Jak dobrać pneumatyczny zawór kątowy

Pneumatyczny zawór kątowy to sterowany pneumatycznie zawór procesowy 2/2-drogowy, służący do sterowania przepływem powietrza, wody, pary, gazów obojętnych i odpowiednich płynów przemysłowych. Ukośny kanał przepływowy zapewnia dużą przepustowość przy kompaktowej budowie, dzięki czemu zawór nadaje się do częstego przełączania w maszynach napełniających, urządzeniach czyszczących, instalacjach grzewczych, rurociągach parowych i zautomatyzowanych maszynach procesowych.

Dobór właściwego zaworu wymaga uwzględnienia nie tylko średnicy rurociągu. Należy również wziąć pod uwagę funkcję siłownika, ciśnienie powietrza sterującego, ciśnienie procesowe, temperaturę, medium, materiał uszczelnienia, typ przyłącza i wymagany kierunek przepływu.

Ten poradnik wyjaśnia, jak dobrać pneumatyczny zawór kątowy oraz jak wybrać spośród wersji normalnie zamkniętych, normalnie otwartych i dwustronnego działania, a także wersji z przyłączami gwintowanymi, kołnierzowymi, do spawania i szybkozłącznymi.

1. Określ medium robocze

Zacznij od ustalenia, jakie medium będzie przepływać przez zawór. Typowe media to:

• Sprężone powietrze
• Woda
• Gorąca woda
• Para
• Gazy obojętne
• Płyny czyszczące
• Odpowiednie ciecze procesowe

Rodzaj medium wpływa na wymagany materiał korpusu zaworu i uszczelnienia gniazda. Przed złożeniem zamówienia należy sprawdzić temperaturę i zgodność chemiczną, zwłaszcza w przypadku pary, gorącej wody, środków czyszczących lub płynów procesowych.

Nie dobieraj zaworu wyłącznie na podstawie rozmiaru przyłącza. Podaj nazwę medium, temperaturę roboczą i wszelkie istotne informacje o stężeniu, aby można było potwierdzić dobór materiałów korpusu i uszczelnień.

2. Wybierz wymaganą funkcję sterowania

Pneumatyczne zawory kątowe są powszechnie dostępne w wersjach normalnie zamkniętych, normalnie otwartych i dwustronnego działania.

Pneumatyczny zawór kątowy normalnie zamknięty

Zawór normalnie zamknięty pozostaje zamknięty, gdy nie jest zasilany powietrzem sterującym. Sprężone powietrze przesuwa tłok siłownika i otwiera zawór. Po odcięciu sygnału pneumatycznego wewnętrzna sprężyna przywraca zawór do pozycji zamkniętej.

Ta konfiguracja jest często wybierana, gdy przepływ w rurociągu powinien zostać automatycznie zatrzymany po utracie sprężonego powietrza lub zasilania elektrycznego.

Typowe zastosowania obejmują:

• Odcięcie pary
• Odcięcie wody
• Urządzenia napełniające
• Instalacje grzewcze
• Maszyny czyszczące
• Ogólne sterowanie procesami

Zawór normalnie zamknięty zazwyczaj wymaga tylko jednego przyłącza powietrza sterującego. Dostępne ciśnienie sterujące musi jednak wystarczyć do pokonania siły sprężyny i ciśnienia procesowego.

Pneumatyczny zawór kątowy normalnie otwarty

Zawór normalnie otwarty pozostaje otwarty, gdy nie jest zasilany powietrzem sterującym. Doprowadzenie sprężonego powietrza zamyka zawór, a odcięcie sygnału pozwala sprężynie ponownie go otworzyć.

Ta konfiguracja jest odpowiednia, gdy przepływ w procesie powinien być kontynuowany po utracie powietrza sterującego lub gdy zawór zwykle pozostaje otwarty przez długi czas.

Typowe zastosowania mogą obejmować:

• Obieg wody chłodzącej
• Ciągły przepływ procesowy
• Instalacje grzewcze lub układy regulacji temperatury
• Instalacje rurociągowe wymagające otwarcia zaworu w razie awarii

Wymaganą pozycję bezpieczną należy określić podczas projektowania systemu. Zaworu normalnie otwartego nie należy wybierać wyłącznie dlatego, że zużywa mniej powietrza sterującego podczas ciągłego przepływu.

