Zawór membranowy typu Weir

Co to jest membranowy zawór jazowy? 

Zawór membranowy typu Weir to rodzaj zaworu zaliczanego do zaworów membranowych. Jest to jeden z najpopularniejszych zaworów membranowych. Zawór membranowy typu Weira ma podniesione siodło lub wargę, na którą naciska część membrany, aby uzyskać działanie uszczelniające. Ze względu na podniesioną wargę, poziom ruchu membrany zmniejsza się od pełnego otwarcia do całkowitego zamknięcia. W związku z tym zmniejsza się naprężenie wywołane na membranie podczas zamykania zaworu. Membrana jest wykonana z wytrzymałego materiału, dzięki czemu nadaje się do zastosowań wysokociśnieniowych i próżniowych. Zawory membranowe typu Weir bardzo dobrze sprawdzają się w sterowaniu przepływem płynu, dławieniu i sterowaniu minimalnymi natężeniami przepływu. Zawory membranowe typu Weira wykorzystują dwuczęściowy kompresor do utworzenia małego otworu w środku zaworu. Zawory membranowe typu Weir są często używane do obsługi jednorodnych i czystych cieczy i gazów, ponieważ zanieczyszczenia i lepki szlam mogą gromadzić się na siodle. Zawory te mogą również pracować z niebezpiecznymi, ściernymi i korozyjnymi mediami.

Zawór membranowy typu Weir

Jak działa zawór membranowy typu jaz?

Zawór membranowy typu Weir ma elastyczną membranę, która jest połączona ze sprężarką. Sprężarka jest połączona z trzpieniem. Aby zwiększyć natężenie przepływu, trzpień porusza się w górę. Gdy trzpień porusza się w górę, porusza się razem ze sprężarką, ponieważ są one połączone. Sprężarka jest połączona z membraną, co sprawia, że membrana również porusza się w górę. Gdy membrana porusza się w górę, zwiększa się przepływ płynu. Aby zmniejszyć natężenie przepływu lub całkowicie zamknąć przepływ, trzpień jest obracany i przesuwany w dół. Następnie trzpień przenosi ruch w dół na sprężarkę, która również naciska membranę w dół, aby zmniejszyć natężenie przepływu lub całkowicie zamknąć przepływ płynu. 

Rodzaje zaworów membranowych typu Weir 

Te zawory membranowe można sklasyfikować w oparciu o zastosowany siłownik i jego zastosowanie. Biorąc pod uwagę siłowniki, typy pomp membranowych typu jazowego są następujące: 

Ręczne zawory membranowe typu jaz

Są to zawory membranowe typu jazowego z korbą lub kołem ręcznym używanym do przykładania momentu obrotowego. Przyłożony moment obrotowy jest wykorzystywany do obracania trzpienia, a tym samym poruszania się liniowo w celu zmiany przepływu płynu. Tego typu zawory membranowe mają niską prędkość sterowania. Wymagają one również więcej energii ręcznej do działania. Niektóre przekładnie mogą być zainstalowane w tych zaworach, aby poprawić moment obrotowy, a tym samym zwiększyć prędkość zamykania lub otwierania. Pomimo tego, że zawory te są ręczne, mogą mieć również inne ważne funkcje, takie jak wskazanie położenia, regulacja skoku i przełączniki do elektrycznego sprzężenia zwrotnego w celu zwiększenia wygody obsługi. 

Rysunek: Ręczny zawór membranowy typu jazowego.

Elektryczny zawór membranowy typu jaz 

Są to zawory membranowe typu jazowego z siłownikami elektrycznymi. Zawory te wykorzystują silnik elektryczny do zmiany natężenia przepływu płynu. Silnik jest podłączony do przekładni w celu obniżenia prędkości silnika i zwiększenia jego momentu obrotowego. Dzięki zastosowaniu siłownika elektrycznego zawory te mogą być obsługiwane odwracalnie, czyli blisko membrany i odwrotnie. 

Rysunek: Elektryczny zawór membranowy typu jaz

Pneumatyczny zawór membranowy typu jazowego 

Są to zawory membranowe typu jazowego, które wykorzystują ciśnienie powietrza do otwierania lub zamykania przepływu płynu. Działają one poprzez przesuwanie tłoka w pokrywie zaworu, gdzie tłoczysko łączy się ze sprężarką. Ciśnienie powietrza dostarczane jest po obu stronach komory tłoka. Dostarczenie powietrza do górnej komory tłoka powoduje ruch tłoczyska w dół, a tym samym obniżenie natężenia przepływu płynu lub zamknięcie zaworu w zależności od potrzeb. Z drugiej strony, dostarczenie powietrza do dolnej komory powoduje ruch tłoczyska w górę, a tym samym zwiększenie natężenia przepływu płynu. Na tłoku i tłoczysku znajdują się o-ringi, które zapobiegają przeciekom powietrza między komorami tłoka. 

