Pneumatische Förder Ventile: Druckabfall, Luftkosten und Auswahl

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Die meisten pneumatischen Fördersysteme werden vom Gebläse rückwärts ausgelegt. Der Rohrdurchmesser wird berechnet, die Bögen werden gezählt, der Filter wird dimensioniert und die Ventile werden in den verbleibenden Raum eingepasst. Dann läuft das System mit 20 Prozent mehr Luft als die Berechnung versprochen hat, und das Ventil wird verdächtigt. Diese Anmerkung handelt davon, wohin dieser Druck tatsächlich geht, was jeder Ventiltyp hinzufügt und wie man zwei Optionen vergleicht, bevor man kauft, statt nach der Inbetriebnahme.

Warum das Ventil normalerweise zuletzt dimensioniert wird

Ein Ventil ist ein kleines Element in einer langen Leitung, und in einem Dünnphasensystem ist es wirklich nur ein kleiner Teil des gesamten Druckbudgets. Das Problem ist, dass es der Teil mit der am wenigsten vorhersehbaren Geometrie ist. Rohr ist Rohr: Ein Hersteller kennt die Nennweite und den Biegeradius. Ein Ventil hat ein Gehäuse, einen Sitz, einen Antrieb, ein Hindernis im Strömungsweg und, bei einer Weiche, einen Abzweig, der die Richtung des Materials ändert. All das befindet sich in der Leitung, und nichts davon erscheint in der Berechnung der pneumatischen Förderung, es sei denn, jemand fügt es dort ein.
Das Ergebnis ist ein System, bei dem das Gebläse für einen Druck gewählt wird, den die Leitung tatsächlich nicht liefert. Die übliche schnelle Lösung besteht darin, das Luftvolumen zu erhöhen, was die Geschwindigkeit erhöht, was den Verschleiß an jedem Bogen stromabwärts des Ventils erhöht. So wird aus einem Druckabfallproblem achtzehn Monate später ein Wartungsproblem.

Zwei Förderarten, zwei unterschiedliche Ausgangsbedingungen

Ein Druckabfall bedeutet nur etwas im Vergleich zu einem Referenzwert, und der Referenzwert wird durch den Förderbetrieb eingestellt.

Dünnphase

Hohe Geschwindigkeit, geringe Feststoffbeladung und ein Systemdruck, der normalerweise unter 1 bar liegt. Das Material bewegt sich in Suspension mit etwa 15 bis 30 m/s, und der Druck fällt entlang der Leitung ziemlich gleichmäßig ab, da die Reibung verteilt ist. In diesem Betrieb kann ein Ventil für einige Prozent des Gesamtwerts verantwortlich sein, aber da das gesamte System unter niedrigem Druck steht, machen einige Prozent den Unterschied zwischen einem Standardgebläse und der nächstgrößeren Ausführung aus.

Dichtphase

Niedrige Geschwindigkeit, hohe Feststoffbeladung und Systemdruck von 1 bis 6 bar. Das Material bewegt sich als Pfropfen oder Wellen mit 3 bis 8 m/s. Das Druckprofil ist ungleichmäßig: Es steigt an, während sich ein Pfropfen bildet, bleibt konstant, während der Pfropfen wandert, und fällt ab, wenn er sich auflöst. Der Anteil des Ventils am Gesamtdruck ist prozentual kleiner – die absoluten Zahlen sind einfach größer –, aber das Ventil befindet sich jetzt in einem Hochdruckbereich und muss diesem Druck während des Betriebs standhalten, was eine mechanische Anforderung und keine strömungstechnische ist.
Wenn Sie noch entscheiden, welcher Modus für Ihr Material geeignet ist, finden Sie den allgemeinen Vergleich auf unserer pneumatische Förderventile Seite; der Rest dieser Anmerkung setzt voraus, dass Sie sich für eines entschieden haben.

