Zawory membranowe a zawory kulowe: jak każdy z nich służy do zastosowań w rurociągach przemysłowych

Przemieszczająca się zawiesina wapienna o średnicy 50 mm i zawierająca 15% części stałych zablokuje zawór kulowy w ciągu kilku tygodni, ponieważ cząstki stałe gromadzą się w pierścieniowej wnęce pomiędzy kulą a jej gniazdami. Zamontuj jazowy zawór membranowy na tej samej linii, a będzie on otwierał się i zamykał przez lata, nie wymieniając niczego poza membraną. Dokonaj tego samego porównania na czystym kolektorze wody chłodzącej, a odpowiedź będzie odwrotna: jaz membrany dławi przewód i obsługuje elastomer, podczas gdy pełnoprzepustowy zawór kulowy otwiera się o ćwierć obrotu prawie bez utraty ciśnienia.

Obydwa korpusy zaworów mają podobne ciśnienie nominalne i oba są przykręcone do tego samego wzoru kołnierza, co właśnie jest powodem ich mylenia w zamówieniach. Prawdziwa różnica polega na tym, co dzieje się z płynem, gdy linia przestaje się poruszać.

Co oddziela zawór membranowy od zaworu kulowego

Zawór kulowy uszczelnia, obracając wydrążoną kulę w dwóch gniazdach, natomiast zawór membranowy uszczelnia, dociskając elastyczną membranę do podniesionego jazu, dzięki czemu płyn procesowy nigdy nie dociera do trzpienia ani siłownika.

Z tej geometrii wynikają trzy konsekwencje, które razem ustalają większość rzeczywistych specyfikacji, zanim w ogóle zacznie się mówić o cenie.

• Gdzie znajduje się płyn. Zawór kulowy pozostawia wnękę pomiędzy kulą a ścianą korpusu, która wypełnia się produktem i nie może zostać spuszczona. Jaz membranowy nie ma tego rodzaju gniazda, chociaż sama misa jazu zachowuje niewielką objętość resztkową.
• Jak łodyga jest uszczelniona. Zawór kulowy opiera się na pierścieniach typu O-ring lub uszczelce wokół obrotowego trzpienia, co stanowi dynamiczne uszczelnienie, które widzi medium. Zawór membranowy nie ma żadnego dynamicznego uszczelnienia trzpienia: membrana stanowi jedyną barierę pomiędzy cieczą a atmosferą.
• Jak zawór się dławi. Zawór kulowy jest urządzeniem włączającym/wyłączającym i przy częściowym otwarciu kieruje strumień o dużej prędkości na gniazdo za zaworem. Zawór membranowy dławi się czysto, ponieważ membranę można zaparkować w dowolnym momencie jej skoku.

Jak każdy projekt odcina przepływ

Zawór kulowy zamyka się po jednym obrocie kuli o 90 stopni, natomiast zawór membranowy zamyka się po kilku obrotach pokrętła ręcznego poprzez wciśnięcie membrany w dół na jaz.

Zawór kulowy: krótki skok, pełny przelot, odsłonięte gniazda

Zawór kulowy pełnoprzelotowy ma otwór równy wewnętrznej średnicy rury, zatem spadek ciśnienia na otwartym zaworze jest zbliżony do spadku ciśnienia na równoważnej długości rury. Skok ćwierćobrotowy sprawia, że ​​jest szybki w obsłudze, łatwy w automatyzacji i wizualnie jednoznaczny z pozycji klamki. Kompromis polega na tym, że siedzenia znajdują się na ścieżce przepływu. Każda cząsteczka osadzająca się na gnieździe jest wciskana w elastomer przy następnym zamknięciu, a każdy cykl powoduje głębsze zanieczyszczenie.

Zawór membranowy: długi skok, bez uszczelnienia, izolowany płyn

Sprężarka na gwintowanym trzpieniu zaciska membranę na połączeniu korpusu z pokrywą, więc zawór ręczny potrzebuje kilku obrotów, aby przejść od otwarcia do zamknięcia. Nic w mechanizmie nie styka się z medium: brak uszczelnienia, brak pierścieni typu O-ring na trzpieniu, brak pierścieni gniazda. Dzięki tej pojedynczej barierze zawory membranowe wytrzymują agresywną chemię i dlatego tolerują dławienie. Koszt jest hydrauliczny. Korpus jazu zwęża ścieżkę przepływu i zwiększa spadek ciśnienia, podczas gdy korpus przelotowy odzyskuje wysokość podnoszenia kosztem większej obudowy i innego zachowania membrany.

Gdzie zawory kulowe są właściwym wyborem

Zawór kulowy jest właściwym wyborem, gdy płyn jest czysty, jego zadaniem jest izolacja wł./wył., a przewód wymaga średnicy zbliżonej do średnicy rury przy minimalnej utracie ciśnienia.

