INFORMACJE TECHNICZNE

INFORMACJE TECHNICZNE
ZAWORY
Informacje ogólne
Zawory produkowane przez firmê Bürkert, mog¹ realizowaæ niemal
wszelkie, wykorzystywane w automatyzacji procesów sposoby
dzia³ania. Poni¿ej przedstawiono schematy funkcji zaworów Bürkerta
wraz z ich nazewnictwem stosowanym przez firmê oraz krótkie opisy
tych funkcji. Wyszczególnione schematy nie zawieraj¹ wskazania
napêdu zaworu, lecz tylko obrazuj¹ sposób przep³ywu medium.
Sposób dzia³ania “A”
Zawór 2/2-drogowy,
w stanie spoczynkowym zamkniêty
Sposób dzia³ania “G”
Zawór 4/2-drogowy, w stanie spoczynkowym
wejœcie P po³¹czone z wyjœciem B,
wyjœcie A odpowietrzone
Sposób dzia³ania “B”
Zawór 2/2-drogowy,
w stanie spoczynkowym otwarty
Sposób dzia³ania “H”
Zawór 5/2-drogowy, w stanie spoczynkowym
wejœcie P po³¹czone z wyjœciem B,
wyjœcie A odpowietrzone
Sposób dzia³ania “I”
Zawór 2/2-drogowy,
w stanie spoczynkowym zamkniêty,
kierunek przep³ywu dowolny
Sposób dzia³ania “P”
Zawór 5/2-drogowy, w stanie spoczynkowym
wejœcie P1 po³¹czone z wyjœciem A,
wyjœcie B odpowietrzone
Sposób dzia³ania “C”
Zawór 3/2-drogowy,
w stanie spoczynkowym
wyjœcie A odpowietrzone
Sposób dzia³ania “L”
Zawór 5/3-drogowy,
w po³o¿eniu œrodkowym
wszystkie przy³¹cza odciête
Sposób dzia³ania “D”
Zawór 3/2-drogowy,
w stanie spoczynkowym
wyjœcie A pod ciœnieniem
Sposób dzia³ania “M”
Zawór 5/3-drogowy, w po³o¿eniu œrodkowym
wejœcie P1 po³¹czone z wyjœciem A,
wejœcie P2 po³¹czone z wyjœciem B
Sposób dzia³ania “E”
Zawór 3/2-drogowy, mieszaj¹cy
w stanie spoczynkowym
wejœcie P2 otwarte, P1 zamkniête
Sposób dzia³ania “N”
Zawór 5/3-drogowy,
w po³o¿eniu œrodkowym
wyjœcie A i wyjœcie B odpowietrzone
Sposób dzia³ania “F”
Zawór 3/2-drogowy, rozdzielaj¹cy
w stanie spoczynkowym
wejœcie P po³¹czone z wyjœciem B
Sposób dzia³ania “O”
Zawór 5/3-drogowy,
w po³o¿eniu œrodkowym
wszystkie przy³¹cza odciête
Sposób dzia³ania “T”
Zawór 3/2-drogowy,
uniwersalny
Zawory elektromagnetyczne
Informacje ogólne
Zawory elektromagnetyczne s³u¿¹ do odcinania lub sterowania
przep³ywem mediów ciek³ych i gazowych.
Ze wzglêdów konstrukcyjnych i energetycznych indukowane w cewce
elektrozaworu pole magnetyczne mo¿e wywo³aæ tylko niewielk¹ si³ê
mechaniczn¹. Z tego powodu, zawory bezpoœredniego dzia³ania, w
których si³y dzia³aj¹ce na element steruj¹cy przep³ywem pochodz¹
bezpoœrednio od pola magnetycznego, s¹ przeznaczone dla ma³ych
wartoœci przep³ywu lub ciœnienia. Zwykle zawór ze standardow¹
cewk¹ o mocy ok. 8 W mo¿e zamkn¹æ przep³yw medium pod
ciœnieniem 10 bar (1 MPa), przy œrednicy nominalnej (œrednicy
gniazda zaworu) 2 mm. Zawór z cewk¹ tej samej mocy, o œrednicy
nominalnej 4 mm bêdzie pracowa³ prawid³owo przy ciœnieniu tylko 2,5
bar.
