Im Bereich der industriellen FlüssigkeitssteuerungAbsperrklappenspielen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung, Lenkung und Isolierung des Flusses von Flüssigkeiten, Gasen und Schlämmen in Rohrleitungen. Ein Flansch-Absperrventil ist eine Art von Verbindungstyp mit integrierten Flanschen an beiden Enden des Ventilkörpers, die sichere Schraubverbindungen mit Rohrflanschen ermöglichen.
Der Vierteldrehmechanismus einesFlansch-Absperrklappeunterscheidet es von linearen Ventilen wie Schieber- oder Kugelventilen und bietet Vorteile hinsichtlich Geschwindigkeit und Platzeffizienz.
Dieser Artikel befasst sich eingehend mit den Einzelheiten von Flansch-Absperrklappen und behandelt deren Design, Typen, Materialien, Anwendungen, Vor- und Nachteile, Installation, Wartung, Vergleiche mit anderen Klappen und zukünftige Trends.
1. Definition und Funktionsweise
Eine Flanschklappe ist ein Ventil mit 90-Grad-Drehbewegung. Die Klappe verfügt über eine Scheibe, die den Flüssigkeitsfluss durch die Spindeldrehung steuert. Der Ventilkörper ist an beiden Enden mit Flanschen für den direkten Schraubanschluss an die Rohrleitung ausgestattet. Flanschklappen verfügen über erhöhte oder flache Flansche mit Schraubenlöchern und bieten so eine robustere und stabilere Verbindung, die für Nieder-, Mittel- und Hochdruckanwendungen sowie kleine, mittlere und große Durchmesser geeignet ist.
Das Funktionsprinzip ist einfach und effektiv. Ein Ventil besteht aus Ventilkörper, Ventilteller, Ventilschaft, Ventilsitz und Antrieb. Durch Betätigen eines Griffs oder Getriebes oder Drehen des Ventilschafts durch einen automatischen Antrieb dreht sich der Ventilteller von einer Position parallel zum Strömungsweg (vollständig geöffnet) in eine senkrechte Position (vollständig geschlossen). In der geöffneten Position ist der Ventilteller auf die Rohrleitungsachse ausgerichtet, wodurch Strömungswiderstand und Druckverlust minimiert werden. Im geschlossenen Zustand dichtet der Ventilteller am Ventilsitz im Ventilkörper ab.
Dieser Mechanismus ermöglicht eine schnelle Ventilbetätigung, die typischerweise nur eine 90-Grad-Drehung erfordert und damit schneller ist als Mehrdrehventile. Flansch-Absperrklappen können in beide Richtungen fließen und sind typischerweise mit elastischen oder metallischen Sitzen ausgestattet, um eine dichte Absperrung zu gewährleisten. Aufgrund ihrer Konstruktion eignen sie sich besonders für Systeme, die häufiges Schalten erfordern oder bei denen der Platz begrenzt ist.
2. Komponenten
Zu den Hauptkomponenten gehören:
Ventilkörper: Das Außengehäuse, typischerweise eine Doppelflanschkonstruktion, sorgt für strukturelle Verbindungen und beherbergt die internen Komponenten. Kohlenstoffstahl wird für den allgemeinen Gebrauch verwendet, Edelstahl für Korrosionsbeständigkeit, Nickel-Aluminium-Bronze für Meeresumgebungen und legierter Stahl für extreme Bedingungen.
- Ventilscheibe:Das rotierende Element, erhältlich in stromlinienförmiger oder flacher Ausführung, steuert den Durchfluss. Die Scheibe kann zur Leistungssteigerung zentriert oder versetzt sein. Edelstahl, Aluminiumbronze oder Nylonbeschichtung für verbesserte Verschleißfestigkeit.
- Vorbau: Die Welle, die die Ventilscheibe mit dem Antrieb verbindet, überträgt die Drehkraft. Edelstahl oder hochfeste Legierungen halten dem Drehmoment stand.
Häufig werden durchgehende oder zweiteilige Spindeln verwendet, die mit Dichtungen ausgestattet sind, um Leckagen zu verhindern.
- Sitz: Die Dichtfläche besteht aus einem Elastomerwerkstoff wie EPDM oder PTFE. EPDM (-20°F bis 250°F), BUNA-N (0°F bis 200°F), Viton (-10°F bis 400°F) oder PTFE (-100°F bis 450°F) wird für weiche Dichtungen verwendet; metallische Werkstoffe wie Edelstahl oder Inconel werden für Hochtemperatur-Hartdichtungen verwendet.
- Aktuator: Manuell (Griff, Getriebe) oder motorisch (pneumatisch, elektrisch) betrieben.
- Packungen und Dichtungen: Auf dichte Abdichtungen zwischen Bauteilen und an Flanschverbindungen achten.
Diese Komponenten arbeiten zusammen, um eine zuverlässige Durchflussregelung zu gewährleisten.
3. Arten von Flansch-Absperrklappen
Flansch-Absperrklappen können anhand der Scheibenausrichtung, der Betätigungsmethode und des Gehäusetyps wie folgt kategorisiert werden.
