Класс давления PN40, герметичность при гидростатическом испытании давлением 50 бар

3. Решение

Корпус трёхходового клапана был переработан в единую монолитную деталь с оптимизированными методом CFD внутренними проточными каналами, обеспечивающими плавные переходы между тремя патрубками, и изготовлен методом селективного лазерного плавления (SLM) из нержавеющей стали 316L. Три фланца, корпус, внутренний проточный канал и отверстия под болты были напечатаны как одна цельная деталь — без отливок, сварных швов и прокладок на тракте, контактирующем со средой. Уплотнительные поверхности фланцев были окончательно обработаны до требований к шероховатости ASME B16.5 для непосредственного болтового крепления к стандартным трубопроводам. Оптимизированный внутренний проточный канал сократил количество поворотов на 90° с трёх до одного с плавным тангенциальным переходом между ними.

 

Рисунок 1: Напечатанный методом SLM корпус трёхходового клапана из стали 316L — вид в 3/4 с двумя фланцами DN80 и одним фланцем DN50, полностью монолитный

 

Рисунок 2: Тот же корпус клапана сбоку — большая уплотнительная поверхность фланца с расположением отверстий под болты по ASME B16.5

 

Рисунок 3: Вид сверху — внутренняя проточная камера, оптимизированная методом CFD, видна через открытый фланец

 

Рисунок 4: Вид сбоку в профиль — показаны полный габарит корпуса и оси трёх патрубков

4. Результат

· Снижение массы на 40% — по сравнению с прежней трёхсекционной литой болтовой сборкой

· Ноль прокладок на проточном тракте — полностью монолитная конструкция без путей утечки

· Снижение перепада давления на 30% — благодаря оптимизированному методом CFD внутреннему потоку

· Герметичность при 50 бар — подтверждена гидростатическим испытанием каждого изделия

· Совместимость с фланцами ASME B16.5 — прямая замена в существующих трубопроводах

· Срок изготовления: 3 недели — от CAD-модели до обработанного корпуса, готового к монтажу

“Мы устранили шесть прокладок и три болтовых соединения в каждом клапане. Количество обращений в сервис за первые шесть месяцев сократилось до нуля, а эффективность потока измеримо выросла.”

 

Материал: нержавеющая сталь 316L  |  Процесс: SLM / 3D-печать металлом  |  Применение: монолитный корпус трёхходового клапана