Hydrauliczny zawór membranowy typu jazowego 

Są to zawory membranowe typu jazowego, które wykorzystują płyn hydrauliczny, taki jak woda lub olej, do zamykania lub otwierania zaworów poprzez wywieranie dużej siły na membranę. Zawory te są często używane w aplikacjach o niższych prędkościach. 

Termiczny zawór membranowy typu jaz

Są to zawory, które wykorzystują zmiany temperatury do zamykania lub otwierania zaworów w celu zmiany przepływu płynu. 

Materiały do produkcji zaworów membranowych typu jazowego 

Membrana 

Ten element zaworu membranowego typu jazowego jest wykonany z elastomerowego i elastycznego materiału. Stwierdzono, że takie materiały ograniczają ciśnienie i temperaturę znamionową zaworu, ponieważ stają się słabe przy wysokich ciśnieniach i temperaturach. W związku z tym materiały do produkcji membrany należy dobierać w oparciu o oczekiwane ciśnienie i temperaturę, obsługiwany materiał i częstotliwość pracy. 

Monomer etylenowo-propylenowo-dienowy (EPDM) 

Jest to syntetyczny elastomer ogólnego zastosowania. Charakteryzuje się dobrą odpornością na korozję. Może obsługiwać alkohole, zasady i kwasy. Materiał ten jest odporny na ozon. Materiał ten nie jest jednak kompatybilny z ropą naftową i produktami ropopochodnymi. Zawory membranowe typu Weir wykonane z tego materiału mogą pracować w zakresie temperatur -28 ^oC do 110 ^oC. Materiał ten jest również dobry w przypadku, gdy zawór membranowy typu jazowego będzie używany w zastosowaniach sterylizacyjnych. 

Politetrafluoroetylen (PTFE)

PTFE jest syntetycznym fluoropolimerem. Materiał ten charakteryzuje się doskonałą odpornością chemiczną i odpornością na korozję, odpowiednią do pracy z silnymi zasadami, kwasami i rozpuszczalnikami. Jest to sztywny materiał, dzięki czemu wytwarza dużą siłę do obsługi zaworu. Membrana wykonana z tego materiału może pracować w zakresie -184 ^oC do 1649 r. ^oC. Materiał PTE jest wzmocniony włóknem szklanym, co poprawia jego wytrzymałość na ściskanie, ścieranie i zużycie, a także odporność na ciśnienie. 

Neopren 

Jest to syntetyczny materiał gumowy często używany do produkcji membran. Jest znany z dobrej odporności na ścieranie i korozję. Materiał ten może obsługiwać płyny z porwanymi olejami, zasadami, kwasami, materiałami wybuchowymi, ropą naftową i nawozami. Membrana do zaworu membranowego typu jazowego wykonana z tego materiału może pracować w temperaturach między -28 ^oC do 93 ^oC.

Kauczuk butylowy 

Materiał ten charakteryzuje się niską przepuszczalnością gazów i oparów. Dzięki temu nadaje się do stosowania w mediach gazowych. Kauczuk butylowy może być stosowany w środowisku zasad i kwasów oraz sterylizacji parowej. Membrany wykonane z tego materiału mogą pracować w temperaturze -20 ^oC i 120 ^oC.

Kauczuk nitrylowy 

Materiał ten jest odporny na ścieranie i ma wysoką wytrzymałość. Materiał ten może obsługiwać gazy, tłuszcze, paliwa, alkohole, oleje i ropę naftową. Nie jest jednak kompatybilny z ketonami, ozonem, acetonami i innymi modyfikowanymi węglowodorami. Membrany wykonane z tego materiału mogą być używane w temperaturach pomiędzy -25 ^oC i 57 ^oC.

Kauczuk naturalny 

Materiał ten jest odporny na działanie zasad i kwasów oraz na ścieranie. Membrany wykonane z kauczuku naturalnego są często stosowane w rozcieńczonych kwasach mineralnych, materiałach ściernych i browarnictwie. Takie membrany mogą pracować w temperaturach -40 ^oC i 57 ^oC.

