Co odděluje vysoký tlak od nízkotlakého kulového ventilu
Dělicí čárou je jmenovitá tlaková třída ventilu, nikoli velikost nebo materiál. Nízkotlaké kulové ventily jsou běžně dimenzovány až do PN16, což odpovídá třídě ASME 150, a používají se na vodovodních, vzduchových a obecných rozvodech. Vysokotlaké kulové ventily začínají na ASME Class 600, což pro uhlíkovou ocel odpovídá pracovnímu tlaku za studena asi 102 barů při 38 stupních Celsia, a sahají přes Class 900, 1500 a 2500 pro potrubí, ústí vrtů a vysokotlaké procesní systémy.
Tabulka tlakových teplotních jmenovitých hodnot ASME B16.34 je referenční pro tyto třídy. Pro těleso z uhlíkové oceli v materiálové skupině 1.1 jsou jmenovité pracovní tlaky za studena při 38 stupních Celsia přibližně 19,6 barů pro třídu 150, 51,1 barů pro třídu 300, 102,1 barů pro třídu 600, 153,2 barů pro třídu 900, 255,3 barů a 05,3 barů pro třídu 12500 Povolit pokles tlaku pro třídu 042500 jak teplota stoupá, musí se třída vždy odečítat společně s návrhovou teplotou.
Jak se konstrukce mění s tlakovou třídou
| Funkce | Nízkotlaký kulový ventil | Vysokotlaký kulový ventil |
|---|---|---|
| Typická třída | PN10 až PN16, třída 150 až 300 | Třída 600 až třída 2500 |
| Cesta těla | Lité tělo, jednodílné nebo dvoudílné | Kované tělo, třídílné nebo horní vstup |
| Materiál těla | Litá uhlíková ocel nebo litá nerezová ocel | Kovaná uhlíková ocel nebo kovaná nerezová ocel |
| Podpora míče | Plovoucí koule, přitlačená na sedlo po proudu tlakem vedení | Kulička uložená na čepu s podpěrou ložisek na horním a spodním stonku |
| Materiál sedáku | Měkká sedadla z PTFE, zesíleného PTFE nebo pryže | Sedadla z kovu na kov, někdy se sekundárními měkkými vložkami sedadel |
| Provozní moment | Nízká, často ovládaná pákou | Vysoká, vyžadující převodovku, pneumatické nebo elektrické ovládání |
| Typické standardy | ISO 17292 a API 608 pro obecné služby | API 6D pro potrubí a izolaci procesů, ASME B16.34 pro hodnocení |
Těsnění, krouticí moment a ovládání
U nízkotlakého ventilu tlak v potrubí sám tlačí plovoucí kouli proti sedlu po proudu, takže těsnění se se stoupajícím tlakem těsněji a měkké materiály sedla zajišťují uzavření vzduchotěsně- za nízkou cenu. Měkká sedadla omezují pracovní teplotu, protože neplněný PTFE se běžně používá jen do asi 200 stupňů Celsia, přičemž zesílený PTFE a PEEK rozšiřují rozsah za příplatek.
Při vysokém tlaku je síla na plovoucí kouli příliš velká na to, aby byla nesena sedlem, takže koule je podepřena čepovými ložisky a sedla jsou proti ní zatížena pružinou. Kovová sedla odolávají vysokým teplotám a abrazivnímu provozu, ale vyžadují mnohem větší dosedací sílu, a proto vysokotlaké ventily potřebují převodovky, pneumatické pohony nebo elektrické pohony s montážní podložkou uspořádanou podle ISO 5211. Protipožární provedení, anti-statická zařízení a těsnění vřetene kombinací O-kroužků a grafitového těsnění jsou také normální požadavky nad třídu 600.
