Globe afsluiters - Een uitgebreide gids

Een globe valve is een type regelklep die wordt gebruikt om de doorstroming te moduleren. Hoewel een bolvormig lichaam een typisch kenmerk van bolkleppen is, kunnen zij in een verscheidenheid van vormen en afmetingen voorkomen, afhankelijk van hun ontwerp. Een grondig begrip van de werking van een globe valve kan helpen bij het bepalen van de juiste oplossing voor elke toepassing.

Inhoudsopgave

• Wat is een wereldventiel?
• Hoe een wereldventiel werkt
• Variaties in het ontwerp van wereldventielen
• Handbediende vs. geautomatiseerde wereldbolkleppen
• Hoe wereldventielen zich verhouden tot andere ventieltypen
• Voor- en nadelen van wereldafsluiters
• Een wereldventiel voor uw toepassing kiezen
• Veelgestelde vragen over globe valves

Wat is een wereldventiel?

Globe-kleppen, die oorspronkelijk werden gekenmerkt door hun bolvormige klephuizen, maken gebruik van een beweegbare plug of schijf om de stroming tussen de twee afzonderlijke kamers in het klephuis te regelen. De schijf beweegt in een lineaire richting als de actuator (handwiel of actuator zoals in afbeelding 1) de stang draait om de klep of schijf omhoog of omlaag te brengen. Dit laat stroming toe, moduleert de stroming of stopt de stroming door de opening.

Hoe een wereldventiel werkt

De uitwendige structuur van een wereldventiel bestaat uit een kleplichaam, handwiel en bovendeel. Een spindel is aan de actuator verbonden en dringt in het bovendeel door. Aan de binnenkant van de klepsteel zit een schijf of plug, die verschillende vormen kan hebben, afhankelijk van de toepassing.

Een wereldventiel bestaat uit vijf hoofdonderdelen: ventielhuis, bovendeel, handwiel, stang en klep. De media stromen het klephuis binnen via een inlaat en verlaten het klephuis via een uitlaat. Het bovendeel beschermt de onderdelen van de klep met schroefdraad en is op de klepbehuizing bevestigd. Door de bedieningsas met het handwiel te draaien wordt de schijf naar de open of dicht positie geschroefd. Hierdoor wordt stroming mogelijk gemaakt of gestopt. Meerdere omwentelingen zijn nodig om de klep volledig te openen of te sluiten. Een groot voordeel van deze klep is echter dat hij de doorstroming kan beperken of moduleren door hem gedeeltelijk open te laten.

Globe afsluiters hebben een nadeel dat bekend staat als drukverlies, ook wel drukverlies of wrijvingsverlies genoemd. Drukverlies ontstaat door de turbulentie die veroorzaakt wordt doordat het medium twee keer van richting verandert terwijl het passeert.

De hoeveelheid drukverlies die een klep creëert, wordt gemeten met behulp van de L/D-coëfficiënt, die kleppen vergelijkt met een recht stuk pijp. L staat voor lengte en D staat voor diameter. Een klep met L/D=5 zou hetzelfde drukverlies veroorzaken als een pijp met dezelfde L/D, aangenomen dat al het andere gelijk is. Voor standaardafsluiters geldt dat rechte afsluiters een L/D=~340 hebben en een standaard 90-gradenafsluiter een L/D=~150. Het is ook belangrijk om de Kv- en Cv-waarde van je klep te meten.

• Kv-waarde: is een indicatie van de vloeistof- of gasstroom door een klep voor een bepaald medium en drukdaling. Kv = Cv / 1.156.
• Cv-waarde: is het debiet van water in gallons per minuut bij een temperatuur van 60 graden Fahrenheit en een drukdaling van 1 psi. Cv = 1.156 x Kv.

Variaties in het ontwerp van wereldventielen

Globe afsluiters zijn er in verschillende vormen, of ontwerpvarianten, om de L/D-coëfficiënt van globe afsluiters te verlagen en de hoeveelheid drukverlies te verminderen. Alle drie de types stoppen of smoren de vloeistofstroom op dezelfde manier, maar elke vorm verandert het stromingstraject en beïnvloedt de hoeveelheid drukverlies.