Korpus zaworu 

Maska i korpus zaworu są wykonane z mocnych i sztywnych materiałów, które mogą chronić elementy zaworu membranowego typu jazowego. Wykonanie pokrywy z mniej odpornego na korozję materiału będzie dobrym rozwiązaniem, ponieważ pokrywa będzie chroniona przed zwilżoną częścią zaworu. Gładkie wyłożenie wewnętrznej średnicy zaworu membranowego typu jazowego pomoże w zapobieganiu gumowaniu i zatykaniu lepkich i lepkich płynów. Podobnie jak membrana, korpus zaworu musi być wykonany z materiału odpornego na korozję i umożliwiającego sterylizację. Aby zwiększyć pewien stopień higieny, można zastosować materiały przeciwdrobnoustrojowe, takie jak brąz i mosiądz. Niektóre powszechnie stosowane materiały korpusów zaworów membranowych typu jazowego to żeliwo, stal nierdzewna, staliwo, brąz, mosiądz, PVC, żeliwo sferoidalne, CPVC i U-PVC. 

Czynniki brane pod uwagę przy wyborze zaworu membranowego typu jazowego 

Współczynnik przepływu zaworu 

Jest to miara zdolności zaworu do przepuszczania płynu. Jest ona opisana jako objętość płynu przy 316 ^oC, która może przepłynąć przez zawór w ciągu jednej minuty przy spadku ciśnienia na zaworze o 1 psi. Znajomość współczynnika przepływu zaworu jest bardzo ważna, ponieważ pomaga określić rozmiar zaworu membranowego typu jaz, który może przepuszczać płyn o odpowiednim natężeniu przepływu. Zwiększenie skoku trzpienia i otwarcia zaworu zwiększa współczynnik przepływu zaworu. 

Spadek ciśnienia 

Jest to spadek ciśnienia od wlotu do wylotu zaworu. Gdy stosunek spadku ciśnienia na zaworze membranowym typu jazowego do spadku ciśnienia w całym systemie jest bardzo mały, wówczas różnica natężenia przepływu będzie również bardzo mała do punktu, w którym zawór jest całkowicie zamknięty. W związku z tym bardzo pomocny będzie szybko otwierający się lub szybko działający zawór membranowy typu jazowego.

Zasięg

Jest to właściwość zaworów membranowych typu jazowego, które są mierzone w kategoriach stosunku maksymalnego do minimalnego natężenia przepływu, które można kontrolować. Dokładność i rozmiar siłownika, geometria, sprężarka, korpus zaworu i membrana wpływają na zakresowość. Aby uzyskać wyższy zakres, zawór membranowy typu jazowego będzie kontrolował szeroki zakres natężeń przepływu. 

Dobór rozmiaru zaworu 

Jest to ważne w przypadku zaworów membranowych typu jazowego przeznaczonych do dławienia. Należy określić wymaganą objętość, która ma przepłynąć przez zawór, a wpływ na nią ma ciśnienie i temperatura na wlocie i wylocie, natężenie przepływu, lepkość płynu i ciężar właściwy. Gdy takie właściwości zostaną określone, wówczas zostanie określony spadek ciśnienia zaworu i przepustowość zaworu membranowego typu jazowego. Istnieją różne metody określania rozmiaru zaworu. Jedną z nich jest wykorzystanie współczynnika geometrii rury. 

Zalety zaworów membranowych typu jazowego 

• Mają wiele podszewek, które pomagają im być odpornymi na uszkodzenia chemiczne. 
• Zawory te zapewniają szczelność. 
• Zawory te nadają się do dostarczania niebezpiecznych i radioaktywnych płynów. 
• Zawory membranowe typu Weir dobrze sprawdzają się w lepkich cieczach. 
• Mogą być stosowane w aplikacjach włączania i wyłączania oraz dławienia przepływu. 

Wady zaworów membranowych typu jazowego 

• Posiadają jaz, który może spowodować całkowite opróżnienie rurociągu. 
• Jeśli korpus zaworu nie jest wykonany z materiału odpornego na korozję, ulegnie on szybkiemu zużyciu.
• Zawór membranowy typu Weir może nie działać dobrze przy bardzo wysokim ciśnieniu przekraczającym 200 psi. 
• Membrana może korodować, jeśli jest używana w silnie zanieczyszczonych instalacjach dławiących.

Zastosowania zaworów membranowych typu jazowego 

• Używane w zastosowaniach z korozją, ponieważ nie ulegają korozji.
• Służy do regulacji przepływu czystego lub zanieczyszczonego powietrza lub cieczy. 
• Zawory te są stosowane w energetyce.
• Są one stosowane w systemach rurowych usług próżniowych. 
• Zawory membranowe typu Weir są stosowane w systemach rurociągów wody zdemineralizowanej. 
• Systemy produkcji farmaceutycznej. 
• Są one wykorzystywane w przetwórstwie chemicznym. 

