Een uitgebreide gids voor de dimensionering van kogelkranen

Inzicht in de dimensionering van kogelkleppen is essentieel voor industrieën die vloeistofregelsystemen gebruiken. Er zijn veel parameters waarmee rekening moet worden gehouden bij de dimensionering van een kogelkraan, zoals het vloeistoftype, de stroomsnelheid, de druk, de snelheid en de bedrijfsomstandigheden. In dit artikel wordt de dimensionering van kogelkranen uitgebreid besproken, inclusief de belangrijkste factoren om rekening mee te houden, verschillende methoden en maattabellen voor veelvoorkomende toepassingen. Lees ons overzichtsartikel over kogelkranen voor meer informatie over het ontwerp en de werking ervan.

Inhoudsopgave

• De grootte van kogelkleppen bepalen
  • Stroomoverwegingen
  • Druk
  • Relatie tot pijpmaat
  • Klepverbindingen
  • Mediasnelheid
• Hoe de grootte van een kogelkraan te meten
• Maattabel kogelkraan
• FAQs

De grootte van kogelkleppen bepalen

Er zijn essentiële overwegingen die gemaakt moeten worden bij het bepalen van de grootte van kogelkleppen voor verschillende toepassingen, inclusief drukparameters, relaties tussen klep en buismaat, klepaansluitingen, mediasnelheid en zorgen over cavitatie.

Stroomoverwegingen

Bij het bepalen van de grootte van kogelkleppen voor verschillende toepassingen is het essentieel om rekening te houden met de stroomsnelheden, die vaak worden weergegeven door de Cv- en Kv-waarden. Deze waarden geven de doorstroomcapaciteit van de klep aan en beschrijven in wezen hoeveel vloeistof er door de klep kan bij een bepaalde druk. Een hogere Cv- of Kv-waarde betekent dat de klep meer vloeistof kan doorlaten met minder weerstand en dus een betere debietregeling biedt. Hier zijn enkele stroomoverwegingen om te onthouden:

• Maximale doorstroming bij ongeveer 90% open: Dit zorgt ervoor dat de klep niet op zijn limiet werkt, wat slijtage kan helpen voorkomen en de levensduur kan verlengen.
• Minimale doorstroming bij ongeveer 10% open: Dit zorgt voor controle en maakt lage stroomsnelheden mogelijk terwijl de klep nauwelijks open is, wat instabiliteit of onnauwkeurige regeling kan veroorzaken.
• Normale doorstroming bij ongeveer 60-70% open: Dit zorgt voor een balans tussen controle en levensduur, omdat het bedienen van de klep in dit bereik enige aanpassing in beide richtingen mogelijk maakt zonder de klep tot het uiterste te belasten.

Druk

• Ontwerp de klep zo dat 10-15% van de totale drukval of 0,7 bar (10 psi) wordt gebruikt, waarbij de grootste waarde van toepassing is. Hierdoor kan de klep drukveranderingen in het systeem aan zonder risico op schade of defecten.
• Stel de regelkleppen zo in dat ze ongeveer 1/3e van de totale drukval van het systeem absorberen bij maximale doorstroming. Dankzij deze drukvalverdeling kan de regelklep het debiet effectief regelen en er tegelijkertijd voor zorgen dat het systeem efficiënt en veilig werkt.
• Stel de drukval van de regeling in op 50-60% van het wrijvingsdrukverlies van de leidingsystemen. De drukval verwijst naar de drukvermindering wanneer de vloeistof door de klep gaat. Door dit in te stellen op 50-60% van het wrijvingsdrukverlies van de leidingsystemen, kan de klep het debiet effectief beheren zonder een overmatige drukdaling te veroorzaken die de efficiëntie van het systeem zou kunnen belemmeren.

