Levegővel működtetett szorítószelepek: útmutató és alkalmazások

Azokban a feldolgozóiparban, ahol a hagyományos szelepek idő előtt meghibásodnak a kopás, vegyi támadás vagy a belső alkatrészeken felhalmozódó közeg miatt, a levegővel működtetett szorítószelepek szerkezetileg eltérő és rendkívül praktikus alternatívát kínálnak. Működési elvük – sűrített levegővel szorítják össze a rugalmas gumihüvelyt, ahelyett, hogy fémtárcsát, golyót vagy kaput mozgatnának az áramlási úton – kiküszöböli azokat a belső mechanikai alkatrészeket, amelyek a hagyományos szelepkonstrukciók leggyakoribb meghibásodási pontjai. Az eredmény egy olyan szelep, amely képes kezelni az iszapokat, porokat, granulátumokat és kémiailag agresszív folyadékokat, olyan élettartammal és karbantartási profillal, amelyhez a versengő szeleptípusok egyszerűen nem férnek hozzá azonos körülmények között.

Hogyan Levegővel működtetett szorítószelepek Munka

A levegővel működtetett szorítószelepek működési mechanizmusa elegánsan egyszerű. A szeleptest egy külső házból áll – jellemzően öntöttvasból, szénacélból, rozsdamentes acélból vagy műszaki polimerből készül – egy bemeneti és kimeneti nyílással, amelyen keresztül egy folytonos rugalmas gumihüvely van beépítve. Ez a hüvely képezi a szelep egyetlen nedvesített alkatrészét: a szabályozott folyadék soha nem érintkezik a szeleptesttel, a működtető szerkezettel vagy bármely fém szerkezeti elemmel.

A szelep zárásához sűrített levegőt vezetnek a külső test és a gumihüvely közötti térbe. Ahogy a légnyomás növekszik ebben a gyűrű alakú kamrában, egyenletes sugárirányú erőt fejt ki a hüvelyre, aminek következtében az egyidejűleg minden oldalról befelé esik, amíg a furat teljesen be nem szorul és az áramlás meg nem áll. A szelep kinyitásához a sűrített levegőt kivezetik a testkamrából – akár a légkörbe szellőztetve rugóvisszatérítéses kivitelben, akár úgy, hogy nyomást gyakorolnak az ellentétes nyílásra kettős működésű konfigurációban – lehetővé téve, hogy a hüvely belső rugalmassága visszaállítsa teljesen nyitott, kör alakú furathelyzetébe.

Ez a működési logika teljesen elkülönül a folyékony közegtől. A sűrített levegő rendszer szabályozza a gumihüvely nyitását és zárását, míg a folyadék csak a belső hüvelyrel érintkezik. Ez a szerkezeti szétválasztás jelentősen csökkenti az aktuátor korróziójának, a mechanikai beszorulásnak és a tömítés instabilitásának kockázatát iszapos, por vagy kémiailag agresszív folyamatokban – olyan körülmények között, amelyek gyorsan rontják a tokozást, az üléseket és a működtetőelemek szárait a kapu-, gömb- és pillangószelepeknél.

Szerkezeti előnyök a hagyományos szelepekkel szemben

A levegővel működtetett szorítószelepek teljes furatú, akadálymentes áramlási útja teljesen nyitott állapotban az egyik legjelentősebb gyakorlati előnyük. Ellentétben a csökkentett furatú golyóscsapokkal, a részben visszahúzott tolózáras tolózárakkal vagy az áramlási áramban állandóan tárcsával rendelkező pillangószelepekkel, a teljesen nyitott szorítószelep tiszta, kör alakú furattal rendelkezik, amely megegyezik a névleges csőátmérővel. Ez azt jelenti, hogy nulla áramlási akadály, nulla turbulenciát okozó belső geometria, és nincs olyan hely, ahol a koptató részecskék beüthetnének egy fémféket vagy tárcsa élét.

A belső üregek hiánya egyaránt fontos higiéniai és porkezelési alkalmazásokban. A hagyományos szelepek tömszelencével, tömszelencével és testüregekkel olyan tereket hoznak létre, ahol a termék felhalmozódhat, megkeményedhet vagy szennyezheti a következő tételeket. A levegővel működtetett szorítószelepeken nincs ilyen üreg – a hüvely belseje sima, áramlás közben öntisztul, és teljesen leereszthető. A gyógyszeripari porszállító vonalakban, az élelmiszer-összetevők kezelésében és a cement- vagy pernyeszállító rendszerekben ez a jellemző közvetlenül csökkenti a tisztítási ciklusokat és a keresztszennyeződés kockázatát.

