Introduktion til bælgforseglede ventiler

Bælge(r) Tætnings(red) ventiler

Lækage på forskellige punkter i rørledninger fundet i kemiske anlæg skaber emissioner. Alle sådanne lækagepunkter kan detekteres ved hjælp af forskellige metoder og instrumenter og bør noteres af anlægsingeniøren. Kritiske lækagepunkter omfatter flange-pakningssamlinger og ventil/pumpe pakning osv. I dag er den kemiske procesindustri gearet mod sikrere teknologi for bedre miljøbeskyttelse, og det er blevet enhver procesingeniørs ansvar at designe anlæg, der begrænser skader på miljøet gennem forebyggelse af lækage af giftige kemikalier.

Lækage fra ventilpakningen eller pakdåsener normalt en bekymring for vedligeholdelses- eller anlægsingeniøren. Denne lækage betyder:
a) Tab af materiale b) Forurening til atmosfæren c) Farlig for værkets ansatte.

Tag for eksempel tilfældet med en damplækage gennem ventilforskruningen. Ved 150 PSI vil en frigang på kun 0,001″ gennem kirtlen betyde en lækage med en hastighed på 25 lb/time. Det svarer til et tab på 1,2 USD pr. otte timers vagt eller 1.100 USD om året. Tilsvarende resulterer et lille fald på 0,4 mm i diameter pr. sekund i et spild på omkring 200 liter om året af dyr olie eller opløsningsmiddel. Denne lækage kan reduceres betydeligt ved at bruge bælgtætningsventilen. Denne artikel vil nu overveje konstruktionen og driften af ​​bælgtætningen.

Bælgekonstruktion

Bælgpatronen er svejset til både ventilkappen og ventilstammen. Bælgpatronen har et antal vindinger, og disse vindinger bliver komprimeret eller udvidet afhængigt af ventilstammens bevægelse. (Videnskabeligt set bliver bælgen komprimeret, når ventilen er i åben position og udvidet, når ventilen er i lukket tilstand). Det er vigtigt at installere ventilhusene korrekt. Bælgen kan tætnes til ventilerne på to forskellige måder. For det første kan bælgen svejses til ventilstammen øverst og ventilhuset i bunden. I dette tilfælde er procesvæsken indeholdt i bælgen, eller i den anden metode svejses bælgen til ventilstammen i bunden og kroppen på toppen. I dette tilfælde er procesvæsken indeholdt i det ringformede område mellem ventilkappen og bælgen (udefra).

Bælgen er en kritisk komponent og udgør hjertet af bælgtætningsventilerne. For at undgå enhver vridning af bælgen skal ventilen kun have en spindel med lineær bevægelse. Dette kan opnås ved hjælp af en såkaldt sleeve-møtrik ved ågdelen af ​​ventilkappen. Et håndhjul er monteret på ærmemøtrikken, som effektivt overfører en roterende bevægelse af håndhjulet til en lineær bevægelse i ventilstammen.

Bælgetyper

Der er to hovedtyper af bælg: den smedede bælg og den svejste bælg. Bælge af formet type er fremstillet ved at rulle en flad plade (tyndvægsfolie) ind i et rør, som derefter smeltesvejses i længderetningen. Dette rør formes efterfølgende mekanisk eller hydrostatisk til en bælg med afrundede og vidt adskilte folder. Den svejste bælge af bladtype er fremstillet ved at svejse skivelignende plader af tyndt metal sammen på både den indvendige og udvendige omkreds af skiverne - ligesom plader. En svejset bladbælg har flere folder pr. længdeenhed sammenlignet med smedet bælge. For den samme slaglængde er smedede bælge således to til tre gange længere end deres svejsede blade.

Efter sigende svigter mekanisk smedede bælge på tilfældige steder, mens det svejsede blad normalt svigter ved eller nær en svejsning. For at sikre fuld gennemtrængning af bælgender og endekravesvejsning tilrådes det at fremstille ved hjælp af mikroplasmasvejsning.

Bælgedesign

Flerlagsbælgdesignet foretrækkes til håndtering af væsker med højere tryk (generelt to eller tre lag af metalvæggen). En to-lags bælg kan øge sin trykværdi med 80% til 100% sammenlignet med en enkeltlags bælg af samme tykkelse. Hvis der alternativt anvendes en enkeltlagsbælg med en tykkelse svarende til en trykværdi for en tolagsbælg, reduceres slaglængden. Et flerlags bælgdesign giver således en klar fordel i forhold til en enkeltlagsbælg. Det er klart, at bælgen er udsat for metaltræthed, og denne træthed kan forårsage svejsesvigt. Bælgudmattelseslevetiden påvirkes af konstruktionsmaterialet, fremstillingsteknik, slaglængde og slagfrekvens, foruden de sædvanlige parametre som væsketemperatur og tryk.

Bælgematerialer

Det mest populære bælgmateriale i rustfrit stål er AISI 316Ti, som indeholder titanium for at modstå høje temperaturer. Alternativt forbedrer Inconel 600 eller Inconel 625 træthedsstyrke og korrosionsbestandighed sammenlignet med bælge af rustfrit stål. På samme måde tilbyder Hastalloy C-276 større korrosionsbestandighed og udmattelsesstyrke end Inconel 625. Træthedsmodstanden kan forbedres ved at bruge et multiplikationsbælgsystem og reducere slaglængden; dette kan øge bælgens levetid betydeligt.

Ventil muligheder

De mest almindelige ventiltyper, der skal forsynes med bælgtætninger, er port- og kugledesign (se figur 1). Disse er meget velegnede til brug med bælge på grund af deres indvendige konstruktion og aksiale bevægelse af ventilstammen.
Baseret på tilgængelig information ser det ud til, at de nuværende bælgtætningsventiler varierer i størrelse fra 3 mm NB til 650 mm NB. Trykklassificeringer er tilgængelige i fra ANSI 150# til 2500#. Materialemuligheder til ventilerne omfatter kulstofstål, rustfrit stål og eksotiske legeringer.

Ansøgninger

Varmeoverførselsmedier: varm olie bruges almindeligvis i industrier som syntetiske fibre/POY (delvist orienteret garn). Der er dog altid risiko for brand på grund af varmt oliespild på letantændelige kemikalier. Her kan bælgtætningsventiler stoppe lækagen.

Vakuum / ultrahøjt vakuum: nogle applikationer kræver en vakuumpumpe for konstant at trække luft ud af en rørledning. Alle konventionelle ventiler installeret på rørledningen kan tillade ekstern luft at komme ind i rørledningen gennem ventilens pakdåse. Derfor er bælgtætningsventilen den eneste løsning til at forhindre luft i at passere gennem pakdåsen.
Meget farlige væsker: Til medier som klor (se figur 2), brint, ammoniak og fosgen er bælgtætningsventilen et ideelt design, da lækage gennem kirtlen er fuldstændig elimineret.
Atomkraftværk, tungtvandsanlæg: i tilfælde, hvor strålingslækage til enhver tid skal forhindres, er bælgtætningsventilen det ultimative valg.
Dyre væsker: I nogle applikationer skal lækager undgås simpelthen på grund af væskens høje omkostninger. Her favoriserer en økonomisk vurdering ofte brugen af ​​bælgtætningsventiler.
Miljøstandarder: Over hele verden bliver standarder vedrørende emissioner og miljø strengere dag for dag. Det kan derfor være svært for virksomheder at udvide inden for eksisterende lokaler. Med brug af bælgtætningsventiler, ekspansion uden yderligere miljø
skade er mulig.