Terugslagklep Stroom Uitgelegd: Effecten op Waterdruk in Leidingen

Effectief beheer van de stroom van terugslagkleppen is cruciaal om terugstroming te voorkomen, het energieverbruik te verminderen en een constante druk te handhaven in diverse omgevingen zoals HVAC-systemen, brandbeveiligingsnetwerken en oliepijpleidingen. Terugslagkleppen bereiken dit door gebruik te maken van verschillende componenten zoals scharnieren, zuigers, schermen, kleppen en ballen, die elk de vloeistof in één richting laten bewegen terwijl terugstroming wordt voorkomen.

Het werkingsmechanisme, of het nu gaat om een veerondersteunde klep, een zwaartekrachtgebaseerde scharnier of een bal, speelt een belangrijke rol in hoe de klep met de vloeistofstroom omgaat. Dit artikel onderzoekt hoe verschillende klepontwerpen en installaties de waterdruk en -stroom beïnvloeden, en verkent de relatie tussen stroomkenmerken en drukval.

Inhoudsopgave

• Belangrijke parameters die de prestaties van terugslagkleppen beïnvloeden
• Drukoverwegingen bij verschillende soorten terugslagkleppen
• Drukvaldiagram van terugslagkleppen
• Veelgestelde vragen

Belangrijke parameters die de prestaties van terugslagkleppen beïnvloeden

Dynamiek van waterstroom en druk

Waterdruk is de kracht die wordt uitgeoefend om water door een pijpleiding te verplaatsen, hetzij natuurlijk door zwaartekracht of kunstmatig door pompen. Waterstroom verwijst naar het volume water dat op een bepaald moment door een pijp stroomt. De relatie tussen stroom en druk wordt beïnvloed door verschillende factoren, zoals de diameter van de pijp. Een bredere pijp vermindert de weerstand en maakt een grotere stroomcapaciteit mogelijk bij dezelfde druk, terwijl hogere stroomsnelheden doorgaans meer druk vereisen als de pijpdiameter niet verandert.

Openingsdruk

De openingsdruk van een terugslagklep is de specifieke druk aan de inlaatzijde waarbij een terugslagklep opent en vloeistof doorlaat. Het wordt beïnvloed door de veerspanning in veerbelaste kleppen, die de kracht bepaalt die nodig is om de klep te openen, en het gewicht van de klep in scharnierende kleppen, wat de openingsdruk beïnvloedt. Voor scharnierende terugslagkleppen wordt de openingsdruk voornamelijk bepaald door het gewicht van de klep (schijf) en de installatierichting. Een verstelbare terugslagklep met openingsdruk laat gebruikers de druk instellen waarbij de klep opent. Het gebruikt meestal een mechanisme zoals een veer of contragewicht om het aan te passen voor verschillende systemen.

Drukval

De drukval bij terugslagkleppen wordt beïnvloed door:

• Specifiek gewicht van de vloeistof: Zwaardere vloeistoffen hebben een hoger specifiek gewicht, wat de drukval over een terugslagklep verhoogt vanwege de grotere kracht die nodig is om de vloeistof te verplaatsen.
• Stroomsnelheid: Een verhoogde stroomsnelheid resulteert in een hogere drukval omdat de vloeistof meer kracht uitoefent tegen de klep, waardoor meer energie nodig is om de stroom te handhaven.
• Stroomcoëfficiënt (Cv): Een grotere stroomcoëfficiënt (Cv) geeft aan dat de klep meer vloeistof doorlaat met minder weerstand, wat resulteert in een lagere drukval.

Scharnierende terugslagkleppen hebben over het algemeen een lagere drukval in vergelijking met andere soorten terugslagkleppen, zoals liftterugslagkleppen of zuigerterugslagkleppen. Dit komt doordat het ontwerp van een scharnierende terugslagklep een meer gestroomlijnde stroomweg mogelijk maakt. In een scharnierende terugslagklep zwaait de schijf weg van de klepzitting om de stroom toe te laten, wat een relatief ongehinderde weg voor de vloeistof creëert. Dit ontwerp minimaliseert turbulentie en weerstand, wat resulteert in een lagere drukval.