Rozwiązywanie problemów z zaworami membranowymi typu Weir

Brak przepływu lub niewystarczający przepływ

• Zawór jest częściowo lub całkowicie zamknięty. Sprawdź położenie zaworu. 
• Nie usunięto uszczelnienia/zabezpieczenia zaworu; usuń je.
• Zatkany filtr siatkowy lub system rur. Sprawdź i wyczyść system.

Przeciek między przeciwkołnierzem a korpusem

• Przeciwkołnierz nie jest wystarczająco dokręcony lub nie jest jednolity. Sprawdzić montaż i moment dokręcenia, w razie potrzeby zdemontować i zmontować ponownie. 
• Uszkodzona okładzina kołnierza, powierzchnia lub uszczelka. Wymontować zawór z instalacji rurowej, oczyścić go i naprawić uszkodzenia lub wymienić w razie potrzeby. 

Złamany kołnierz 

• Nieprawidłowo dokręcone śruby montażowe, źle ustawione przeciwkołnierze lub duża szczelina. Wymienić zawór membranowy typu jazowego i zamontować zgodnie z instrukcjami producenta. 

Brak możliwości osiągnięcia pozycji pełnego otwarcia lub zamknięcia 

• Nieprawidłowy obrót pokrętła. Obróć pokrętło we właściwym kierunku. Kierunek zgodny z ruchem wskazówek zegara służy do zamykania. 
• Uszkodzony lub zablokowany gwint pokrywy lub trzpienia. Sprawdź i nasmaruj lub wyczyść części. W razie potrzeby wymienić uszkodzoną część. 
• Wysokie ciśnienie. Sprawdź warunki pracy. Duży zawór membranowy typu jazowego może wymagać wysokiego momentu obrotowego, jeśli pracuje pod wysokim ciśnieniem. 
• Zawór membranowy typu Weir znajduje się w trudnej pozycji dla pracowników. Należy utrzymywać zawór w odpowiedniej pozycji, aby ułatwić jego obsługę. 
• Pomiędzy korpusem a membraną uwięzione są zanieczyszczenia. Otwórz zawór i zamknij go pod ciśnieniem, aby usunąć zanieczyszczenia. W razie potrzeby wymień lub napraw zawór. 

Wyciek w gnieździe, gdy zawór jest zamknięty

• Przyczyną może być uszkodzona membrana. Sprawdź membranę i wymień ją w razie potrzeby. 
• Uszkodzona powierzchnia uszczelniająca korpusu. Wymienić korpus. 
• Zanieczyszczenia zatkały się między korpusem a membraną. Zamknij i otwórz zawór pod wysokim ciśnieniem, aby usunąć zatkane zanieczyszczenia. W razie potrzeby wymień lub napraw zawór. 

Podsumowanie:

Zawór membranowy typu Weir jest jednym z typów zaworów membranowych. Zawór ten ma podniesione siodełko lub wargę, na którą naciska membrana, tworząc uszczelnienie. Membrana zaworu membranowego typu jazowego musi być wykonana z mocnego materiału, który może wytrzymać wysokie ciśnienie i podciśnienie. Niektóre z materiałów używanych do produkcji membran to guma z podszewką lub guma bez podszewki, taka jak Viton, kauczuk naturalny i tworzywa fluorowe, takie jak PTFE i EPDM. Materiały te oferują szeroki zakres temperatur i są odporne na korozję.

Zawór membranowy typu Weir dobrze sprawdza się w kontrolowaniu przepływu płynów i procesach dławienia. Zawór ten jest często używany do kontrolowania przepływu jednorodnych i czystych płynów, a także gazów, aby uniknąć gromadzenia się lepkiego szlamu i zanieczyszczeń na siodle. Zawory membranowe typu Weir mogą być stosowane w płynach radioaktywnych, niebezpiecznych, ściernych i korozyjnych. Ze względu na wytrzymałość tych zaworów i ich zdolność do pracy z niebezpiecznymi i żrącymi płynami, są one stosowane w wielu gałęziach przemysłu, takich jak farmaceutyka, usługi próżniowe, przetwórstwo chemiczne, przetwórstwo napojów, woda zdemineralizowana, płyny żrące, takie jak kwasy i zasady, oraz między innymi w energetyce.