Relatie tot pijpmaat

• Regelkleppen mogen niet kleiner zijn dan de helft van de pijpmaat. Dit zorgt ervoor dat de klep de vereiste stroomsnelheid kan verwerken zonder een aanzienlijke drukval of hoge stroomsnelheid te veroorzaken, wat kan leiden tot problemen zoals cavitatie of lawaai.
• Afsluiters moeten dezelfde grootte hebben als de leiding (ook wel leidingmaat genoemd). Dit zorgt voor een minimale verstoring van de stroming wanneer de klep volledig open is.
• Gebruik nooit een kogelkraan die groter is dan de buis waarin hij geïnstalleerd wordt. Een grotere klep past mogelijk niet goed, kan de stromingsdynamiek verstoren en een overmatige drukval of andere operationele problemen veroorzaken.

Klepverbindingen

Flensverbindingen zijn gebruikelijk en worden meestal gebruikt volgens de specificaties van de leiding. Voor kogelkleppen met een diameter van 1½ inch of minder wordt echter een minimumclassificatie van 300 ANSI (American National Standards Institute) aanbevolen, omdat deze kleppen worden gebruikt in toepassingen met hoge druk, zoals olie- en gasproductie, chemische verwerking en energieopwekking. De ANSI 300-classificatie geeft aan dat de klep een maximale druk van 49,6 bar (720 psi) bij omgevingstemperatuur aankan.

Mediasnelheid

Een lijnsnelheid van ongeveer 3 m/s (10 ft/s) wordt aanbevolen voor niet-schurende, schone vloeistoffen. Het is echter cruciaal om de snelheid zo laag mogelijk te houden voor schurende vloeistoffen om slijtage aan de klep te minimaliseren. De snelheid moet nog steeds hoog genoeg zijn om te voorkomen dat de schurende deeltjes uit de vloeistof bezinken. Lees ons artikel over kleppen voor vloeistoffen met hoge viscositeit voor meer informatie.

Het wordt aanbevolen om een recht stuk pijp na de klep te hebben om cavitatie te voorkomen. Cavitatie verwijst naar het vormen en instorten van dampbellen in een vloeistof, wat de klep kan beschadigen. Hierdoor kan de vloeistof soepel stromen en is de kans op verstoring kleiner. Een 'T' kruising of elleboog direct na de klep kan de stroming verstoren en leiden tot cavitatie.

Hoe de grootte van een kogelkraan te meten

Gebruik onze Kv- of Cv-calculator om het debiet te berekenen dat nodig is voor een bepaald medium en een bepaalde drukval. Kies bij het kiezen van kleppen een Cv-waarde (of Kv-waarde) die het dichtst bij het berekende resultaat ligt, waarbij meestal naar beneden wordt afgerond op het dichtstbijzijnde getal, tenzij een gespecificeerd maximaal drukverschil van een klep wordt overschreden. Een te grote klep kan waterslag en voortijdige slijtage van de klepbehuizing veroorzaken. Omgekeerd is het mogelijk dat een klep met te kleine afmetingen niet genoeg mediastroom levert en het beschikbare drukverschil tussen de poorten overschrijdt.

Tabel 1 toont de Cv- en Kv-waarden ten opzichte van de standaard kogelklepafmetingen voor drieweg kogelkleppen met gereduceerde poort en schroefdraad. Als de berekende Cv-waarde 15 is, kies dan een kogelkraan met ½ inch maat, omdat die het dichtst bij de nominale Cv-waarde (15,2) voor die maat ligt. Als de berekende Cv-waarde 110 is, kies dan een kogelklep van 2 inch, enzovoort.

Maattabel kogelkraan

De Cv- en Kv-waarden van verschillende types kogelkleppen worden gegeven in tabellen 1-5.

