Kogelkranen voor Hogedruktoepassingen

Figuur 1: Hogedruk kogelkraan

Hogedrukkogelkranen zorgen voor een betrouwbare en efficiënte afsluiting in hogedruktoepassingen. Deze kleppen zijn ontworpen met unieke kenmerken zoals duurzame materialen, een robuuste constructie en een goede afdichting om een betrouwbare werking onder hoge druk te garanderen. In dit artikel worden de belangrijkste kenmerken en selectiecriteria van hogedrukkogelkranen besproken. Lees ons overzichtsartikel over kogelkranen voor meer informatie over de constructie, werking en soorten kogelkranen.

Inhoudsopgave

• Kogelkranen voor hoge druk
• Ontwerpkenmerken
• Een kogelkraan voor hoge druk selecteren
  • Materialen
  • Normen
  • Verbindingstypes:
  • Klepzittingclassificatie

Kogelkranen voor hoge druk

Zoals de naam al aangeeft, werkt een hogedrukkogelkraan onder hoge vloeistofdruk, ongeveer 500 - 700 bar (7252 - 10152 psi). Deze kogelkranen worden gebruikt in toepassingen waar grote vloeistofvolumes worden opgeslagen en een nauwkeurige debietregeling vereist is, zoals waterdistributiebedrijven, chemische industrieën en waterparken. Ze zijn speciaal ontworpen om continu gebruik onder deze zware omstandigheden te weerstaan. Kogelkranen worden vanwege hun unieke eigenschappen veel gebruikt in hogedruktoepassingen.

• Kogelkranen zorgen voor een lekvrije afdichting of een luchtdichte afsluiting, waardoor eventuele drukverliezen bij lekkage worden voorkomen.
• Kogelkranen met volledige doorlaat belemmeren de doorstroming niet wanneer ze geopend zijn, waardoor het drukverlies minimaal is.
• Door de structuur van de kogel kan de klep worden geopend in hogedruksystemen, mits de actuator de juiste afmetingen heeft. De vorm van de kogel zorgt er ook voor dat hij soepel over de hogedrukstroom beweegt, waardoor de klep effectief werkt.
• Hogedrukleidingsystemen zijn gevoelig voor waterslag. Kogelkranen zijn echter nuttig om ze te minimaliseren.

Ontwerpkenmerken

• Verminderde poortgrootte: De druk van de klep neemt toe als de klepmaat afneemt. Een grotere kogelkraan met een diameter van 6 inch kan bijvoorbeeld een druk hebben van 41 bar (600 psi), terwijl een kleinere kogelkraan met een diameter van 2 inch een druk van 103 bar (1500 psi) kan hebben, omdat de hogere snelheid van de vloeistof die door de kleinere kraan stroomt een hogere druk nodig heeft om de gewenste stroomafwaartse druk te handhaven.
• Zware materialen: Hogedrukkogelkranen zijn gemaakt van hoogwaardige materialen die bestand zijn tegen extreme druk en temperaturen. Gangbare materialen zijn roestvrij staal, titanium en andere corrosiebestendige legeringen.
• Versterkte zittingen en afdichtingen: De klepzittingen en -afdichtingen in hogedrukkogelkranen zijn versterkt met materialen zoals PTFE, grafiet of metaal om bestand te zijn tegen hoge drukken en temperaturen zonder te lekken. Lees onze gids over chemische weerstand om meer te weten te komen over de compatibiliteit van verschillende materialen met verschillende media en hun werktemperatuurbereik.
• Volledig ontwerp: Hogedrukkogelkranen zijn doorgaans ontworpen met een volledige boring, wat betekent dat de interne diameter van de klep dezelfde is als de pijp waarop hij is aangesloten. Dit vermindert de stromingsbeperkingen en minimaliseert het drukverlies.
• Anti-uitblaas spindel: De spindel in hogedrukkogelkranen is ontworpen met een anti-uitblaasfunctie, die voorkomt dat de stang door de hoge druk uit de klep wordt geblazen.
• Dubbel blok en aflopend ontwerp: Bepaalde hogedrukkogelkleppen zijn ontworpen met een dubbele blokkeer- en ontluchtingsfunctie, waardoor zowel de stroomopwaartse als stroomneerwaartse stroom geïsoleerd kan worden en er ook een manier is om de holte tussen de twee afdichtingen te ontluchten of af te tappen.