Drukoverwegingen bij verschillende soorten terugslagkleppen

Scharnierende terugslagkleppen

Scharnierende terugslagkleppen zijn voornamelijk ontworpen voor horizontale installaties. Deze kleppen presteren uitstekend in situaties met lage druk vanwege hun minimale krachtvereiste voor opening, gekenmerkt door een lage openingsdruk.

• Verticale installaties:
  • Opwaartse stroom: Wanneer ze verticaal worden geïnstalleerd met opwaartse stroom, kan de schijf dichtklappen wanneer de stroom stopt, wat een waterslag kan veroorzaken die het systeem kan beschadigen.
  • Neerwaartse stroom: Bij verticale installaties met neerwaartse stroom houdt de zwaartekracht de schijf open, waardoor de klep niet kan sluiten en de terugstroming niet stopt, waardoor de primaire functie faalt.
• Horizontale installaties: Bij horizontale installaties werkt de zwaartekracht loodrecht op de stroomrichting. De klep vertrouwt voornamelijk op het gewicht van de schijf om te sluiten, en de vereiste druk om de klep te openen is over het algemeen lager in vergelijking met verticale opwaartse stroominstallaties. Deze oriëntatie wordt vaak geprefereerd voor toepassingen waar een constante stroom nodig is zonder significante drukdalingen. In deze oriëntatie helpt de zwaartekracht niet bij het sluiten van de klep, dus de schijf vertrouwt uitsluitend op stroomomkering om te sluiten. Dit kan leiden tot een meer uitgesproken dichtklappen als de stroom snel omkeert.

Lees ons artikel installatiegids voor terugslagkleppen voor meer details over de installatiepositie en het proces van terugslagkleppen.

Veerbelaste terugslagkleppen

Veerbelaste terugslagkleppen, ook wel "stille terugslagkleppen" genoemd, gebruiken een veermechanisme om te helpen bij het sluiten van de klepschijf. Dit ontwerp zorgt voor een meer gecontroleerde en geleidelijke sluiting, waardoor drukpieken en geluiden die gepaard gaan met waterslag die kunnen optreden bij scharnierende terugslagkleppen, worden geminimaliseerd.

• Het veermechanisme resulteert in een hogere openingsdruk in vergelijking met scharnierende terugslagkleppen, wat superieure weerstand tegen terugstroming biedt. Deze eigenschap is bijzonder voordelig in systemen met fluctuerende drukomstandigheden of die gevoelig zijn voor waterslageffecten.
• Deze kleppen kunnen effectief horizontaal, verticaal of in elke hellingshoek worden geïnstalleerd. Dit maakt ze geschikt voor een breed scala aan systeemconfiguraties.

Lees ons artikel over scharnierende vs veerbelaste terugslagkleppen voor meer informatie over hoe deze twee soorten kleppen verschillen in ontwerp, werking en geschiktheid voor verschillende toepassingen.

Kogel- en Y-terugslagkleppen

• Kogelterugslagkleppen: Kogelterugslagkleppen gebruiken een bolvormige kogel om terugstroming te voorkomen. Hoewel ze eenvoudig en betrouwbaar zijn, kunnen ze meer turbulentie en weerstand in het stroompad creëren, wat leidt tot een hogere drukval in vergelijking met andere ontwerpen.
• Y-terugslagkleppen: Het Y-vormige lichaam ontwerp van deze kleppen biedt een meer gestroomlijnd stroompad, waardoor turbulentie en drukval worden verminderd. Dit ontwerp zorgt voor verbeterde stroomkenmerken ten opzichte van kogelterugslagkleppen. Bovendien hebben Y-terugslagkleppen doorgaans lagere afsluitkenmerken, wat betekent dat ze zachter kunnen sluiten, waardoor het risico op waterslag wordt verminderd.