88
W zaworach przeznaczonych dla wiêkszych œrednic i ciœnieñ
roboczych, zawór elektromagnetyczny bezpoœredniego dzia³ania
wykorzystuje siê do przesterowania zaworu g³ównego, w którym
otwarcie i zamkniêcie powoduj¹ si³y hydrostatyczne. Oczywiœcie
zawór taki stanowi integraln¹ ca³oœæ i okreœlany jest mianem zaworu
elektromagnetycznego serwowspomaganego.
Poniewa¿,
jak
stwierdzono
wczeœniej,
w
zaworach
elektromagnetycznych si³y dzia³aj¹ce na elementy wykonawcze s¹
niewielkie, to s¹ one wra¿liwe na pracê z mediami lepkimi. Graniczna
wartoœæ lepkoœci, w wiêkszoœci zaworów nie przekracza 21 cSt.
Bardzo istotn¹ cech¹ zaworów elektromagnetycznych jest ich
jednokierunkowoœæ. Medium mo¿e p³yn¹æ przez zawór tylko w
kierunku oznaczonym strza³k¹ na schemacie zaworu. W ¿adnym
wypadku nie wolno zamieniaæ pod³¹czeñ do zaworu.
INFORMACJE TECHNICZNE
Zawory elektromagnetyczne bezpoœredniego dzia³ania
Charakteryzuje je krótki czas zadzia³ania, rzêdu kilkunastu do
kilkudziesiêciu milisekund. Z tego powodu doskonale nadaj¹ siê do
uk³adów dozowania œciœle okreœlonych dawek albo odcinania gazów
palnych. Posiadaj¹ tak¿e niewielk¹ iloœæ czêœci wewnêtrznych, przez
co s¹ bardziej bezawaryjne ni¿ zawory serwowspomagane.
W standardowym zaworze z rdzeniem umieszczonym w osi cewki,
nie ma ¿adnych uszczelnieñ, które nara¿one s¹ na œcieranie. Rdzeñ
i tuleja wewnêtrzna cewki s¹ wykonane z materia³ów wysokiej jakoœci
i s¹ pasowane bardzo luŸno. Zawory tego typu produkowane przez
Bürkerta zwykle nie wymagaj¹ smarowania. Je¿eli jednak
zanieczyszczenia sta³e, zawarte w medium dostan¹ siê pomiêdzy
rdzeñ i tulejê wewnêtrzn¹ cewki, to mog¹ spowodowaæ wadliw¹ pracê
zaworu, a nawet zablokowaæ zawór.
Wady te prawie ca³kowicie wyeliminowano w zaworach ze zwor¹
wahliw¹ i membran¹ oddzielaj¹c¹, np. typu 330 i 331. Medium
wchodzi w nich w kontakt tylko z membran¹ i wnêtrzem korpusu.
Maj¹ one nieznacznie mniejsz¹ ¿ywotnoœæ (ok. 3 mln cykli pracy) od
zaworów z rdzeniem zanurzonym w medium ¿ywotnoœæ (ok. 5 mln
cykli) lecz prawdopodobieñstwo awarii w tym okresie jest minimalne.
St¹d zawory typu 330 i 331 posiadaj¹, jako jedne z nielicznych
certyfikaty “morskie” (np. GL) i zalecane s¹ szczególnie tam, gdzie
przypadkowa awaria mog³aby spowodowaæ du¿e straty lub naraziæ
czyjeœ zdrowie.
¯ywotnoœæ zaworów bezpoœredniego dzia³ania jest znacznie wiêksza
ni¿ zaworów serwowspomaganych i w przypadku niektórych
konstrukcji przekracza 100 mln (!!!) cykli roboczych.
Je¿eli zawór ma pracowaæ z medium nietypowym, którego producent
nie wyszczególni³ w danych katalogowych, to nale¿y dobraæ materia³y,
z których wykonany jest zawór. Najlepiej zwróciæ siê w tej sprawie do
przedstawiciela technicznego.
Nale¿y równie¿ pamiêtaæ, ¿e przeciêtna ¿ywotnoœæ wiêkszoœci
zaworów elektromagnetycznych serwowspomaganych wynosi kilkaset
tysiêcy cykli pracy.