W zakładach procesowych, płozach uzdatniania wody i niemetalowych liniach chemicznych, które obejmują więcej pozycji zainstalowanych niż jakikolwiek inny typ zaworu:

• Izolacja pompy i zbiornika na wodzie czystej, zdemineralizowanej, solance i rurociągach dozujących, gdzie zawór jest albo całkowicie otwarty, albo całkowicie zamknięty.
• Usługa wysokocyklowa , ponieważ siłownik ćwierćobrotowy wykonuje mniej pracy na operację i osiąga pełne zamknięcie jednym ruchem.
• Linie, które są przepłukane lub zatkane , ponieważ otwór z pełnym otworem nie pozostawia przeszkód dla wacika lub świni.
• Kolektory o niskim spadku ciśnienia , gdzie jaz spowodowałby utratę ciśnienia, której pompa nie może oszczędzić.

Awarię zaworu kulowego można przewidzieć. Każdy płyn, który osadza się, krystalizuje lub ściera, znajdzie swoje miejsce w gnieździe: krystalizujący roztwór soli może zablokować zawór kulowy w ciągu kilku cykli termicznych, a zawiesina ścierna poleruje kulę, aż zawór przestanie uszczelniać się w pozycji zamkniętej.

Zawór kulowy SCH8O/DIN UPVC/CPVC typu I Przejrzyj ten zawór kulowy typu I pod kątem czystego zamknięcia o niskim oporze; Opcje korpusów z UPVC/CPVC i rozmiary DN15–DN100 umożliwiają dopasowanie temperatury medium i narażenia chemicznego. Zobacz produkt →

Gdzie zawory membranowe zarabiają na swoich kosztach

Zawór membranowy jest właściwym wyborem, gdy płyn może osiadać, krystalizować, ścierać lub atakować elastomerowe gniazda zaworu obrotowego i gdy przewód może pochłonąć dodatkowy spadek ciśnienia.

Konstrukcja utrzymuje dokładnie jeden elastyczny element w kontakcie z medium i utrzymuje każdą obrobioną powierzchnię z dala od niego:

• Żrąca chemia takie jak kwasy mineralne, żrący, podchloryn sodu i mieszane strumienie kwasów obsługiwane w korpusach z UPVC lub CPVC.
• Zawiesiny i zawiesiny takie jak wapno, węglan wapnia, popłuczyny z filtrów i osady wodorotlenkowe metali z neutralizacji ścieków.
• Media lepkie i włókniste , gdzie zawór kulowy rozsmarowałby produkt na gniazdach.
• Punkty dławiące i próbkowania , gdzie stabilne częściowe otwarcie ma większe znaczenie niż krótki skok.
• Linie o wysokiej czystości , ponieważ nie ma uszczelnienia, które mogłoby przeciekać, ani szczeliny w gnieździe, w której mogłyby gromadzić się pozostałości.

Ograniczenie zasługuje na wiersz w arkuszu danych. Membrana jest granicą ciśnienia, zatem górna granica ciśnienia i temperatury zaworu jest górną granicą membrany, a nie korpusu.

Zawór membranowy kołnierzowy SCH8O/DIN UPVC/CPVC W przypadku przewodów cieczy powodujących korozję porównaj materiał membrany, standard kołnierza i obniżenie wartości znamionowych pod wpływem ciśnienia i temperatury; ten kołnierzowy zawór UPVC/CPVC obejmuje średnice DN25–DN125 z obsługą ręczną lub pneumatyczną. Zobacz produkt →

Dopasowanie zaworu do niemetalowego systemu rurociągów

W systemach UPVC i CPVC materiał korpusu rzadko jest czynnikiem ograniczającym; zwykle są to elastomer, standard kołnierza i obniżenie wartości znamionowych pod wpływem ciśnienia i temperatury.

Zawory termoplastyczne są określone według składu korpusu i normy, do której są przykręcone. Korpus zaworu CPVC radzi sobie z tą samą chemią, co korpus zaworu Rura ciśnieniowa PCV jest on osadzony, a szczegóły połączenia są równie ważne jak sam zawór: gniazda z cementu rozpuszczalnikowego dla mniejszych przewodów, korpusy kołnierzowe, z których zawór musi wyjść w celu wymiany membrany, oraz okładzina DIN lub ANSI, która musi pasować do otworów w kołnierzu współpracującym.

Norma ISO 15493 zapewnia ramy dla komponentów rurociągów przemysłowych z PVC-C, a wynikające z niej obniżenie wartości znamionowych pod ciśnieniem i temperaturą jest najczęstszym źródłem błędów związanych z przekroczeniem specyfikacji. Opublikowane krzywe CPVC zmniejszają dopuszczalne ciśnienie do mniej więcej połowy wartości znamionowej 23 C na 60 C i mniej więcej jednej czwartej w pobliżu górnej granicy materiału. Redukcja ta dotyczy w równym stopniu zaworu, jak i rury, a także membrany, która jest materiałem bardziej miękkim niż korpus.

Automatyzacja, cykl życia i całkowity koszt posiadania

Koszt uruchomienia zależy od momentu obrotowego i skoku, a liniowy skok zaworu membranowego z przewidywalnym momentem obrotowym jest często łatwiejszy do zautomatyzowania niż zawór kulowy, którego tarcie w gnieździe wzrasta wraz z ciśnieniem i zanieczyszczeniem.

