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個案研究：單體三通閥體

316L不鏽鋼 | SLM | 具整合法蘭的多口閥體

金屬3D打印應用

1. 背景

一家過程設備製造商正在組裝一個由三個鑄件部分與PTFE墊圈螺栓固定在一起的三通化學分流閥。這種多件式結構在墊圈處存在慢性泄漏路徑，鑄件需要長的交付時間，且內部流路有多個90°轉彎，造成壓降損失。需要一個具有優化內部流路和整合法蘭的單體閥體，以消除泄漏路徑並提高流動效率。

2. 挑戰

設計要求包括：

· 在單一單體體內整合三個法蘭端口（DN80、DN80、DN50）

· CFD優化的內部流路，取代舊有螺栓組裝中的三個90°轉彎

· 螺栓孔圖案符合ASME B16.5，可直接替換法蘭

· 流路零墊圈、零螺栓接頭 — 完全無焊接結構

· 壓力等級PN40，在50 bar靜水測試下無泄漏

3. 解決方案

三通閥體被重新設計為單一單體部件，具有CFD優化的內部流道，可在三個端口之間順暢過渡，並使用選擇性激光熔融（SLM）技術以316L不鏽鋼製造。這三個法蘭、閥體、內部流道和螺栓孔被打印成一個連續的整體——沒有鑄件，沒有焊接，濕潤路徑上也沒有墊片。法蘭面經精加工達到ASME B16.5表面光潔度，可直接與標準管道螺栓連接。優化的內部流道將90度轉彎的數量從三個減少到一個，中間有平滑的切線過渡。

 

圖1：SLM打印的316L三通閥體——3/4視圖，顯示兩個DN80法蘭和一個DN50法蘭，完全為整體結構

 

圖2：同一閥體的側面視圖——大法蘭面，螺栓孔圖案符合ASME B16.5標準

 

圖3：頂部視圖——通過打開的法蘭可看到內部經CFD優化的流動腔室

 

圖4：側面輪廓視圖——顯示完整的閥體外殼和三個端口軸線

4. 結果

· 40%的重量減少——相較於傳統三件式鑄造 + 螺栓組裝

· 流徑上無密封墊片 — 完全整體式，無洩漏路徑

· 壓降降低30% — 透過CFD優化的內部流動

· 50巴下無洩漏 — 每個單元都經過靜水壓測試驗證

· 符合ASME B16.5法蘭標準 — 現有管路的即替換方案

· 交貨時間：3週 — 從CAD到機加工，即可安裝的閥體

“我們從每個閥門中移除了六個密封墊片和三個螺栓接頭。前六個月的服務呼叫降至零，我們的流動效率也顯著提高。”

 

材料：316L不鏽鋼  |  工藝：SLM / 金屬3D打印  |  應用：整體式三通閥體

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