Pneumatyczny zawór kątowy dwustronnego działania

Siłownik dwustronnego działania wykorzystuje sprężone powietrze do przemieszczania zaworu w obu kierunkach. Jedno przyłącze powietrza służy do otwierania, a drugie do zamykania zaworu.

Ta konstrukcja jest przydatna, gdy:

• Wymagane jest precyzyjne sterowanie otwieraniem i zamykaniem
• Dostępne ciśnienie powietrza sterującego jest ograniczone
• Ciśnienie procesowe jest stosunkowo wysokie
• Potrzebny jest większy siłownik
• Zawór jest często przełączany
• Powrót sprężynowy nie jest wymagany

Zawór dwustronnego działania zazwyczaj wymaga zaworu sterującego 5/2-drogowego lub innego odpowiedniego pneumatycznego zaworu rozdzielającego.

Niektóre konfiguracje dwustronnego działania mogą również obejmować funkcję zamykania wspomaganego sprężyną. Opcja ta zapewnia wymuszone sterowanie pneumatyczne podczas pracy, a w określonych warunkach awaryjnych umożliwia powrót zaworu w kierunku pozycji zamkniętej.

3. Sprawdź ciśnienie procesowe i sterujące

Ciśnienie procesowe to ciśnienie medium w głównym rurociągu. Ciśnienie sterujące to ciśnienie sprężonego powietrza doprowadzanego do siłownika pneumatycznego. Są to odrębne wartości, których nie należy mylić.

Zawór może mieć właściwą średnicę nominalną, a mimo to nie otworzyć się, gdy:

• Ciśnienie sterujące jest zbyt niskie
• Różnica ciśnień procesowych jest zbyt wysoka
• Średnica siłownika jest zbyt mała
• Kierunek przepływu jest nieprawidłowy
• Wybrana funkcja sterowania jest nieodpowiednia

Na przykład zawór DN50 wyposażony w standardowy siłownik może wymagać większego siłownika, gdy ciśnienie procesowe zbliża się do dostępnego ciśnienia powietrza sterującego lub je przekracza.

W zapytaniu ofertowym podaj:

• Ciśnienie na wlocie
• Ciśnienie na wylocie
• Maksymalną różnicę ciśnień
• Dostępne ciśnienie powietrza sterującego
• Wymaganą funkcję sterowania
• Wymaganą pozycję bezpieczną

Na tej podstawie HOMIPNEU pomoże ustalić, czy potrzebny jest siłownik standardowy, czy powiększony.

4. Wybierz materiał siłownika

Dwie główne opcje to siłownik z tworzywa konstrukcyjnego oraz siłownik w całości wykonany ze stali nierdzewnej.

Siłownik z tworzywa sztucznego

Siłownik z tworzywa sztucznego to lekkie i praktyczne rozwiązanie do ogólnych zastosowań w urządzeniach przemysłowych. Jest często wybierany do instalacji wodnych, przewodów sprężonego powietrza, urządzeń parowych, maszyn czyszczących i zautomatyzowanych systemów produkcyjnych, w których siłownik w całości metalowy nie jest wymagany.

HOMIPNEU oferuje zawory kątowe z siłownikiem z tworzywa sztucznego i czterema głównymi typami przyłączy:

• Pneumatyczny zawór kątowy gwintowany z siłownikiem z tworzywa sztucznego
• Pneumatyczny zawór kątowy kołnierzowy z siłownikiem z tworzywa sztucznego
• Pneumatyczny zawór kątowy do spawania z siłownikiem z tworzywa sztucznego
• Pneumatyczny zawór kątowy z przyłączem szybkozłącznym i siłownikiem z tworzywa sztucznego

Wersja gwintowana z siłownikiem z tworzywa sztucznego jest dostępna z kilkoma rodzajami gwintów, natomiast wersje kołnierzowe, do spawania i szybkozłączne nadają się do większych rurociągów lub określonych instalacji procesowych.

