Schijfklep - Hoe ze werken

Schijfkleppen hebben een schijf binnenin de klep om de doorstroming door de pijp volledig te blokkeren of gedeeltelijk toe te staan. De term 'schijfklep' is geen specifiek kleptype, maar eerder een algemene beschrijving voor kleppen die een schijf gebruiken om de doorstroming te regelen. Deze schijven zijn essentieel voor de werking van verschillende soorten kleppen, waaronder terugslagkleppen en vlinderkleppen, waar ze helpen een drukdichte afdichting te creëren. Schijfkleppen zijn veelzijdig, geschikt voor een breed scala aan toepassingen, van hoge tot lage druk, en zijn bijzonder effectief in proceslijnen, warmwatersystemen en met viskeuze of corrosieve materialen. Dit artikel bespreekt de werking, typen en ontwerpkenmerken van schijfkleppen.

Hoe werken schijfkleppen?

Schijfkleppen functioneren doorgaans door gebruik te maken van een cirkelvormige schijf die op een centrale as of scharnier is gemonteerd. De schijf kan bewegen om het stroompad te openen of te sluiten. De rotatie van de schijf wordt meestal bereikt door een handmatige hendel, tandwielbediening of actuator (pneumatisch, elektrisch, hydraulisch) afhankelijk van de toepassingsvereisten.

De werking van een schijfklep varieert afhankelijk van het type klep waarvan het deel uitmaakt. Echter, alle schijfkleppen delen de gemeenschappelijke eigenschap dat de schijf fungeert als de belangrijkste barrière voor druk. De schijven zijn meestal gemaakt van duurzame metalen om dergelijke drukken te weerstaan, en verschillende methoden worden gebruikt om de schijf dienovereenkomstig te positioneren. Hun werking is afhankelijk van hun specifieke typen. In de volgende sectie zullen we kijken naar verschillende soorten schijfkleppen.

Typen schijfkleppen

In deze sectie worden de gangbare typen schijfkleppen besproken. Er zijn veel meer schijfkleppen, elk aangepast aan specifieke fabrikanten of toepassingen, binnen deze algemene categorieën.

Vlinderkleppen

Vlinderkleppen gebruiken schijven om een pijpleiding volledig af te sluiten en zijn verkrijgbaar in verschillende ontwerpen. Er zijn drie primaire typen: nul-offset, dubbele offset en drievoudige offset vlinderkleppen.

• Nul-offset kleppen, of concentrische kleppen, hebben een schijf die rond de centrale as van de pijp draait en worden typisch gebruikt in omstandigheden tot 13,7 bar (200 psi) en 204 °C (400 °F) voor algemene toepassingen.
• Dubbele offset kleppen, bekend als hoogwaardige vlinderkleppen, hebben twee offset stelen die een cam-actie creëren om de klepschijf te bewegen, waardoor ze hogere drukken aankunnen.
• Drievoudige offset kleppen zijn ontworpen met drie offset stelen, waardoor een wrijvingsloze afdichting met de schijfzitting mogelijk is. Deze vermindering van wrijving zorgt voor een uniforme afdichting, waardoor deze kleppen geschikt zijn voor gebruik met oververhitte stoom of gassen en andere hoogwaardige, lekvrije toepassingen.

Lees ons artikel over het ontwerp van vlinderkleppen voor meer informatie over de verschillende ontwerpopties die beschikbaar zijn voor vlinderkleppen.

Schijfterugslagkleppen

Schijfterugslagkleppen zijn ontworpen om terugstroming te voorkomen, zodat het procesmedium alleen in de bedoelde richting stroomt en niet terug. Deze kleppen kunnen worden gesloten met verschillende mechanismen, zoals een kantelende schijf, een veerbelast mechanisme of wafer-stijl. In elk geval functioneert de klepschijf om eventuele terugstroming in de pijp te blokkeren. Ze voorkomen terugstroming in pompafvoerleidingen, zwaartekrachtgevoede systemen en beschermen apparatuur tegen drukstoten. Lees ons overzichtsartikel over terugslagkleppen voor meer informatie over het ontwerp en de werking van verschillende typen terugslagkleppen.

Schijfklep voor proportionele regeling

Proportionele regeling in schijfkleppen maakt de precieze regulering van doorstroomsnelheden door de klep mogelijk. In tegenstelling tot traditionele aan/uit-kleppen die volledig open of gesloten zijn, kunnen proportionele regelkleppen hun opening aanpassen naar elke positie tussen volledig open en volledig gesloten. Dit stelt de klep in staat om de doorstroming van media met grote precisie te reguleren, op basis van externe stuursignalen, doorgaans in de vorm van 4-20 mA stroomlussen. Dit is essentieel in toepassingen die fijnafgestelde doorstroomaanpassingen vereisen om specifieke procescondities te handhaven.