Testování a požadavky na kvalitu
Tlaková zkouška je místo, kde se obě rodiny opět rozcházejí. Nízkotlaké ventily jsou normálně testovány na plášti a sedle podle API 598 s přípustnou mírou úniku vhodnou pro ventil s měkkým sedlem. Vysokotlaké potrubní ventily jsou obvykle testovány podle API 6D, které přidává dvojitou kontrolu blokování a odvzdušňování, test zadního sedla vřetene a měření točivého momentu, a které vyžaduje, aby byly testy sedla a těla svědky nebo dokumentovány pro kritické zakázky. Sledovatelnost materiálu, nedestruktivní kontrola karoserie a překrytí svarů na těsnicích plochách se s rostoucí třídou stávají standardními požadavky. U obou rodin je vyžadována konstrukce dříku proti vyfouknutí, ale průměr vřetene a uspořádání ložisek u ventilů třídy 1500 nebo třídy 2500 jsou dimenzovány pro mnohem větší tah a ohybový moment.
Pravidla výběru, která zabrání nákladným chybám
Vyberte třídu z maximálního provozního tlaku při maximální provozní teplotě, nikoli ze samotného maximálního tlaku, a použijte tabulku hodnocení ASME B16.34 pro skutečně nabízený materiál karoserie.
Použijte plovoucí kulový ventil s měkkým sedlem pro čistý nízkotlaký provoz až do PN16; stojí méně a spolehlivě těsní.
Přejděte na ventil namontovaný na čepu od třídy přibližně 600 výše nebo dříve, kde se jedná o velký průměr, provoz s vysokým cyklem nebo ovládání, protože ovládací moment se pak stává řídícím faktorem.
Určete kovová sedla, když teplota, otěr nebo tepelné cykly vylučují polymerová sedla, a přijměte vyšší ovládací moment, který následuje.
Uveďte zkušební standard v objednávce. API 598 a API 6D nejsou zaměnitelné a volba ovlivňuje dobu trvání testu, kritéria přijetí a dokumentaci.
FAQ
Otázka: Jaký tlak je považován za vysoký tlak pro kulový ventil?
V běžné průmyslové praxi se ventily klasifikované jako třída 600 a vyšší nebo nad asi 10 MPa v metrickém vyjádření považují za vysokotlaké. Jmenovité hodnoty od třídy 600 do třídy 2500 jsou pokryty normou ASME B16.34 s pracovními tlaky za studena od zhruba 102 barů do 425 barů pro uhlíkovou ocel.
Otázka: Proč vysokotlaké kulové ventily používají kouli namontovanou na čepu?
Protože tlaková síla na velký míč by jinak byla celá nesena sedlem. Čelní ložiska přenášejí toto zatížení, udržují kuličku vystředěnou a udržují provozní moment v rámci možností pohonu.
Otázka: Lze použít ventil s měkkým sedlem při vysokém tlaku?
Měkká sedla se příležitostně používají při vysokém tlaku pro čistý provoz se střední teplotou, ale jsou omezena teplotní schopností PTFE a vytlačováním materiálu sedla pod vysokým rozdílem tlaku. Kovová sedadla jsou obvyklou volbou nad třídou 600.
Otázka: Jsou nízkotlaké a vysokotlaké kulové ventily testovány stejným způsobem?
Ne. Nízkotlaké ventily jsou běžně testovány podle API 598 s přídavky na netěsnost měkkého sedla, zatímco vysokotlaké potrubní ventily jsou obvykle testovány podle API 6D, které přidává dvojité blokování a odvzdušňování, ověření zadního sedla vřetene a utahovacího momentu.
Otázka: Mění se materiál těla s třídou?
Ano. Odlévaná tělesa jsou typická pro nižší třídu, protože tloušťka stěny a tvarová složitost jsou mírné, zatímco kovaná tělesa s těžšími částmi stěn jsou normální u vyšší třídy, kde jsou kritické vnitřní těsnost a tlaková izolace.
Otázka: Jaké ovládání je vyžadováno nad třídou 600?
Provozní točivý moment prudce stoupá s tlakem a průměrem, takže obsluha převodovky, pneumatického pohonu nebo elektrického pohonu namontovaného na podložce ISO 5211 je normální. Ruční páky jsou obecně omezeny na menší velikosti nižší třídy.
