Zawór membranowy

W prawie każdym systemie rurociągów zawór jest podstawowym urządzeniem inżynieryjnym. Te mechaniczne/elektromechaniczne urządzenia kontrolują przepływ mediów i występują w wielu specyficznych wariantach. Istnieje wiele producenci zaworów membranowych którzy dostarczają odpowiednie zawory w zależności od potrzeb. Ponieważ niniejszy artykuł koncentruje się na zaworze membranowym, możemy przyjrzeć się, czym on jest, jak działa i jakie są różne dostępne formy. Analiza ta może pomóc w określeniu, czy zawory membranowe mogą być pomocne i jak wybrać odpowiednią wersję dla danego wymagania. 

Zawór membranowy

Czym jest zawór membranowy?

Zawór membranowy jest specjalnym rodzajem zaworu odcinającego i ma charakter dwukierunkowy. Strukturalnie różni się od zwykłych zaworów. Jak sama nazwa wskazuje, membrana jest elementem otwierającym i zamykającym w zaworze membranowym, który jest wykonany z miękkiego / elastycznego materiału, który jest elastyczny, niekorozyjny, nieprzepuszczalny materiał, taki jak guma i plastik, który oddziela płyn wewnątrz wnęki korpusu zaworu od wnęki pokrywy i elementu napędowego, co zapobiega zanieczyszczeniu czynnika roboczego i korozji części roboczych.

W przypadku niskiego ciśnienia, niskiej temperatury, korozyjnych i zawieszonych materiałów można stosować zawory membranowe. Korzystają one z prostoty konstrukcji, silnego i pozytywnego uszczelnienia, odporności na korozję i niskiego oporu płynu, a ponieważ nie ma ścieżki wycieku w konstrukcji konstrukcyjnej, zawory te są uważane za szczelne, funkcja ta sprawia, że zawór jest nieoceniony, gdy nie można zaakceptować wycieku wewnątrz lub na zewnątrz urządzenia. Wszystkie te zalety sprawiają, że zawór membranowy jest popularny i nadaje się do wielu zastosowań.

Jak działa zawór membranowy?

Działanie zaworu membranowego jest tak proste jak zaworu zaciskowego. Sprężysta, elastyczna membrana jest przymocowana do sprężarki za pomocą kołka formującego membranę. Gdy operator chce zamknąć zawór, siłownik jest naciskany i/lub obracany, a membrana jest dociskana do krawędzi zacisku, zamykając zawór.

Sprężarka jest przesuwana w górę i w dół trzpienia zaworu. W ten sposób, gdy sprężarka jest podnoszona, membrana unosi się. Membrana jest wciskana w zakrzywione dno lub przez jaz, w zależności od typu konstrukcji, gdy sprężarka jest opuszczana.

Rodzaje zaworów membranowych

Dostępne są głównie dwie proste konstrukcje zaworów membranowych: przelewowe i przelotowe. Zawory te działają w ten sam sposób, ale różnią się kształtem korpusu, membraną i zastosowaniem. Aby zawory membranowe były dopuszczalne do zastosowań korozyjnych, wnętrze korpusu i kołnierze końcowe powinny być wyłożone. W zależności od wymagań można zastosować różne materiały wykładziny.

1. Według struktury ciała:

• Zawór membranowy typu drutowego.

Najpopularniejszymi dostępnymi konstrukcjami są zawory membranowe typu jazowego. Podwyższona konfiguracja warga/siodło do ograniczonej kontroli przepływu jest idealnie odpowiednia i jest bezpiecznie nieszczelna dzięki pokrywie nad membraną i siłownikiem. Konstrukcja ta jest odpowiednia dla szkodliwych lub korozyjnych gazów i cieczy, ponieważ pokrywa ta zapobiega wszelkim uszkodzeniom membrany. Elementem zintegrowanym z korpusem zaworu jest jaz. Jaz służy jako gniazdo zaworu do ściskania membrany w celu uniknięcia przepięcia. Pochylony korpus często naturalnie opróżnia ten zawór, chociaż może to wystąpić w obu kierunkach, a przy niektórych zastosowaniach może to nie być pożądane. Ogólnie rzecz biorąc, ten typ zaworu membranowego jest produkowany w dużych rozmiarach. Podniesiony jaz zmniejsza ilość ruchu membrany od pozycji całkowicie otwartej do pozycji całkowicie zamkniętej, zmniejszając w ten sposób ilość odkształceń i naprężeń w membranie. W przypadku gładkich, jednorodnych płynów często stosuje się zawór typu jazowego, ponieważ lepkie zawiesiny i osady mogą gromadzić się po obu stronach siodła. W procesach takich jak żywność/chemia, przetwarzanie gazu, korozja i woda, są one najczęściej spotykane.