Volle doorlaat kogelkraan Cv grafiek & Kv grafiek

Tabel 1: Kogelklep maattabel in mm (Cv grafiek)

Maat BSP (in inch)	DN (mm)	Cv in volledig geopende stand	Kv, volledig geopend
1/4	8	18	15.35
3/8	10	20	17.06
1/2	15	23	19.6
3/4	20	55	46.9
1	25	95	81.03
1 1/4	32	155	132.2
1 1/2	40	260	221.8
2	50	440	375.3
2 1/2	65	710	605.6
3	80	1050	895.6
4	100	2040	1740.1

3-weg geflensde kogelkraan met volledige doorlaat Cv & Kv grafiek

Tabel 2: 3-weg kogelkraan met volle doorlaat Cv grafiek

Afmetingen (in inch)	Grootte (in mm)	Cv	Kv (m3/h)
1/2	12.7	15.2	13
3/4	19	23.3	20
1	25.4	45.5	39
1 1/4	31.75	58.4	50
1 1/2	38.1	112	96
2	50.8	224.1	192
2 1/2	63.5	308.1	264
3	76.2	409.6	351
4	101.6	762.1	653

3-weg kogelkraan met gereduceerde poort Cv en Kv grafiek

Tabel 3: 3-weg kogelkraan met gereduceerde poort Cv en Kv grafiek

Afmetingen (in inch)	Grootte (mm)	Cv (gallons/min)	Kv (m3/h)
1/4	6.35	12.8	11
3/8	9.525	12.8	11
1/2	12.7	15.2	13
3/4	19.05	17.5	15
1	25.4	36.2	31
1 1/4	31.75	45.5	39
1 1/2	38.1	72.4	62
2	50.8	120.2	103
2 1/2	63.5	239.2	205
3	76.2	270.7	232
4	101.6	480.8	412

V-poort kogelkraan Cv grafiek

Een V-poort kogelkraan heeft een voorgevormde V-vormige kogel aan de binnenkant die de stroomsnelheden in industriële toepassingen nauwkeurig regelt.

Table 4: V-poort kogelkraan Cv maattabel

Klep grootte (inch)	Klepmaat (mm)	Kogelhoek	15%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
1/2	12.7	30°	0.1	0.1	0.2	0.3	0.5	0.8	1.1	1.6	2.2	2.6
		60°	0.1	0.1	0.3	0.5	0.9	1.4	2	3.3	4.4	6
3/4	19.05	30°	0.1	0.2	0.5	0.7	1.1	1.8	2.4	3.3	4.5	5.4
		60°	0.1	0.2	0.7	1	1.7	2.8	4	6.5	9	12
1	25.4	30°	0.1	0.3	0.8	1.3	2.3	3.5	5.1	9.8	8.5	10
		60°	0.2	0.4	1.1	1.8	3.4	5.3	7.9	12.3	15.3	21
1 1/4	31.75	30°	0.2	0.4	1.1	2	3.7	5.5	8	10	13	15
		60°	0.2	0.6	1.8	3	5.5	9.5	12.8	19	26	39
1 1/2	38.1	30°	0.3	0.6	1.6	3	5	7.5	11	14	17	20
		60°	0.4	0.8	2.5	4	8	13	19	27	40	52
2	50.8	30°	0.4	1.2	3.8	6	10	15	23	31	43	60
		60°	0.4	1.	4.6	9	16.5	27	39	55	83	110
2 1/2	63.5	30°	0.4	1	4	8	12	18	28	37	62	75
		60°	0.4	1.5	5	10	21	34	53	75	103	150
3	76.2	30°	0.5	1.2	4	8	14	23	33	46	65	82
		60°	0.5	2.5	6	4	25	40	65	91	128	165
4	101.6	30°	0.6	2	6	15	29	48	71	100	130	159
		60°	0.7	3	11	25	40	59	90	141	212	356
6	152.4	30°	0.9	3.2	14	33	60	103	155	220	280	350
		60°	2	5	22	60	110	190	285	416	586	800

