Vad är ventiler?

Ventiler är mekaniska enheter som styr flödet och trycket inom ett system eller en process. De är väsentliga komponenter i ett rörsystem som transporterar vätskor, gaser, ångor, slam etc.

Olika typer av ventiler finns tillgängliga: grind, klot, plugg, kula, fjäril, check, membran, kläm, tryckavlastning, kontrollventiler etc. Var och en av dessa typer har ett antal modeller, alla med olika egenskaper och funktionella möjligheter. Vissa ventiler är självmanövrerade medan andra manuellt eller med ställdon eller pneumatisk eller hydraulisk manövreras.

Funktioner från ventiler är:

• Stoppa och starta flöde
• Minska eller öka ett flöde
• Styr flödesriktningen
• Reglera ett flöde eller processtryck
• Avlasta ett rörsystem från ett visst tryck

Det finns många ventilkonstruktioner, typer och modeller, med ett brett utbud av industriella tillämpningar. Alla uppfyller en eller flera av funktionerna som identifierats ovan. Ventiler är dyra föremål och det är viktigt att en korrekt ventil specificeras för funktionen och måste vara konstruerad av rätt material för processvätskan.

Oavsett typ har alla ventiler följande grundläggande delar: kaross, motorhuv, trim (inre element), ställdon och packning. De grundläggande delarna av en ventil illustreras i bilden till höger.

Ventilkropp

Ventilkroppen, ibland kallad skalet, är den primära gränsen för en tryckventil. Han fungerar som huvudelementet i en ventilenhet eftersom det är ramverket som håller ihop alla delar.

Kroppen, den första tryckgränsen för en ventil, motstår vätsketryckbelastningar från anslutande rör. Den tar emot inlopps- och utloppsrör genom gängade, bultade eller svetsade fogar.

Ventilhusets ändar är utformade för att ansluta ventilen till röret eller utrustningsmunstycket genom olika typer av ändanslutningar, såsom stumsvetsade, gängade eller flänsade.

Ventilkroppar är gjutna eller smidda i en mängd olika former och varje komponent har en specifik funktion och konstruerad i ett material som är lämpligt för den funktionen.

Ventilhuv

Locket för öppningen i kroppen är motorhuven, och det är den näst viktigaste gränsen för en tryckventil. Precis som ventilhus finns motorhuvar i många utföranden och modeller tillgängliga.

En motorhuv fungerar som ett lock på ventilkroppen, är gjuten eller smidd av samma material som kroppen. Den är vanligtvis ansluten till kroppen med en gängad, bultad eller svetsad fog. Under tillverkningen av ventilen sätts de interna komponenterna, såsom spindel, skiva etc. in i kroppen och sedan fästs huven för att hålla ihop alla delar inuti.

I alla fall anses fästet av motorhuven på kroppen vara en tryckgräns. Det betyder att svetsfogen eller bultarna som förbinder motorhuven med kroppen är tryckhållande delar. Ventilhuvar, även om en nödvändighet för de flesta ventiler, utgör en anledning till oro. Motorhuvar kan komplicera tillverkningen av ventiler, öka ventilstorleken, representera en betydande kostnadsdel av ventilkostnaden och är en källa till potentiellt läckage.

Ventiltrim

De avtagbara och utbytbara ventilinterna delarnasom kommer i kontakt med flödesmediet kallas gemensamt förVentiltrim. Dessa delar inkluderar ventilsäten, skivor, glands, distanser, styrningar, bussningar och invändiga fjädrar. Ventilhuset, motorhuven, packningen etc. som också kommer i kontakt med flödesmediet anses inte som ventiltrim.

En ventils trimprestanda bestäms av gränssnittet mellan skivan och sätet och förhållandet mellan skivans position och sätet. På grund av trimningen är grundläggande rörelser och flödeskontroll möjliga. I trimkonstruktioner med roterande rörelse glider skivan tätt förbi sätet för att åstadkomma en förändring i flödesöppningen. I trimkonstruktioner med linjär rörelse lyfts skivan vinkelrätt bort från sätet så att en ringformig öppning uppstår.

Ventilbeklädnadsdelar kan vara konstruerade av olika material på grund av de olika egenskaper som krävs för att motstå olika krafter och förhållanden. Bussningar och packningar utsätts inte för samma krafter och förhållanden som ventilskivan och sätena.

Flödesmediumegenskaper, kemisk sammansättning, tryck, temperatur, flödeshastighet, hastighet och viskositet är några av de viktiga övervägandena vid val av lämpliga trimmaterial. Trimmaterial kan vara av samma material som ventilhuset eller huven.

