Hva er ventiler?

Ventiler er mekaniske enheter som kontrollerer strømmen og trykket i et system eller en prosess. De er essensielle komponenter i et rørsystem som transporterer væsker, gasser, damper, slurry osv.

Ulike typer ventiler er tilgjengelige: port, globus, plugg, ball, butterfly, check, diafragma, pinch, trykkavlastning, kontrollventiler etc. Hver av disse typene har en rekke modeller, hver med forskjellige egenskaper og funksjonelle egenskaper. Noen ventiler er selvbetjente mens andre manuelt eller med aktuator eller pneumatisk eller hydraulisk betjenes.

Funksjoner fra ventiler er:

• Stopp og start flyt
• Reduser eller øk en flyt
• Kontrollere strømningsretningen
• Regulering av en strømnings- eller prosesstrykk
• Avlast et rørsystem for et visst trykk

Det finnes mange ventildesigner, typer og modeller, med et bredt spekter av industrielle bruksområder. Alle tilfredsstiller en eller flere av funksjonene identifisert ovenfor. Ventiler er kostbare varer, og det er viktig at en riktig ventil er spesifisert for funksjonen, og må være konstruert av riktig materiale for prosessvæsken.

Uavhengig av type har alle ventiler følgende grunnleggende deler: kropp, panser, trim (interne elementer), aktuator og pakning. De grunnleggende delene av en ventil er illustrert på bildet til høyre.

Ventilhus

Ventilhuset, noen ganger kalt skallet, er den primære grensen til en trykkventil. Han fungerer som hovedelementet i en ventilsammenstilling fordi det er rammeverket som holder alle delene sammen.

Kroppen, den første trykkgrensen til en ventil, motstår væsketrykkbelastninger fra tilkoblingsrør. Den mottar innløps- og utløpsrør gjennom gjengede, boltede eller sveisede skjøter.

Ventilhusets ender er utformet for å koble ventilen til rør- eller utstyrsmunnstykket ved hjelp av forskjellige typer endeforbindelser, slik som stump- eller muffe sveiset, gjenget eller flenset.

Ventillegemer er støpt eller smidd i en rekke former og hver komponent har en spesifikk funksjon og konstruert i et materiale som passer for denne funksjonen.

Ventilpanser

Dekselet for åpningen i karosseriet er panseret, og det er den nest viktigste grensen til en trykkventil. I likhet med ventilhus, er panser i mange design og modeller tilgjengelig.

Et panser fungerer som et deksel på ventilhuset, er støpt eller smidd av samme materiale som huset. Den er vanligvis koblet til kroppen med en gjenget, boltet eller sveiset skjøt. Under produksjonen av ventilen settes de interne komponentene, som spindel, skive etc. inn i kroppen og deretter festes panseret for å holde alle delene sammen inne.

I alle tilfeller betraktes festingen av panseret til kroppen som en trykkgrense. Dette betyr at sveiseskjøten eller boltene som forbinder panseret til karosseriet er trykkholdende deler. Ventilpanser, selv om en nødvendighet for de fleste ventiler, representerer en grunn til bekymring. Panser kan komplisere produksjonen av ventiler, øke ventilstørrelsen, representere en betydelig kostnadsdel av ventilkostnadene og er en kilde til potensiell lekkasje.

Ventil trim

De avtagbare og utskiftbare ventilens indre delersom kommer i kontakt med strømningsmediet, betegnes samlet somVentil trim. Disse delene inkluderer ventilsete(r), skive, glands, avstandsstykker, føringer, foringer og innvendige fjærer. Ventilhuset, panseret, pakningen osv. som også kommer i kontakt med strømningsmediet regnes ikke som ventiltrim.

En ventils trimytelse bestemmes av disk- og setegrensesnittet og forholdet mellom diskposisjonen og setet. På grunn av trimmen er grunnleggende bevegelser og flytkontroll mulig. I rotasjonsbevegelsestrimdesign glir skiven tett forbi setet for å produsere en endring i strømningsåpningen. I trimdesign med lineær bevegelse løftes skiven vinkelrett bort fra setet slik at en ringformet åpning vises.

Ventiltrimdeler kan være konstruert av diverse materialer på grunn av de forskjellige egenskapene som trengs for å motstå forskjellige krefter og forhold. Bøsninger og pakkbokser opplever ikke de samme kreftene og forholdene som ventilskiven og setet(e).

Strømningsmediumegenskaper, kjemisk sammensetning, trykk, temperatur, strømningshastighet, hastighet og viskositet er noen av de viktige hensynene ved valg av passende trimmaterialer. Trimmaterialer kan være det samme materialet som ventilhuset eller panseret.

API 600 ventilens trim nr

Ventilskive og sete(r)

Disk

Skiven er delen som tillater, struper eller stopper flyten, avhengig av dens posisjon. Når det gjelder en plugg eller en kuleventil, kalles skiven plugg eller kule. Skiven er den tredje viktigste primærtrykkgrensen. Med ventilen lukket påføres fullt systemtrykk over skiven, og av denne grunn er skiven en trykkrelatert komponent.

