Perhonen venttiilit ovat eräänlainen kiertoventtiili, joka aukeaa ja sulkeutuu kiertämällä levynmuotoista sulkemisjäsentä (kuten ympyrä tai suorakulmio) 90 asteen tai samanlaisen kulman läpi. Heillä on pitkä historia. Varhaisessa vaiheessa huonon tiivistymisen vuoksi perhonen venttiilit käytettiin ensisijaisesti säätelyyn, kuten savukaasuventtiileissä. Joustavien tiivistysmateriaalien, kuten synteettisen kumin, tullessa tiivistymismekanismeihin syntyi kuitenkin suljettujen perhonen venttiilit. Nykyään perhonen venttiilejä ei käytetä vain sääntelyyn, vaan myös tiivistämistarkoituksiin.
Perhonen venttiilit erottuvat erilaisissa sovelluksissa niiden yksinkertaisen rakenteen, lämpömuodon, kevyen, pienen avaruuden miehityksen, nopean avaamisen ja sulkemisen, vähäisen virrankulutuksen, erinomaisen tiivistyksen suorituskyvyn ja pitkän käyttöikäisyyden vuoksi. Erityisesti matalapaineen, suurten halkaisijan venttiilien alalla niiden sovellukset ovat yhä yleisempiä. Olipa vesijärjestelmissä, kaasujärjestelmissä, kunnallisissa tekniikoissa tai lämpövoiman tuotannossa, perhonen venttiilit ovat ratkaisevassa roolissa. Lisäksi teknologisella kehityksellä perhonen venttiilien painetta kantava kapasiteetti on jatkuvasti parantunut, luokan 600-1500 perhonen venttiiliä on nyt saatavana.
Tiivistimen suhteen perhonen venttiilit käyttävät erilaisia mekanismeja. Yksi menetelmä on käyttää häiriöiden sopivuutta tiettyyn paineeseen tiukkaan tiivistykseen. Toinen lähestymistapa sisältää suoraan painetta tai vääntömomenttia tiivistyspintojen puristamiseksi, kuten kaksoisekeskeisten ja kolminkertaisten bentrialttiventtiilien suunnittelu. Lisäksi Poisson -vaikutusta käytetään, missä keskipitkän paine vaikuttaa tiivistysrenkaaseen tiivistyksen saavuttamiseksi. Lisäksi elastisten runkojen "kytkentävaikutus" levitetään myös laajasti perhonen venttiilien tiivistysmallissa.
Perhonen venttiilit voidaan luokitella eri tavoin. Esimerkiksi niiden tarkoituksen ja toiminnan perusteella ne voidaan jakaa sulkeutumis- ja säätelytyyppeihin. Rakenteen kannalta ne voidaan luokitella keskiviivaksi, yhden ekgentriseksi, kaksoisekeskeiseksi ja kolminkertaiseksi -keskeiseksi perhonen venttiiliksi. Tiivistämällä materiaalia ne luokitellaan edelleen kumi-suljetuiksi, PTFE-suljetuiksi ja metalli-suljetuiksi perhosenttileiksi.
Suljetut perhosventtiilit ovat tärkeä tyyppi, koska niiden tiivistysparit voivat olla kovia tiivisteitä metallien välillä tai pehmeät tiivisteet metallien ja kumin tai muovin välillä. Tiivistysrengas voidaan asettaa joko perhonen levylle tai venttiilin runkoon.
Venttiilissä olevan perhoslevyn sijainnista riippuen nämä venttiilit voidaan jakaa edelleen keskitetysti symmetriseen, offset-operaatioon (mukaan lukien yhden ekskentrisen, kaksoisekeskeisen ja kolminkertaisen kestävän) ja kaltevat tyypit. Heidän joukossaan keskiviivan perhonen venttiili on yleinen tyyppi. Sen venttiilin kanta -akseli ja perhonen levyn keskustaso ovat samassa tasossa ja leikkaavat kohtisuorasti venttiilin rungon putkilinjan keskiviivan kanssa. Koska perhonen levyn molemmin puolin olevat alueet jakautuvat symmetrisesti venttiilin kanta -akselin ympärille, keskiviivaventtiili tarjoaa kaksisuuntaisen tiivistyksen, jolla on pieni virtausvastus ja pienet aukko- ja sulkeutuvat vääntömomentit. Tämä tekee siitä suosimisen pienissä ja keskisuurissa sovelluksissa. Akselin pään usein kitkan vuoksi kuluminen tapahtuu kuitenkin nopeasti, mikä johtaa vuotamiseen. Tämän ongelman ratkaisemiseksi akselipää on joskus vuorattu PTFE -kalvolla tai varustettu jousilla kulumisen kompensoimiseksi. On syytä huomata, että jos keskiviivan perhonen venttiili ottaa metalli-metallitiivisteet menetelmän, tiivistämisestä tulee haastavampaa. Sitä vastoin kaltevilla ja siirtymisellä perhonen venttiilit, vaikka ne eivät sisällä akselin pään kitkaa, on suhteellisen suurempi virtausvastus ja tiivistysmomentit.