Siłownik w całości ze stali nierdzewnej

Siłownik w całości wykonany ze stali nierdzewnej jest preferowany w środowiskach mokrych, wilgotnych, poddawanych myciu lub sprzyjających korozji, gdzie obudowa siłownika z tworzywa sztucznego może się nie sprawdzić.

Jego metalowa konstrukcja zewnętrzna jest często wybierana do:

• Urządzeń dla przemysłu spożywczego i napojowego
• Systemów czyszczenia i mycia
• Modułów procesowych
• Instalacji parowych
• Wilgotnych obszarów produkcyjnych
• Urządzeń przemysłowych poddawanych częstemu myciu
• Zastosowań wymagających w całości metalowej konstrukcji zewnętrznej

Dostępne konfiguracje HOMIPNEU obejmują:

• Pneumatyczny zawór kątowy gwintowany w całości ze stali nierdzewnej
• Pneumatyczny zawór kątowy kołnierzowy w całości ze stali nierdzewnej
• Pneumatyczny zawór kątowy szybkozłączny w całości ze stali nierdzewnej
• Pneumatyczny zawór kątowy ze stali nierdzewnej do spawania

Dokładny gatunek stali nierdzewnej korpusu, obudowy siłownika i elementów mających kontakt z medium należy potwierdzić dla każdego zamówienia.

5. Wybierz przyłącze do rurociągu

Typ przyłącza wpływa na montaż, konserwację, szczelność i zgodność z istniejącym rurociągiem.

Przyłącze gwintowane

Gwintowany zawór kątowy jest kompaktowym i wygodnym rozwiązaniem do małych i średnich rurociągów. Zazwyczaj można go zamontować bez spawania lub dodatkowych elementów kołnierzowych.

Zawory gwintowane nadają się do:

• Urządzeń przemysłowych ogólnego przeznaczenia
• Rurociągów wodnych
• Instalacji sprężonego powietrza
• Małych przewodów parowych
• Urządzeń czyszczących
• Maszyn z ograniczoną przestrzenią montażową

Przed złożeniem zamówienia potwierdź rozmiar przyłącza i standard gwintu. W zależności od wybranego produktu dostępne mogą być gwinty BSP, BSPT, NPT lub wykonane na zamówienie.

Wybierz gwintowany zawór kątowy z siłownikiem z tworzywa sztucznego do urządzeń ogólnego przeznaczenia lub gwintowany zawór kątowy w całości ze stali nierdzewnej gdy preferowany jest siłownik w całości metalowy.

Przyłącze kołnierzowe

Kołnierzowy zawór kątowy jest często wybierany do większych rurociągów, przy większych obciążeniach mechanicznych lub w systemach wymagających znormalizowanych połączeń śrubowych.

Zalety obejmują:

• Pewne połączenie z rurociągiem
• Wygodny demontaż na potrzeby serwisowania
• Przydatność do większych średnic nominalnych
• Zgodność z przyjętymi normami rurociągowymi

Sama średnica kołnierza nie wystarcza do potwierdzenia zgodności. Muszą być również zgodne: rozmiar DN, klasa ciśnieniowa, rozstaw otworów na śruby, grubość kołnierza, powierzchnia uszczelniająca i właściwa norma.

Kołnierzowy zawór kątowy w całości ze stali nierdzewnej może być dostarczony z kołnierzami w kilku standardach. Dostępny jest również kołnierzowy zawór kątowy z siłownikiem z tworzywa sztucznego do ogólnych zastosowań w urządzeniach procesowych i przemysłowych.

Przyłącze do spawania

Zawór z końcówkami do spawania jest trwale wspawany w rurociąg. Takie rozwiązanie zmniejsza liczbę połączeń gwintowanych lub skręcanych połączeń kołnierzowych i zapewnia kompaktowy montaż w linii.

Nadaje się do:

• Urządzeń procesowych
• Rurociągów parowych
• Systemów uzdatniania wody
• Maszyn napełniających
• Systemów czyszczenia
• Zespołów rurociągowych OEM

Przed rozpoczęciem produkcji należy sprawdzić średnicę zewnętrzną i wewnętrzną rury do spawania oraz długość korpusu zaworu. Dla producentów urządzeń mogą być dostępne niestandardowe wymiary przyłączy do spawania.