Disker er vanligvis smidd, og i noen design har de hard overflate for å gi gode sliteegenskaper. De fleste ventiler er navngitt, utformingen av diskene deres.

Sete(r)

Setet eller tetningsringene utgjør sitteflaten for disken. En ventil kan ha ett eller flere seter. Når det gjelder en klode eller en tilbakeslagsventil, er det vanligvis ett sete som danner en tetning med skiven for å stoppe strømmen. For en sluseventil er det to seter; den ene på oppstrømssiden og den andre på nedstrømssiden. En sluseventilskive har to seteflater som kommer i kontakt med ventilsetene for å danne en tetning for å stoppe strømmen.

For å forbedre slitestyrken til tetningsringene, blir overflaten ofte harddekket ved sveising og deretter bearbeiding av kontaktflaten til tetningsringen. En fin overflatefinish på sitteområdet er nødvendig for god tetting når ventilen er stengt. Tetningsringer regnes vanligvis ikke som trykkgrensedeler fordi kroppen har tilstrekkelig veggtykkelse til å tåle designtrykk uten å stole på tykkelsen på tetningsringene.

Ventilstamme

Ventilspindelen gir den nødvendige bevegelsen til skiven, pluggen eller kulen for å åpne eller lukke ventilen, og er ansvarlig for riktig plassering av skiven. Den er koblet til ventilhåndhjulet, aktuatoren eller spaken i den ene enden og på den andre siden til ventilskiven. I port- eller globusventiler er det nødvendig med lineær bevegelse av skiven for å åpne eller lukke ventilen, mens i plugg-, kule- og butterflyventiler roteres skiven for å åpne eller lukke ventilen.

Stengler er vanligvis smidd, og koblet til disken med gjenget eller andre teknikker. For å forhindre lekkasje, i området ved tetningen, er en fin overflatefinish på stammen nødvendig.

Det er fem typer ventilstammer:

• Stigende stamme med utvendig skrue og åk
  Utsiden av stammen er gjenget, mens delen av stammen i ventilen er glatt. Stamtrådene er isolert fra strømningsmediet av stammepakningen. To forskjellige stiler av disse designene er tilgjengelige; den ene med håndhjulet festet til stammen, slik at de kan heve seg sammen, og den andre med en gjenget hylse som får stammen til å stige gjennom håndhjulet. Denne typen ventil er indikert med "O. S. og Y." er en vanlig design for NPS 2 og større ventiler.
• Stigende stamme med innvendig skrue
  Den gjengede delen av stammen er inne i ventilhuset, og spindelpakningen langs den glatte delen som er utsatt for atmosfæren utenfor. I dette tilfellet er stammetrådene i kontakt med strømningsmediet. Når den roteres, stiger stammen og håndhjulet sammen for å åpne ventilen.
• Ikke-stigende stilk med innvendig skrue
  Den gjengede delen av stammen er inne i ventilen og stiger ikke. Ventilskiven beveger seg langs stammen, som en mutter hvis stammen roteres. Stengeltråder er utsatt for strømningsmediet, og blir som sådan utsatt for støt. Det er derfor denne modellen brukes når plassen er begrenset for å tillate lineær bevegelse, og strømningsmediet ikke forårsaker erosjon, korrosjon eller slitasje av stammematerialet.
• Glidende stamme
  Denne ventilstammen roterer eller snur seg ikke. Den glir inn og ut av ventilen for å åpne eller lukke ventilen. Denne utformingen brukes i håndbetjente hurtigåpningsventiler. Den brukes også i kontrollventiler som drives av hydrauliske eller pneumatiske sylindre.
• Roterende stamme
  Dette er en vanlig modell i kule-, plugg- og butterflyventiler. En kvart omdreining av stammen åpner eller stenger ventilen.

I hovedmenyen "Ventiler" vil du finne noen lenker til detaljerte (store) bilder av stigende og IKKE stigende stammeventiler.

Ventilstammepakning

For en pålitelig tetning mellom stammen og panseret, er det nødvendig med en pakning. Dette kalles en pakking, og den er utstyrt med f.eks. følgende komponenter:

• Gland follower, en hylse som komprimerer pakningen, med en kjertel inn i den såkalte pakkboksen.
• Gland, en slags bøssing, som komprimerte pakningen inn i pakkboksen.
• Pakkboks, et kammer der pakningen er komprimert.
• Emballasje, tilgjengelig i flere materialer, som Teflon®, elastomert materiale, fibrøst materiale etc.
• Et baksete er et sittearrangement inne i panseret. Det gir en tetning mellom stammen og panseret og forhindrer systemtrykk i å bygge mot ventilpakningen når ventilen er helt åpen. Bakseter brukes ofte i port- og globusventiler.

