Klucz wyboru typów połączeń końcowych zaworów dla przemysłu

W sercu każdego systemu kontroli przepływu znajduje się zawór, a sposób, w jaki zawory łączą się z systemami rurociągów, ma kluczowy wpływ na bezpieczeństwo, niezawodność i efektywność konserwacji. Z licznymi opcjami połączeń końcowych zaworów dostępnymi, inżynierowie często stają przed wyzwaniami związanymi z wyborem. Niniejsza analiza bada charakterystykę, zalety i ograniczenia różnych metod połączeń zaworów, jednocześnie dostarczając praktycznych wskazówek dotyczących wyboru.

Wybór odpowiedniego połączenia zaworu wymaga starannej oceny wielu czynników technicznych:

• Ciśnienie znamionowe: Podstawowy czynnik wyboru. Różne połączenia wykazują różne tolerancje ciśnieniowe, wymagając weryfikacji, czy wybrana metoda może wytrzymać maksymalne ciśnienie w systemie z odpowiednim marginesem bezpieczeństwa. Systemy wysokociśnieniowe zazwyczaj wymagają połączeń spawanych lub kołnierzowych, podczas gdy opcje gwintowane nadają się do zastosowań niskociśnieniowych.
• Zapobieganie wyciekom: Skuteczne uszczelnienie pozostaje najważniejsze. Połączenia spawane oferują doskonałe uszczelnienie, ale wiążą się z wyższymi kosztami instalacji. Połączenia gwintowane i zaciskowe wymagają uszczelniaczy lub uszczelek dla prawidłowego zamknięcia płynu.
• Efektywność instalacji: Połączenia gwintowane i zaciskowe umożliwiają szybszą instalację w porównaniu z alternatywami spawanymi wymagającymi specjalistycznego sprzętu. Systemy wymagające częstej konserwacji mogą korzystać z połączeń kołnierzowych lub zaciskowych.
• Stabilność mechaniczna: Sztywność połączenia bezpośrednio wpływa na stabilność systemu. Połączenia spawane i kołnierzowe zapewniają doskonałe zakotwiczenie w porównaniu z połączeniami gwintowanymi, które często wymagają dodatkowego wsparcia.
• Dostępność konserwacyjna: Jako elementy podatne na zużycie, zawory wymagają okresowych przeglądów. Łatwo odłączane połączenia (kołnierzowe, zaciskowe) minimalizują przestoje i koszty konserwacji.
• Zarządzanie zapasami: Standaryzacja typów połączeń w systemach upraszcza kontrolę zapasów i zmniejsza złożoność zaopatrzenia bez uszczerbku dla wydajności.
• Zgodność z przepisami: Normy branżowe (ANSI, ASME, DIN) nakazują określone specyfikacje połączeń w celu zapewnienia bezpieczeństwa systemu i zgodności z przepisami.
• Ograniczenia wagowe/wymiarowe: Aplikacje lotnicze i mobilne priorytetowo traktują lekkie, kompaktowe połączenia, aby spełnić surowe budżety wagowe.
• Kwestie kosztowe: Całkowita analiza kosztów musi obejmować materiały, instalację i koszty konserwacji w całym cyklu życia, jednocześnie spełniając wymagania techniczne.

Połączenia gwintowane zapewniają kompaktowe, łatwe w instalacji rozwiązania, w których zawory zazwyczaj posiadają gwinty żeńskie łączące się z gwintami męskimi rur. Specjalistyczne konstrukcje mogą zawierać gwinty męskie lub mieszane konfiguracje. Znormalizowane specyfikacje gwintów zapewniają kompatybilność:

• NPT (National Pipe Taper): Amerykański standardowy gwint stożkowy opierający się na deformacji gwintu w celu uszczelnienia, wymagający taśmy do rur lub uszczelniacza dla integralności płynu. Zdefiniowany przez ANSI/ASME B1.20.1 obejmujący od 1/16" do 24", chociaż rozmiary przekraczające 4" zazwyczaj wykorzystują kołnierze.
• BSPT (British Standard Pipe Taper): Podobny do NPT, ale z kątem gwintu 55° w porównaniu do 60° w NPT. Chociaż gwinty męskie NPT mogą mechanicznie łączyć się z żeńskimi BSPT, niedopasowanie kątowe uniemożliwia niezawodne uszczelnienie.
• BSPP (British Standard Pipe Parallel): Gwinty proste wymagające O-ringów lub uszczelek do uszczelniania poprzez kompresję, a nie deformację gwintu.