Do zastosowań ogólnych rozważ zawór kątowy do spawania z siłownikiem z tworzywa sztucznego. W środowiskach mokrych lub projektach wymagających siłownika w całości metalowego wybierz pneumatyczny zawór kątowy ze stali nierdzewnej do spawania.

Przyłącze szybkozłączne

Zawór kątowy z przyłączem szybkozłącznym umożliwia szybszy montaż, demontaż, kontrolę i czyszczenie niż trwałe połączenia spawane.

Jest często wybierany do:

• Urządzeń do przetwórstwa żywności
• Maszyn do produkcji napojów
• Systemów czyszczenia
• Linii napełniających
• Modułów procesowych
• Rurociągów wymagających częstego demontażu

Sam rozmiar nominalny zaworu nie określa zgodności przyłącza zaciskowego. Potwierdź średnicę rury, średnicę zewnętrzną króćca, specyfikację uszczelki i standard obejmy.

HOMIPNEU oferuje zarówno zawór kątowy z przyłączem szybkozłącznym i siłownikiem z tworzywa sztucznego jak i zawór kątowy szybkozłączny w całości ze stali nierdzewnej.

6. Potwierdź kierunek przepływu

Kierunek przepływu wpływa na działanie zaworu, siłę zamykania i możliwość wystąpienia uderzenia hydraulicznego.

W zależności od wybranej konstrukcji zawór kątowy można zamontować:

• Z przepływem pod gniazdem zaworu
• Z przepływem nad gniazdem zaworu
• W konwencjonalnym kierunku przepływu
• W układzie ograniczającym uderzenia hydrauliczne

Przepływ pod gniazdem może zapewniać płynniejszą pracę w wielu standardowych zastosowaniach. Przepływ nad gniazdem może zwiększać siłę zamykania, ale może również zwiększać ryzyko uderzenia hydraulicznego w instalacjach cieczowych.

Właściwy kierunek zależy od:

• Rodzaju medium
• Ciśnienia procesowego
• Różnicy ciśnień
• Rozmiaru zaworu
• Funkcji sterowania
• Prędkości zamykania
• Konstrukcji rurociągu
• Ryzyka uderzenia hydraulicznego

Zawsze przestrzegaj oznaczenia kierunku na dostarczonym zaworze i przed złożeniem zamówienia potwierdź wszelkie wymagania dotyczące ograniczenia uderzeń hydraulicznych.

7. Sprawdź temperaturę i materiał uszczelnienia

Maksymalna temperatura robocza zależy nie tylko od metalowego korpusu zaworu, ale także od uszczelnienia gniazda, uszczelnienia trzpienia i konfiguracji siłownika.

Przed wyborem zaworu do pary lub gorącego płynu podaj:

• Normalną temperaturę roboczą
• Maksymalną temperaturę
• Normalne ciśnienie robocze
• Maksymalne ciśnienie
• Rodzaj medium
• Stosowane środki chemiczne do czyszczenia, jeśli dotyczy
• Wymagany materiał uszczelnienia

W przypadku zaworu określonego jako odpowiedni do pary nadal należy potwierdzić rzeczywiste ciśnienie, temperaturę i wybrane materiały uszczelniające.

8. Dobierz właściwy rozmiar zaworu i siłownika

Średnica nominalna rurociągu jest ważnym punktem wyjścia, ale nie powinna być jedynym kryterium doboru rozmiaru.

Uwzględnij również:

• Wymagane natężenie przepływu
• Dopuszczalny spadek ciśnienia
• Ciśnienie na wlocie i wylocie
• Lepkość płynu
• Częstotliwość przełączania
• Ciśnienie powietrza sterującego
• Średnicę siłownika
• Przestrzeń montażową

Zbyt mały zawór może ograniczać przepływ i powodować nadmierną stratę ciśnienia. Zbyt duży zawór może zwiększać koszty i zmniejszać stabilność sterowania przy niskim przepływie.

Do zastosowań typu otwórz/zamknij wybierz zawór, który zapewni wymagany przepływ bez nadmiernego spadku ciśnienia, a jednocześnie będzie działał niezawodnie przy dostępnym ciśnieniu powietrza sterującego.