W porównaniu z bezpoœredniego dzia³ania maj¹ one jeszcze jedn¹
wadê – d³ugi czas zadzia³ania. W niektórych zaworach dochodzi on
nawet do kilku sekund.
Zawory sterowane pneumatycznie
(z si³ownikiem pneumatycznym)
Informacje ogólne
Zawory sterowane pneumatycznie s¹ zaworami bezpoœredniego
dzia³ania, tzn. si³a pochodz¹ca od ciœnienia powietrza steruj¹cego
jest przenoszona bezpoœrednio na element odcinaj¹cy zaworu.
Najczêœciej stosowanymi zaworami sterowanymi pneumatycznie s¹
zawory: grzybkowe, membranowe i kulowe.
Zawieraj¹ znacznie mniej delikatnych czêœci ni¿ zawory
elektromagnetyczne, co czyni je znacznie bardziej odpornymi na
media lepkie i zanieczyszczone. Dla przyk³adu zawory Bürkerta serii
2000 mog¹ pracowaæ z mediami o lepkoœci do 600 cSt (mm 2/s).
Zawory grzybkowe
Standardowo
posiadaj¹
uszczelnienia
teflonowe
(PTFE),
o
umo¿liwiaj¹ce pracê przy temperaturze medium do 180 C.
Zawory grzybkowe maj¹ okreœlony kierunek przep³ywu medium: “pod
grzybek” (zawory z grzybkiem przeciwbie¿nym), gdzie medium p³ynie
w kierunku przeciwnym do kierunku zamykania grzybka i
“z
grzybkiem” (zawory z grzybkiem wspó³bie¿nym), gdzie medium p³ynie
w kierunku zgodnym z kierunkiem zamykania grzybka.
Zawory z grzybkiem wspó³bie¿nym przeznaczone s¹ do sterowania
przep³ywem gazów i pary oraz cieczy o ma³ym ciœnieniu i niewielkiej
prêdkoœci przep³ywu (np. na wyp³ywie grawitacyjnym ze zbiorników).
Przep³yw cieczy z du¿¹ prêdkoœci¹ powoduje gwa³towne domkniêcie
grzybka przy zamykaniu zaworu i wywo³anie tzw. uderzenia
hydraulicznego, które mo¿e doprowadziæ do zniszczenia zaworu i
ruroci¹gu. Wady tej nie posiadaj¹ zawory z grzybkiem
przeciwbie¿nym, które mog¹ pracowaæ zarówno na cieczach, jak i
gazach i parze. S¹ jednak znacznie dro¿sze od zaworów z grzybkiem
wspó³bie¿nym ze wzglêdu na koniecznoœæ stosowania silniejszych, a
co za tym idzie wiêkszych napêdów.
¯ywotnoœæ zaworów grzybkowych Bürkerta serii 2000 wynosi, w
zale¿noœci od warunków pracy, od 2 do 5 mln cykli roboczych.
Zawory elektromagnetyczne serwowspomagane
S¹ stosowane tam, gdzie nie mo¿na zastosowaæ zaworów
bezpoœredniego dzia³ania. Maj¹ jednak wiele wad i warto zastanowiæ
siê nad innymi rozwi¹zaniami. Jedn¹ z podstawowych niedogodnoœci
stwarza koniecznoœæ wywo³ania ró¿nicy ciœnieñ, niezbêdnej do
wywo³ania si³ hydrostatycznych. W danych technicznych mo¿na
znaleŸæ informacjê typu: ciœnienie pracy 0,2 – 16 bar. Oznacza ona,
¿e aby zawór zadzia³a³, niezbêdna jest ró¿nica ciœnieñ, co najmniej
0,2 bar. Je¿eli ró¿nica ciœnieñ bêdzie mniejsza, zawór nie zadzia³a.
Maksymalne ciœnienie pracy takiego zaworu wynosi 16 bar.
Istniej¹ tak¿e zawory serwowspomagane, które nie wymagaj¹ ró¿nicy
ciœnieñ do zadzia³ania. Okreœla siê je mianem zaworów
serwowspomaganych z wymuszonym podnoszeniem elementu
roboczego (membrany lub t³oka). Gdy istnieje ró¿nica ciœnieñ, zawory
te dzia³aj¹, jak omawiane poprzednio. Gdy po obu stronach zaworu
nie wystêpuje ró¿nica ciœnieñ, to element roboczy podnoszony jest
przez rdzeñ zaworu bezpoœredniego dzia³ania za poœrednictwem
uk³adu elastycznego, tzn. umo¿liwiaj¹cego najpierw pe³ne otwarcie
gniazda zaworu pilotuj¹cego (bezpoœredniego dzia³ania).
