Naaldklep Types

Er zijn drie algemene naaldklepontwerpen: recht, hoek en multipoort. Bovendien kunnen naaldkleppen handmatig, elektrisch, pneumatisch of hydraulisch werken. In dit artikel worden al deze soorten naaldkleppen besproken om gebruikers te helpen begrijpen hoe zij werken en hoe zij het beste type naaldklep kunnen kiezen voor een bepaalde toepassing. Lees ons uitgebreide artikel over naaldkleppen voor een verdere kijk op de werking, toepassingen en selectieprocedure van naaldkleppen!

Inhoudsopgave

• Rechte naaldklep vs. haakse naaldklep
• Multipoort Naaldklep
• Geautomatiseerde naaldklep
• Naaldklep spindelpunten
• FAQs

Rechte naaldklep vs. haakse naaldklep

De benaming van rechte en haakse naaldkleppen verwijst naar de oriëntatie van de inlaat- en ontluchtingspoorten ten opzichte van elkaar. Een rechte naaldklep heeft een inlaat en een uitlaat in een rechte lijn (180° van elkaar), waardoor een rechte stroom door de klep mogelijk is. Een hoeknaaldklep heeft een inlaat en uitlaat onder een hoek van 90° ten opzichte van elkaar.

Door het inwendige ontwerp volgt de stroom door een rechte naaldklep een zigzagpad, ook wel een kronkelpad genoemd. Dit betekent dat er een grotere drukval door de klep is dan bij een hoeknaaldklep, waarbij de stroming onder een hoek van 90° beweegt.

Overeenkomsten

• Maat: Naaldkleppen zijn klein. DN25 (33,4 mm) is meestal de grootste maat voor de meeste toepassingen.
• Spindel ontwerp: Normaal gesproken hebben naaldkleppen een taps toelopend spindel dat perfect in de klepzitting past. Ook hebben veel naaldkleppen een oplopende stang.
• Spindel stop: Beide kleptypes kunnen voorzien zijn van een stopper die voorkomt dat de spindel volledig uit het klephuis komt. Een naaldklep zonder stopper is niet geschikt voor gebruik met gevaarlijke stoffen.
• Bediening: Hoe verder een naaldklep opengaat, hoe minder drukval er optreedt.
• Media: Schone media is noodzakelijk. Vaste stoffen en slurries kunnen gemakkelijk vast komen te zitten in een naaldklep.
• Toepassingen: Beide soorten naaldkleppen kunnen het debiet continu moduleren. Veel voorkomende toepassingen zijn:
  • De regeling van het debiet in meetinrichtingen.
  • Beheersing van waterdruk en debiet in dammen, reservoirs, waterdistributiesystemen en elektriciteitscentrales.
  • Luchtstroom naar pneumatische cilinders regelen om de snelheid van de zuiger te regelen.
  • Regeling van de brandstofstroom in automatische verbrandingscontrolesystemen.

Verschillen

Stromingstraject

Een rechte naaldklep heeft een zogenaamd kronkelig stromingstraject (figuur 2), wat betekent dat de stroming tussen inlaat en uitlaat meerdere keren ronddraait. Het stromingstraject van een hoeknaaldklep is niet bochtig en maakt een draai van bijna 90° van inlaat naar uitlaat (figuur 3).

Drukval en cavitatie

Een rechte naaldklep heeft een aanzienlijk hogere drukval dan een haakse naaldklep. Daarom zijn rechte naaldventielen gevoeliger voor cavitatie en flashing dan vrijstroomafsluiters. Deze twee verschijnselen treden op wanneer zich een drukzone vormt die lager is dan de dampdruk van de vloeistof en een gedeelte van de vloeistof overgaat in gas. Het verschil tussen beide verschijnselen is dat cavitatie omkeert (gas wordt weer vloeibaar als de druk toeneemt), terwijl flashing dat niet doet (gas blijft gas).

Of het nu gaat om cavitatie of flashing, gasbellen kunnen scheuren en schokgolven veroorzaken die, wanneer zij in de buurt van kleponderdelen of -wanden komen, na verloop van tijd ernstige schade kunnen veroorzaken.

Installatie

Zoals hierboven besproken, zijn naaldkleppen klein en nemen ze niet veel installatieruimte in beslag. De keuze tussen de twee komt neer op het systeem waarvoor ze nodig zijn. Een hoekventiel heeft als extra functionaliteit dat het als een elleboog werkt.

Multipoort naaldklep

Multipoort naaldkleppen hebben de standaard inlaatpoort en meerdere ontluchtingspoorten, gewoonlijk twee ontluchtingspoorten maar soms meer, afhankelijk van de toepassing. De extra uitlaatpoort(en) maakt de installatie mogelijk van diverse instrumenten, meestal drukmeters.

Een manometer kan bijvoorbeeld rechtstreeks in de multipoort naaldklep worden gemonteerd. Het belangrijkste voordeel van deze opzet is dat het aantal installatiepunten in de leidingen kleiner is, waardoor de kans op lekken of storingen op een aansluitpunt kleiner wordt.

Geautomatiseerde naaldklep

Geautomatiseerde naaldkleppen kunnen zowel hydraulisch, elektrisch als pneumatisch werken. Een voordeel van het gebruik van een geautomatiseerde klep is dat er geen operator aanwezig hoeft te zijn. Voor elk type geautomatiseerde klep zal echter aanvullende apparatuur nodig zijn. Elektrisch bediende kleppen vereisen elektriciteit, pneumatische naaldkleppen vereisen een pneumatisch systeem, en hydraulische kleppen vereisen een hydraulisch systeem en elektriciteit. Temperatuur- en debietsensoren sturen gewoonlijk de actuatoren van automatische naaldkleppen aan. Aangezien naaldkleppen multi-turn kleppen zijn, wat betekent dat de klepsteel meer dan 360° moet draaien om de klep volledig te openen of te sluiten, moet hiermee rekening worden gehouden voor het type aandrijving. Sommige actuators zijn alleen geschikt voor kwartslagkleppen (kleppen die openen of sluiten door de stang slechts 90° te draaien).

