Gedetailleerd overzicht en selectiegids voor membraanafsluiters

Membraanafsluiters gebruiken een elastomeer membraan dat interactie heeft met een zitting om de vloeistofstroom te reguleren of volledig te stoppen. De flexibiliteit van het membraan stelt het in staat om omhoog of omlaag te bewegen, waardoor de vloeistofstroomsnelheid dienovereenkomstig wordt aangepast, en zorgt voor een strakke afdichting wanneer het gesloten is tegen zijn zitting. Membraanafsluiters zijn lineaire bewegingsafsluiters, ideaal voor het regelen van vloeistofbeweging met hoge precisie.

Membraanafsluiters, ook wel membraankleppen genoemd, kunnen verschillende soorten media aan, waaronder vloeistoffen, gassen en semi-vaste stoffen zoals slurries, zelfs met vaste deeltjes. Dit is vooral nuttig voor industrieën die werken met dikke of agressieve materialen. Hun eenvoudige ontwerp vermindert de kans op sediment- en biofilmopbouw, belangrijk voor schone industrieën zoals voedsel en farmaceutica. Ze zijn ook geweldig voor het beheren van afvalwater, wat hun waarde bewijst in milieuzorg, zoals water- en afvalwaterbehandeling. Membraanafsluiters worden ook gebruikt in industrieën zoals elektronica productie en pulp- en papierproductie.

Onderdelen en ontwerp van membraanafsluiters

Zoals te zien in Figuur 2, heeft een membraanafsluiter de volgende primaire componenten:

• Actuator (A): Een handmatige membraanafsluiter heeft een handwiel voor activering. Pneumatische en elektrische actuatoren kunnen ook in plaats van het handwiel worden gebruikt voor automatisering en afstandsbediening.
• Stang (B): De stang verbindt de actuator met de compressor. De actuator beweegt de stang op en neer, wat de compressor op en neer beweegt.
• Compressor (C): De compressor is schijfvormig. Het verbindt de stang met het membraan en verdeelt de kracht van de stang om throttling en controle te verbeteren.
• Membraan (D): Het membraan is een rubberen schijf die stijgt om stroming toe te laten en daalt naar de klepzitting om de stroming te blokkeren.
• Deksel (E): Het deksel wordt op het kleplichaam geschroefd. Het beschermt de klepstang en de pakking tegen de omgeving. Deksel in goed functionerende membraanafsluiters interageren niet met het medium.
• Kleplichaam (F): Media die door de membraanafsluiter stroomt, gaat door het kleplichaam. Het volume van het kleplichaam bepaalt de stroomsnelheid van de klep wanneer deze volledig open is.

Werking van membraanafsluiters

Een membraanregelklep gebruikt een elastomeer of plastic membraan om de stroom door de klep te regelen. Membraanafsluiters zijn meerturnafsluiters, wat betekent dat de stang meer dan 360° moet draaien voor de klep om volledig te openen of te sluiten. Wanneer geactiveerd, beweegt het membraan naar of weg van de klepzitting. De hoeveelheid waarmee het membraan van de zitting wordt gelift, regelt de stroomsnelheid. Wanneer het membraan sluit, drukken de randen ervan tegen de randen van de klepzitting, en de rest van het membraan vervormt. De vorm van het membraan, wanneer het vervormt, past perfect bij de onderkant van de klepzitting en creëert een strakke afdichting.

Typen membraanafsluiters

Membraanafsluiters komen in twee hoofdtypen: weir membraanafsluiters en volledige poort membraanafsluiters.

Weir membraanafsluiters

Weir membraanafsluiters hebben een kenmerkende verhoogde rand of weir in het midden van het kleplichaam, waartegen het membraan afdicht om de stroom te reguleren of te stoppen.

