Schuifafsluiters, een product van de industriële revolutie, hebben lange tijd een dominante positie in de industrie ingenomen, ondanks de historische aanwezigheid van vele andere kleppen, zoals klepafsluiters en plugkleppen. Echter, in de afgelopen jaren, schuifafsluiters hebben te maken gehad met toenemende concurrentie van kogelkranen en vlinderkleppen, die een groter marktaandeel hebben veroverd.
In tegenstelling tot kogelkranen, plug kleppen, En vlinderkleppen, schuifafsluiters hebben een uniek sluitmechanisme. Het sluitelement, poort of schijf, beweegt lineair door meerdere rotaties van de steel of spil. Het stijgt op vanaf het pad en komt de bovenkant van de klep binnen (motorkap genoemd). Deze kleppen, lineair openend, worden ook wel multiturn- of lineaire kleppen genoemd, verschillend van de kwartslagkleppen waarbij de steel draait 90 graden, meestal zonder te stijgen.
Schuifafsluiters zijn verkrijgbaar in verschillende materialen en drukwaarden, met maten variërend van zo klein als NPS ½ inch tot zo groot als NPS 144 inches, geschikt voor een breed spectrum aan toepassingen. Het overheersende ontwerp voor schuifafsluiters bestaat uit componenten die zijn vervaardigd door middel van gieten, smeden, of lassen, waarbij het gietontwerp de dominante is.
Een opmerkelijk aspect van schuifafsluiters is hun vermogen om volledig te openen, waardoor vrijwel geen obstructie of wrijving op het stroompad ontstaat. De stromingsweerstand die wordt geboden door volledig geopende schuifafsluiters is ongeveer gelijk aan die van een pijpleidinggedeelte met dezelfde poortgrootte. Vervolgens, schuifafsluiters worden nog steeds veel gebruikt in afsluit- of aan/uit-toepassingen. In sommige klepterminologie, schuifafsluiters worden ook wel klepafsluiters genoemd.
Echter, schuifafsluiters zijn mogelijk niet de beste keuze voor het regelen van de stroom of voor werking in een andere richting dan volledig open of volledig gesloten. Het gebruik van gedeeltelijk open schuifafsluiters voor smoring of stroomregeling kan leiden tot schade aan de schuif of klepzittingring als gevolg van botsingen in de turbulente stromingsomgeving die ontstaat wanneer deze gedeeltelijk open is.
Gate Valve Internals-structuren
Hoewel de meeste schuifafsluiters er qua uiterlijk hetzelfde uitzien, hun interne ontwerpen kunnen variëren. De meeste schuifafsluiters bestaan uit een huis en een motorkap, waarbij de motorkap een sluitelement bevat dat een poort of schijf wordt genoemd. Het sluitelement is verbonden met de stuurpen en loopt door de motorkap, uiteindelijk verbonden met een handwiel of ander aandrijfapparaat voor steelbediening. De druk rond de steel wordt beperkt door de pakking die in de pakkingbus of kamer wordt samengedrukt.
Interne schuifafsluiter, niets te maken met de dunheid of pasvorm van de klep, verwijzen naar onderdelen in de klep die aanzienlijke spanningen ondergaan of onderhevig zijn aan ernstige erosie en corrosie. Bij schuifafsluiters, de binnenkant bestaat uit de stengel, schijf zitgedeelte, lichaamszitting, en achterbank. Gemeenschappelijke bronzen of koperen kleppen hebben doorgaans een binnenwerk dat is gemaakt van hetzelfde materiaal als het lichaam en de motorkap. Gietijzeren en nodulair gietijzeren kleppen maken gebruik van volledig ijzeren interne onderdelen of bronzen interne onderdelen.
Stalen afsluiters kunnen worden voorzien van diverse inwendige materialen, inclusief wolfraamchroom-kobaltlegering, Hastelloy-legering, 316ss, 347ss, Monel-legering, en legering 20, vaak gebruikt voor interne schuifafsluiters.