Drukvaldiagram van terugslagkleppen

Opmerking: Drukvaldiagrammen bieden nuttige eerste richtlijnen voor klepselectie, maar ze gaan uit van ideale omstandigheden. Factoren in de echte wereld, zoals vloeistofeigenschappen, klepconstructie en systeemdynamiek, kunnen de prestaties beïnvloeden. Voor kritische toepassingen, raadpleeg de fabrikant voor nauwkeurige berekeningen die zijn afgestemd op specifieke omstandigheden.

Een drukvaldiagram voor een terugslagklep is een grafische weergave die specifiek is ontworpen voor elk type terugslagklep en illustreert hoe de druk verandert in een vloeistofsysteem terwijl het door de klep stroomt. Het toont deze informatie voor verschillende stroomsnelheden en klepgroottes. Het diagram in Figuur 2 toont de relatie tussen stroomsnelheid en drukval voor verschillende maten van de specifieke terugslagklep.

• Grootte-prestatie correlatie: Grotere klepgroottes maken aanzienlijk hogere stroomsnelheden mogelijk bij dezelfde drukval. Dit betekent dat het selecteren van een grotere klepgrootte de systeemdrukverliezen kan verminderen wanneer hoge stroomsnelheden vereist zijn.
• Niet-lineaire relatie: De logaritmische schalen onthullen dat de relatie tussen drukval en stroomsnelheid niet-lineair is. Naarmate de drukval toeneemt, neemt de stroomsnelheid toe met een afnemende snelheid, wat wijst op afnemende opbrengsten in stroomcapaciteit naarmate de drukval toeneemt.
• Operationeel bereik: Elke klepgrootte heeft een breed operationeel bereik en kan stroomsnelheden van zeer laag tot zeer hoog aan, afhankelijk van de toegestane drukval. Dit impliceert flexibiliteit in kleptoepassing onder verschillende systeemomstandigheden.
• Drukvalgevoeligheid: Kleinere kleppen vertonen steilere curves, wat aangeeft dat ze gevoeliger zijn voor drukveranderingen. Een kleine toename in drukval kan resulteren in een grotere relatieve toename in stroomsnelheid voor kleinere kleppen in vergelijking met grotere.
• Systeemontwerp overwegingen: Het diagram impliceert dat het cruciaal is om de klepgrootte zorgvuldig af te wegen tegen acceptabele drukvallen. Het overschatten van een klep kan de drukval verminderen, maar kan leiden tot onnodige kosten, terwijl onderschatting kan resulteren in overmatige drukverliezen.

Veelgestelde vragen

Wat zijn de symptomen van een defecte terugslagklep?

Symptomen van een defecte terugslagklep zijn waterslag, terugstroming, ongebruikelijke geluiden en fluctuerende systeemdruk.

Kun je de waterdruk verlagen door de klep te sluiten?

Het sluiten van een klep kan de stroom verminderen, maar niet de druk, en het kan een drukopbouw stroomopwaarts veroorzaken.

Waar moet een terugslagklep op een waterpomp worden geïnstalleerd?

Installeer een terugslagklep aan de afvoerzijde van een waterpomp om terugstroming in de pomp te voorkomen.

Wat kan ervoor zorgen dat een terugslagklep geen water doorlaat?

Een terugslagklep kan geen water doorlaten vanwege een blokkade door vuil of een vastzittende klepschijf, wat kan worden opgelost door de klep schoon te maken of te vervangen.

Wat zijn de toepassingen van lage druk en hoge druk terugslagkleppen?

Lage druk terugslagkleppen worden voornamelijk gebruikt in water- en afvalwaterbehandelingssystemen, en hoge druk terugslagkleppen, zoals liftterugslagkleppen, zijn ideaal voor industrieën zoals olie en gas.