• Het weir-ontwerp minimaliseert de reisafstand van het membraan om een volledige afdichting te bereiken, waardoor stress en materiaalslijtage worden verminderd, waardoor het bijzonder effectief is voor het beheren van zowel lage als hoge stroomsnelheden.
• Het weir-type ontwerp, het meest populair, is vooral geschikt voor throttlingtoepassingen en vloeistofstroomregeling bij lage stroomsnelheden.
• Het maakt gebruik van een tweedelig compressorsysteem voor nauwkeurige stroomregeling, waarbij de binnencompressor een centraal deel van het membraan in de initiële stangreisfasen optilt. Dit ontwerp verlengt niet alleen de levensduur van het membraan door minder materiaal te vereisen, maar maakt de membraanafsluiter ook geschikt voor vacuüm- en hogedruktoepassingen.
• Weir membraanafsluiters worden aanbevolen voor het hanteren van gassen, schone en homogene vloeistoffen, en zelfs corrosieve, gevaarlijke en abrasieve media. Ze kunnen echter een verhoogde drukval over de klep ervaren en zijn gevoelig voor sedimentopbouw en verstopping door viskeuze vloeistoffen aan weerszijden van de weir.
• Dekselassemblages in deze kleppen zorgen voor veiligheid door het vrijkomen van vloeistof te voorkomen als het membraan faalt, en hun zelfdrainerende functie maakt ze ideaal voor voedselverwerkingsapplicaties.

Volledige poort membraanafsluiters

Volledige poort of rechte membraanafsluiters hebben een vlakke bodem klepzitting, waardoor vloeistof in een rechte lijn met minimale obstructie kan stromen.

• Het rechte ontwerp wordt gekenmerkt door een lagere drukval in vergelijking met weir kleppen, waardoor het beter geschikt is voor toepassingen met een hoge stroomsnelheid.
• Het membraan in deze kleppen moet zeer flexibel zijn om tegen de vlakke bodem af te dichten, wat het onderwerpt aan meer slijtage, waardoor vaker vervangingen nodig zijn.
• Rechte kleppen blinken uit in het hanteren van semi-vaste media zoals slurries, slib en viskeuze vloeistoffen, dankzij hun onbelemmerde stroompad.
• Ze zijn ook voordelig voor bidirectionele stroomtoepassingen, aangezien er geen zadels zijn om stroomomkering te belemmeren.

Materialen voor membraanafsluiters

Membraanafsluiters zijn verkrijgbaar in verschillende materialen, waardoor ze geschikt zijn voor meerdere toepassingen.

• Typische materialen voor het kleplichaam van de membraanafsluiter zijn PVC, roestvrij staal, messing, brons en gietijzer. Het materiaal moet bestand zijn tegen de omgeving en de media die door de klep stromen. Roestvrij staal wordt bijvoorbeeld vaak gekozen voor toepassingen die steriele omstandigheden vereisen (bijvoorbeeld voedsel en drank).
• Het materiaal van het membraan is flexibel zodat de klep correct kan werken. Veelgebruikte materialen zijn EPDM, PTFE, butylrubber en nitrilrubber.

Lees ons artikel over materialen voor membraanafsluiters voor meer details over de temperatuurclassificaties en flexibiliteitsdetails van verschillende materialen voor membraanafsluiters.

Selectiecriteria

1. Stroomcoëfficiënt van de klep: De stroomcoëfficiënt Cv van een membraanafsluiter is essentieel voor het bepalen van de juiste grootte van een membraanafsluiter die nodig is om een specifieke stroomsnelheid van vloeistof te bereiken. De stroomcoëfficiënt van een klep neemt toe naarmate de klep breder opent en de stang verder reist. Een te kleine klep (lage Cv) zal de stroom beperken, wat de prestaties schaadt. Omgekeerd verspilt een te grote klep (hoge Cv) energie vanwege een te hoge drukval.
2. Drukval: Drukval is de vermindering van druk van de inlaatzijde van de klep naar de uitlaatzijde. Wanneer de verhouding van deze drukval over de klep tot de totale drukval van het systeem laag is, verandert de stroomsnelheid minimaal totdat de klep volledig is gesloten. Daarom wordt een membraanafsluiter die snel opent of snel handelt, de voorkeur gegeven.
3. Bereikbaarheid: Bereikbaarheid verwijst naar het vermogen van een klep om de stroom te regelen van zijn maximale tot zijn minimale snelheid. Deze eigenschap hangt af van de grootte en precisie van de actuator, evenals het ontwerp van het kleplichaam, het membraan en de compressor. Een hogere bereikbaarheid betekent dat de membraanafsluiter een breder spectrum aan stroomsnelheden kan beheren.
4. Media: Begrijp de corrosiviteit van de media om te bepalen welk materiaal moet worden gekozen voor het kleplichaam en het membraan.
5. Temperatuur: Zorg ervoor dat het materiaal van het membraan bestand is tegen de minimale en maximale temperaturen van de toepassing.
6. Stroomsnelheid: Selecteer een klepgrootte en -stijl die de gewenste stroomsnelheid voor de toepassing kan leveren.
   1. Volledige doorlaat: Lage drukval en kan beter omgaan met slurries en viskeuze vloeistoffen.
   2. Weir: Preciezere stroomregeling.

