A pillangószelep szivárgásának okai és a megfelelő megoldások

A pillangószelepeket széles körben használják olyan iparágakban, mint a vízkezelés, az olaj- és gázipar, a HVAC és a vegyipar, kompakt kialakításuk, hatékony áramlásuk és költséghatékony szabályozásuk miatt.

Azonban az egyik leggyakoribb probléma apillangószelepekszivárgás. A szivárgások előfordulhatnak belsőleg (a szelepüléken keresztül) vagy külsőleg (a szelepszár vagy a szeleptest körül). A szivárgások lehetnek kisebbek vagy nagyobbak, ami a rendszer hatékonyságának csökkenéséhez, komoly biztonsági kockázatokhoz, környezeti problémákhoz vagy költséges állásidőhöz vezethet.
Ezért elengedhetetlen a szivárgások kiváltó okainak megértése és hatékony megoldások bevezetése a megbízható szelepteljesítmény biztosítása érdekében.

---

A pillangószelep szivárgásának típusai

Mielőtt belemerülnénk az okokba és a megoldásokba, először osztályozzuk a pillangószelepek gyakori szivárgásait:
a. Belső szivárgás: Zárt állapotban folyadék halad át a szelepen, ami azt jelzi, hogy a szelepülék vagy a szeleptányér nem tud tömören zárni.
b. Külső szivárgás: Folyadék szivárog a szeleptestből, általában a szelepszár, a tömítés vagy a karimás csatlakozás körül, veszélyeztetve a tömítést.

Mindkét típusú szivárgás eredhet tervezési, telepítési, üzemeltetési vagy karbantartási tényezőkből.
Az alábbiakban megvizsgáljuk az egyes szivárgástípusok főbb okait és a megfelelő megoldásokat.

---

1. Kopott vagy sérült tömítések

A belső szivárgás gyakori oka a szeleptömítő alkatrészek (például rugalmas betétek vagy fémülések) kopása.

1.1 Okok

- Anyagkárosodás: A korrozív folyadékoknak, magas hőmérsékletnek vagy ultraibolya sugárzásnak való hosszan tartó kitettség a tömítések megkeményedését, megrepedését vagy rugalmasságuk elvesztését okozhatja.

- Koptató hatású közegek: A homokot, kavicsot vagy más részecskéket tartalmazó folyadékok idővel korrodálják a tömítéseket.

- Öregedés: Még kevésbé igényes körülmények között is a tömítések idővel természetes módon elhasználódnak, ami csökkenti a szeleptányérhoz való illeszkedésüket. Ez elkerülhetetlen természetes öregedés.

- Túlzott nyomaték: A kiválasztott elektromos, pneumatikus és egyéb működtetők nyomatéka túl nagy, és a szeleptányér záráskor túl nagy nyomást gyakorol a szelepülékre, ami a szelepülék deformálódásához vagy akár szakadásához vezethet. Még kézi működtetés esetén is a nagy átmérőjű pillangószelepek túlzott nyomatéka a szelepülék deformálódását vagy károsodását okozhatja.

1.2 Megoldások

- Anyagválasztás: Olyan tömítőanyagokat válasszon, amelyek kompatibilisek a folyadékkal és az üzemi körülményekkel. Például használjon PTFE-t a vegyi ellenálláshoz, EPDM-et vízalkalmazásokhoz és Vitont olaj alapú folyadékokhoz.
- Rendszeres karbantartás: Végezzen el megelőző karbantartási programot a tömítések meghibásodás előtti ellenőrzésére és cseréjére. Ez különösen fontos zord környezetben.
- Védőbevonat: Koptató alkalmazásoknál érdemes bevonatos vagy edzett szelepülékkel ellátott szelepeket használni a tömítések élettartamának meghosszabbítása érdekében.
- Optimalizálja a működtetőt: A gyártó által megadott pillangószelep nyomatékadatok alapján válasszon megfelelő nyomatékú vagy nyomatékvédelemmel ellátott működtetőt. Ezenkívül kézi működtetés esetén kerülje a túlzott erőkifejtést. A Zfa azt javasolja, hogy ha nem biztos benne, használjon nyomatékkorlátozással ellátott fogantyút vagy csigahajtású működtetőt.
- ---

2. Nem megfelelő telepítés

A szivárgást gyakran a szelep beszerelése során elkövetett hibák okozzák, amelyek a belső és külső tömítéseket érintik.