9. Uwzględnij uderzenie hydrauliczne

Uderzenie hydrauliczne może wystąpić, gdy przepływ cieczy zostanie zatrzymany zbyt szybko. Powstały skok ciśnienia może powodować hałas, drgania, uszkodzenia uszczelnień lub obciążenia zaworów i elementów rurociągu.

Ryzyko wzrasta przy:

• Dużej prędkości przepływu cieczy
• Długich rurociągach
• Szybkim zamykaniu zaworu
• Dużych średnicach zaworów
• Mediach nieściśliwych
• Nieprawidłowym kierunku przepływu

Możliwe rozwiązania obejmują wybór odpowiedniego kierunku przepływu, zastosowanie właściwej konfiguracji siłownika, kontrolowanie szybkości odpowietrzania lub wybór większego siłownika dostosowanego do wymaganych warunków pracy.

Podając informacje do doboru zaworu, należy wspomnieć o konieczności ochrony przed uderzeniem hydraulicznym.

10. Wybierz akcesoria sterujące

Pneumatyczny zawór skośny można łączyć z akcesoriami sterującymi i monitorującymi, takimi jak:

• Pneumatyczny zawór elektromagnetyczny
• Filt­roreduktor powietrza
• Zawór redukcyjny
• Regulator przepływu
• Wyłącznik krańcowy
• Czujnik zbliżeniowy
• Urządzenie sygnalizujące położenie
• Ustawnik pozycyjny zaworu
• Ręczne sterowanie awaryjne

Siłownik jednostronnego działania jest zwykle sterowany zaworem 3/2-drogowym. Siłownik dwustronnego działania wymaga zazwyczaj zaworu 5/2-drogowego lub innego odpowiedniego układu sterowania kierunkiem przepływu.

Zawór pilotowy powinien zapewniać przepływ powietrza wystarczający dla danego rozmiaru siłownika i wymaganej szybkości przełączania.

Lista kontrolna doboru pneumatycznego zaworu skośnego

Przy składaniu zapytania ofertowego należy podać następujące informacje:

1. Medium robocze
2. Średnica nominalna zaworu
3. Typ przyłącza rurociągu
4. Wymiary gwintu, kołnierza, przyłącza do spawania lub zaciskowego
5. Ciśnienie wlotowe
6. Ciśnienie wylotowe
7. Maksymalna różnica ciśnień
8. Temperatura robocza
9. Wymagany materiał korpusu
10. Wymagany materiał uszczelnienia
11. Normalnie zamknięty, normalnie otwarty lub dwustronnego działania
12. Dostępne ciśnienie powietrza sterującego
13. Wymagany kierunek przepływu
14. Wymóg ochrony przed uderzeniem hydraulicznym
15. Częstotliwość przełączania
16. Środowisko instalacji
17. Wymagane akcesoria
18. Wielkość zamówienia
19. Wymagania dotyczące oznakowania lub opakowania OEM

Podanie pełnych danych roboczych pomaga uniknąć doboru zbyt małego siłownika lub przyłącza niedopasowanego do rurociągu.

Typowe błędy doboru

Dobór wyłącznie według średnicy rury

Dwa zawory o tej samej średnicy DN mogą mieć różne wymiary przyłączy, klasy ciśnieniowe, rozmiary siłowników i przepustowości.

Pominięcie dostępnego ciśnienia sterującego

Zawór może nie otwierać się niezawodnie, jeśli siłownik nie jest w stanie pokonać siły sprężyny i ciśnienia medium procesowego.

Założenie, że wszystkie normy gwintów lub kołnierzy są identyczne

Gwinty BSP, BSPT i NPT różnią się od siebie. Kołnierze o tej samej średnicy DN mogą również mieć różne klasy ciśnieniowe i rozstawy otworów na śruby.

Pominięcie położenia bezpiecznego

Projektant systemu musi zdecydować, czy po utracie zasilania powietrzem lub energią elektryczną zawór powinien się zamknąć, otworzyć czy pozostać sterowany pneumatycznie.

Pominięcie uderzenia hydraulicznego

Zbyt szybkie zamknięcie przepływu cieczy w rurociągu może spowodować groźny wzrost ciśnienia. Należy uwzględnić kierunek przepływu i szybkość zamykania.