Istotny jest prawid³owy i przemyœlany dobór zaworów z tej grupy.
Firma Bürkert rekomenduje wiele zaworów do typowych zastosowañ.
Wiele k³opotów mo¿e jednak sprawiæ dobrania zaworu do pracy w
warunkach nietypowych.
Przede wszystkim nale¿y stwierdziæ czy medium, którym bêdzie
sterowa³ zawór nie jest zbyt gêste (w wiêkszoœci przypadków max.21
cSt = 21 mm2/s).
Przy wyborze zaworów nale¿y równie¿ dobraæ odpowiednio, œrednicê
nominaln¹.
Bardzo
czêsto
ruroci¹gi
technologiczne
s¹
przewymiarowane, tzn. œrednica nominalna jest wiêksza, ni¿ wynika
to z obliczeñ uwzglêdniaj¹cych opory liniowe i miejscowe. Dlatego
dopuszczalne jest zwê¿enie w miejscu zamontowania zaworu, jeœli
tak wyniknie z obliczeñ.
Dane techniczne ka¿dego zaworu opisanego w tym katalogu,
zawieraj¹ wartoœæ wspó³czynnika Kv. Jest to wielkoœæ przep³ywu
3
wyra¿ona w m /h, powoduj¹ca spadek ciœnienia na zaworze
wynosz¹cy 1 bar i mierzona przy ciœnieniu przed zaworem równym 6
bar. Wartoœæ tego wspó³czynnika nale¿y traktowaæ jako maksymalny
przep³yw, który mo¿e wyst¹piæ w ruroci¹gu.
Z kolei, temperatury medium i otoczenia nie mog¹ przekraczaæ
wartoœci podanych przez producenta. Firma Bürkert podaj¹c
parametry pracy, gwarantuje d³ugotrwa³¹ i bezawaryjn¹ pracê, nawet
przy stale utrzymuj¹cych siê warunkach ekstremalnych. Nie wolno
jednak, nawet minimalnie, przekraczaæ wartoœci dopuszczalnych,
gdy¿ spowoduje to drastyczne obni¿enie trwa³oœci urz¹dzenia lub
nawet jego natychmiastowe zniszczenie.
Zawory membranowe
S¹ to zawory o konstrukcji predystynuj¹cej je do pracy z cieczami
lepkimi, zanieczyszczonymi du¿ymi cz¹stkami sta³ymi, a tak¿e
mediami bardzo czystymi, sterylnymi, spo¿ywczymi, itp. Zalety
konstrukcji stanowi¹: ³agodnie zakrzywiony przep³yw przez zawór,
brak ostrych przejœæ miêdzy p³aszczyznami wewnêtrznymi, co
uniemo¿liwia wytr¹canie siê osadów, du¿a powierzchnia styku w
miejscu odciêcia przep³ywu, która umo¿liwia szczelne zamkniêcie,
nawet wtedy, gdy pod uszczelnienie dostanie siê cz¹stka sta³a.
Zawory membranowe maj¹ jednak mniejsz¹ ¿ywotnoœæ ni¿ zawory
grzybkowe. Wynosi ona od kilkuset tysiêcy do miliona cykli
roboczych. Najs³abszym elementem zaworu jest membrana. Podlega
ona jednak ³atwej wymianie i dziêki temu ¿ywotnoœæ zaworu mo¿na
znacznie wyd³u¿yæ.
89
Zawory kulowe
Zalet¹ ich jest bardzo ma³y opór przep³ywu, a co za tym idzie wysoki
wspó³czynnik Kv. Zawór kulowy, w sensie elementu wykonawczego,
mo¿e pracowaæ przy du¿ych ciœnieniach. Wymaga jednak do
sterowania napêdu obrotowego, który jest bardziej skomplikowany, a
co za tym idzie bardziej zawodny ni¿ napêd liniowy.
