Introduksjon til Bellow Sealed ventiler

Belg(er) Tetning(red) ventiler

Lekkasje på ulike punkter i rørledninger funnet i kjemiske anlegg skaper utslipp. Alle slike lekkasjepunkter kan oppdages ved hjelp av ulike metoder og instrumenter og bør noteres av anleggsingeniøren. Kritiske lekkasjepunkter inkluderer flensede pakningsskjøter og ventil/pumpe pakning osv. I dag retter den kjemiske prosessindustrien seg mot sikrere teknologi for bedre miljøvern og det har blitt enhver prosessingeniørs ansvar å designe anlegg som begrenser skade på miljøet gjennom forebygging av lekkasje av giftige kjemikalier.

Lekkasje fra ventilpakningen eller pakkboksener vanligvis en bekymring for vedlikeholds- eller anleggsingeniøren. Denne lekkasjen betyr:
a) Tap av materiale b) Forurensning til atmosfæren c) Farlig for anleggsansatte.

Ta for eksempel tilfellet med en damplekkasje gjennom ventilen. Ved 150 PSI vil en klaring på bare 0,001″ gjennom kjertelen bety en lekkasje med en hastighet på 25 lb/time. Dette tilsvarer et tap på USD 1,2 per åtte timers skift, eller USD 1100 per år. Tilsvarende resulterer et lite fall på 0,4 mm i diameter per sekund i et sløsing på rundt 200 liter per år med kostbar olje eller løsemidler. Denne lekkasjen kan reduseres betraktelig ved å bruke belgetetningsventilen. Denne artikkelen vil nå vurdere konstruksjonen og driften av belgtetningen.

Belgkonstruksjon

Belgpatronen er sveiset til både ventildekselet og ventilstammen. Belgpatronen har en rekke viklinger og disse viklingene blir komprimert eller utvidet avhengig av bevegelsen til ventilstammen. (Vitenskapelig sett blir belgen komprimert når ventilen er i åpen posisjon og utvidet når ventilen er i lukket tilstand). Det er viktig å installere ventilhusene riktig. Belgen kan tettes til ventilene på to forskjellige måter. For det første kan belgen sveises til ventilstammen på toppen og ventilhuset på bunnen. I dette tilfellet holdes prosessvæsken inne i belgen, eller i den andre metoden sveises belgen til ventilstammen i bunnen og kroppen på toppen. I dette tilfellet er prosessvæsken inneholdt i det ringformede området mellom ventildekselet og belgen (fra utsiden).

Belgen er en kritisk komponent og danner hjertet i belgtetningsventilene. For å unngå vridning av belgen må ventilen kun ha en spindel med lineær bevegelse. Dette kan oppnås ved å bruke en såkalt hylsemutter ved åkdelen av ventilpanseret. Et håndhjul er montert på hylsemutteren som effektivt overfører en roterende bevegelse av håndhjulet til en lineær bevegelse i ventilstammen.

Belgtyper

Det er to hovedtyper av belg: den smidde belgen og den sveisede belgen. Formede belg er laget av å rulle et flatt ark (tynnveggfolie) inn i et rør som deretter smeltesveis i lengderetningen. Dette røret formes deretter mekanisk eller hydrostatisk til en belg med avrundede folder med vidt avstand. Den sveisede bladtypebelgen er laget ved å sveise skivelignende plater av tynt metall sammen på både den indre og ytre omkretsen av skivene – som plater. En sveiset bladbelg har flere folder per lengdeenhet sammenlignet med smidde belg. For samme slaglengde er smidde belg to til tre ganger lengre enn sine sveisede bladmotstykker.

Etter sigende svikter mekanisk smidde belg på tilfeldige steder, mens det sveisede bladet vanligvis svikter ved eller nær en sveis. For å sikre full penetrasjon av belgender og endekragesveising, anbefales det å fremstille med mikroplasmasveising.

Belgdesign

Flerlags belgdesign er foretrukket for håndtering av væsker med høyere trykk (vanligvis to eller tre lag av metallveggen). En tolags belg kan øke trykket med 80 % til 100 % sammenlignet med en enkeltlags belg med samme tykkelse. Alternativt, hvis en enkeltlags belg med en tykkelse som tilsvarer en trykkklassifisering av en tolags belg, reduseres slaglengden. Dermed gir en flerlags belgdesign en klar fordel fremfor en enkeltlags belg. Det er tydelig at belgen er utsatt for metalltretthet og denne utmattelsen kan forårsake sveisesvikt. Utmattingstiden for belgen påvirkes av konstruksjonsmaterialet, fabrikasjonsteknikken, slaglengden og slagfrekvensen, i tillegg til de vanlige parameterne som væsketemperatur og trykk.

Belgmaterialer

Det mest populære belgmaterialet i rustfritt stål er AISI 316Ti som inneholder titan for å tåle høye temperaturer. Alternativt forbedrer Inconel 600 eller Inconel 625 utmattingsstyrken og korrosjonsmotstanden sammenlignet med rustfrie stålbelger. På samme måte tilbyr Hastalloy C-276 større korrosjonsmotstand og utmattelsesstyrke enn Inconel 625. Utmattelsesmotstanden kan forbedres ved å bruke et multiplikasjonsbelgsystem og redusere slaglengden; dette kan øke belgens levetid betydelig.

Ventilalternativer

De vanligste ventiltypene som skal utstyres med belgtetninger er port- og globusdesign (se figur 1). Disse er svært egnet for bruk med belg på grunn av deres indre konstruksjon og aksiale bevegelse av ventilstammen.
Basert på tilgjengelig informasjon ser det ut til at gjeldende belgtetningsventiler varierer i størrelse fra 3 mm NB til 650 mm NB. Trykkklassifiseringer er tilgjengelige i fra ANSI 150# til 2500#. Materialalternativer for ventilene inkluderer karbonstål, rustfritt stål og eksotiske legeringer.

Søknader

Varmeoverføringsmedier: varm olje brukes ofte i bransjer som syntetiske fibre / POY (Partially Oriented Yarn). Det er imidlertid alltid fare for brann på grunn av varmt oljesøl på svært brannfarlige kjemikalier. Her kan belgtetningsventiler stoppe lekkasjen.

Vakuum / ultrahøyt vakuum: noen applikasjoner krever en vakuumpumpe for kontinuerlig å trekke ut luft fra en rørledning. Alle konvensjonelle ventiler installert på rørledningen kan tillate ekstern luft å komme inn i rørledningen gjennom ventilens pakkboks. Derfor er belgtetningsventilen den eneste løsningen for å hindre luft i å passere gjennom pakkboksen.
Svært farlige væsker: For medier som klor (se figur 2), hydrogen, ammoniakk og fosgen, er belgetetningsventilen en ideell utforming ettersom lekkasje gjennom kjertelen er fullstendig eliminert.
Kjernekraftverk, tungtvannsanlegg: i tilfeller der strålingslekkasje til enhver tid skal forhindres, er belgtetningsventilen det ultimate valget.
Kostbare væsker: I noen bruksområder må lekkasjer unngås ganske enkelt på grunn av den høye kostnaden for væsken. Her favoriserer en økonomisk vurdering ofte bruk av belgtetningsventiler.
Miljøstandarder: Over hele verden blir standarder for utslipp og miljø strengere dag for dag. Det kan derfor være vanskelig for bedrifter å utvide innenfor eksisterende lokaler. Med bruk av belgtetningsventiler, utvidelse uten ekstra miljø
skade er mulig.