Pneumatische Bolkleppen - Hoe Ze Werken

Pneumatische bolkleppen worden bediend door een pneumatisch aangedreven zuiger voor nauwkeurige controle van de vloeistofstroom in verschillende industriële toepassingen. Deze kleppen onderscheiden zich door hun hoekige zittingontwerp, dat de doorstroom efficiëntie verbetert en de drukval over de klep vermindert, waardoor ze zeer effectief zijn voor toepassingen die hoge doorstroomsnelheden vereisen. Dit artikel bespreekt de kenmerken en operationele mechanica van pneumatische bolkleppen.

Belangrijkste kenmerken van pneumatische bolkleppen

Pneumatische bolkleppen hebben verschillende belangrijke kenmerken:

• Snelle & remote actuation: Pneumatische bolkleppen bieden snelle reactietijden en kunnen op afstand worden bediend, waardoor ze ideaal zijn voor geautomatiseerde systemen in gevaarlijke gebieden die snelle aanpassingen van de doorstroomsnelheden vereisen.
• Werking zonder drukverschil: Deze kleppen kunnen effectief werken, zelfs zonder drukverschil tussen de inlaat en uitlaat, waardoor een stabiele stroomregeling onder verschillende omstandigheden mogelijk is.
• Lange levensduur: Ontworpen voor duurzaamheid, hebben pneumatische bolkleppen een lange levensduur en kunnen ze talrijke open/sluit cycli doorstaan zonder prestatieverlies, waardoor de onderhoudsbehoeften en operationele kosten worden verminderd.

Ze hebben echter perslucht en extra pneumatische magneetventielen nodig voor hun werking. Deze vereiste kan de systeemopstelling compliceren en de initiële kosten verhogen. Bovendien hebben deze kleppen doorgaans een relatief grote actuator in vergelijking met magneetventielen, wat ze minder geschikt maakt voor toepassingen waar de ruimte beperkt is of waar een compacter ontwerp de voorkeur heeft.

Lees ons overzicht van bolkleppen artikel voor meer details over het ontwerp en de werking van bolkleppen.

Werking van pneumatische bolkleppen

Pneumatische actuator

Een pneumatische actuator is stevig gemonteerd op het lichaam van de bolklep. De actuator bestaat uit een zuiger- en cilinderopstelling, bediend door perslucht. De primaire rol van de actuator is om de openings- of sluitingsstatus van de klep nauwkeurig te regelen.

Pilot-magneetventiel

Een pilot-magneetventiel, meestal een 3/2-weg magneetventiel, regelt de stroom van perslucht in de kamers van de actuator. Het magneetventiel ontvangt zijn besturingssignaal, een elektrische impuls, van een besturingssysteem zoals een Programmable Logic Controller (PLC). Dit signaal bepaalt of de klep in zijn open of gesloten positie moet zijn. De standaardtoestand van de klep, ofwel normaal open (NO) of normaal gesloten (NC), samen met de positionering van een veer binnen de actuator, bepaalt de rusttoestand van de klep in afwezigheid van pneumatische druk.

De activering (voor NO-configuraties) of deactivering (voor NC-configuraties) van het magneetventiel wordt direct beïnvloed door het besturingssignaal. Dit proces leidt perslucht naar de actuator kamer, waardoor de beweging van de zuiger wordt vergemakkelijkt.

Toelating van lucht en beweging van de zuiger

Na ontvangst van het juiste besturingssignaal, zorgt de activering van het magneetventiel ervoor dat perslucht de actuator kamer binnenkomt. Deze druk oefent een kracht uit op de zuiger, waardoor deze beweegt. Deze lineaire beweging wordt via een stang overgebracht naar het afdichtingselement, dat vervolgens beweegt om de klep te openen of te sluiten. Sommige ontwerpen bevatten functies om operationeel geluid te minimaliseren, zoals demping aan de eindposities van de beweging van de actuator.