T- of Z-wereldventiel

Het meest voorkomende type wereldventiel is t-vormig of z-vormig (figuur 3 links). Hoewel de "t-vorm" voor het profiel van de klep staat, staat de "z-vorm" voor de manier waarop de vloeistof door de klep stroomt. Bij de standaard z-vormige klep verandert het water van richting in een patroon dat lijkt op de letter Z. Deze standaard Z-vormige kleppen hebben het hoogste opvoerverlies, met een L/D=~340, maar ze bieden een hogere smoorcapaciteit dan Y-vormige of haakse kleppen.

Y-globe ventiel

Een globeafsluiter met Y-patroon (afbeelding 3 rechts) is een aanpassing van een t-patroonafsluiter. Hoewel de stroom in een rechte lijn of "z-patroon" loopt, staan bovendeel en spindel onder een hoek ten opzichte van de klepbehuizing, waardoor een "y-patroon" klepprofiel wordt gevormd. Door de positie van de klepzitting te wijzigen, is er een rechtere stroming, wat resulteert in een lager drukverlies. Globe-kleppen met Y-patroon hebben een coëfficiënt van L/D=~55, maar ze zijn minder efficiënt in het smoren van het debiet.

Haakse klep

Een haakse klep kan zowel als klep als pijpbocht fungeren omdat de inlaat- en uitlaatpoorten in een hoek van 90 graden ten opzichte van elkaar staan. Omdat er slechts één verandering in de vloeistofrichting is, vermindert dit type bolklep het drukverlies. De coëfficiënt op hoekmembraankleppen is L/D=~150.

Handbediende vs. geautomatiseerde wereldbolkleppen

Handmatige bediening van wereldkleppen is heel gebruikelijk, maar ze worden voornamelijk gebruikt om de doorstroming te regelen, dus zijn ze uitstekende kandidaten voor automatisering. Bij handmatige klepbediening gaat de klepsteel met schroefdraad omhoog of omlaag door aan het handwiel op de klep te draaien, maar het handwiel kan worden vervangen door een geautomatiseerd systeem met een pneumatische of elektrische actuator.

De keuze van het beste actuatortype voor een toepassing hangt af van het feit of er perslucht of elektrisch vermogen beschikbaar is om de actuator aan te drijven, evenals de grootte van de klep, de installatieomgeving, operationele kenmerken (faalveilig, levensduur, bedrijfscyclus, activeringssnelheid, losbreekkoppel, noodzaak voor handmatige override) en kosten.

Hoe wereldventielen zich verhouden tot andere ventieltypen

Andere multi-turn/lineaire beweging kleppen en kwartslag/rotatie kleppen zijn veel voorkomende klepclassificaties die vergelijkbaar zijn met een globe klep. Hun doel en functie bepalen hoe ze worden gebruikt in verschillende toepassingen.

Multi-turn/lineaire beweging kleppen

Globe afsluiters behoren tot de multi-turn/lineaire beweging classificatie van afsluiters omdat ze gebruik maken van een multi-turn, schroefdraadstang om de klepschijf in een lineaire richting te bewegen. Een schuifafsluiter gebruikt ook een handwiel met meerdere omwentelingen om een klep in een lineaire richting te bewegen, waarbij een schuifafsluiter een rechte doorstroming heeft. De spindel van een schuifafsluiter laat een plug of schuif zakken die het stromingstraject blokkeert of laat stromen zonder dat het medium van richting hoeft te veranderen. Bijgevolg hebben schuifafsluiters een veel lager drukverlies (L/D=~8) wanneer ze volledig geopend zijn, maar ze mogen niet gebruikt worden om de doorstroming te regelen vanwege een drastische toename in drukverlies en verhoogde slijtage van de klepafsluiter en de zitting.