Dobór uszczelnień bez sprawdzenia medium

Sama odporność na temperaturę nie gwarantuje zgodności chemicznej z medium procesowym lub środkiem czyszczącym.

Często zadawane pytania

Do czego służy pneumatyczny zawór skośny?

Służy do automatycznego otwierania i zamykania przepływu odpowiednich gazów i cieczy w instalacjach parowych, urządzeniach wodnych, maszynach napełniających, systemach czyszczących, instalacjach grzewczych i przemysłowych maszynach procesowych.

Czy wybrać zawór normalnie zamknięty czy normalnie otwarty?

Wybierz zawór normalnie zamknięty, jeśli po utracie powietrza sterującego przepływ w rurociągu powinien zostać zatrzymany. Wybierz zawór normalnie otwarty, jeśli po utracie powietrza przepływ powinien być kontynuowany. Ostateczny wybór musi być zgodny z wymogami bezpieczeństwa urządzenia.

Kiedy należy zastosować zawór skośny dwustronnego działania?

Zawór dwustronnego działania jest przydatny, gdy wymagane jest aktywne sterowanie pneumatyczne w obu kierunkach, dostępne ciśnienie sterujące jest ograniczone, przełączanie jest częste lub warunki procesu wymagają większego siłownika.

Które przyłącze jest najłatwiejsze w utrzymaniu?

Przyłącza szybkozaciskowe są wygodne, gdy wymagany jest częsty demontaż i czyszczenie. Przyłącza gwintowane sprawdzają się w kompaktowych instalacjach ogólnego przeznaczenia. Kołnierze umożliwiają znormalizowany montaż śrubowy, natomiast przyłącza do spawania zapewniają trwałe połączenie z rurociągiem.

Czy zawór skośny nadaje się do pary?

Tak, odpowiednio skonfigurowany zawór skośny może być stosowany do pary. Przed zamówieniem należy potwierdzić ciśnienie i temperaturę pary, materiał uszczelnienia, rozmiar siłownika oraz kierunek przepływu.

Czym różnią się siłowniki z tworzywa sztucznego od siłowników ze stali nierdzewnej?

Siłowniki z tworzywa sztucznego są lekkie i nadają się do wielu ogólnych zastosowań przemysłowych. Siłowniki ze stali nierdzewnej są preferowane w instalacjach poddawanych myciu, wilgotnych, narażonych na korozję lub wymagających wykonania w całości z metalu.

Czy zawór skośny może ograniczyć uderzenie hydrauliczne?

Odpowiednia konfiguracja zaworu, kierunek przepływu i kontrolowana szybkość zamykania mogą pomóc ograniczyć ryzyko uderzenia hydraulicznego. Należy ocenić ciśnienie w rurociągu, prędkość cieczy i układ instalacji.

Czy wymiary przyłączy można dostosować do potrzeb?

Wybrane wymiary końcówek do spawania, rodzaje gwintów, normy kołnierzy i przyłącza szybkozaciskowe można dostosować do wymagań projektu. Przed produkcją należy podać pełne wymiary rurociągu.

Pneumatyczne zawory skośne OEM i ODM

HOMIPNEU dostarcza pneumatyczne zawory skośne z przyłączami gwintowanymi, kołnierzowymi, do spawania i szybkozaciskowymi. Dostępne są siłowniki z tworzywa sztucznego oraz w całości ze stali nierdzewnej, przeznaczone do różnych środowisk przemysłowych.

Usługi OEM i ODM mogą obejmować:

• Niestandardowe wymiary przyłączy
• Wybrane materiały korpusu i uszczelnień
• Siłowniki normalnie zamknięte, normalnie otwarte lub dwustronnego działania
• Opcje większych siłowników
• Produkty pod marką własną
• Opakowania dostosowane do potrzeb
• Dostawę próbek
• Produkcję wielkoseryjną
• Kartony eksportowe
• Pomoc w doborze modelu

Aby umożliwić dokładny dobór, należy podać medium, temperaturę, ciśnienie procesowe, ciśnienie sterujące, średnicę nominalną, standard przyłącza, funkcję sterowania, kierunek przepływu i wymaganą ilość.