Naaldklep - Hoe ze werken

Een naaldklep wordt gebruikt om nauwkeurig het debiet van schone gassen of vloeistoffen te regelen. Geleidelijke aanpassingen van de stang en plunjer maken een soepele stroomregeling mogelijk. Deze kleppen hebben over het algemeen lage debieten en een relatief significante drukval van de inlaat naar de uitlaat. Standaard poortgroottes voor naaldkleppen variëren van 1/8” tot 2” (2 tot 12 mm). De meest voorkomende toepassing van een naaldklep is het regelen van gasstromen, zoals propaan in een tank. In dit artikel leert u hoe naaldkleppen werken, de meest voorkomende types, selectiecriteria en meer.

Inhoudsopgave

• Hoe naaldkleppen werken
• Een naaldklep selecteren
• Naaldklep symbool
• Voor- en nadelen van naaldkleppen
• Toepassingen van naaldkleppen
• Veelgestelde vragen

Hoe naaldkleppen werken

Een handmatig bediende naaldklep met een handgreep of handwiel is het meest voorkomende type naaldklep. De plunjer van een naaldklep heeft een taps toelopend uiteinde dat op en neer beweegt om een doorlaat te openen of te sluiten. Figuur 2 toont de dwarsdoorsnede van een handmatige naaldklep. De handgreep (Figuur 2 aangeduid met D) is verbonden met de plunjer, ook wel stang genoemd (Figuur 2 aangeduid met E). Wanneer de handgreep draait, beweegt de plunjer omhoog of omlaag door de schroefdraad (Figuur 2 aangeduid met F). De borgmoer (Figuur 2 aangeduid met A) voorkomt dat de plunjer volledig losschroeft. Als de plunjer naar beneden beweegt, komt het puntige (tapse) uiteinde (Figuur 2 aangeduid met G) in contact met de klepzitting om de doorlaat volledig af te dichten (Figuur 2 aangeduid met C). Vaak is de klepzitting ook taps toelopend. Dit zorgt voor een nauwkeurige stroomregeling van de naaldklep.

Er zijn verschillende opties en maten beschikbaar om de naaldklep aan te sluiten op een pijp of slang via de poortaansluiting (Figuur 2 aangeduid met B) aan de in- en uitgang, zoals geschroefd, geflensd of gelast. De bonnet is verbonden met de klepbehuizing (Figuur 2 aangeduid met H), die van verschillende materialen kan zijn gemaakt, zoals messing of RVS.

Voor een diepgaand begrip van verschillende bedieningstypes, lees ons artikel over naaldkleptypes.

Een naaldklep selecteren

Bij het selecteren van een naaldklep moeten vier hoofdkenmerken en/of toepassingsvereisten worden overwogen: materiaal, druk, bouwgrootte en temperatuur.

Materiaal

De meest voorkomende materialen voor klepbehuizingen zijn RVS en messing vanwege hun chemische bestendigheid.

RVS

RVS is ideaal voor omgevingen die een hoge corrosiebestendigheid, duurzaamheid en sterkte vereisen. RVS naaldklepbehuizingen zijn perfect voor toepassingen met hoge druk, meestal tot 690 bar (10.000 psi) en hoge temperatuur, meestal -254 °C tot 649 °C (-425 °F tot 1.200 °F), vooral bij gebruik van 316 RVS, bekend om zijn superieure weerstand tegen put- en spleetcorrosie in chloorhoudende omgevingen. De niet-reactieve aard maakt het geschikt voor de voedings-, farmaceutische en chemische industrie. Voor lagere drukken en temperaturen, of waar corrosiebestendigheid minder kritisch is, kunnen materialen zoals messing of kunststof echter kosteneffectievere en lichtere alternatieven zijn.

Messing

Messing wordt veel gebruikt voor naaldklepbehuizingen in gematigde druk- en temperatuuromstandigheden. Messing naaldkleppen zijn geschikt voor hydraulische systemen, drinkwater, hogetemperatuurtoepassingen en gasleidingen, en kunnen doorgaans drukken tot 207 bar (3.000 psi) en temperaturen van -198 °C tot 204 °C (-325 °F tot 400 °F) aan. Messing biedt uitstekende bewerkbaarheid voor nauwkeurige fabricage en nauwe toleranties en is kosteneffectiever dan RVS, waardoor het ideaal is voor minder veeleisende toepassingen. Het is geschikt voor neutrale en niet-corrosieve media en wordt vaak gebruikt in drinkwatertoepassingen. Messing mag echter niet worden gebruikt voor zout water, gedestilleerd water, zuren of chloriden, en is niet ideaal voor zeer corrosieve omgevingen of zeer hoge drukken en temperaturen. In dergelijke gevallen zijn RVS of gespecialiseerde legeringen beter vanwege hun superieure weerstand. Messing is ook gevoelig voor ontzinking, een vorm van corrosie die het materiaal in de loop van de tijd kan verzwakken, vooral in omgevingen met een hoog chloridegehalte.