Moment obrotowy i skok siłownika

Zawór kulowy potrzebuje wystarczającego momentu obrotowego, aby zerwać kontakt z gniazdem, a moment ten wzrasta wraz z różnicą ciśnień, materiałem gniazda i wszelkim produktem osadzonym na gnieździe. Dlatego też siłowniki pneumatyczne i elektryczne mają margines bezpieczeństwa, który rośnie wraz ze starzeniem się zaworu. Zawór membranowy wymaga siły liniowej, która w dużej mierze zależy od ciśnienia w przewodzie i powierzchni membrany, co sprawia, że ​​dobór siłownika jest bardziej przewidywalny, ale jego skok jest dłuższy i siłownik musi pracować dalej, aby uzyskać ten sam rezultat.

Co tak naprawdę wpływa na koszty cyklu życia

W ciągu pięciu lat cena zakupu stanowi niewielką część całości. Dominują trzy elementy: części zamienne, czas przestoju wymagany do ich montażu oraz koszt wycieku, który dotrze do środowiska. Oczekuje się, że zawór membranowy pracujący w szlamie zużywa membrany jako część zużywalną, dlatego też korpus powinien umożliwiać wymianę bez przecinania rury. Zawór kulowy na czystej wodzie może nigdy nie zostać otwarty, ale nacięte gniazdo na przewodzie ściernym sprawia, że ​​niedrogi zawór staje się elementem wymagającym częstej konserwacji.

Konstrukcja uszczelnienia to miejsce, w którym te dwie konstrukcje różnią się najbardziej pod względem trwałości użytkowej. Geometria gniazda, wykończenie powierzchni kulki i napięcie wstępne decydują o tym, czy zawór kulowy nadal utrzymuje pęcherzykoszczelne uszczelnienie po tysiącach cykli, a te szczegóły warto sprawdzić przed złożeniem zamówienia; the projekt wydajności uszczelnienia zaworów kulowych kołnierzowych CPVC wyjaśnia, które cechy mają znaczenie.

SCH8O/DIN Pneumatyczny zawór membranowy z podwójnym napędem UPVC Tego pneumatycznego zaworu membranowego z PCV należy używać do mediów korozyjnych, gdzie konstrukcja pozbawiona uszczelnień, z miękkim uszczelnieniem i średnicami DN15–DN50 pasują do linii przetwórstwa chemicznego, farmaceutycznego lub spożywczego. Zobacz produkt →

Pięć kroków doboru odpowiedniego zaworu

Pięć kontroli, przeprowadzanych w tej kolejności, rozstrzyga wybór przed złożeniem wniosku o wycenę.

Praktyczne pytania, które zadają kupujący

Czy zawór kulowy i zawór membranowy można zamienić jeden na jeden na tej samej linii?

Mechanicznie, tylko jeśli długość zabudowy i wiercenie kołnierza pasują do siebie, a często tak się nie dzieje. Pod względem operacyjnym obciążenie ulega zmianie: zawór membranowy zainstalowany w miejscu, w którym usunięto pełnoprzepustowy zawór kulowy, powoduje spadek ciśnienia i zmniejsza maksymalny przepływ, podczas gdy zawór kulowy w przewodzie szlamowym ulega zatarciu. Do wymiany zwykle potrzebny jest kawałek szpuli.

Który zawór lepiej radzi sobie z ciałami stałymi?

Zawór membranowy bez kwalifikacji. Zawór kulowy wychwytuje cząstki pomiędzy kulą a gniazdem oraz wewnątrz jamy korpusu; zawór membranowy nie ma wnęki gniazda i zamyka się, ściskając ścieżkę przepływu. Praktycznym ograniczeniem dla zaworu membranowego jest wielkość cząstek w stosunku do otworu przelewu, a nie obecność ciał stałych.

W jakiej temperaturze elastomer staje się granicą?

W przypadku EPDM w środowisku wodnym ciągłym praktyczny sufit mieści się w zakresie od 90°C do 100°C, co zwykle jest osiągane przed wartością graniczną dla ciała CPVC. Membrany pokryte PTFE zwiększają odporność chemiczną w większym stopniu niż zakres temperatur. Ponieważ membrana stanowi granicę ciśnienia, jej wartość znamionową należy sprawdzić oddzielnie od wartości znamionowej rury.

Który zawór jest tańszy w utrzymaniu w ciągu pięciu lat?

Odpowiedź zależy od płynu, a skrzyżowanie jest ostre. W przypadku izolacji czystej wody zawór kulowy wygrywa ceną zakupu i rzadko potrzebuje części. W przypadku szlamu lub agresywnych środków chemicznych częstotliwość wymiany zaworu kulowego zwykle przekracza koszt części zaworu membranowego, ponieważ membrana jest niedrogim elementem zużywającym się, w przeciwieństwie do gniazda i kuli.

Żaden zawór nie jest uniwersalną odpowiedzią. Dobrze zaprojektowany system niemetalowy wykorzystuje oba, umieszczone tam, gdzie ich geometria faktycznie pasuje do płynu.