Kwartslag/draaikleppen

In tegenstelling tot klepafsluiters en schuifafsluiters openen en sluiten kwartslag/ roterende afsluiters door middel van zijwaartse beweging in plaats van lineaire beweging. In plaats van een handwiel gebruikt een roterende klep een hendel, die slechts een kwartslag (90 graden) kan worden gedraaid om de klep te openen of te sluiten. De afsluitklep op een gasleiding is een veelvoorkomend voorbeeld van dit type klep, ontworpen voor een snelle aan/uit-functie.

Twee veel voorkomende soorten kwartslag/draaikleppen zijn kogelkleppen en vlinderkleppen, die verschillen in wat wordt gebruikt om de doorstroming te blokkeren. Kogelkleppen maken gebruik van een kogel met een boring waardoor stroming mogelijk is wanneer het gat evenwijdig is aan de stromingsrichting en wordt geblokkeerd wanneer het zich in een loodrechte positie bevindt. Een vlinderklep gebruikt een dunne plaat om de stroming te blokkeren wanneer het oppervlak loodrecht op de stromingsrichting staat of om de stroming toe te laten wanneer deze parallel staat. Kwartslag/draaikleppen hebben een zeer laag drukverlies (L/D=~3), maar kunnen bijna niet smoren.

Voor- en nadelen van wereldafsluiters

Globe valves hebben een aantal duidelijke voordelen ten opzichte van andere typen valves, zoals:

• Afsluiten
• Throttling
• Gemakkelijk te onderhouden
• Schijfvervanging en resurfacing van de zitting

De nadelen van globe valves zijn onder andere:

• Opvoerhoogteverlies (kan worden verminderd met een Y-vormige globeafsluiter of een haakse globeafsluiter)
• Vereisen meer kracht om de klep te sluiten (geautomatiseerde actuators kunnen hierbij helpen)
• Te langzaam voor snelle uitschakeling

Een wereldventiel voor uw toepassing kiezen

Globe afsluiters bieden de ideale oplossing in toepassingen waar de doorstroming moet worden gemoduleerd, maar er geen zorgen zijn over de hoeveelheid drukverlies, zoals:

• Koelwatersystemen
• Systemen op stookolie
• Voedingswater en chemische toevoersystemen
• Ketel en hoofdstoomopeningen en -afvoeren
• Smeeroliesysteem turbine
• Afvoer- en trimtoepassingen in sprinklersystemen (niet als regelkleppen in sprinklersystemen, waar de druk hoog is)

Selectiecriteria

De criteria die nodig zijn om de juiste globe valve voor een toepassing te selecteren, zijn onder andere:

• Kies het ontwerp dat voldoet aan de vereisten voor drukverlies en systeemconfiguratie.
• Kies het juiste materiaal voor de behuizing in combinatie met het systeem.
• Kies de juiste afdichtingsmaterialen en verbindingen.
• Selecteer een handbediende of geautomatiseerde actuator om te voldoen aan de behoeften van een systeem.
• Zorg voor de juiste dimensionering om te voldoen aan de systeemvereisten.

Veelgestelde vragen over globe valves

Wat is een wereldventiel?

De globe valve heeft invloed op de afsluiting of regelt de doorstroming met behulp van een schijf met een vlakke of bolle onderkant die op een bijpassende horizontale zitting in het midden van de klep wordt neergelaten.

Hoe werkt een wereldventiel?

Door de klepschijf omhoog te bewegen met behulp van een draadstang aan een handwiel wordt de klep geopend, waardoor vloeistof kan stromen.

Waar worden globe valves voor gebruikt?

Globe valves worden voornamelijk gebruikt voor het aan/uit-ventiel van vloeistoffen en voor debietbegrenzingstoepassingen.

Kan een wereldventiel worden geautomatiseerd?

Als regelkleppen zijn ze uitstekende kandidaten voor automatisering. Automatiseringskeuzes omvatten zowel pneumatische zuigers als membraan- of elektrische roterende actuators die rechtstreeks op de stang werken om de klepschijf te bewegen.