Druk

Inzicht in de toepassingsvereisten voor druk in een systeem is cruciaal voor het selecteren van de juiste naaldklep. De juiste drukklasse zorgt ervoor dat de klep de bedrijfsomstandigheden van het systeem kan weerstaan zonder te falen, waardoor lekkage wordt voorkomen en de veiligheid wordt gehandhaafd. Robuuste naaldkleppen kunnen drukken tot 300 bar (4351 psi) bij 20 °C (68 °F) aan.

Poort- en doorlaatgrootte

Naaldkleppen zijn verkrijgbaar in een breed scala aan poort- en doorlaatgroottes. De aansluitpoorten kunnen mannelijke of vrouwelijke uiteinden hebben. Veelgebruikte schroefdraadnormen zijn NPT (National American Pipe Thread), BSP (British Standard Pipe), of metrisch (ISO-normen). De meest gebruikte naaldkleppen variëren van 2 tot 12 mm (1/8" tot 2"). Het zorgen voor de juiste poortgrootte en doorlaatgrootte zorgt voor een efficiënte stroming en systeemwerking met minder kans op slijtage en/of lekkage.

Temperatuur

Naaldkleppen zijn geschikt voor zowel hoge als lage temperatuurtoepassingen, maar het is essentieel om het materiaal van de klepbehuizing en de pakking/afdichting op de juiste manier te specificeren om ervoor te zorgen dat ze de vereiste omstandigheden kunnen weerstaan. De keuze van het afdichtingsmateriaal is vooral belangrijk bij extreme temperaturen omdat het ervoor zorgt dat de klep zijn integriteit en prestaties behoudt, lekkage voorkomt en een betrouwbare werking onder verschillende thermische omstandigheden garandeert.

• NBR (Nitril Butadieen Rubber) afdichtingen zijn geschikt voor temperaturen van -40°C tot 120°C (-40°F tot 248°F) en worden vaak gebruikt in toepassingen met oliën, brandstoffen en andere koolwaterstoffen.
• Teflon (PTFE) afdichtingen kunnen temperaturen van -20°C (-4°F) tot iets boven 200°C (392°F) weerstaan en zijn ideaal voor toepassingen die chemische bestendigheid en hogetemperatuurstabiliteit vereisen, zoals in chemische verwerking en hogetemperatuurvloeistofbehandeling.

Naaldklep symbool

Figuur 3 toont het symbool voor een naaldklep. Het schema bevat het standaard 2-weg klepsymbool met een pijl die aangeeft dat het een naaldklep is.

Voor- en nadelen van naaldkleppen

Voordelen

• Nauwkeurige stroomregeling, vooral voor toepassingen met een laag debiet
• Lekdichte afsluiting
• Kleine bouwgrootte

Nadelen

• Hoog drukverlies vanwege de hoge beperking van de vloeistofstroom.
• De naald en zitting kunnen beschadigd raken als de vloeistof zwevende deeltjes bevat.
• Het bekijken van de handgreep van de naaldklep geeft niet aan of de klep open of gesloten is.

Toepassingen van naaldkleppen

Een van de meest voorkomende toepassingen van naaldkleppen is het monitoren van gasstromen (bijv. propaan) in een systeem. Een propaan naaldklep sluit de stroom nauwkeurig af en/of regelt het debiet, waardoor de verbrandingssnelheid voor verschillende toepassingen wordt gecontroleerd. Naaldkleppen worden uitgebreid gebruikt in de volgende gebieden:

• Naaldkleppen worden gebruikt in dammen, reservoirs, energiecentrales en waterdistributiesystemen voor het regelen van waterdruk en debiet.
• Naaldkleppen worden toegepast in geautomatiseerde verbrandingsregelsystemen om de brandstofstroom te reguleren.
• Deze kleppen worden vaak gebruikt om een manometer af te sluiten of het debiet in stromingsmeters te regelen.
• Naaldkleppen regelen de luchtstroom naar cilinders om de zuigersnelheid te controleren.

Lees ons artikel over toepassingen van naaldkleppen voor een uitgebreide lijst van gebieden waar naaldkleppen worden gebruikt.

Veelgestelde vragen

Wat is de functie van een naaldklep?

Een naaldklep wordt gebruikt voor nauwkeurige regeling van vloeistofstromen in verschillende toepassingen, waaronder chemische verwerking, farmaceutica en instrumentatie, waar fijne aanpassingen en betrouwbare afdichting essentieel zijn.

In welke toepassingen zou u een naaldklep kiezen boven een kogelkraan?

Kogelkranen zijn ideaal voor aan/uit-afsluitingstoepassingen maar zijn niet geschikt voor smoren. Naaldkleppen zijn perfect voor toepassingen die nauwkeurige vloeistofregeling vereisen, zoals het handhaven van een lage vloeistofstroom in een carburateur.