Vlinderklep vs Kogelkraan

Het kiezen van de juiste afsluiter voor uw toepassing is een belangrijke taak bij het ontwerpen van een processysteem. De eigenschappen en kenmerken van een klep bepalen de geschiktheid voor een bepaalde toepassing. Voor sommige toepassingen kunnen echter meerdere verschillende typen kleppen werken.

Zowel vlinderkleppen als kogelkleppen bieden unieke voordelen, dus kiezen tussen beide in bepaalde processen is niet moeilijk. Het kan problematisch zijn als een proces klepkarakteristieken vereist die beide kleppen hebben. Dit artikel gaat dieper in op de vlinderklep vs. kogelklep om de juiste klep te kiezen. 

Wat maakt vlinderkleppen en kogelkleppen vergelijkbaar?

In termen van bedieningsmechanismen zijn beide kleppen waarschijnlijk de eenvoudigste van de beschikbare kleptypes. Ze worden op grote schaal gebruikt in huishoudelijke, commerciële en industriële toepassingen voor debietregeling van vloeistoffen over een breed temperatuur- en drukbereik. Het zijn kwartslag roterende kleppen (90° draaien van volledig gesloten naar volledig open). Beide typen kleppen kunnen handmatig worden bediend, met een elektrische actuator of met een pneumatische actuator. Vlinderkleppen en kogelkleppen zijn relatief goedkoop, gemakkelijk te onderhouden, betrouwbaar en hebben een langere levensduur dan andere kleptypes.

Deze overeenkomsten betekenen niet dat de kleppen in alle procesfuncties uitwisselbaar zijn. In plaats daarvan suggereert en bevestigt het waarom we beter moeten kijken naar de eigenschappen van de kleppen en voor welke toepassingen we elke klep moeten gebruiken.

De vlinderklep begrijpen

Een vlinderklep heeft een schijf (Afbeelding 2 met het label E) die wordt aangedreven door een hendel of handwiel (Afbeelding 2 met het label A). In gesloten toestand staat de schijf loodrecht op de stromingsrichting van de pijp. Een afdichting (Afbeelding 2 met het label F) die in het klephuis (Afbeelding 2 met het label D) zit, zorgt voor een goede afsluiting met de klepschijf. Er is een bijna lineair verband tussen de stand van de spindel van een vlinderklep (Afbeelding 2 met label C) en de stroomsnelheid. De vlinderklep kan handmatig, elektrisch of pneumatisch worden bediend.

Bij grotere diameters worden vlinderkleppen over het algemeen als goedkoper beschouwd dan kogelkleppen. Ze hebben de minste onderdelen en zijn relatief licht, waardoor ze minder ondersteuning nodig hebben. Het gewichtsvoordeel van vlinderkleppen ten opzichte van kogelkleppen kan aanzienlijk zijn bij grotere pijpdiameters. Er is een grotere kans op lekkage bij hoge drukverschillen tussen de zijkanten van een vlinderklepschijf en de afdichting dan bij een kogelkraan. In toepassingen met grote pijpdiameters maakt dit hoge drukverschil het ook moeilijk om de klep te openen, waardoor een bypassklep nodig is om de druk aan beide zijden in evenwicht te houden voordat de klep kan worden geopend.

Er is een drukverlies over de vlinderklep omdat de schijf binnen de stroming blijft, zelfs als deze volledig geopend is. Dit belemmert het gebruik van vlinderkleppen in processtromen die pigged moeten worden, zoals in de olie- en gasindustrie. Vlinderkleppen zijn meestal AAN/UIT-kleppen en zijn niet geschikt voor nauwkeurige regeling van vloeistofstromen.

De kogelkraan begrijpen

Een kogelkraan heeft een holle bolvormige kogel (Afbeelding 3 met het label F) die aan een of beide uiteinden scharniert. Het bovenste uiteinde van de kogel is bevestigd aan een as (Afbeelding 3 met het label C), die wordt gedraaid door een hendel (Afbeelding 3 met het label A) om de klep te openen of te sluiten. Wanneer de kogel volledig geopend is, ligt het gat in de kogel parallel met de stroomrichting van de pijp. De kogel rust op een zitting (Afbeelding 3 met het label E) in het klephuis (Afbeelding 3 met het label G). De kogelkraan kan handmatig, elektrisch en pneumatisch worden bediend.

Kogelkleppen kunnen ook drieweg- of vierwegstromingsrichtingen hebben in een T- of L-vormig boorgat. Lees meer over de stromingseigenschappen van een kogelkraan in ons technische artikel over het regelen van de vloeistofstroom met kogelkranen.