A karbantartás egyszerűsége egy másik meghatározó szerkezeti előny. A levegővel működtetett szorítószelep egyetlen alkatrésze, amely kopásnak van kitéve, maga a gumihüvely. Amikor a hüvely eléri élettartamának végét – a felületi repedés, rétegválás vagy lyukképződés szemrevételezéses vizsgálatával észlelhető – a cseréhez nincs szükség speciális szerszámokra, nincs szükség vezetékszigetelésre az egyszerű nyomáscsökkentésen túl, és nincs szakember technikusa. A hüvelyt percek alatt eltávolítják és kicserélik, így a szelep teljes teljesítményét visszaállítja egy hasonló hagyományos szelep burkolatának vagy működtetőelemeinek cseréjének töredékéért.

A gumihüvelyek anyagai és választékuk

A gumihüvely minden levegővel működtetett szorítószelep teljesítménykritikus eleme. Az alkalmazás konkrét folyadék-, hőmérséklet- és nyomáskörülményeinek megfelelő elasztomer kiválasztása a legfontosabb mérnöki döntés a szorítószelep specifikációjában. A nem megfelelő hüvely anyaga vagy gyorsan lebomlik a használat során, vagy nem biztosít megfelelő vegyszerállóságot, ami idő előtti cseréhez vagy a folyamat szennyeződéséhez vezet.

Az alapelasztomer kiválasztásán túl a hüvely falvastagsága és a megerősített szerkezet is befolyásolja a teljesítményt. A nagynyomású használatra szánt hüvelyek szövet- vagy zsinórerősítő rétegeket tartalmaznak, amelyek a gumifalba vannak beágyazva, hogy ellenálljanak a vezeték nyomása alatti sugárirányú tágulásnak, és meghosszabbítsák a fáradásos élettartamot ismételt nyitási-zárási ciklusokkal. A koptató iszapos alkalmazásoknál a vastagabb természetes gumi hüvelyfalak nagyobb anyagmélységet biztosítanak, mielőtt a kopás által kopott felület elérné az erősítőréteget, közvetlenül meghosszabbítva a szervizintervallumokat.

Kulcsfontosságú iparágak és alkalmazások

A levegővel működtetett szorítószelepeket széles körben alkalmazzák zord munkakörülmények között az iparágak széles körében. Alkalmasságukat nem egy iparági ágazat határozza meg, hanem a kezelt közeg természete – bárhol, ahol koptató, ragadós, korrozív vagy szennyeződésre érzékeny folyadékok vannak jelen, a szorítószelepek olyan előnyöket kínálnak, amelyeket a hagyományos szeleptípusok nem képesek megismételni.

• Bányászat és ásványfeldolgozás: A zagy iszapja, az érckoncentrátum és a koptató szilárd anyagokkal terhelt technológiai víz gyorsan tönkreteszi a fémüléses szelepek burkolatát. A természetes gumihüvelyű, levegővel működtetett szorítószelepek alacsony karbantartási gyakorisággal kezelik ezeket a közegeket, és kiszámítható hüvelycsere-intervallumok az áteresztőképesség alapján, nem pedig a váratlan hiba.
• Cement és építőanyagok: A cement, pernye, mész és hasonló porok pneumatikus továbbítása erősen koptató és tapadó áramlási feltételeket hoz létre. A szorítószelep öntisztító furata és a belső üregek hiánya megakadályozza a por felhalmozódását, ami egyébként a hagyományos szelepek beszorulását vagy teljes tömítését okozná.
• Vegyi és vízkezelés: A savak, lúgok és oxidálószerek adagolása és átvitele a vízkezelésben és a vegyi gyártás során előnyös az EPDM vagy vegyileg ellenálló hüvely anyagok, amelyek teljesen elszigetelik a szeleptestet és a szelepmozgatót az agresszív közegtől.
• Élelmiszerek, italok és gyógyszerészeti termékek: Az FDA-kompatibilis hüvelyanyag és a sima, tisztítható furat a levegővel működtetett szorítószelepeket alkalmassá teszik olyan higiéniai alkalmazásokhoz, ahol a termék tisztasága és a CIP-eljárások egyszerűsége szabályozási követelmény.
• Szennyvíz- és iszapkezelés: A települési és ipari szennyvíztisztító telepek csípőszelepeket használnak az iszapvezetékeken, ahol a szálas- és részecsketartalom gyorsan beszennyezné az alternatív szeleptípusok üléseit és működtető mechanizmusait.