Et viktig aspekt av levetiden til en ventil er tetningsenheten. Nesten alle ventiler, som standard Ball-, Globe-, Gate-, Plug- og Butterflyventiler, har sin tetningsenhet basert på skjærkraft, friksjon og riving.

Derfor må ventilpakningen skje på riktig måte for å forhindre skade på stammen og tap av væske eller gass. Når en pakning er for løs, vil ventilen lekke. Hvis pakningen er for stram, vil det påvirke bevegelsen og mulig skade på stammen.

Vedlikeholdstips: 1. Hvordan installere en pakkboks

Vedlikeholdstips: 2. Hvordan installere en pakkboks

Ventilåk og åkmutter

Åk

Et åk forbinder ventilhuset eller panseret med aktiveringsmekanismen. Toppen av åket holder en åkmutter, spindelmutter eller åkbøssing og ventilstammen passerer gjennom den. Et åk har vanligvis åpninger for å gi tilgang til pakkboksen, aktuatorkoblinger osv.. Strukturelt må et åk være sterkt nok til å tåle krefter, momenter og dreiemoment utviklet av aktuatoren.

Åk mutter

En åkmutter er en innvendig gjenget mutter og er plassert i toppen av et åk som stammen passerer. I en portventil dreies f.eks. åkmutteren og stammen beveger seg opp eller ned. Når det gjelder Globe-ventiler, er mutteren festet og stammen roteres gjennom den.

Ventilaktuator

Håndbetjente ventiler er vanligvis utstyrt med et håndhjul festet til ventilens stamme eller åkmutter som roteres med eller mot klokken for å lukke eller åpne en ventil. Klode- og sluseventiler åpnes og lukkes på denne måten.

Håndbetjente kvartsvingsventiler, som Ball, Plug eller Butterfly, har en spak for å aktivere ventilen.

Det er applikasjoner hvor det ikke er mulig eller ønskelig å aktivere ventilen manuelt med håndratt eller spak. Disse applikasjonene inkluderer:

• Store ventiler som må betjenes mot høyt hydrostatisk trykk
• Ventiler de må betjenes fra et eksternt sted
• Når tiden for åpning, lukking, struping eller manuell styring av ventilen er lengre enn det som kreves av systemdesignkriterier

Disse ventilene er vanligvis utstyrt med en aktuator.
En aktuator i den bredeste definisjonen er en enhet som produserer lineær og roterende bevegelse av en kraftkilde under påvirkning av en kontrollkilde.

Grunnaktuatorer brukes til å åpne eller lukke en ventil helt. Aktuatorer for styring eller regulering av ventiler gis et posisjoneringssignal for å bevege seg til en hvilken som helst mellomposisjon. Det er mange forskjellige typer aktuatorer, men følgende er noen av de vanligste ventilaktuatorene:

• Gear aktuatorer
• Elektriske motoraktuatorer
• Pneumatiske aktuatorer
• Hydrauliske aktuatorer
• Solenoidaktuatorer

For mer informasjon om aktuatorer, se hovedmenyen "Ventiler"-Ventilaktuatorer-

Klassifisering av ventiler

Følgende er noen av de vanligste ventilklassifiseringene, basert på mekanisk bevegelse:

• Lineære bevegelsesventiler. Ventilene der lukkeelementet, som for port-, globe-, diafragma-, klem- og løft-tilbakeslagsventiler, beveger seg i en rett linje for å tillate, stoppe eller strupe strømmen.
• Roterende bevegelsesventiler. Når ventillukkeelementet beveger seg langs en vinkel- eller sirkulær bane, som i butterfly-, ball-, plugg-, eksentriske- og svingende tilbakeslagsventiler, kalles ventilene roterende bevegelsesventiler.
• Kvartomdreiningsventiler. Noen roterende bevegelsesventiler krever omtrent en kvart omdreining, 0 til 90°, bevegelse av stammen for å gå til helt åpen fra en helt lukket posisjon eller omvendt.

Klassifisering av ventiler basert på bevegelse

Klassevurderinger

Trykk-temperaturklassifiseringer til ventiler er angitt med klassenummer. ASME B16.34, ventiler med flens, gjenget og sveiseende er en av de mest brukte ventilstandardene. Den definerer tre typer klasser: standard, spesiell og begrenset. ASME B16.34 dekker klasse 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 og 4500 ventiler.

Sammendrag

På denne siden er definert en rekke grunnleggende informasjon fra ventiler.

Som du kanskje har sett i hovedmenyen "Ventiler", kan du også finne informasjon om flere og ofte brukte ventiler innen Petro- og kjemisk industri.
Det kan gi deg et inntrykk, og god forståelse for forskjellene mellom de ulike typene ventiler, og hvordan disse forskjellene påvirker ventilfunksjonen. Det vil bidra til en riktig bruk av hver type ventil under konstruksjonen og riktig bruk av hver type ventil under drift.