Actuatie:

1. Handmatig: Kosteneffectief en directe controle over de positie van het membraan.
2. Pneumatisch: Vereist perslucht en biedt een snelle reactietijd.
3. Elektrisch: Vereist elektriciteit en biedt zeer hoge precisie.

Voordelen van membraanafsluiters

1. Lekvrije werking: Het membraan zorgt voor een effectieve afdichting tussen het kleplichaam en de stang, waardoor het risico op lekken aanzienlijk wordt verminderd. Dit is vooral gunstig in toepassingen waar lekkage gevaarlijk of kostbaar kan zijn.
2. Contaminatiecontrole: Aangezien het medium alleen in contact komt met het kleplichaam en het membraan, is er een verminderd risico op contaminatie. Het ontwerp minimaliseert gebieden waar sedimenten of biofilms zich kunnen ophopen, waardoor deze kleppen uiterst schoon zijn en geschikt voor toepassingen die hoge hygiëneniveaus vereisen.
3. Uitstekende stroomregeling: Membraanafsluiters bieden precieze stroomregeling over een breed scala aan stroomsnelheden, waardoor ze geschikt zijn voor throttlingtoepassingen.
4. Geschiktheid voor agressieve media: Deze kleppen zijn bijzonder effectief voor corrosieve, viskeuze en abrasieve media, inclusief slurries, vanwege hun robuuste ontwerp en materiaalkeuze.
5. Eenvoudig onderhoud: Het membraan is gemakkelijk te vervangen zonder dat de klep uit de leiding hoeft te worden verwijderd, wat eenvoudig onderhoud mogelijk maakt en de downtime vermindert.

Lees ons artikel over toepassingen van membraanafsluiters voor meer details over de verschillende toepassingen van membraanafsluiters.

Nadelen van membraanafsluiters

1. Druk- en temperatuurbeperkingen: Membraanmaterial en kunnen de mogelijkheid van de klep om onder hoge temperaturen en drukken te werken beperken, waardoor ze ongeschikt zijn voor bepaalde toepassingen.
2. Slijtage van het membraan: Het membraan is gevoelig voor slijtage, wat vaker onderhoud of vervanging vereist in vergelijking met sommige andere kleptypes. Ook kan intensief gebruik in zware throttlingtoepassingen leiden tot erosie van het membraan, wat de prestaties en levensduur van de klep beïnvloedt.
3. Langzamere activering: Membraanafsluiters hebben doorgaans langzamere reactietijden vanwege hun multi-turn werking, wat mogelijk niet ideaal is voor toepassingen die snelle activering vereisen.
4. Gematigde temperaturen en drukken in de leiding: Deze kleppen zijn het meest geschikt voor gematigde omstandigheden, aangezien extreme temperaturen en drukken de capaciteiten van het membraan kunnen overschrijden.
5. Beperkingen met hoge hydrostatische drukken: Het ontwerp van het membraan kan het gebruik ervan in systemen met hoge hydrostatische drukken beperken, wat mogelijk de toepassingsmogelijkheden beperkt.
6. Afwateringsproblemen: De weir van de klep kan volledige afwatering van het leidingsysteem voorkomen, wat een aanzienlijk nadeel kan zijn in bepaalde toepassingen die volledige systeemafwatering vereisen.

Veelgestelde vragen

Wat zijn de primaire toepassingen van 3-weg membraanafsluiters?

3-weg membraanafsluiters worden gebruikt in vloeistofregeltoepassingen, voor het mengen of omleiden van stroompaden in de farmaceutische, voedingsmiddelen- en biotechnologie-industrieën.

Welk materiaal wordt doorgaans gebruikt voor zittingen van membraanafsluiters, en waarom?

PTFE of EPDM zijn gangbaar voor zittingen van membraanafsluiters vanwege hun chemische weerstand en geschiktheid voor sanitaire toepassingen.