Пережимні клапани з пневматичним приводом: повний посібник

Як працюють перетинні клапани з пневматичним приводом

Перетискні клапани з пневматичним приводом контролюйте потік, застосовуючи тиск стисненого повітря до зовнішньої сторони гнучкого гумового рукава, змушуючи рукав згортатися всередину та затискати себе. Коли тиск повітря скидається, природна еластичність рукава повертає його в повністю відкрите положення, відновлюючи необмежений потік через отвір клапана. Цей принцип роботи принципово відрізняється від кульових кранів, засувок або дросельних клапанів — немає внутрішніх механічних компонентів, сідел, дисків або штоків, які контактують із технологічним середовищем. Гільза є єдиною частиною, що змочується, і вся функція контролю потоку досягається за рахунок її пружної деформації.

Ця конструкція надає пневматичним пережимним клапанам набір характеристик продуктивності, які жоден інший тип клапана не може відтворити в тому ж діапазоні застосувань. Відкрите положення повного отвору створює нульове обмеження потоку та нульову турбулентність, коли клапан відкритий, що робить його ідеальним для абразивних суспензій, в’язких рідин і середовищ, що містять тверді речовини, які можуть закупорити, роз’їсти або заклинити звичайні внутрішні частини клапана. Функція самоочищення манжети, коли вона відкривається та закривається, запобігає накопиченню часток у точці ущільнення — постійній проблемі з клапанами сідла, що працюють із середовищем, що осідає або кристалізується.

Дві конфігурації приводу: відкритого та закритого типу

Пережимні клапани з пневматичним приводом виготовляються у двох різних конфігураціях корпусу, кожна з яких підходить для різних умов експлуатації та типів середовища. Розуміння різниці є важливим для правильної специфікації.

Пережимні клапани з відкритим корпусом

У конструкції з відкритим корпусом гумова втулка розташована між двома кінцевими фланцями або кінцевими з’єднаннями, при цьому виконавчий механізм — як правило, механічна штанга або міхур із повітряним тиском — контактує з втулкою ззовні. Така конфігурація дозволяє візуально перевіряти стан рукава під час роботи та сприяє швидкій заміні рукава без зняття клапана з трубопроводу. Перетискні клапани з пневматичним приводом з відкритим корпусом зазвичай встановлюються для застосувань, де очікується значне зношення муфти, наприклад, для транспортування керамічного шламу або переробки мінералів, де швидкий доступ до технічного обслуговування скорочує час простою.

Перетискні клапани із закритим корпусом

Перетискні клапани з пневматичним приводом із закритим корпусом містять гільзу всередині жорсткого металевого або армованого корпусу, при цьому стиснене повітря вводиться в кільцевий простір між зовнішньою стінкою гільзи та внутрішньою частиною корпусу. Коли тиск повітря прикладається до цієї кільцевої камери, він рівномірно діє по всьому колу гільзи, створюючи дуже послідовне та симетричне закриття. Ця конфігурація забезпечує чудове утримання тиску, що робить конструкції із закритим корпусом стандартним вибором для застосувань із високим тиском і середовищ, які не піддаються впливу атмосфери навіть миттєво, наприклад токсичних, легкозаймистих або стерильних технологічних потоків.

Матеріали рукава та їх технологічна сумісність

Втулка є найважливішим компонентом будь-якого пневматичного пережимного клапана — це єдина частина, яка контактує з технологічним середовищем, і її матеріал має бути хімічно сумісним з рідиною, фізично міцним за очікуваних умов стирання та тиску та здатним до багаторазових пружних циклів без втомного розтріскування. Тому вибір матеріалу рукава є таким же важливим, як і будь-який інший параметр специфікації.

Товщина стінки рукава та кількість армуючого шару тканини також значно впливають на продуктивність. Манжети з більшою товщиною стінок і кількома армуючими шарами витримують вищий внутрішній тиск і забезпечують більший опір зовнішньому стиранню, але для повного закриття потрібен вищий тиск повітря для приведення в дію. Гільзи з тоншими стінками закриваються при нижчому тиску повітря та забезпечують більшу чутливість для дроселювання, але мають нижчий номінальний тиск. Завжди вказуйте конструкцію муфти в поєднанні з діапазоном робочого тиску та подачею повітря для приведення в дію в місці встановлення.

Галузі та застосування, де пневматичні перетинні клапани Excel

Унікальний принцип роботи пережимних клапанів з пневматичним керуванням робить їх кращим — і в багатьох випадках єдиним практичним — вибором у ряді галузей промисловості, що працюють зі складними середовищами, які швидко руйнують звичайні конструкції клапанів.

Гірнича справа та збагачення корисних копалин

Гірничодобувна промисловість представляє найбільший сектор застосування пневматичних пережимних клапанів. Рудні шлами, хвости, вода для промивання вугілля та мінеральні концентрати мають високу абразивність і часто містять грубі тверді речовини, які можуть роз’їсти металеві сідла клапанів і диски протягом кількох тижнів експлуатації. Гумова втулка пережимного клапана еластично поглинає удар абразивних частинок, розподіляючи знос по всій поверхні втулки, а не концентруючи його на лінії посадки. У добре спроектованих шахтних установках термін служби пережимних клапанів зазвичай вимірюється місяцями, тоді як конкуруючі типи клапанів виходять з ладу протягом кількох днів.

Очищення води та стічних вод

Муніципальні та промислові водоочисні споруди мають пневматичні перетискні клапани для обробки осаду, скидання піску з камери, контролю зворотного промивання фільтра та ліній дозування хімікатів. Функція самоочищення закриває запобігає накопиченню осаду на сідлі клапана — хронічній проблемі технічного обслуговування шиберних і поворотних клапанів у цих сервісах. Рукав EPDM забезпечує хімічну стійкість, необхідну для контакту з розчинами хлору, сульфатом заліза та полімерними флокулянтами, які використовуються в процесах очищення.