Napêd produkowany przez Bürkerta wykonany jest z wysokiej jakoœci
tworzyw sztucznych. Zawory kulowe posiadaj¹ stosunkowo nisk¹
¿ywotnoœæ, która wynosi ok. 200 – 300 tys. cykli roboczych.
Niska, w porównaniu z innymi typami zaworów, ¿ywotnoœæ wynika z
bardzo trudnych warunków pracy uszczelnienia. Czas pracy zaworu
skraca siê znacznie, gdy w p³yn¹cym przez zawór medium zawarte
s¹ cz¹stki sta³e. Dostaj¹ siê one pomiêdzy uszczelnienie i kulê,
wbijaj¹ w materia³ uszczelnienia i wycieraj¹ powierzchniê kuli.
INFORMACJE TECHNICZNE
PRZEP£YWOMIERZE
MATERIA£Y USZCZELNIEÑ
Instalacja sensorów i przetworników przep³ywu
Materia³y uszczelniaj¹ce
Zalecane d³ugoœci prostych odcinków pomiarowych powinny wynosiæ
10xD przed i 3xD za przep³ywomierzem.
Aby uzyskaæ najlepsz¹ dok³adnoœæ, w zale¿noœci od konstrukcji rury,
niezbêdne odcinki mog¹ byæ wiêksze lub mo¿na zastosowaæ
laminaryzatory przep³ywu. Dla uzyskania dalszych informacji, patrz
EN ISO 5167-1 lub do podrêcznika u¿ytkownika.
NBR:
EPDM:
FPM:
PTFE:
Odporne na mechaniczne zu¿ycie, jak te¿ na oleje
i t³uszcze.
Odporne na zasady i kwasy w œrednich stê¿eniach.
Uszczelnienie wysokiej jakoœci dla cieczy, przy których
NBR i EPDM nie wytrzymuj¹.
Odporny praktycznie na wszystkie ciecze.
Zastosowania
W przypadku specjalnych zastosowañ prosimy o kontakt.
PARA
Czêsto zachodzi potrzeba okreœlenia ile pary w [kg] przep³ywa przez
zawór. Podane poni¿ej tabele pozwalaj¹ okreœlenie przep³ywu pary
nasyconej (nie przegrzanej) o okreœlonej temperaturze, a co za tym
idzie o okreœlonym ciœnieniu, przy za³o¿onym spadku ciœnienia na
zaworze i przy znanym wspó³czynniku Kv
120 oC (p1=1,985 bar)
p2 [bar]
∆p [bar]
DN
13
20
25
32
Kv
4,2
8,0
19,0
27,5
1,8
0,2
59
113
268
387
1,6
1,2
0,4
0,8
S t r u m i e ñ p a r y [ kg / h ]
79
96
150
183
356
435
516
630
1,0
≥1,0
2,4
2,0
1,2
1,6
S t r u m i e ñ p a r y [ kg / h ]
153
179
292
340
694
808
1004
1169
1,8
≥1,8
98
187
444
642
140 oC (p1=3,614 bar)
p2 [bar]
∆p [bar]
DN
13
20
25
32
Kv
4,2
8,0
19,0
27,5
2,8
0,8
117
222
528
764
189
360
855
1238
160 oC (p1=6,181 bar)
p2 [bar]
∆p [bar]
DN
13
20
25
32
Kv
4,2
8,0
19,0
27,5
5,5
0,5
158
300
713
1031
5
4
1
2
S t r u m i e ñ p a r y [ kg / h ]
216
274
411
522
976
1239
1413
1793
3
≥3
292
555
1319
1909
180 oC (p1=10,027 bar)
p2 [bar]
∆p [bar]
DN
13
20
25
32
Kv
4,2
8,0
19,0
27,5
9
1
8
2
281
536
1273
1842
374
712
1690
2446
90
7
3
S t r u m i e ñ p a r y [ kg / h ]
426
812
1929
2792
6
4
6
≥5
454
865
2055
2974
462
880
2089
3024
INFORMACJE TECHNICZNE
Wykres zale¿noœci ciœnienia (absolutnego) pary nasyconej od temperatury
Modyfikacje
Zastrzegamy sobie prawo do zmian technicznych bez uprzedzenia.
Dane zawarte w tym katalogu mog¹ ulegaæ zmianom i dlatego nie
stanowi¹ podstawy do ewentualnych reklamacji.
91