2.1 Okok

- Eltérés a szelephez: Ha a szelep nincs megfelelően illesztve a csőhöz, a szeleptányér nem illeszkedik megfelelően, ami belső szivárgást okozhat.
- Nem megfelelő nyomaték: A karimacsavarok nem megfelelő meghúzása külső szivárgást okozhat a szelepcső csatlakozásánál.
- Túlzott meghúzás: A túlzott nyomaték a szeleptest vagy az ülés deformálódását okozhatja, ami megakadályozhatja a tányér teljes záródását és belső szivárgást okozhat.

2.2 Megoldás

- Igazítás ellenőrzése: A telepítés során egy igazító eszközzel győződjön meg arról, hogy a szelep középen helyezkedik el a csőben. Azt is ellenőrizni kell, hogy a szeleptányér szabadon mozog-e anélkül, hogy hozzáérne a cső falához.
- Nyomatékspecifikáció: Kövesse a gyártó által ajánlott nyomatékértéket a peremes csavarokhoz, és használjon kalibrált nyomatékkulcsot a tömítés egyenletes összenyomásához.
- Tömítés kiválasztása: Használjon kiváló minőségű, nagy rugalmasságú tömítéseket, amelyek kompatibilisek a szelep és a cső anyagaival. Győződjön meg arról is, hogy a tömítés mérete megfelelő, hogy elkerülje a túlzott összenyomódást vagy rések kialakulását.
- ---

3. Lemez interferencia

Belső szivárgás akkor fordulhat elő, ha a tárcsa nem tud teljesen bezáródni a környező csővel vagy karimával való fizikai ütközés miatt.

3.1 Ok

- Csőátmérő-eltérés: Ha a cső belső átmérője túl kicsi, a korong záráskor a cső falának ütközhet.
- Karima kialakítása: A kiemelkedő karimák vagy a nem megfelelően méretezett illeszkedő felületek akadályozhatják a tárcsa mozgását.
- Törmeléklerakódás: A szelep belsejében felhalmozódó szilárd anyagok vagy vízkő megakadályozhatja a tányér megfelelő illeszkedését.

3.2 Megoldás

- Kompatibilitás ellenőrzése: Telepítés előtt ellenőrizze, hogy a szeleptányér átmérője kompatibilis-e a cső belső átmérőjével.
- Karima beállítása: A tárcsahézag biztosításához lapos karimák vagy tömítések használatához kövesse az olyan szabványokat, mint az ANSI vagy a DIN.
- Tisztítási munkák: A szelep működtetése előtt öblítse át a rendszert a törmelék eltávolítása érdekében, és ha a körülmények lehetővé teszik, szereljen fel szűrőket a jövőbeni felhalmozódás megakadályozása érdekében.

4. Sikertelen szártömítés

Külső szivárgás általában a szelepszár körül fordul elő, ami a tömítéssel vagy a tömítésekkel kapcsolatos problémák miatt következik be, amelyek megakadályozzák a folyadék kiáramlását a tengely mentén.

4.1 Ok

- Kopás: Idővel a tömítőanyagok, mint például a PTFE vagy a grafit, elkopnak a szár mozgása vagy nyomása miatt.
- Hőmérséklet-ingadozások: A hőtágulás és -összehúzódás elve alapján az ismétlődő hőmérséklet-ingadozások a tömítés zsugorodását, meglazulását és akár megrepedését is okozhatják.
- Nem megfelelő beállítás: Ha a tömítőgyűrű túl laza, a folyadék szivároghat; ha túl szoros, károsíthatja a szelepszárat vagy korlátozhatja a mozgást.