Méretezési, nyomási és működtetési szempontok

A levegővel működtetett szorítószelepek helyes méretezése többet jelent, mint a névleges furat és a csőátmérő összehangolása. A vezetéknyomás, a hüvely merevsége és a rendelkezésre álló működtető levegőnyomás közötti összefüggést értékelni kell annak biztosítására, hogy a szelep megbízható teljes zárást érjen el az üzemi nyomáskülönbséggel szemben.

Általános tervezési elv, hogy a szeleptestre kifejtett működtető levegőnyomásnak annyival kell meghaladnia a szabályozott folyadék vezetéknyomását, amely elegendő ahhoz, hogy a hüvely teljesen összecsukódjon. A legtöbb gyártó a minimálisan szükséges működtető légnyomást a vezetéknyomás és a hüvelyméret függvényében határozza meg, a jellemző követelmények pedig a vezetéknyomás 1,5-2-szerese között mozognak a megbízható záráshoz. Ahol az üzemi sűrített levegő betáplálási nyomása korlátozott, ez a kapcsolat korlátozhatja azt a maximális vezetéknyomást, amelynél egy adott szorítószelep alkalmazható, és ezt a rendszer tervezése során ellenőrizni kell, nem pedig feltételezni.

Fojtóműködés esetén – ahol levegővel működtetett szorítószelepeket használnak az áramlás szabályozására, nem pedig egyszerűen nyitnak vagy zárnak – a szelepet konzervatívan kell méretezni, hogy elkerülhető legyen a karmantyú hosszabb ideig tartó, részben összecsukott helyzetben történő működtetése. A hosszan tartó részleges zárás a mechanikai feszültséget a hüvely kerületének meghatározott pontjain koncentrálja, felgyorsítva a kifáradási repedés kialakulását és csökkentve az élettartamot. Ahol folyamatos áramlásszabályozásra van szükség, a pozícionálóval felszerelt, jellegzetes karmantyúprofillal rendelkező hajtómű szabályozottabb fojtó viselkedést biztosít, és egyenletesebben osztja el a feszültséget a hüvely felületén.

Bevált telepítési és karbantartási gyakorlatok

A levegővel működtetett szorítószelepeket lehetőség szerint vízszintes csővezeték-irányban kell felszerelni, a működtető levegő csatlakozással felfelé. Ez az orientáció biztosítja, hogy a folyadékban lévő szilárd részecskék vagy üledékek leülepedjenek a hüvely becsípődési zónájából, amikor a szelep zárva van, csökkentve annak kockázatát, hogy szilárd anyagok beszoruljanak a záróelembe, ami megakadályozhatja a teljes tömítést vagy a hüvely helyi kopását.

A szelephez jutó sűrített levegőt szűrni kell és szárazon kell tartani. A működtető levegőben lévő nedvesség idővel felhalmozódhat a gyűrű alakú test kamrájában, különösen hideg környezetben, ahol valószínű a páralecsapódás, ami a szelepház belsejének korrózióját vagy fagyos körülmények között jégképződést okozhat, ami megakadályozza a szelep működését. Egy egyszerű szűrő-szabályozó egység a levegőellátó vezetéken minimális költséggel kezeli a szennyeződés és a nedvesség kockázatát.

Az ütemezett karmantyú-ellenőrzést be kell építeni a tervezett karbantartási rutinokba. A külső felület repedésének, abnormális deformációjának vagy a hüvely falán átsikló közeg jeleinek szemrevételezéses ellenőrzése lehetővé teszi, hogy a hüvely cseréjét a tervezett állásidőben tervezzék meg, nem pedig váratlan meghibásodás miatt. A hüvely élettartamának nyomon követése a működési ciklusok vagy a mennyiségi áteresztőképesség – a naptári idő helyett – pontosabb alapot biztosít a nagy igénybevételű alkalmazások cseréjének tervezéséhez. Ezekkel az egyszerű gyakorlatokkal a levegővel működtetett szorítószelepek alacsony teljes birtoklási költséget és működési megbízhatóságot biztosítanak, ami miatt ezek a szelepek a választott szelepek az iparág legigényesebb folyamatkörnyezetében.