Werking van de klep

Voor NO-kleppen verplaatst de introductie van luchtdruk het afdichtingselement van de zitting, waardoor het medium kan stromen. Omgekeerd, voor NC-kleppen, verplaatst de luchtdruk de zuiger in de tegenovergestelde richting, waardoor het afdichtingselement tegen de zitting wordt gedrukt en de stroom stopt. Het ontwerp zorgt ervoor dat de kleppen via veerkracht terugkeren naar hun standaardtoestand wanneer ze niet onder druk staan.

• Opmerking: Het is essentieel om ervoor te zorgen dat de luchttoevoer binnen het gespecificeerde drukbereik ligt, zodat de actuator correct functioneert. Bovendien moet de kwaliteit van de perslucht (in termen van vocht- en deeltjesgehalte) worden beheerd om schade aan de componenten van de actuator en de klep te voorkomen.

Selectiecriteria

Bij het kiezen van een pneumatische bolklep zijn er verschillende belangrijke factoren. Lees ons artikel over de selectie van bolkleppen voor meer informatie over de belangrijkste selectieparameters bij het kiezen van een bolklep voor een toepassing. Belangrijke factoren zijn:

1. Functie van de klep (NC/NO): Bepaal of de toepassing vereist dat de klep normaal gesloten (NC) of normaal open (NO) is.
   1. Kies NC als de klep gesloten moet blijven wanneer er geen luchtdruk wordt toegepast en open moet gaan wanneer er lucht wordt toegevoerd. Dit is gebruikelijk in veiligheidsapplicaties waarbij de standaardtoestand gesloten moet zijn om de stroom te voorkomen.
   2. Selecteer NO als de klep open moet blijven wanneer er geen luchtdruk wordt toegepast en moet sluiten wanneer er lucht wordt toegevoerd. Dit is nuttig in toepassingen waar een continue stroom vereist is, tenzij onderbroken door een besturingssignaal.

2. Type en grootte van de aansluiting:
   1. Meet de diameter van de bestaande leidingen en kies een klep met een bijpassende aansluitmaat (bijv. 1/2", 3/4", 1").
   2. Identificeer het type schroefdraad dat in het systeem wordt gebruikt (bijv. BSPP, NPT) en selecteer een klep met dezelfde schroefdraad om een goede pasvorm te garanderen.

3. Behuizing en afdichtingsmaterialen:
   1. Behuizing: Kies materialen die compatibel zijn met het te regelen medium en de omgevingsomstandigheden. Voor algemene toepassingen is messing een goede keuze vanwege zijn duurzaamheid en corrosiebestendigheid. Voor meer corrosieve omgevingen of hogere zuiverheidseisen kan roestvrij staal de voorkeur hebben.
   2. Afdichtingsmateriaal: PTFE (Teflon) is ideaal voor chemische bestendigheid en hoge temperaturen, NBR (nitrilrubber) is geschikt voor oliën en brandstoffen, en FKM (Viton) is goed voor hoge temperaturen en chemische bestendigheid.

4. Temperatuur-, druk- en debietwaarden:
   1. Temperatuur: Controleer de bedrijfstemperatuur van de toepassing en selecteer een klep die deze temperaturen kan weerstaan.
   2. Druk: Bepaal de maximale en minimale drukken in het systeem en kies een klep die voor deze drukken is ontworpen.
   3. Debietwaarden: Houd rekening met de vereiste doorstroomsnelheid voor de toepassing. Kleppen met een Y-vormig ontwerp bieden doorgaans betere doorstroomkenmerken. Zorg ervoor dat de klep de viscositeit van het medium aankan als het om dikke vloeistoffen gaat.

5. Stroomrichting: Voor de meeste toepassingen is een klep die in de stroomrichting sluit voldoende. Als de toepassing hoge stroomsnelheden of de noodzaak om waterslag te voorkomen omvat, selecteer dan een klep die tegen de stroomrichting in sluit. Dit kan helpen om drukpieken te verminderen en het systeem te beschermen.

Raadpleeg ons gedetailleerde artikel over de actuering van bolkleppen voor meer details over alternatieve actuatiemethoden voor bolkleppen, inclusief elektrische en handmatige opties.