Burkert schijfklep 3285

De Burkert 3285 is een geavanceerde proportionele geïntegreerde procesregelaar schijfklep, ontworpen om precieze controle over de doorstroming van media te bieden door gebruik te maken van een geïntegreerde PID-regelaar. Deze regelaar past de doorstroming aan op basis van externe 4-20 mA ingangssignalen, zodat nauwkeurige regulering op maat van specifieke vereisten wordt gegarandeerd. Het ontwerp van de klep bevat twee oxide keramische schijven: één stationair met een gat en één roterende schijf die ook een gat bevat. Door de rotatie van de beweegbare schijf aan te passen, kan de uitlijning van deze gaten fijn worden gecontroleerd, waardoor de klepopening van volledig open naar proportioneel tot volledig gesloten kan worden aangepast. Dit mechanisme biedt uitzonderlijke controle over de doorstroomsnelheid, zorgt voor efficiënte en precieze doorstroomregulatie.

Sanitaire schijfklep

Sanitaire kleppen, functioneel vergelijkbaar met andere schijfkleppen, zijn specifiek ontworpen om steriele omstandigheden te handhaven voor het verwerkte fluïdum. De schijf in deze kleppen is vaak afgerond om een soepele doorstroming van het product te faciliteren. Veelal gemaakt van inerte materialen zoals roestvrij staal, zijn deze kleppen ideaal voor gebruik met zuivelproducten, farmaceutica, dranken, kookoliën en andere voedselgerelateerde of chemische stoffen. De schijfklep, wanneer gebruikt als een sanitaire klep, wordt met name gewaardeerd om zijn veelzijdigheid in het omgaan met verschillende viscositeiten en slurries, evenals het bieden van effectieve afsluitmogelijkheden voor dergelijke toepassingen.

Ontwerpoverwegingen

Schijfontwerp

• Materiaal: De materiaalkeuze voor de schijf hangt af van de beoogde service en de kenmerken van het fluïdum. Gangbare materialen omvatten:
  • Metallen: Gietijzer, roestvrij staal (verschillende graden voor temperatuur- en corrosiebestendigheid), exotische legeringen voor toepassingen met hoge druk of corrosie.
  • Plastics: PVC, CPVC, PP (Polypropyleen) voor lagere druk, niet-corrosieve media.
  • Bekledingen: Zachte of veerkrachtige bekledingen (bijv. PTFE - Teflon) kunnen worden gebruikt voor een betere afdichting of compatibiliteit met specifieke fluïda.
• Vorm: De vorm van de schijf kan de doorstroomkenmerken en het drukverlies over de klep beïnvloeden. Gangbare vormen omvatten:
  • Circulair: Meest voorkomend, biedt een goede afsluiting en doorstroomregeling.
  • Excentrisch: Biedt verbeterde afsluiting en verminderde slijtage op de afdichtingsoppervlakken.
  • Vlinder: Voornamelijk gebruikt voor aan/uit-toepassingen, biedt een ontwerp met lage drukval.

Zetelontwerp

• Materiaal: Vergelijkbare overwegingen als het schijfmateriaal, zorgen voor compatibiliteit en slijtvastheid.
• Afdichtingsmechanisme: Het ontwerp van de zetel en de interactie met de schijf bepaalt de effectiviteit van de afdichting. Gangbare typen omvatten:
  • Zachte zetel: Maakt gebruik van een samendrukbare pakking of elastomeer materiaal voor een strakke afsluiting. Geschikt voor toepassingen met lagere druk.
  • Metallische zetel: Biedt een robuustere afdichting voor toepassingen met hoge druk. Kan lapping vereisen (het metaal van de zetel en schijf samen wrijven met een schurende pasta om onvolkomenheden te verwijderen) voor optimale afdichting.

Behuizingsontwerp

• Materiaal: Het materiaal van de behuizing wordt gekozen op basis van de drukclassificatie, temperatuureisen en compatibiliteit met het stromende fluïdum. Gangbare materialen omvatten gietijzer, nodulair gietijzer, roestvrij staal en legeringsstaal.
• Flens- of waferstijl: De stijl van de behuizing bepaalt hoe de klep verbindt met het leidingsysteem. Geflensde kleppen hebben verhoogde gezichten met boutgaten voor directe verbinding met flenzen op pijpen. Waferstijl kleppen passen tussen pijpflenzen en worden vastgezet met bouten door de behuizing.
• Poortontwerp: De grootte en configuratie van de inlaat- en uitlaatpoorten (volledige of gereduceerde boring) beïnvloeden de doorstroomkenmerken en het drukverlies.