API 600 ventilens trim nr

Ventilskiva och säte

Disk

Skivan är den del som tillåter, stryper eller stoppar flödet, beroende på dess position. När det gäller en plugg eller en kulventil kallas skivan för plugg eller kula. Skivan är den tredje viktigaste primärtrycksgränsen. Med ventilen stängd appliceras fullt systemtryck över skivan, och av denna anledning är skivan en tryckrelaterad komponent.

Skivor är vanligtvis smidda och i vissa utföranden hårda ytor för att ge goda slitegenskaper. De flesta ventiler är namngivna, designen av deras skivor.

Sittplats(er)

Sätet eller tätningsringarna tillhandahåller sittytan för skivan. En ventil kan ha ett eller flera säten. När det gäller en klot eller en svängbackventil finns det vanligtvis ett säte, som bildar en tätning med skivan för att stoppa flödet. När det gäller en slussventil finns det två säten; en på uppströmssidan och den andra på nedströmssidan. En spjällventilskiva har två sätesytor som kommer i kontakt med ventilsätena för att bilda en tätning för att stoppa flödet.

För att förbättra tätningsringarnas slitstyrka hårdbearbetas ytan ofta genom svetsning och sedan bearbetning av tätningsringens kontaktyta. En fin ytfinish på sittdelen är nödvändig för god tätning när ventilen är stängd. Tätningsringar anses vanligtvis inte vara tryckgränsdelar eftersom kroppen har tillräcklig väggtjocklek för att motstå designtryck utan att förlita sig på tätningsringarnas tjocklek.

Ventilskaft

Ventilskaftet ger den nödvändiga rörelsen till skivan, pluggen eller kulan för att öppna eller stänga ventilen, och är ansvarig för korrekt placering av skivan. Den är ansluten till ventilhandratten, ställdonet eller spaken i ena änden och på andra sidan till ventilskivan. I grind- eller klotventiler behövs linjär rörelse av skivan för att öppna eller stänga ventilen, medan i plugg-, kul- och fjärilsventiler roteras skivan för att öppna eller stänga ventilen.

Stammar är vanligtvis smidda och anslutna till skivan med gängade eller andra tekniker. För att förhindra läckage, i området för tätningen, är en fin ytfinish på stammen nödvändig.

Det finns fem typer av ventilskaft:

• Stigande skaft med utvändig skruv och ok
  Skaftets utsida är gängad, medan delen av skaftet i ventilen är slät. Stamtrådarna är isolerade från flödesmediet av spindelpackningen. Två olika stilar av dessa mönster är tillgängliga; den ena med handratten fäst vid skaftet, så att de kan höjas tillsammans, och den andra med en gängad hylsa som får stammen att stiga genom handratten. Denna typ av ventil indikeras med "O. S. och Y.” är en vanlig design för NPS 2 och större ventiler.
• Stigande skaft med invändig skruv
  Den gängade delen av spindeln är inuti ventilkroppen, och spindelpackningen längs den släta delen som är utsatt för atmosfären utanför. I detta fall är spindelgängorna i kontakt med flödesmediet. När de roteras, ska spindeln och handratten höjas tillsammans för att öppna ventilen.
• Icke stigande skaft med invändig skruv
  Den gängade delen av skaftet är inuti ventilen och reser sig inte. Ventilskivan rör sig längs skaftet, som en mutter om skaftet roteras. Stamtrådar utsätts för flödesmediet och utsätts som sådana för stöten. Det är därför denna modell används när utrymmet är begränsat för att tillåta linjär rörelse och flödesmediet inte orsakar erosion, korrosion eller nötning av stammaterialet.
• Glidande stam
  Denna ventilskaft roterar eller vrider sig inte. Den glider in och ut genom ventilen för att öppna eller stänga ventilen. Denna design används i handmanövrerade snabböppningsventiler. Det används också i kontrollventiler som drivs av hydrauliska eller pneumatiska cylindrar.
• Roterande stam
  Detta är en vanlig modell i kul-, plugg- och fjärilsventiler. En kvarts varvs rörelse av spindeln öppnar eller stänger ventilen.

I huvudmenyn "Ventiler" hittar du några länkar till detaljerade (stora) bilder av stigande och icke stigande stamventiler.

Ventilspindelpackning

För en pålitlig tätning mellan spindeln och motorhuven behövs en packning. Detta kallas för packning och är försett med t.ex. följande komponenter:

• Gland follower, en hylsa som trycker ihop packningen, med en gland in i den så kallade packboxen.
• Gland, en slags bussning, som tryckte ihop packningen i packboxen.
• Packbox, en kammare i vilken packningen komprimeras.
• Förpackning, tillgänglig i flera material, som Teflon®, elastomermaterial, fibröst material etc.
• Ett baksäte är ett sittarrangemang inuti motorhuven. Det ger en tätning mellan spindeln och motorhuven och förhindrar systemtryck från att byggas mot ventilpackningen när ventilen är helt öppen. Baksäten används ofta i grind- och klotventiler.