Zawór membranowy typu przewodowego

• Prosty zawór membranowy.

Prosty zawór membranowy jest podobny z wyglądu do zaworów typu jazowego, ale nie posiada typowego siodła, a zamiast tego ma prostą ścieżkę. Zazwyczaj ich membrany są bardziej zwarte i pozwalają na pokonanie większej odległości, ponieważ musi być dotykane samo dno zaworu. Gdy zawór przelotowy jest otwarty, w celu zapewnienia maksymalnego przepływu w dowolnym kierunku, membrana unosi się wysoko. Gdy zawór jest zamknięty, nawet w przypadku gruboziarnistego lub włóknistego materiału w linii, membrana uszczelnia się szczelnie, zapewniając pozytywne uszczelnienie. Zawory te muszą być również naprawiane, ponieważ ze względu na ich bardziej zwarte membrany, ich żywotność jest zwykle krótsza niż w przypadku konstrukcji typu jazowego. W przypadku zawiesin, lepkich olejów i innych warunków, w których blokowanie musi być zminimalizowane, często stosuje się proste zawory membranowe. W przemyśle napojów najczęściej stosowany jest zawór z pełnym otworem. Umożliwia on czyszczenie szczotką kulową, bez otwierania lub wyjmowania zaworu z linii, za pomocą pary lub sody kaustycznej. Nadają się również do dwukierunkowych reżimów przepływu, ponieważ nie ma siodełka, aby uniknąć nagłego przejścia z wlotu do wylotu.

Zawór membranowy przelotowy

2. Przez siłownik.

• Aby zdecydować, jaki rodzaj uruchamiania do zamykania i otwierania zaworu powinien być używany; zależy to od siły przepływu i szerszej struktury, której elementem jest zawór. Ręczne, elektryczne elektromagnetyczne, pneumatyczne, termiczne, hydrauliczne i bardziej nowoczesne siłowniki mechanizmu sterującego zapewniają typy uruchamiania.

Zalety zaworu membranowego:

• Można również stosować zawory membranowe do dławienia. Dzięki szerokiemu obszarowi odcięcia wzdłuż ławki, funkcje dławienia są takie same jak w przypadku zaworu szybko otwierającego.
• Zawór membranowy typu jazowego nadaje się do regulacji małych przepływów.
• Zapewniają wysoką odporność chemiczną dzięki szerokiej gamie dostępnych okładzin.
• Zawory membranowe są szczególnie idealne do oczyszczania wolnych od zanieczyszczeń olejów korozyjnych, zawiesin włóknistych, płynów toksycznych lub innych płynów.
• Funkcja robocza zaworu membranowego nie jest narażona na działanie mediów wewnątrz rurociągu. Aby zakłócić mechanizm roboczy, lepkie lub lepkie płyny nie mogą dostać się do pokrywy.
• Wiele płynów, które mogą zatykać, erodować lub psuć części robocze innych typów zaworów, będzie przemieszczać się przez zawór membranowy bez powodowania jakichkolwiek problemów. I odwrotnie, smary używane przez mechanizm roboczy nie mogą zanieczyścić zarządzanego płynu.
• Nie ma potrzeby ochrony dławików opakowaniowych ani ryzyka wycieku trzpienia w zaworach.