V-poort kogelkraan Kv grafiek

Tabel 5: V-poort kogelkraan Kv maattabel

Klep grootte (inch)	Klepmaat (mm)	Kogelhoek	15%	20%	30%	40%	50%	60%	70%	80%	90%	100%
1/2	12.7	30°	0.08	0.08	0.17	0.25	0.42	0.68	0.93	1.36	1.87	2.2
		60°	0.08	0.08	0.25	0.43	0.77	1.19	1.706	2.8	3.7	5.12
3/4	19.05	30°	0.08	0.17	0.42	0.6	0.93	1.5	2.04	2.8	3.8	4.6
		60°	0.08	0.17	0.59	0.85	1.45	2.4	3.412	5.5	7.7	10.23
1	25.4	30°	0.08	0.25	0.68	1.1	1.96	2.98	4.3	8.3	7.25	8.53
		60°	0.17	0.34	0.93	1.5	2.9	4.5	6.73	10.5	13.05	17.91
1 1/4	31.75	30°	0.1	0.34	0.94	1.7	3.16	4.7	6.82	8.53	11.1	2.8
		60°	0.17	0.51	1.53	2.6	4.7	8.1	10.9	16.2	22.1	33.3
1 1/2	38.1	30°	0.25	0.51	1.36	2.5	4.2	6.4	9.4	11.9	14.5	17.06
		60°	0.34	0.68	2.13	3.4	6.8	11.1	16.2	23.03	34.12	44.3
2	50.8	30°	0.34	1.02	3.24	5.1	8.5	12.8	19.6	26.4	36.7	51.2
		60°	0.3	0.8	3.9	7.7	14.07	23.03	33.2	46.9	70.7	93.8
2 1/2	63.5	30°	0.3	0.8	3.4	6.8	10.2	15.3	23.9	31.5	52.9	63.9
		60°	0.3	1.3	4.3	8.5	17.9	29	45.2	64	87.8	127.9
3	76.2	30°	0.4	1	3.4	6.8	11.9	19.6	28.1	39.2	55.4	69.9
		60°	0.4	2.1	5.1	3.4	21.3	34.1	55.4	77.6	109.2	140.7
4	101.6	30°	0.5	1.7	5.1	12.8	24.7	40.9	60.5	85.3	110.9	135.6
		60°	0.6	2.55	9.4	21.3	34.1	50.3	76.8	120.3	180.8	303.6
6	152.4	30°	0.7	2.73	11.9	28.1	51.2	87.8	132.2	187.7	238.8	298.5
		60°	1.7	4.3	18.7	51.2	93.8	162	243.1	354.8	499.8	682.4

FAQs

Wat is klepdimensionering?

Kleppen dimensioneren is het selecteren van de juiste klepafmetingen en -karakteristieken om ervoor te zorgen dat de klep de vloeistofstroom in een leidingsysteem effectief kan regelen op basis van specifieke toepassingsvereisten.

Hoe bepaal je de maat van een kogelkraan?

Bij de dimensionering van een kogelkraan wordt rekening gehouden met factoren zoals debiet, drukdaling, leidinggrootte en toepassingsspecifieke vereisten om de juiste klepgrootte en -configuratie te kiezen die de vloeistofstroom in een systeem effectief kan regelen.

Wat is de Cv van een kogelkraan?

De Cv (doorstroomcoëfficiënt) van een kogelklep staat voor het vermogen om de vloeistofstroom er doorheen te regelen en wordt meestal door de fabrikant van de klep als numerieke waarde opgegeven, waarbij hogere Cv-waarden een grotere doorstroomcapaciteit aangeven.

Hoe bereken je Cv voor kleppen?

Cv (stromingscoëfficiënt) voor kleppen wordt berekend met: Cv = Q / sqrt(deltaP). Q is het debiet in GPM, deltaP is de drukval in psi.

Hoe meet je de grootte van kleppen?

Om de grootte van de klep te meten, moet de nominale pijpmaat (NPS) of diameter van de inlaat-/uitlaataansluiting van de klep worden bepaald met een meetlint of schuifmaat. Gangbare NPS maten zijn 1/2", 3/4" en 1".