Faltenbalgventile
Leckagen an verschiedenen Stellen in Rohrleitungen in Chemieanlagen verursachen Emissionen. Alle derartigen Leckagestellen können mit verschiedenen Methoden und Instrumenten erkannt werden und sollten vom Anlageningenieur notiert werden. Kritische Leckagestellen sind Flanschdichtungsverbindungen und die Ventil- / Pumpenverschraubung usw. Heute richtet sich die chemische Prozessindustrie auf sicherere Technologien für einen besseren Umweltschutz aus, und es liegt in der Verantwortung jedes Verfahrenstechnikers, Anlagen zu entwerfen, die die Umweltschäden durch die Verhinderung des Austretens giftiger Chemikalien begrenzen.
Leckagen aus der Ventilverschraubung oder Stopfbuchse sind normalerweise ein Problem für den Wartungs- oder Anlageningenieur. Diese Leckage bedeutet..
a) Materialverlust b) Verschmutzung der Atmosphäre c) Gefährlich für das Betriebspersonal.
Nehmen wir zum Beispiel den Fall einer Dampfleckage durch die Ventilverschraubung. Bei 150 PSI bedeutet ein Abstand von nur 0,001 „durch die Stopfbuchse ein Leck mit einer Geschwindigkeit von 25 lb / Stunde. Dies entspricht einem Verlust von USD 1,2 pro achtstündiger Schicht oder USD 1.100 pro Jahr. In ähnlicher Weise führt ein winziger Tropfen von 0,4 mm Durchmesser pro Sekunde zu einer Verschwendung von etwa 200 Litern kostspieligem Öl oder Lösungsmittel pro Jahr. Diese Leckage kann durch Verwendung des Balgdichtungsventils erheblich reduziert werden. Dieser Artikel wird nun die Konstruktion und den Betrieb der Balgdichtung betrachten.
Faltenbalgkonstruktion
Die Faltenbalgpatrone ist sowohl mit der Ventilhaube als auch mit dem Ventilschaft verschweißt. Die Faltenbalgpatrone hat eine Anzahl von Windungen, und diese Windungen werden je nach Bewegung des Ventilschafts komprimiert oder expandiert. (Wissenschaftlich gesprochen wird der Faltenbalg komprimiert, wenn sich das Ventil in der offenen Position befindet, und expandiert, wenn sich das Ventil im geschlossenen Zustand befindet). Es ist wichtig, die Ventilkörper richtig zu installieren. Der Faltenbalg kann auf zwei verschiedene Arten mit den Ventilen abgedichtet werden. Erstens kann der Faltenbalg oben und unten am Ventilschaft und am Ventilkörper angeschweißt werden. In diesem Fall ist die Prozessflüssigkeit im Inneren des Faltenbalgs enthalten oder in einem zweiten Verfahren wird der Faltenbalg unten mit dem Ventilschaft und oben mit dem Körper verschweißt. In diesem Fall ist das Prozessfluid im Ringbereich zwischen Ventilhaube und Faltenbalg (von außen) enthalten.
Der Faltenbalg ist ein kritisches Bauteil und bildet das Herzstück der Faltenbalgdichtungsventile. Um ein Verdrehen des Faltenbalgs zu vermeiden, darf das Ventil nur einen Schaft mit linearer Bewegung haben. Dies kann durch eine sogenannte Hülsenmutter am Jochabschnitt der Ventilhaube erreicht werden. Auf die Hülsenmutter ist ein Handrad aufgesteckt, das eine Drehbewegung des Handrades wirksam in eine lineare Bewegung im Ventilschaft überträgt.
Balgtypen
Es gibt zwei Haupttypen von Balg.. der geschmiedete Balg und der geschweißte Balg. Gebildete Art Bälge werden vom Rollen eines flachen Blattes (dünne Wandfolie) in ein Rohr hergestellt, das dann Längsfusion geschweißt wird. Dieses Rohr wird anschließend mechanisch oder hydrostatisch zu einem Faltenbalg mit abgerundeten und weit auseinanderliegenden Falten geformt. Der geschweißte Faltenbalg wird hergestellt, indem unterlegscheibenartige Platten aus dünnem Metall sowohl am Innen- als auch am Außenumfang der unterlegscheibenartigen Platten miteinander verschweißt werden. Ein geschweißter Blattbalg hat mehr Falten pro Längeneinheit als geschmiedete Bälge. Somit sind geschmiedete Faltenbälge bei gleicher Hublänge zwei- bis dreimal länger als ihre geschweißten Blattgegenstücke.