4.2 Megoldás

- Tömítőanyag karbantartása: Rendszeresen ellenőrizze és cserélje ki az elhasználódott tömítőanyagokat.
- Hőmérsékleti szempontok: Válasszon a rendszer hőmérsékleti tartományának megfelelő csomagolóanyagokat, például rugalmas grafit anyagokat nagy hőmérsékletű alkalmazásokhoz.
- Tömszelence beállítása: Húzza meg a tömszelencét a gyártó által megadott nyomatékkal, a beállítás után ellenőrizze a szivárgást, és kerülje a túlzott összenyomást.

---

5. Túlzott nyomás vagy hőmérséklet

Amikor az üzemi körülmények meghaladják a szelep tervezési határértékeit, szivárgás léphet fel, amely a belső és külső tömítéseket is érintheti.

5.1 Okok

- Túlzott nyomás: A szelep névleges értékét meghaladó nyomás deformálhatja a szelepüléket vagy a szeleptányért, ami lehetetlenné teszi a tömítést.
- Hőtágulás: A magas hőmérséklet az alkatrészek egyenetlen tágulását okozhatja, ami a tömítés öregedését, lágyulását vagy akár karbonizációját okozhatja, ami befolyásolhatja a tömítőfelület illeszkedését, meglazíthatja a tömítést vagy külső szivárgást okozhat a csatlakozásnál.
- Hideg ridegség: -10 fok alatti hőmérsékleten a tömítés rideggé válhat és megrepedhet, ami szivárgást okozhat.

5.2 Megoldások

- Megfelelő nyomás- és hőmérséklet-besorolás: Válasszon olyan szelepeket, amelyek nyomás- és hőmérséklet-besorolása meghaladja a maximális rendszerfeltételeket, és vegye figyelembe a biztonsági tartalékokat.
- Nyomáscsökkentés: Szereljen fel egy nyomáscsökkentő szelepet vagy szabályozót a túlnyomás elkerülése érdekében.
- Szigetelés/fűtés: Hideg éghajlaton szigetelőhüvelyeket vagy fűtőcsíkokat használjon a fagyás elkerülése érdekében.

5.3 Anyaghőmérséklet-összehasonlító táblázat

Az alábbiakban a különböző anyagokból készült tömítéseknek megfelelő közeg- és hőmérséklet-tartományok láthatók.

 

---

6. Kavitáció és korrózió

6.1 Mi a kavitáció?

A kavitációt a folyékony közeg nyomásának hirtelen csökkenése okozza a folyadék gőznyomásához képest a szelep fojtórészénél (például a pillangótányér és a szelepülés között), ami a folyadék lokális gázosodásához és buborékok képződéséhez vezet. Amikor ezek a buborékok a folyadékkal együtt a nagynyomású területre kerülnek, gyorsan összeomlanak, lökéshullámokat és mikrosugarakat keltve, amelyek viszont eróziót és a szeleptömítő felület, a szelepülés és a szelepház károsodását okozzák.
Bár a kavitáció és a korrózió elsősorban a teljesítményt érinti, közvetve szivárgást okozhat a tömítőfelület károsodásával.

6.2 Mi a korrózió?

A korróziót a pillangószelep anyagfelületén fellépő kémiai vagy elektrokémiai reakciók okozzák, amelyek a korrozív közegekkel (például sav, lúg, sóoldat vagy magas hőmérsékletű gőz) való hosszú távú érintkezés miatt következnek be, és amelyek károsítják a szeleptömítő felületet, a szelepszárat, a szelepülést vagy a szeleptestet.