Schuifafsluiterschijfontwerp
De kern van schuifafsluiters is het afsluitelement, die in twee uitvoeringen verkrijgbaar is: wig en parallelle schijfzitting. Het wigontwerp, populair sinds de uitvinding door de Britse ingenieur James Nasmyth in 1843, maakt gebruik van een poort met een licht hellende hoek die overeenkomt met de hoek van de lichaamszitplaats voor een goede afsluiting. Wigkleppen bevestigen de poort stevig in de zitting door torsie uit te oefenen.
Er zijn drie soorten wigpoortontwerpen:
- Stevige wig, de oudste en historisch voorkomende, was op een gegeven moment bijna universeel. Echter, het mist flexibiliteit en kan vastlopen in de stoel als gevolg van extreme temperatuurschommelingen of leidingspanningen die vervorming veroorzaken. Massieve wigpoorten blijven standaardconfiguraties voor brons, gietijzer, watervoorziening, en compacte koolstofstalen kleppen (API 602 type).
- Volledig flexibele wig is extreem flexibel, zich zonder beperkingen aanpassen aan temperatuurveranderingen en ongunstige leidingspanningen door het toevoegen van groeven of sleuven rond de omtrek. Flexibele ontwerpen zijn gemakkelijker te vervaardigen, het compenseren van kleine onvolkomenheden in het zitoppervlak met de flexibiliteit van de poort. Tot op heden, flexibele wigontwerpen zijn het meest voorkomende type bij industriële schuifafsluiters.
- De gespleten wig bestaat uit een tweedelig ontwerp, met bijpassende gezichten op de achterkant van elke poort. Deze bijpassende vlakken maken een gelijkmatige overdracht van de neerwaartse stuwkracht naar het poortoppervlak en de zitting mogelijk. Dit flexibele ontwerp voorkomt ook interferentie veroorzaakt door thermische uitzetting. Echter, gesplitste ontwerpen hebben een keerzijde: bij vuile toepassingen, Er kunnen resten of vuil tussen de helften klonteren, waardoor een verkeerde uitlijning of zelfs verstopping ontstaat. Ontwerpen met gespleten wiggen zijn gebruikelijk bij roestvrijstalen en hooggelegeerde kleppen, evenals vele kleine bronzen ventielen.
Wigpoorten worden geleid door groeven of ribben die aan het kleplichaam zijn gegoten of gelast en door de zitting worden geleid. Deze wiggeleidingsinrichtingen zorgen ervoor dat de uitlijning tijdens het openen of sluiten behouden blijft, voorkomen dat er tijdens deze processen op de stroomafwaartse stoel wordt geschoven.
Een andere klepschijfstijl voor schuifafsluiters is het ontwerp met parallelle schijfzittingen. Parallelle zittingen kunnen veren installeren voor een strakkere afdichting of een betrouwbare afdichting in stroomopwaartse richting vormen. Parallelle stoel is een positionele stoel; de positie van de poort bepaalt de afdichtende werking, in plaats van de grootte van de kracht (koppel) aangebracht door de steel op de poort.
Carrosserie-/motorkapontwerp
Schuifafsluiters bestaan doorgaans uit twee hoofdonderdelen: de carrosserie en de motorkap, vormt de drukhoudende schaal van de schuifafsluiter. Er zijn verschillende ontwerpen voor de interface tussen deze twee componenten.
- Schroefdraadverbindingen zijn het eenvoudigste ontwerp, maar worden alleen goedkoop gebruikt, bronzen lagedrukkleppen.
- Verbindingsverbindingen worden ook voornamelijk gebruikt voor bronzen kleppen, maar het ontwerp van de verbinding zorgt voor een eenvoudigere demontage, het vergemakkelijken van onderhoud en reparatie.
- Geboute motorkapverbindingen zijn de meest populaire verbindingen, gebruikt voor de overgrote meerderheid van schuifafsluiters in de hedendaagse industriële toepassingen. In tegenstelling tot motorkappen met schroefdraad en unie, Voor geschroefde motorkapverbindingen zijn pakkingen nodig om de verbinding tussen carrosserie en motorkap af te dichten.