Wady zaworu membranowego:

• Jaz uniemożliwi całkowite opróżnienie rury.
• Temperatury robocze i ciśnienia materiału membrany są zredukowane. Ciśnienie jest zazwyczaj ograniczone do 200 psi, a temperatura do 400 F (204 C).
• Membrana może również zmniejszać ciśnienie hydrostatyczne.
• Membrana może ulec korozji w przypadku intensywnego użytkowania w ekstremalnych warunkach dławienia zawierających zanieczyszczenia.
• Zawory membranowe są ograniczone do małych rozmiarów, zazwyczaj od 1⁄2 do 12 NPS (DN 15 do 300).

Przewodnik wyboru zaworu membranowego. 

Zawory membranowe nie mają konstrukcji specyficznej dla branży; dlatego określenie właściwego zaworu dla danego zastosowania może być trudne. Ta część zawiera kilka kluczowych opisów kryteriów, które należy zdefiniować. Należy pamiętać, że lista ta nie jest wyczerpująca, ale powinna przynajmniej pomóc inżynierom lub specjalistom w wyborze odpowiedniego zaworu. producent zaworów membranowych we właściwym kierunku.

• Rozmiar zaworu: Ponieważ zawory te są stosowane w aplikacjach dławiących, ich rozmiar ma znaczący wpływ na płyn. Po pierwsze, należy obliczyć pożądaną ilość płynu procesowego przepływającego przez urządzenie, aby określić prawidłowy rozmiar zaworu. Oznacza to zrozumienie natężenia przepływu płynu, jego szczególnej grawitacji/lepkości oraz optymalnego natężenia przepływu. Po drugie, należy zmierzyć optymalne temperatury i ciśnienia wlotowe/wylotowe, a także pożądany potencjał zaworu i siły, których wymagałoby zablokowanie przepływu. Prawidłowy stosunek średnicy wewnętrznej i zewnętrznej zaworu można następnie obliczyć za pomocą tabel.
• Zakres spadku ciśnienia: Jaka jest optymalna redukcja ciśnienia przez zawór? Upewnij się, że wartość ta jest zdefiniowana, a jeśli nie masz pewności, wybierz wystarczająco duży procent, aby dostosować przepływ płynu. Następnie należy określić ciśnienia, jakie zawór napotyka podczas pracy urządzenia, aby można było wybrać zawór obsługujący cały zakres.
• Wymagane uruchomienie: Korzystając z poprzedniej części, należy przewidzieć, który typ membrany będzie bardziej przydatny dla danego płynu procesowego. Następnie zdecyduj, czy korpus i trzpień zostaną ujawnione medium, czy też elementy te powinny zostać odizolowane.
• Końcówki połączeń: Określ związek między zaworem a systemem; może to przybrać formę podstawowego gwintu, połączeń spawanych, kołnierzy i/lub innych procedur kontroli specyficznych dla danego zastosowania. Następnie należy ocenić optymalne właściwości materiałowe zaworu, tak aby przepływ płynu nie wpływał negatywnie na działanie zaworu. Na przykład, wysoce korozyjne płyny wymagają materiałów, które nie ulegają rozkładowi w warunkach żrących, takich jak stal nierdzewna, brąz i inne metale. Wreszcie, należy zdecydować o wszystkich innych cechach, takich jak jednostka, wskazania lokalizacji, środki bezpieczeństwa i inne, aby umożliwić lepsze działanie zaworu w projekcie.

Gdzie stosowany jest zawór membranowy?

Zawór membranowy jest tani, skuteczny i dostępny w różnych wersjach, dzięki czemu może być używany w wielu zastosowaniach. Niektóre z branż, w których może być używany to:

• Stacje uzdatniania wody.
• Przemysł farmaceutyczny.
• Zakłady przetwórstwa spożywczego.
• Elektrownie.
• Usługi odkurzania.
• Zastosowania podatne na korozję.

Jak zainstalować zawór membranowy.

