Vloeistofstroom Regelen Met Kogelkranen

Een kogelkraan is een kwartslagklep met een kogel met boring om de doorstroming te regelen. Een draai van 90 graden van de klep zal de boring van de kogel in lijn brengen met de stroomrichting, en het omgekeerde zal de klep volledig afsluiten in de gesloten positie. Aan de bovenkant van de kogel is een spindel bevestigd die door de afdichting van de stang naar buiten steekt om te worden aangesloten op een handgreep of een pneumatische/elektrische actuator. Kogelkranen worden vaak gebruikt voor Open/Dicht-werking, maar kunnen ook werken als debietregelaar.

Kogelkleppen hebben drie hoofdtypen: standaardpoort, volledige poort en v-poort (voor nauwkeurige debietregeling). Ze zijn uitzonderlijk duurzaam en goedkoop. Ze blijven consistent presteren na vele bedrijfscycli, sluiten goed af, kunnen hoge druk aan en vergen weinig tot geen onderhoud. Het eenvoudige mechanisme van een kogelkraan en zijn eenvoudige bediening en flexibiliteit maken hem populair in industriële toepassingen met drukken tot 1000 bar (14.500 psi) en temperaturen tot 400°C (752°F). Lees ons artikel over kogelkranen voor meer informatie over het ontwerp en de werking ervan.

Debietregeling met kogelkranen

Wanneer de parameters (kosten, onderhoud, nauwkeurigheid, enz.) van kleppen voor debietregeling naast elkaar worden gelegd, zijn kogelkranen vaak geschikt voor de meeste toepassingen. Het is vrij gebruikelijk om een kogelkraan te gebruiken voor debietregeling, omdat het een kosteneffectieve oplossing is, en de meeste processen geen precieze nauwkeurigheid van de debieten vereisen. De eenvoud en robuustheid van kogelkranen maken ze geschikt voor huishoudelijke, commerciële en industriële toepassingen.

Figuur 2 toont verschillende stromingskarakteristieken van kogelkranen op basis van hun ontwerp. Zoals u ziet, veranderen de stromingseigenschappen afhankelijk van het ontwerp. Een kogelkraan met v-poort heeft een karakteristiek met een gelijk percentage (Afbeelding 2 met label B), wat de nauwkeurigheid van de debietregeling verhoogt. Een karakteristieke curve met een gelijk percentage benadert een lineaire curve, maar is niet helemaal een lineaire curve, aangezien de helling van het maximale debietpercentage toeneemt naarmate de klep opent.

Bij de juiste toepassing kan deze eigenschap van een v-poort kogelkraan voordelig zijn. Kogelkleppen met een v-poort zijn bijvoorbeeld bijzonder nuttig wanneer de temperatuurverandering afneemt bij een toename van de stroomsnelheid (d.w.z. warmteoverdrachtsprocessen). 

De voordelen van kogelkranen als stroomregelklep

Kogelkranen hebben een hoge turndown ratio (verhouding tussen het maximale debiet en het minimale debiet). Dit betekent dat een kogelkraan het debiet over een groot bereik kan regelen. De kleprotatie is consistent en regelmatig zonder sprongeffect (een slip in de klepbeweging). Dit zorgt ervoor dat een proportioneel ingangssignaal van een actuator een consistent debiet levert bij kleine klepopeningen. kogelkranen worden gewoonlijk gebruikt in controletoepassingen die gematigde drukverliezen vereisen, omdat het kogelgat weinig stromingsbeperkingen biedt, in tegenstelling tot de meeste andere kleptypes. Kogelkranen zijn nuttig voor noodstroomregeling, omdat het kwartslagontwerp zorgt voor een snelle bediening. Lees meer over de voordelen van het gebruik van een kogelkraan voor debietregeling in ons artikel over het vergelijken van vlinderkleppen en kogelkranen. 