Berichten zufolge versagen mechanisch geschmiedete Faltenbälge an zufälligen Stellen, während das geschweißte Blatt normalerweise an oder in der Nähe einer Schweißnaht versagt. Um eine vollständige Durchdringung der Faltenbalgenden und des Endspannzangenschweißens zu gewährleisten, ist es ratsam, das Mikroplasma-Schweißen zu verwenden.
Faltenbalgausführung
Die mehrlagige Faltenbalgausführung wird für die Handhabung von Flüssigkeiten mit höherem Druck (im Allgemeinen zwei oder drei Lagen der Metallwand) bevorzugt. Ein zweilagiger Faltenbalg kann seine Druckfestigkeit im Vergleich zu einem einlagigen Faltenbalg gleicher Dicke um 80% bis 100% erhöhen. Alternativ wird, wenn ein einlagiger Faltenbalg mit einer Dicke verwendet wird, die einer Druckleistung eines zweilagigen Faltenbalgs entspricht, die Hublänge reduziert. Somit bietet eine mehrlagige Balgkonstruktion einen deutlichen Vorteil gegenüber einem einlagigen Balg. Es ist klar, dass der Faltenbalg einer Metallermüdung unterliegt und diese Ermüdung zu einem Versagen der Schweißnaht führen kann. Die Balgermüdungslebensdauer wird zusätzlich zu den üblichen Parametern wie Flüssigkeitstemperatur und -druck durch das Konstruktionsmaterial, die Fertigungstechnik, die Hublänge und die Hubfrequenz beeinflusst.
Balgmaterialien
Das beliebteste Edelstahlbalgmaterial ist AISI 316Ti, das Titan enthält, um hohen Temperaturen standzuhalten. Alternativ verbessern Inconel 600 oder Inconel 625 die Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu Edelstahlbälgen. In ähnlicher Weise bietet Hastalloy C-276 eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Ermüdungsfestigkeit als Inconel 625. Die Ermüdungsfestigkeit kann durch die Verwendung eines Mehrfachbalgsystems und die Verringerung der Hublänge verbessert werden; Dies kann die Balglebensdauer erheblich erhöhen.
Ventiloptionen
Die gebräuchlichsten Ventiltypen, die mit Faltenbalgdichtungen ausgestattet werden, sind die Ausführungen Tor und Globus (siehe Abbildung 1).Diese sind aufgrund ihrer Innenkonstruktion und der axialen Bewegung des Ventilschafts sehr gut für den Einsatz mit Faltenbälgen geeignet.
Basierend auf den verfügbaren Informationen scheint es, dass die aktuellen Balgdichtungsventile eine Größe von 3 mm NB bis 650 mm NB haben. Druckbewertungen sind herein von ANSI 150# zu 2500# verfügbar. Materialwahlen für die Ventile umfassen Kohlenstoffstahl, Edelstahl und exotische Legierungen.
Anwendungen
Wärmeübertragungsmedien.. heißes Öl wird häufig in Industrien wie synthetischen Fasern / POY (Partiell orientiertes Garn) verwendet. Es besteht jedoch immer Brandgefahr durch das Verschütten von heißem Öl auf leicht entzündliche Chemikalien. Hier können Balgdichtungsventile die Leckage stoppen.
Vakuum / Ultrahochvakuum.. einige Anwendungen erfordern eine Vakuumpumpe, um kontinuierlich Luft aus einer Rohrleitung abzusaugen. Alle herkömmlichen Ventile, die an der Rohrleitung installiert sind, können zulassen, dass Außenluft durch die Ventilstopfbuchse in die Rohrleitung gelangt. Daher ist das Balgdichtungsventil die einzige Lösung, um zu verhindern, dass Luft durch die Stopfbuchse strömt.
Hochgefährliche Flüssigkeiten.. für Medien wie Chlor (siehe Abbildung 2), Wasserstoff, Ammoniak und Phosgen ist das Balgdichtungsventil eine ideale Konstruktion, da Leckagen durch die Stopfbuchse vollständig vermieden werden.
Kernkraftwerk, Schwerwasseranlage.. in Fällen, in denen Strahlungsleckagen jederzeit verhindert werden sollen, ist das Balgdichtungsventil die ultimative Wahl.
Kostspielige Flüssigkeiten.. in einigen Anwendungen müssen Lecks einfach wegen der hohen Kosten der Flüssigkeit vermieden werden. Hier begünstigt eine wirtschaftliche Bewertung oft den Einsatz von Faltenbalgventilen.
Umweltstandards.. weltweit werden die Standards in Bezug auf Emissionen und Umwelt von Tag zu Tag strenger. Es kann daher für Unternehmen schwierig sein, innerhalb bestehender Räumlichkeiten zu expandieren. Bei Verwendung von Faltenbalgventilen ist eine Expansion ohne zusätzliche Umweltschäden
möglich.