De boring in een kogelklep kan variëren van een afmeting kleiner dan de pijpdiameter (gereduceerde poort of gereduceerde boring), een afmeting gelijk aan de pijpdiameter (volledige poort) of een V-poort ontwerp. Het ontwerp van de kogel beïnvloedt de stromingseigenschappen. Een kogelklep kan een drukdaling over de klep hebben in een kogelklep met gereduceerde poort of bijna nul drukdaling in een kogelklep met volledige poort, terwijl een ontwerp met V-poort ideaal is voor een stabiele debietregeling.

In tegenstelling tot vlinderkleppen hebben kogelkleppen geen lekkage wanneer ze volledig gesloten zijn. De vloeistofdruk stroomopwaarts van de klep duwt de kogel tegen de afdichting en zorgt voor een positieve afsluitpositie. Kogelkleppen openen gemakkelijk bij een groot drukverschil aan beide kanten van de klep en hebben daarom geen drukcompenserende bypass nodig.

Voor- en nadelen

Hoewel vlinderkleppen en kogelkleppen enkele overeenkomsten vertonen, hebben ze ook duidelijke verschillen die in specifieke toepassingen een voordeel ten opzichte van elkaar kunnen opleveren. Hieronder staat een vergelijking van de klepkarakteristieken van elke klep en hun voordeel ten opzichte van de andere.

Tabel 1: Kogelkraan vs. vlinderklep

	Vlinderklepafsluiter	Kogelafsluiter
Gewicht	Lichter gewicht, zelfs bij grotere pijpdiameters	Zeer zwaar bij grotere pijpdiameter en kan ondersteuning nodig hebben
Installatieruimte	Vereist kleinere installatieruimte	Heeft meer ruimte nodig dan een vlinderklep
Maat	Geschikt voor grotere pijpdiameters (boven DN 150), met name dankzij het lichte gewicht	Beter geschikt voor kleinere pijpdiameters (onder DN 50)
Lekkage	Gevoelig voor lekkage bij een hogedrukverschil	Zorgt voor een goede afdichting, zelfs bij een hogedrukverschil
Kostprijs	Goedkoper dan een kogelkraan, vooral voor grotere maten	Duurder in vergelijking met een vlinderklep
Stroomregeling	Geschikt voor AAN/UIT regeling maar kan ook gebruikt worden voor proportionele regeling.	Werkt goed voor zowel AAN/UIT als modulerende regeling
Stroombeperking	De klepschijf beperkt de doorstroming waardoor een drukdaling ontstaat.	Vollepoort kogelkleppen hebben geen drukdaling.
Aansluiting	Het heeft een flensstijl met een lug- of wafelontwerp	Een breed scala aan verbindingstypes met schroefdraad of flenzen

Selectiecriteria

De volgende criteria kunnen in overweging worden genomen voordat een keuze wordt gemaakt tussen een vlinderklep en een kogelkraan:

• Toepassing: Vlinderkleppen worden vaak gebruikt in processen op waterbasis, zoals rioleringen, bier- en sodaproductie, enz. Ze zijn populair in de chemische, landbouw-, afvalverwerkings- en voedingsmiddelenindustrie, deels omdat ze gemakkelijk te reinigen zijn. Kogelkleppen zijn geschikt voor zowel vloeistoffen als gassen met wat vaste deeltjes (slurry). Ze komen vaak voor in procesinstallaties, elektriciteitscentrales, aardolieraffinaderijen en olie- en gasexploratie omdat ze kunnen worden pigged voor reiniging.
• Capaciteit: Vlinderkleppen kunnen een grotere doorstroomcapaciteit leveren omdat ze gemakkelijk verkrijgbaar zijn bij een grotere pijpdiameter dan een kogelklep.
• Afdichting: Kogelkleppen zorgen voor een goede afdichting in procestoepassingen die geen lekkage vereisen bij het afsluiten.
• Bedrijfsconditie: Kogelkleppen kunnen werken tot 1000 bar en 400 graden Celsius. Vlinderkleppen werken meestal bij een lagere druk (minder dan 50 bar) en temperatuur (minder dan 250 graden Celsius).
• Debietregeling: Beide typen kleppen kunnen gebruikt worden voor aan/uit regeling en proportionele regeling, maar kogelkleppen worden meestal gebruikt voor proportionele regeling vanwege de betere debietregeling.
• Havens: Een vlinderklep kan maar twee poorten hebben, terwijl een kogelklep meer dan twee poorten kan hebben.

Conclusie

Een goed begrip van de procesvereisten en de eigenschappen van de vlinderklep vs. kogelkraan helpt bij het selecteren van de juiste klep. Er moet rekening worden gehouden met meerdere procesvereisten, zoals de werkdruk, de regelnauwkeurigheid en het type vloeistof, die bepalen welke klep het meest geschikt is. In sommige toepassingen kunnen beide kleppen voldoende zijn en kan de keuze gaan tussen de kosten en de onderhoudbaarheid van de kleppen. In andere toepassingen kan de pijpdiameter de enige parameter zijn die bepaalt welke klep kan worden gebruikt.