Een kogelkraan voor hoge druk selecteren

Materialen

• Kies materialen zoals koolstofstaal en roestvrij staal 316 voor de constructie van de kogelkraan, omdat deze sterk zijn en bestand tegen hoge werkdrukken.
• Om de drukwaarden en het maximaal toelaatbare koppel van de stang te weerstaan, gebruikt u materialen zoals duplex of andere materialen met een hoge sterkte en goede veerkracht voor de kogel, de zittingringen en de stang. Ook koolstofstaal, roestvrij staal of andere lage legeringen kunnen worden gebruikt.
• Kies thermoplastische zittinginzetstukken zoals Devlon V, nylon en PEEK voor kogelkranen met zachte zitting vanwege hun slijtvastheid en lage wrijvingscoëfficiënt.
• Afdichtingen voor kogelkranen onder hoge druk zijn hoofdzakelijk gemaakt van o-ringelastomeren, en de eisen inzake decompressie zijn verplicht. Als alternatief kunnen ook PTFE-lipafdichtingen worden gebruikt.

Normen

Er zijn verschillende normen waaraan hogedrukkogelkranen kunnen voldoen, afhankelijk van de specifieke toepassing en de industriële vereisten. Enkele van de meest voorkomende normen voor hogedrukkogelkranen zijn:

• API 6D: API 6D specificeert de vereisten en testprocedures voor kogelafsluiters voor pijpleidingen die worden gebruikt in de olie- en gasindustrie. Deze norm heeft betrekking op afsluiters met een druk tot 10.000 PSI en temperaturen van -45 °C tot 121 °C.
• ASME B16.34: ASME B16.34 behandelt de ontwerp-, materiaal-, test- en inspectievereisten voor kleppen in het algemeen, met inbegrip van kogelkranen. Deze norm heeft betrekking op afsluiters met een druk tot 690 bar (10.000 psi) en temperaturen van -6 °C (-20 °F) tot 537 °C (1000 °F).
• ISO 17292: ISO 17292 heeft betrekking op metalen kogelkranen die worden gebruikt in de aardolie-, petrochemische en aardgasindustrie. Het specificeert de vereisten voor materialen, ontwerp, fabricage, testen, inspectie en markering van de kleppen. De ISO 17292-norm heeft betrekking op kleppen met een druk tot 10.000 PSI en temperaturen van -29 °C (-20 °F) tot 200 °C (392 °F).
• ANSI/FCI 70-2: ANSI/FCI 70-2 behandelt de test- en inspectievereisten voor kogelkranen. Deze norm omvat tests voor stoellekkage, hydrostatische schaaltests en prestaties bij hoge temperaturen.

Verbindingstypes:

Hogedrukkogelkranen zijn verkrijgbaar in de volgende verbindingstypes:

• British standard pipe parallel (BSPP) threaded
• National pipe thread (NPT) threaded
• Compression type (DIN 2353/ISO 8434-1)
• Laseinde

Klepzittingclassificatie

Een grafiek met de druk en de temperatuur van klepzittingen toont de veilige werkdruk en het temperatuurbereik voor een specifiek klepzittingmateriaal. De grafiek toont doorgaans de maximale druk die de klepzitting kan weerstaan bij verschillende temperaturen met behoud van een lekvrije afdichting. De druk- en temperatuurgrafiek biedt essentiële informatie voor het selecteren van het juiste klepmateriaal voor een bepaalde toepassing, zodat de klep veilig en effectief kan werken onder de verwachte bedrijfsomstandigheden.

De grafiek bepaalt vaak de maximale druk die een klepzitting aankan bij een bepaalde temperatuur. PTFE werkt bijvoorbeeld bij een maximale druk van 41 bar (600 psi) tot 121 °C (250 𐩑F) (figuur 2). Als de bedrijfstemperatuur 149 °C (300 𐩑F) en de maximaal toegestane druk 41 bar (600 psi) bedraagt, kan het materiaal het begeven, wat kan leiden tot lekkage, bedrijfsstoringen of schade aan de klep en de omringende apparatuur.

Figuur 2: Druk versus temperatuur grafiek voor PTFE