Yhden ekskentrinen perhonen venttiili on suunniteltu siten, että venttiilin akseli poikkeaa perhonen levyn keskustasosta muodostaen yhden eksentrisyyden. Tämä malli muuttaa tilaa, jossa perhonen levyn ylä- ja alareunat luottavat venttiilin akseliin kääntönä, poistaen siten kitka-, kulumis- ja vuotoongelmat ylä- ja ala -akselin päissä. Siitä huolimatta yhden ekgentrisen perhonen venttiilin tiivistysvaikutus ei ole tasainen molempiin suuntiin. Tyypillisesti tiivistyminen on helpompaa saavuttaa eteenpäin suuntautuvassa suunnassa (venttiilin akselista tiivistyspinnalle), kun taas vuoto voi tapahtua käänteiseen suuntaan, koska tiivistyspinnalla ei ole tukea. Kuiten käyttämällä kumipehmeää tiivistettä ja hyödyntämällä sen joustavuutta, kaksisuuntainen tiivistys voidaan kuitenkin tehokkaasti saavuttaa. Tämä tiivistysainekanismi on samanlainen kuin "pallo kartiossa", varmistaen, että perhoslevyn eri aukkoissa on aina kaksi kosketuspistettä. On huomattava, että nämä kaksi pistettä voivat käyttää nopeammin säätelyn aikana, mikä vaikuttaa haitallisesti tiivistysvaikutukseen. Jos käytetään metallista kovaa tiivistettä, kahden positiivisen kartion pariutuminen voi häiritä perhonen levyn pyörimisen aikana, mikä vaikeuttaa avaamista ja sulkemista. Tämän tyyppisen perhonen venttiilin suunnitteluominaisuus on, että venttiilin akseli poikkeaa perhonen levyn keskustasosta muodostaen yhden eksentrisyyden ja parantaen siten tiivistymistehoa.
Double-Ecestrinen perhonen venttiili
Kaksoisekmenrisen perhosenttiilin suunnittelu optimoi tiivistysvaikutuksen edelleen. Kaattamalla venttiilin akseli tietyllä etäisyydellä, akselin ja tiivistyspiste yhdistävä viiva muodostaa tiivistyspinnan kohdalla (yli 90 astetta). Tämä malli ei vain eliminoi häiriöitä tiivistyksen aikana, vaan myös saavuttaa tiukemman tiivisteen venttiilin suljettuna, mikä tuottaa suuremman puristusvoiman tiivistyspinnalle. Lisäksi, kun kaksoisekmennuksen perhonen venttiili avataan, perhonen levyn tiivistyspinta erottuu nopeasti venttiilin istuimesta vähentäen merkittävästi kosketusta ja raapimista. Tämä malli mahdollistaa myös metalli-suljetun venttiilin toteuttamisen.
Triple-Ecestrinen perhonen venttiili
Kolmikeskeisen perhosventtiilissä on fiksu muotoilu, joka kiertää positiivisen kartiokulman viistoon kartiokulmaan, vähentäen epäkeskeisyyttä ja avausmomenttia. Akselin todellinen sijainti on kuitenkin vielä määritettävä kolmiulotteisen liikkeen analyysin avulla sen varmistamiseksi, että tiivistyspinnat eivät häiritse toisiaan. On syytä mainita, että kolminkertaisen perhonen venttiilin tiivistysrengas on suunniteltu joustavasti ja se voi olla joko monikerroksinen tai U-muotoisen tai O-muotoisen renkaan muodossa, samanlainen kuin Neles-suunnittelu. Ei-metalliset materiaalit, kuten kumi ja PTFE, ovat myös elinkelpoisia vaihtoehtoja tiivistysrenkaalle. Näiden ei-metallisten elastisten tiivistysmateriaalien hyödyntämiseksi ei kuitenkaan ole tarpeen hyväksyä kolminkertaista eekentristä mallia. Yksi tämän perhonen venttiilin suunnittelun ainutlaatuinen ominaisuus on, että perhonen levy voidaan poistaa. Tiivennystehokkuuden varmistamiseksi venttiili on varustettu kahdella tiivistysrenkaisilla sarjoilla, joista toinen ja toinen takana. Päivittäisessä käytössä, jos yksi tiivistysrenkaiden joukko on vaurioitunut, käyttäjät voivat helposti korvata vaurioituneen osan tarvitsematta poistaa koko venttiiliä.
Four-Way Butterfly -venttiili
Nelisuuntainen perhonen venttiili on Butterfly-venttiilin perheen jäsen, joka erotetaan sen neljällä kanavalla, joiden avulla se voi muuttaa joustavasti väliaineen virtaussuuntaa. Sovelluksissa, kuten jäähdytysveden takaisinpesu voimalaitoksen lauhduttimissa, nelisuuntainen perhonen venttiili osoittaa sen erinomaisen soveltuvuuden. Tämä venttiili on varustettu kaksinkertaisella tiivistysrenkaisilla perhonen levyllä, jotta varmistetaan erinomainen tiivistymisteho sekä sisääntulo- että poistoaukossa. Siinä on myös keskikammion vedenkulkutoiminto, joka parantaa edelleen tiivistysvaikutusta. Erityisen soveltuu vesi- ja kaasuvälineiden käsittelyyn, sitä käytetään usein tyhjiöventtiilinä. Showa on soveltanut tätä mallia Japanissa ja se on toteutettu Shanghain Shidongkoun voimalaitoksessa. Järjestelmäsuunnittelun aikana on kuitenkin oltava varovainen, jotta vesi virtaa takaisin höyryturbiiniin, kun venttiili avataan, suojaamalla siten terät vaurioilta.