• Usunąć cały materiał opakowaniowy z zaworu. Przed instalacją należy sprawdzić rurociąg pod kątem zanieczyszczeń i ciał obcych, a w razie potrzeby oczyścić go.
• Zawór można zamontować w dowolnym miejscu. Należy zadbać o zapewnienie dostępu do zaworu z obu kierunków w celu wykonania czynności serwisowych. Gdy zawór jest zamontowany w otwartym terenie, musi być zabezpieczony przed bezpośrednim wpływem warunków atmosferycznych.
• Szczelina między kołnierzami rurociągu powinna wynosić co najmniej 20 mm na całej długości zaworu podczas instalacji zaworu, aby nie wpływać na paski robocze i umożliwić montaż uszczelek. Ponieważ połączenia kołnierzowe są zalecane z gumowymi złączami wzmocnionymi stalą, jest to krytyczne w przypadku kołnierzy nasuwanych.
• Przeciwkołnierze przewodów rurowych muszą być równoległe i koncentryczne. Śruby łączące powinny być zamocowane podobnie poprzecznie (bez naprężeń).
• Rurociąg nie może być w żaden sposób podnoszony do zaworu. W przypadku mediów korozyjnych należy stosować uszczelki płaskie zgodnie z normą DIN 2690.

Konserwacja zaworu membranowego:

• Wszystkie przewody wysokociśnieniowe muszą być opuszczone i zabezpieczone przed ponownym uruchomieniem przed rozpoczęciem prac konserwacyjnych! Po zakończeniu prac naprawczych należy sprawdzić szczelność obu połączeń.
• Zawory membranowe często nie wymagają konserwacji. Smarowniczka znajdująca się na szyjce zaworu powinna być często smarowana.
• Inspekcja: Sprawdź stan zewnętrzny zaworu. W razie potrzeby oczyścić i naprawić powłokę. Sprawdź szczelność styków rur, np. kołnierzy. Sprawdź płynność działania zaworu. Przełącz ręcznie cały skok. Sprawdź szczelność na końcu uszczelnienia: ustaw zawór w pozycji zamkniętej. Sprawdź spadek ciśnienia za i przed zaworem.
• Membrana elastomerowa powinna być przestrzegana podczas przechowywania: miejsce przechowywania powinno być zimne, suche i odpowiednio wentylowane. Należy zachować temperaturę pokojową pomiędzy +20°C a -10°C. Gdy przestrzeń magazynowa jest ogrzewana, grzejniki i odpływy muszą być osłonięte od pojemników magazynowych. Odległość między grzejnikiem a przechowywanymi produktami powinna wynosić co najmniej 1 m. Przybliżona wilgotność względna. 65% ma korzystny wpływ na konserwowane membrany. Membrana nie powinna być wystawiona na działanie światła dziennego. Rozpuszczalniki, oleje i smary nie powinny być pakowane razem z membranami z elastomeru. Należy oddzielić nowe membrany od tych przechowywanych dłużej. Często należy najpierw używać dłużej przechowywanych membran.
• Czyszczenie membrany: Gumowe elementy należy myć gorącą wodą. Po okresie przechowywania wynoszącym od 6 do 8 miesięcy zaleca się wyczyszczenie i przepłukanie wodą przed montażem za pomocą 1,5-procentowego rozpuszczalnika węglanu sodu. Oczyszczone membrany nie mogą być suszone przez grzejnik.
• Odkręć śruby pokrywy na krzyż i podnieś górną część korpusu. Klej między kołnierzem pokrywy korpusu a membraną można oddzielić, poruszając się tam i z powrotem. Jeśli zdjęcie górnej części jest trudne, zawór można popchnąć w kierunku zamykania za pomocą pokrętła ręcznego, co spowoduje podniesienie pokrywy i umożliwi wyjęcie zaworu wraz z membraną.
• Odkręcić membranę, obracając element ciśnieniowy zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Zdejmij zabezpieczenie rury (gumowy wąż) z nowej membrany. Wkręć membranę za pomocą śruby membrany do końca w element ciśnieniowy.

Podsumowanie: Jak omówiliśmy powyżej, zawór membranowy nadaje się do wielu zastosowań, ponieważ jest prosty, ekonomiczny i wymaga bardzo niewielkiej konserwacji. Niniejszy artykuł zawiera krótkie informacje na temat zaworu membranowego.