6.3 Okok

- Nagy nyomásesés: A gyors nyomásváltozások buborékok kipukkadását okozzák, ami korrodálja a szeleptányért vagy a szelepüléket.
- Korrozív áramlás: A közeg savakat, lúgokat, sókat stb. tartalmaz, amelyek közvetlenül reagálnak a fémfelülettel, ami a tömítőfelület és a szeleptest fokozatos feloldódását vagy korrodálódását és elvékonyodását okozza.
- Koptató közegek: A nagy sebességű, részecskéket tartalmazó folyadékok idővel koptatják a tömítőélt.

6.4 Megoldások

- Áramlásszabályozás: A nyomásesés minimalizálása érdekében helyesen kell meghatározni a szelepméretet, és az áramlási együttható (Cv) számításával kell teljesíteni a rendszerkövetelményeket.
- Anyagfrissítés: Válasszon korrózióálló anyagokat, például rozsdamentes acélt vagy kemény felületi bevonatokat a szeleptányérokhoz és a szelepülékekhez.
- Rendszertervezés: Csökkentse az áramlási sebességet a csőátmérő növelésével vagy egy nyomáscsökkentő berendezés beépítésével a szivattyú elé.

6.5 CV érték táblázat

---

7. Gyártási hibák

A szivárgások néha a szelepszerkezet hibáiból erednek, amelyek az első használat vagy tesztelés során észlelhetők.

7.1 Okok

- Öntési hibák: A szeleptest porozitása vagy repedései külső szivárgást okozhatnak.
- Tömítőfelületi problémák: A tárcsa vagy az ülék egyenetlen megmunkálása megakadályozhatja a megfelelő tömítést, ami belső szivárgást eredményezhet.
- Összeszerelési hibák: A tömítések nem megfelelő beszerelése vagy az alkatrészek gyártás közbeni hibás beállítása szivárgásokat okozhat.

7.2 Megoldások

- Minőségbiztosítás: Vásároljon megbízható gyártóktól, amelyek rendelkeznek olyan tanúsítvánnyal, mint az ISO 9001, és kérjen nyomáspróba-jelentést (pl. az API 598 szabvány szerint) a szivárgásmentesség igazolására.
- Telepítés előtti tesztelés: A telepítés előtt végezzen hidrosztatikus vagy pneumatikus szivárgásvizsgálatokat a hibák azonosítása érdekében, és a hibás egységeket küldje vissza a szállítónak.
- Garanciális igények: Győződjön meg arról, hogy a szelephez olyan garancia tartozik, amely kiterjed a gyártási hibákra, hogy a szelep kicserélhető legyen, ha szivárgásokat észlelnek korán.

---

8. Következtetés

Pillangószelepszivárgás esetén ezen problémák megoldásához a megfelelő szelep kiválasztásának, a gondos telepítésnek, a rendszeres karbantartásnak és a rendszer optimalizálásának kombinációja szükséges. Az alkalmazásnak megfelelő anyagok kiválasztásával, a telepítési irányelvek betartásával és az üzemi körülmények figyelemmel kísérésével a felhasználók jelentősen csökkenthetik a szivárgás kockázatát.
Pillangószelep szivárgásA problémákat számos tényező okozhatja, és a különböző szivárgástípusokhoz különböző megoldások szükségesek. Legyen szó akár belső, akár külső szivárgásról, általában kopott tömítéseknek, beszerelési hibáknak, szeleptányér-interferenciának, szelepszár-tömítési problémáknak, túlzott nyomásnak/hőmérsékletnek, gyártási hibáknak vagy korróziónak tulajdonítható. A pillangószelepek szivárgási kockázata hatékonyan csökkenthető az ésszerű kiválasztással, a helyes beszereléssel, a rendszeres karbantartással és az optimalizált üzemeltetéssel. Kritikus alkalmazások esetén a szelepgyártókkal vagy rendszermérnökökkel való konzultáció tovább biztosíthatja a szivárgásmentes működést, és javíthatja a rendszer biztonságát és működési hatékonyságát.