Продукти харчування, напої та фармацевтика

У гігієнічних процесах гладкий отвір без щілин втулки пережимного клапана відповідає вимогам очищення на місці (CIP) і стерилізації на місці (SIP), яким не можуть задовольнити багато звичайних клапанів. Харчові та FDA-сумісні матеріали рукава забезпечують прямий контакт з харчовими продуктами, напоями та фармацевтичними проміжними продуктами без ризику забруднення. Повна відсутність внутрішніх компонентів клапана усуває мертві зони та точки захоплення продукту, які створюють сховище мікробів у мембранних та сідельних клапанах.

Хімічна та промислова обробка

На хімічних заводах використовуються перетинні клапани з пневматичним приводом для корозійних суспензій кислот і лугів, кристалізаційних середовищ і високов’язких рідин, де звичайні внутрішні елементи клапанів можуть бути пошкоджені або заблоковані. Можливість визначати матеріал рукава незалежно від матеріалу корпусу дозволяє інженерам оптимізувати хімічну стійкість для конкретного хімічного процесу, зберігаючи структурну цілісність корпусу клапана в навколишньому середовищі.

Розміри та тиск спрацьовування: ключові параметри специфікації

Правильне визначення розмірів пережимних клапанів з пневматичним приводом вимагає врахування кількох взаємопов’язаних параметрів. Виконання цих правил на етапі специфікації запобігає як збоям у роботі, так і передчасному зносу рукавів під час експлуатації.

• Відповідність розміру лінії — Пережимні клапани доступні від DN15 (½ дюйма) до DN600 (24 дюйма) і більше для спеціальних застосувань. Отвір клапана має точно збігатися з отвором трубопроводу, щоб підтримувати повнопрохідні характеристики потоку та запобігати зносу муфти, викликаного турбулентністю, при зміні розміру.
• Номінальний робочий тиск — Номінальний тиск рукава має перевищувати максимальний тиск у системі, включаючи умови гідроудару та стрибка. Типові пневматичні перетинні клапани із закритим корпусом мають номінальний тиск від 3 бар до 10 бар залежно від конструкції муфти та розміру отвору, при цьому більші отвори зазвичай мають нижчий номінальний тиск через підвищену силу, необхідну для закриття муфти проти тиску в магістралі.
• Тиск повітря спрацьовування — Щоб досягти надійного повного закриття, тиск повітря для спрацьовування має перевищувати тиск у магістралі на величину, визначену виробником — зазвичай у 1,5–2 рази перевищує тиск у магістралі для конструкцій із закритим корпусом. Переконайтеся, що наявний тиск подачі повітря в приладі в точці встановлення є достатнім, перш ніж визначати клапан, оскільки неадекватний тиск спрацьовування є найпоширенішою причиною неповного закриття та, як наслідок, зносу втулки.
• Безвідмовне положення — Перетискні клапани з пневматичним приводом можуть бути налаштовані як відкриті (муфта відкрита, коли припиняється подача повітря), так і закрита (муфта закрита, коли припиняється подача повітря) залежно від вимог безпеки процесу. Відмовно-закрита є більш поширеною конфігурацією, яка досягається за допомогою нормально закритого електромагнітного клапана на лінії подачі повітря. Конфігурації, що відкриваються при збоях, вимагають зворотної пружини або системи повітряного резервуару для підтримки відкритого положення рукава при втраті повітря.
• Частота циклу — Стійкість рукава до втоми безпосередньо залежить від кількості циклів відкриття-закриття. Застосування, що вимагають високої частоти циклів — наприклад, порційне дозування або пневматичні конвеєри — мають визначати муфти з вищими номінальними циклами та планувати профілактичну заміну муфти на основі кількості циклів, а не календарного часу.

Встановлення, обслуговування та заміна гільз

Однією з найбільш важливих переваг пневматичних пережимних клапанів є простота вимог до їх обслуговування. Оскільки внутрішні металеві компоненти не піддаються корозії, ерозії або заїданню, програма технічного обслуговування майже повністю зводиться до періодичної перевірки та заміни муфти — завдання, яке не потребує спеціальних інструментів і може бути виконане за лічені хвилини на більшості конструкцій з відкритим корпусом, не знімаючи корпус клапана з трубопроводу.

Орієнтація установки є гнучкою — пневматичні перетинні клапани можна встановлювати в горизонтальних, вертикальних або кутових трубопроводах без компромісу в продуктивності, хоча вертикальне встановлення з потоком вниз є кращим для середовищ, що містять важкі тверді речовини, щоб запобігти осіданню в рукаві, коли клапан закритий. Корпус клапана слід підтримувати незалежно від трубопроводу, щоб уникнути передачі напруги труби на кінцеві з’єднання втулки, що може призвести до передчасного руйнування ущільнення фланця.

Звичайна перевірка має бути зосереджена на зовнішній частині рукава на наявність тріщин на поверхні, утворення пухирів або затвердіння, що вказує на хімічний вплив або термічну деградацію, а також на якість закриття — клапан, який більше не забезпечує закриття без витоку, незважаючи на правильний тиск спрацьовування, має рукав, який наближається до кінця, і його слід запланувати на заміну до повної відмови. Зберігання запасу гільз для заміни з правильного матеріалу та розміру в складі заводу усуває тривалий простой, коли потрібна аварійна заміна гільз, і вважається найкращою практикою на будь-якому об’єкті, де працюють кілька пневматичних пережимних клапанів у критичних умовах.