- Drukafdichtingsverbindingen worden geactiveerd door vloeistofdruk in het klephuis die inwerkt op een wig van zacht ijzer of grafiet die tussen het huis en de motorkap wordt gestoken. In drukafdichtingskleppen, hoe hoger de druk in de lichaamsholte, hoe groter de kracht op de pakking. Drukafdichtingskappen worden veel gebruikt bij hoge druk, toepassingen bij hoge temperaturen, zoals in de energiesector.
- Gelaste motorkapverbindingen zijn een zeer populaire huis-/kapverbinding voor compacte stalen kleppen, variërend in grootte van ½ inch tot 2 inches en drukwaarden van 800 naar 2500, waarvoor geen demontage nodig is.
Materialen en normen
Staal en ijzer zijn de meest gebruikte materialen in de schuifafsluiterconstructie. Staalmaterialen zijn geschikt voor de meeste industriële toepassingen, terwijl ijzermaterialen geschikt zijn voor toepassingen zoals water, afvalwater, en verwarming, ventilatie, en airconditioning (HVAC). Andere veelgebruikte constructiematerialen voor schuifafsluiters zijn roestvrij staal, bronzen, en hooggelegeerde materialen zoals Hastelloy en chroom-nikkel-ijzerlegeringen.
Betreffende het ontwerp en de constructienormen van schuifafsluiters, binnenlandse normen omvatten nationale normen GB en GB/T, evenals de industriestandaarden JB en JB/T, samen met groepsstandaarden en ondernemingsstandaarden. Internationaal, normen zijn opgesteld door organisaties zoals het American Petroleum Institute (API), de Fabrikantenstandaardisatiemaatschappij (MSS), de Amerikaanse Water Works Association (AWWA), en de American Society of Mechanical Engineers (ASME).
Deelmarkten voor schuifafsluiters
Hoewel kwartslagkleppen in het verleden een aanzienlijk deel van de markt voor schuifafsluiters hebben veroverd 50 jaar, sommige industrieën zijn nog steeds sterk afhankelijk van schuifafsluiters, inclusief de aardolie- en aardgasindustrie. Ondanks de vooruitgang op het gebied van kogelkranen in aardgasleidingen, pijpleidingen voor ruwe olie of vloeistoffen blijven het bolwerk van schuifafsluiters met parallelle zittingen. In grotere kleppen, schuifafsluiters blijven voor de meeste toepassingen de primaire keuze, inclusief de raffinage-industrie. Stabiliteit in ontwerp en economische totale kosten zijn cruciale factoren die de acceptatie van deze kleppen beïnvloeden.
Qua toepassing, veel procesindustrieën gebruiken temperaturen die hoger zijn dan de veilige werktemperatuur van polytetrafluorethyleen (PTFE), het materiaal van de hoofdzitting voor drijvende kogelkranen. Hoogwaardige vlinderkleppen en kogelkranen met metalen zitting worden steeds vaker gebruikt bij raffinagetoepassingen, hoewel hun totale kosten doorgaans hoger zijn dan die van schuifafsluiters. In de watersector, ijzeren schuifafsluiters domineren nog steeds, kosteneffectief en duurzaam gebleken, zelfs in ondergrondse toepassingen.
De energie-industrie maakt gebruik van gelegeerde schuifafsluiters voor toepassingen met extreem hoge druk en temperatuur. Ondanks de opkomst van enkele nieuwe klepafsluiters met Y-patroon en kogelkranen met metalen zitting, ontworpen voor smoringdiensten, schuifafsluiters blijven de voorkeur genieten in de nutssector.
Vandaag, schuifafsluiters, bekend om hun hoge kosteneffectiviteit, blijven de primaire keuze voor veel servicetoepassingen. Mark Twain ooit gezegd, “De berichten over mijn dood zijn enorm overdreven.” Terwijl kogelkranen, plug kleppen, en vlinderkleppen hebben hun marktaandeel de afgelopen decennia uitgebreid, de al lang bestaande schuifafsluiter vormt geen uitzondering op het sentiment van Twain – geruchten over de ondergang ervan zijn sterk overdreven!