3.1 Ausrichtung
- Konzentrisch (Nullversatz): Der Ventilschaft verläuft durch die Mitte der Scheibe und verfügt über einen elastischen Sitz. Dieses Ventil eignet sich für Niederdruckanwendungen mit Temperaturen bis zu 250°F.
- Doppelt versetzt: Der Ventilschaft ist hinter der Scheibe versetzt und außermittig, wodurch der Sitzverschleiß reduziert wird. Dieses Ventil eignet sich für Mitteldruckanwendungen und Temperaturen bis 400°F.
- Dreifacher Versatz: Der vergrößerte konische Sitzwinkel erzeugt eine Metall-Metall-Dichtung. Dieses Ventil ist für Hochdruck (bis Klasse 600) und Hochtemperatur (bis 1200°F)-Anwendungen und erfüllt die Anforderungen an die Nullleckage.
3.2 Betätigungsmethode
Zu den Betätigungsarten gehören manuelle, pneumatische, elektrische und hydraulische, um verschiedenen Betriebsanforderungen gerecht zu werden.
4. Industrielle Anwendungen
Flansch-Absperrklappen werden häufig in folgenden Bereichen eingesetzt:
- Wasser- und Abwasseraufbereitung: Wird zur Durchflussregulierung in Kläranlagen und Umleitungssystemen verwendet. - Chemische Verarbeitung: Der Umgang mit Säuren, Laugen und Lösungsmitteln erfordert korrosionsbeständige Materialien.
- Öl und Gas: Rohrleitungen für Rohöl, Erdgas und Raffinerieprozesse.
- HVAC-Systeme: Steuert den Luft- und Wasserfluss in Heiz- und Kühlnetzen.
- Stromerzeugung: Verwaltet Dampf, Kühlwasser und Kraftstoff.
- Lebensmittel und Getränke: Hygienisches Design für die aseptische Handhabung von Flüssigkeiten.
- Pharmazeutisch: Präzise Kontrolle in sterilen Umgebungen.
- Marine & Zellstoff & Papier: Wird für die Verarbeitung von Meerwasser, Zellstoff und Chemikalien verwendet.
5. Vor- und Nachteile von Flansch-Absperrklappen
5.1 Vorteile:
- Kompakt und leicht, wodurch Installationskosten und Platzbedarf reduziert werden.
- Schnelle Vierteldrehung und schnelle Reaktion.
- Geringere Kosten bei größeren Durchmessern.
- Geringer Druckverlust im geöffneten Zustand, energiesparend und effizient.
- Geeignet für den Flüssigkeitswechsel mit hervorragender Dichtungsleistung.
- Einfach zu warten und mit Automatisierungssystemen kompatibel.
5.2 Nachteile:
- Die Ventilscheibe blockiert im geöffneten Zustand den Strömungsweg, was zu einem gewissen Druckverlust führt. - Begrenzte Drosselkapazität bei Hochdruckanwendungen, was möglicherweise Kavitation verursacht.
- Weiche Ventilsitze verschleißen in abrasiven Medien schneller.
- Zu schnelles Schließen kann zu Wasserschlägen führen.
- Einige Designs erfordern höhere Anfangsdrehmomente und damit stärkere Aktuatoren.
6. So installieren Sie ein Absperrventil
Richten Sie während der Installation den Ventilflansch mit dem Rohrflansch aus und achten Sie darauf, dass die Schraubenlöcher übereinstimmen.
Zur Abdichtung eine Dichtung einlegen.
Mit Schrauben und Muttern befestigen und gleichmäßig anziehen, um eine Verformung zu vermeiden.
Bei Doppelflanschventilen müssen beide Seiten gleichzeitig ausgerichtet werden; bei Ventilen mit Ansatz kann jeweils nur eine Seite verschraubt werden.
Überprüfen Sie die Bewegungsfreiheit der Scheibe, indem Sie das Ventil vor dem Druckaufbau zyklisch betätigen.
Bei vertikaler Installation sollte der Ventilschaft horizontal positioniert werden, um Ablagerungen zu vermeiden.
Befolgen Sie immer die Richtlinien und Prüfnormen des Herstellers wie API 598.
7. Normen und Vorschriften
Flansch-Absperrklappenmüssen den Sicherheits- und Interoperabilitätsstandards entsprechen:
- Design: API 609, EN 593, ASME B16.34. - Prüfung: API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- Flansche: ASME B16.5, DIN, JIS.
- Zertifizierungen: CE, SIL3, API 607(Brandschutz).
8. Vergleich mit anderen Ventilen
Im Vergleich zu Absperrschiebern arbeiten Flansch-Absperrklappen schneller und bieten Drosselmöglichkeiten, weisen jedoch einen etwas geringeren Strömungswiderstand auf.
Im Vergleich zu Kugelhähnen sind sie bei größeren Durchmessern wirtschaftlicher, weisen jedoch beim Öffnen einen höheren Druckverlust auf.
Absperrventile bieten eine präzisere Drosselung, sind jedoch größer und teurer.
Insgesamt eignen sich Absperrklappen hervorragend für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot und kostensensiblen Anwendungen.