Elektronische naaldklep

Een elektromotor of solenoïde kan een naaldklep elektronisch bedienen. Een solenoïde-installatie vereist een gelijkstroombron en een PWM-regelaar (Pulse-width modulation). Een PWM-regelaar ontvangt een bepaalde gelijkspanning en schakelt deze snel aan en uit, waardoor de spanning evenredig in de solenoïde wordt ingevoerd. De elektromagneet kan de stang van de naaldklep dus proportioneel bewegen tussen aan en uit, in plaats van alleen maar aan of alleen maar uit. Afhankelijk van de motor vereist een elektromotor gelijk- of wisselspanning om te werken. Hij stuurt een tandwielkast aan die de stang van de naaldklep beweegt tussen volledig open en volledig gesloten, zodat de stang op elk punt kan stoppen.

Pneumatisch naaldventiel

Een pneumatisch bediende naaldklep maakt gewoonlijk gebruik van een pneumatische roterende actuator voor de bediening. Pneumatische aandrijvingen kunnen kwartslag of meerdraai zijn; voor een naaldklep is een meerdraai aandrijving nodig. Een pneumatische roterende actuator kan een zuiger of membraan zijn die rechtstreeks op een handbediende naaldklep is gemonteerd. Deze actuators zijn verkrijgbaar in lucht-open (normaal gesloten) en lucht-gesloten (normaal open) configuraties. Schone lucht uit een centraal persluchtsysteem is nodig om deze kleppen te bedienen.

De keuze van de juiste pneumatische actuator voor een handbediende naaldklep hangt af van de grootte van de klep, de systeemdruk en de beschikbare luchtdruk. Verschillende klepfabrikanten hebben verschillende specificaties voor deze drie criteria. Het is belangrijk om vóór de aankoop het gegevensblad van de klep te raadplegen om te bepalen of de klep geschikt is voor een bepaalde toepassing.

Hydrauliek naaldafsluiters

Een hydraulisch bediende naaldklep werkt op dezelfde manier als een pneumatisch bediende naaldklep. In plaats van perslucht te gebruiken om een zuiger of membraan in beweging te brengen, maakt het systeem echter gebruik van hydraulische vloeistof (meestal olie). Door gebruik te maken van hydraulische vloeistof, die niet samendrukbaar is en vermenigvuldiging van de signalen mogelijk maakt, kan met hydraulische actuators meer kracht op de naaldklep worden overgebracht.

Hydraulische actuatoren leveren een grote hoeveelheid kracht door krachtvermenigvuldiging en zijn stabiel door de niet-samendrukbaarheid van de vloeistof. Een hydraulische actuator is ideaal wanneer een grote hoeveelheid kracht nodig is om de klep te bedienen, bijvoorbeeld bij gebruik in het hoofdstoomsysteem van een kerncentrale.

Een typische hydraulische zuigeropstelling bestaat uit een cilinder met daarin een veer, een zuiger die verbonden is met de klepsteel, en een toevoer- en retourleiding voor de hydraulische vloeistof. De zuiger verdeelt de cilindervormige kamer in twee delen, een bovenste en een onderste. De veer bevindt zich in het bovenste gedeelte, en de hydraulische vloeistof wordt toegevoerd naar en teruggevoerd uit de onderste kamer.

Als er geen hydraulische vloeistof in de onderste kamer is, is de naaldklep volledig gesloten. De hydraulische vloeistof die naar de kamer wordt toegevoerd, werkt tegen de veerkracht in, brengt de zuiger omhoog en opent de klep. Door de hoeveelheid vloeistof die aan de onderste kamer wordt toegevoegd te regelen, kan de opening van de naaldklep tussen volledig gesloten en volledig geopend nauwkeurig worden geregeld.

Naaldklep spindelpunten

De tip van de naaldklep hangt af van de vraag of de klep voor algemeen gebruik of voor zwaar gebruik is bestemd.

Naaldklep voor algemeen gebruik

Een naaldklep voor algemeen gebruik heeft een pakking hoog op de spindel, zodat de spindel in contact komt met het medium. De drie beschikbare stuurpenuiteinden zijn regulerend, vee, en zachte zitting.

• Regelen: Regelende stengeltoppen hebben de beste regulerende eigenschappen. Door de fijnere schroefdraad moet de stang van de klep meer draaien om de klep te openen of te sluiten.
• Zachte zitting: Stelen met zachte zitting zijn bestand tegen vuile media die andere typen stelen kunnen beschadigen.
• V-vorm: V-vormige klepstelen zijn de meest voorkomende typen klepstelen voor naaldventielen. Zij hebben betere regulerende eigenschappen dan zachte zittingen, maar slechtere dan regulerende stamtypes.

Naaldklep voor zwaar gebruik

Een naaldklep voor zwaar gebruik heeft een pakking boven de schroefdraad en een wartel om onbedoelde demontage te voorkomen. Het primaire spindeltype dat bij deze klep wordt gebruikt, is een stomp en kogelvormig type. Een stompe en kogelvormige steelpunt is rond aan de onderkant. Hij draait op de spindel als deze naar beneden in de zitting beweegt. De spindel schuurt niet in de klepzitting veroorzaakt geen schade.