As- en lagerontwerp

• Het materiaal van de as moet sterk genoeg zijn om het bedrijfskoppel te hanteren en een soepele rotatie van de schijf te waarborgen. Roestvrij staal is een gangbare keuze.
• Lagers ondersteunen de as en minimaliseren wrijving tijdens bedrijf. Afhankelijk van de toepassing kunnen lagers gesmeerd of zelfsmerend zijn.

Selectiecriteria

• Klepmaat: Identificeer de diameter van de pijp die verbindt met en leidt van de klep. Dit helpt bij het selecteren van de juiste klepgrootte, het type schijfklep dat nodig is, de noodzakelijke doorstroomsnelheden, en de krachten die de klep moet weerstaan. Overweeg de externe afmetingen van de klep om ervoor te zorgen dat deze past binnen de beschikbare ruimte zonder ruimtelijke beperkingen te veroorzaken.
• Druk- en temperatuurbereik: Begrijp de werkende drukken en temperaturen van de procesvloeistoffen. Schijfkleppen zijn drukgeclassificeerd op basis van hun ontwerp (bijv. concentrisch vs. dubbele offset) en beoogd gebruik, dus het kennen van het operationele drukbereik is essentieel om uw opties te verfijnen. Als er hoge temperaturen bij betrokken zijn (bijv. met oververhitte dampen of hete chemicaliën), zorg er dan voor dat de klep hiervoor is geclassificeerd.
• Type actuator: Schijfkleppen kunnen worden bediend door handmatige handwielen, elektrische actuatoren, pneumatische actuatoren of hydraulische actuatoren. Het selecteren van een actuator hangt af van de vereiste controleprecisie, snel heid van bediening, beschikbare stroombronnen en milieuoverwegingen. Elektrische actuatoren zijn geschikt voor precieze controle, pneumatisch voor snelle respons en hydraulisch voor toepassingen met hoge kracht.
• Verbindingstype en materiaal: De benodigde drukclassificaties bepalen het type pijpverbindingen dat nodig is. Opties omvatten schroefdraad, geklonken, flens en gelaste verbindingen, waarbij schroefdraad geschikt is voor lagere drukken en flens- of gelaste verbindingen voor hogere drukken. Kies het meest geschikte materiaal voor de klep, rekening houdend met de procesvloeistoffen. Zo gebruiken sanitaire kleppen vaak roestvrij staal om chemische interacties met de vloeistoffen te vermijden.

Toepassingen

Schijfkleppen worden gebruikt in een breed scala van industrieën vanwege hun veelzijdigheid en betrouwbaarheid. Hier zijn enkele sleuteltoepassingen waar schijfkleppen een essentiële rol spelen:

• Warmwatersystemen: Schijfkleppen worden gebruikt om de doorstroming en temperatuur van warm water te regelen, wat zorgt voor efficiënte werking en veiligheid in residentiële, commerciële en industriële omgevingen.
• Farmaceutische productiesystemen: In de farmaceutische industrie is het handhaven van steriliteit en precieze controle over procescondities cruciaal. Schijfkleppen, vooral die ontworpen voor sanitaire omstandigheden, worden gebruikt om de doorstroming van vloeistoffen en gassen te regelen zonder deze te besmetten.
• Voedsel-/chemische verwerkingsinstallaties: Net als in de farmaceutische industrie vereisen de voedsel- en chemische industrieën kleppen die verschillende viscositeiten aankunnen en zuiverheid handhaven. Schijfkleppen worden gekozen vanwege hun vermogen om een strakke afdichting te bieden en weerstand te bieden tegen corrosie door agressieve stoffen.
• Toepassingen met hoge druk: Schijfkleppen zijn ontworpen om hoge drukken te weerstaan, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen waar het regelen van de doorstroming onder dergelijke omstandigheden noodzakelijk is, inclusief olie- en gaspijpleidingen, waterzuiveringsinstallaties en energiecentrales.
• Brouwerijen: De brouwerij-industrie profiteert van het gebruik van schijfkleppen in verschillende productiefasen, van het regelen van de doorstroming van ingrediënten tot het beheren van het fermentatieproces. Hun duurzaamheid en gemak van reiniging maken ze ideaal voor deze toepassingen.
• Corrosieve toepassingen: Schijfkleppen gemaakt van materialen zoals roestvrij staal kunnen corrosie door harde chemicaliën weerstaan, waardoor ze geschikt zijn voor gebruik in omgevingen waar corrosieve stoffen worden verwerkt.