• Spawanie gniazdowe: Zawiera porty zaworów nieco większe niż średnica zewnętrzna rury, ze spawaniem wykonywanym wokół obwodu gniazda. Powszechne dla rurociągów poniżej 2", oferujące niezawodne uszczelnienie. Niektóre zawory zawierają radiatory w celu ochrony elementów wewnętrznych podczas spawania.
• Spawanie doczołowe: Wymaga dopasowania średnic rur i zaworów z fazowanymi krawędziami tworzącymi rowek V do spawania. Zapewnia solidne uszczelnienie dla systemów o małej średnicy z podobnymi względami ochrony cieplnej.
• Lutowanie twarde: Powszechne w instalacjach wodno-kanalizacyjnych w budynkach mieszkalnych, ta metoda podgrzewa gniazda zaworów, jednocześnie nakładając metal wypełniający, który działa kapilarnie wokół połączenia. Tworzy trwałe połączenia odporne na uderzenia hydrauliczne i cykle termiczne.
• Klej rozpuszczalnikowy: Używany z systemami PVC/CPVC, gdzie klej chemicznie łączy elementy w trwałe zespoły. Wymaga obrotu o ćwierć obrotu podczas wkładania w celu uzyskania optymalnego wiązania.

Kołnierze umożliwiają serwisowe połączenia zgodnie ze standardami branżowymi, takimi jak ANSI/ASME B16.5 (USA) i DIN EN 1092-1/ISO 7005 (Europa):

• ANSI/ASME B16.5: Klasyfikuje kołnierze według ciśnienia znamionowego (150# do 2500#) z okręgami śrub o rozmiarach od 1/2" do 24". Typowe rodzaje powierzchni obejmują powierzchnię podniesioną (RF) z wystającymi powierzchniami uszczelniającymi.
• Normy DIN/ISO: Używają oznaczeń DN (średnica w mm) i PN (ciśnienie w barach) obejmujących DN10-DN2000 i PN2.5-PN100.
• Styl Lug: Zawiera otwory na śruby z gwintem akceptujące śruby z przeciwległych kołnierzy, odpowiednie do pracy w ślepym zaułku.
• Styl Wafer: Powszechne dla zaworów motylkowych, umieszczone między kołnierzami za pomocą śrub przelotowych bez gwintowanego połączenia.
• Tri-Clamp: Higieniczne połączenia wykorzystujące zawiasowe zaciski ściskające uszczelki między rowkowanymi kołnierzami, z wariantami obejmującymi konstrukcje z pojedynczym/podwójnym zawiasem.
• SAE J518: Hydrauliczny standard kołnierzy z konstrukcjami dzielonymi lub jednoczęściowymi z rowkami O-ring, sklasyfikowanymi jako Kod 61 (3000psi) lub Kod 62 (6000psi).

• Tradycyjne zaciskowe: Wykorzystuje tuleje i nakrętki zaciskowe, które odkształcają się w stosunku do rury i korpusu zaworu po dokręceniu, powszechne w domowych liniach wodnych.
• Push-to-Connect: Umożliwia montaż bez użycia narzędzi za pomocą wewnętrznych O-ringów i pierścieni chwytających, które zabezpieczają rury, jednocześnie umożliwiając odłączenie kołnierza zwalniającego.
• Wąż z zadziorami: Proste połączenia niskociśnieniowe, w których rozciągnięty wąż chwyta zadziory zaworu, opcjonalnie wzmocnione opaskami zaciskowymi.

Zawierające nakrętki gwintowane, które łączą końce zaworów ze złączkami rur (spawane, klejone lub gwintowane), złączki ułatwiają demontaż zaworu w celu konserwacji bez zakłócania rurociągów.

Zawiera płaskie powierzchnie montażowe z zagłębionymi O-ringami, które uszczelniają się w stosunku do portów kolektora po przykręceniu. Powszechne w systemach pneumatycznych, takich jak instalacje zaworów elektromagnetycznych NAMUR.