En viktig aspekt av en ventils livslängd är tätningsenheten. Nästan alla ventiler, som vanliga kulventiler, klotventiler, grindventiler, plugg- och fjärilsventiler har sin tätningsenhet baserad på skjuvkraft, friktion och rivning.

Därför måste ventilförpackningen ske korrekt för att förhindra skador på spindeln och vätska eller gasförlust. När en packning är för lös kommer ventilen att läcka. Om packningen är för tät kommer det att påverka rörelsen och eventuella skador på stammen.

Underhållstips: 1. Hur man installerar en packbox

Underhållstips: 2. Hur man installerar en packbox

Ventilok och okmutter

Ok

Ett ok förbinder ventilhuset eller huven med manövermekanismen. Toppen av oket håller en okmutter, spindelmutter eller okbussning och ventilskaftet passerar genom den. Ett ok har vanligtvis öppningar för att tillåta åtkomst till packboxen, ställdonets länkar, etc.. Strukturellt sett måste ett ok vara tillräckligt starkt för att motstå krafter, moment och vridmoment som utvecklas av ställdonet.

Ok nöt

En okmutter är en invändigt gängad mutter och placeras i toppen av ett ok som skaftet passerar förbi. I en grindventil vrids t.ex. okmuttern och skaftet rör sig uppåt eller nedåt. I fallet med Globe-ventiler är muttern fixerad och spindeln roteras genom den.

Ventilställdon

Handmanövrerade ventiler är vanligtvis utrustade med ett handhjul som är fäst vid ventilens skaft eller okmutter som vrids medurs eller moturs för att stänga eller öppna en ventil. Glob- och slussventiler öppnas och stängs på detta sätt.

Handmanövrerade kvartsvarvsventiler, såsom Ball, Plug eller Butterfly, har en spak för att aktivera ventilen.

Det finns applikationer där det inte är möjligt eller önskvärt att manövrera ventilen manuellt med handratt eller spak. Dessa applikationer inkluderar:

• Stora ventiler som måste drivas mot högt hydrostatiskt tryck
• Ventiler de måste manövreras från en avlägsen plats
• När tiden för öppning, stängning, gaspådrag eller manuell styrning av ventilen är längre än vad som krävs enligt systemdesignkriterier

Dessa ventiler är vanligtvis utrustade med ett ställdon.
Ett ställdon i den bredaste definitionen är en anordning som producerar linjär och roterande rörelse av en kraftkälla under inverkan av en kontrollkälla.

Grundläggande ställdon används för att helt öppna eller helt stänga en ventil. Ställdon för att styra eller reglera ventiler ges en positioneringssignal för att flytta till valfritt mellanläge. Det finns många olika typer av ställdon, men följande är några av de vanligaste ventilställdonen:

• Kugghjulsställdon
• Elmotorställdon
• Pneumatiska ställdon
• Hydrauliska ställdon
• Solenoidställdon

För mer information om ställdon, se huvudmenyn "Ventiler"-Ventilställdon-

Klassificering av ventiler

Följande är några av de vanligaste ventilklassificeringarna, baserade på mekanisk rörelse:

• Linjärrörelseventiler. Ventilerna i vilka stängningselementet, som i grind-, jordklot-, membran-, kläm- och lyftbackventiler, rör sig i en rak linje för att tillåta, stoppa eller strypa flödet.
• Roterande rörelseventiler. När ventilstängningselementet rör sig längs en vinkel eller cirkulär bana, som i fjärils-, kul-, plugg-, excentriska- och svängbackventiler, kallas ventilerna roterande rörelseventiler.
• Kvartsvarvsventiler. Vissa roterande ventiler kräver ungefär ett kvarts varv, 0 till 90°, rörelse av skaftet för att gå till helt öppet från ett helt stängt läge eller vice versa.

Klassificering av ventiler baserat på rörelse

Klassbetyg

Ventilernas tryck-temperaturklassificeringar anges med klassnummer. ASME B16.34, ventilflänsad, gängad och svetsände är en av de mest använda ventilstandarderna. Den definierar tre typer av klasser: standard, speciell och begränsad. ASME B16.34 täcker klass 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 och 4500 ventiler.

Sammanfattning

På denna sida definieras ett antal grundläggande information från ventiler.

Som du kanske har sett i huvudmenyn "Ventiler", kan du också hitta information om flera och ofta använda ventiler inom Petro- och kemisk industri.
Det kan ge dig ett intryck, och god förståelse för skillnaderna mellan de olika typerna av ventiler, och hur dessa skillnader påverkar ventilens funktion. Det kommer att bidra till en korrekt applicering av varje typ av ventil under konstruktionen och korrekt användning av varje typ av ventil under drift.