Andere voordelen van kogelkranen als stroomregelklep

• Hij kan werken bij hoge druk en temperatuur.
• Er is geen lekkage in volledig gesloten toestand. 
• Hij heeft een uitstekende doorstroomcoëfficiënt in volledig geopende toestand. Een kogelafsluiter met volledige doorlaat heeft dezelfde stromingseigenschappen van de pijp.
• Het afdichtingsoppervlak wordt zelf gereinigd, waardoor ze kunnen worden gebruikt met licht vervuilde media.
• Hij is relatief kleiner en lichter dan andere kleptypes met vergelijkbare stromingseigenschappen.
• Kogelkranen zijn verkrijgbaar met een groot aantal soorten aansluitingen, zoals geflensd, wartelmoer, schroefdraad, enz. 

De nadelen van kogelkranen als stroomregelklep

Bij gebruik als modulerende regelklep zijn de kogelkranen met volledige en standaardpoort zeer geschikt voor toepassingen zoals het vullen van een watertank en andere debietregelingen waarbij lineair aangepaste debieten niet zo belangrijk zijn. De opening van het cilindrische gat van de kogelkraan zorgt voor een ongelijkmatige verdeling van de stroom bij elke openingsgraad. Ondanks hun veelzijdigheid worden kogelkranen gekenmerkt door een slechte smoring, vooral bij lage stroomsnelheden. Bij een kleine klepopening kan de hoge stroomsnelheid leiden tot slijtage van de kleponderdelen. Kogelkranen zijn ook niet verkrijgbaar voor grotere pijpdiameters of zijn duur bij dergelijke afmetingen. Kogelkleppen zijn voornamelijk ontworpen voor aan/uit-toepassingen en bieden mogelijk geen nauwkeurige debietregeling bij hoge druk. Het plotseling openen of sluiten van de kogel kan drukpieken en stroomschommelingen veroorzaken. In sommige gevallen kan een kogelkraan zichzelf zelfs sluiten als deze wordt gebruikt voor debietregeling bij hoge druk die een drukstoot kan veroorzaken, stroomafwaartse apparatuur kan beschadigen of personeel in de buurt kan verwonden.

Wat is een v-Port kogelkraan?

Een kogelklep met v-poort is een type kogelklep waarbij een v-vorm de opening voor de vloeistofstroom karakteriseert, zoals te zien is in Figuur 4. Het V-vormig ontwerp zit meestal op de bal, maar kan ook op de zitting zitten. Door deze v-vorm is de stroming door de klep stabiel voor regelstroomtoepassingen.

Hoe werkt de v-poort kogelkraan voor debietregeling?

Als de klep vanuit een gesloten positie draait, laat het kleine uiteinde van de 'v'-opening vloeistof stromen met hoge snelheden. De stroomsnelheid door de klep blijft toenemen met een hogere snelheid naarmate de klep naar de volledig geopende stand draait, in tegenstelling tot de kogelkraan met volledige en standaardpoort. Veel voorkomende hoeken van de 'v' zijn 15°, 30°, 45°, 60° of 90°.

De v-poort kogelkraan behoudt alle voordelen van de standaardpoort kogelkranen, maar heeft ook betere debietregeling. Door deze extra eigenschap worden ze vaak gebruikt in toepassingen zoals: voedselverwerking, landbouw, chemische industrie, afvalverwerking, enz. Het nadeel van de v-poort kogelkraan is de constructie die extra maatregelen vereist om de hogere stroomsnelheid aan te kunnen.

Lees ons technisch artikel over de selectie van de juiste kogelkraan!

Conclusie

De kogelkraan is een kosteneffectieve oplossing voor debietregelingstoepassingen waarbij een nauwkeurige regeling van het debiet geen vereiste is. Het v-poort kogelkleptype biedt extra precisie voor debietregeling, terwijl de voordelen van de kogelkleppen met volledige en standaardpoort behouden blijven. Wanneer alle parameters van de klepselectie in aanmerking worden genomen, hebben kogelkranen verschillende kenmerken die hen tot een betere klep voor algemeen gebruik maken dan andere kleptypes.