Druckverlust nach Ventiltyp

Die folgenden Zahlen sind die Größenordnung, die wir in der Praxis sehen, ausgedrückt als äquivalente Länge eines geraden Rohrs mit gleicher Nennweite. Sie dienen dazu, Ihnen den Vergleich der Typen untereinander zu ermöglichen. Sie ersetzen nicht die Prüfung Ihrer eigenen Leitung und setzen ein vollständig geöffnetes Ventil voraus.
Ventiltyp
Widerstand im geöffneten Zustand
Typische äquivalente Länge
Wo es kritisch wird
Quetschventil, voller Durchgang
Keine — die Hülsenbohrung entspricht dem Rohr
Etwa die gleiche Rohrlänge plus eine Biegung
Nur wenn der Luftdruck zu niedrig ist, um die Manschette vollständig zu öffnen
Aufblasbare sitzende Absperrklappe
Scheibe und Sitzring liegen im Strömungsweg
2 bis 5 Rohrdurchmesser
Jede Betriebsstunde, geöffnet oder geschlossen
Irisventil
Die Lamellen ziehen sich frei aus der Bohrung zurück
Niedrig, unterhalb einer Absperrklappe bei voller Öffnung
Stufenförmige Kante der Lamellenöffnung bei abrasivem Material
Kugel- oder Kükenumschalter
Voller Durchgang durch die Kugel, aber der Abzweig lenkt die Strömung um
5 bis 10 Rohrdurchmesser
Der Abzweig, nicht der Ventilkörper
Klappenumschalter
Klappe zur Seite des Abzweigs zurückgezogen
Ähnlich wie ein Bogen plus ein kurzer Abzweig
Dichtfläche, wenn die Klappe nicht flach aufliegt
Aus dieser Tabelle folgen zwei Dinge. Das erste ist, dass ein Vollbohrungs-Quetschventil nicht nur verlustarm ist, sondern für das System nahezu unsichtbar, weshalb es bei abrasiven Aufgaben üblich ist, wo man keine Geschwindigkeit verschwenden kann. Das zweite ist, dass bei einem Umschaltventil der Druckverlust zur Geometrie des Abzweigs und nicht zum Ventil gehört, sodass das Verschieben des Abzweigs oder das Verlängern des Übergangs wichtiger sein kann als der Wechsel des Ventils.
Unsere pneumatisch betätigte Quetschventil-Baureihe VF ist der Vollbohrungsfall: DN40 bis DN300, Flanschgehäuse aus Aluminium, wobei die Manschette die Abdichtung übernimmt und die Bohrung durchgehend bleibt. Für die Leitungsweiche ist die Wahl zwischen KFQ-Kugelumschaltventil, KFZ-Steckverteiler und VAB-Klappenverteiler wird in der Regel eher nach der Dichtfunktion und dem Materialverschleiß als nach dem Druckabfall allein ausgelegt. Wo ein kompakter Absperrmechanismus zwischen Flanschen benötigt wird, bietet das aufblasbare Sitz-Doppelklappenventil PZD einen geringen permanenten Verlust für eine sehr kurze Baulänge.

Druckabfall in Luftkosten umwandeln

Luft ist der teure Teil eines pneumatischen Systems, und sie ist proportional zum Druck teuer. Ein Gebläse oder Kompressor, das ein bestimmtes Volumen gegen einen höheren Druck liefert, nimmt mehr Leistung auf, und die Beziehung ist innerhalb des Bereichs einer bestimmten Maschine nahezu linear. Erhöhen Sie den Druckabfall in der Leitung um 10 Prozent bei unverändertem Volumen, zahlen Sie etwa 10 Prozent mehr für den Betrieb der Luftversorgung, jede Stunde, über die gesamte Lebensdauer der Anlage.
Das ist das ehrliche Argument für ein Ventil mit geringem Druckverlust. Es setzt sich selten über den Kaufpreis durch, weil ein Vollbohrungsventil normalerweise mehr kostet als eine Wafer-Klappe. Es setzt sich über die Betriebskosten durch und über die Tatsache, dass ein Ventil, das keine Geschwindigkeit hinzufügt, auch keinen Verschleiß an den Bögen dahinter verursacht.
Die Dichtstromförderung verändert die Rechnung. Dort arbeitet der Verdichter bei mehreren bar, und Druckluft mit diesem Druck kostet pro Kubikmeter erheblich mehr als Niederdruck-Gebläseluft. Bei der Dichtstromförderung ist das Argument für die Verringerung jeglicher Einschränkung stärker, nicht schwächer.

Wo das Ventil sitzt, ändert die Zahl

Die Position ist ebenso wichtig wie der Typ, und sie ist der Teil, der am häufigsten ignoriert wird, weil das Layout von der Anlage und nicht vom Fördertechniker festgelegt wird.
  • Am Boden eines vertikalen Steigrohrs.
  • Unmittelbar stromabwärts einer Krümmung.
  • An einer Abzweigung.
  • Auf einer horizontalen Strecke in einen Silo.

Dichtungen, Verschleiß und der schleichend steigende Druckabfall

Der Druckabfall eines Ventils ist nicht lebenslang konstant. Zwei Dinge verändern ihn.
Das erste ist der Sitzverschleiß. Ein Elastomersitz, der abrasives Material aufgenommen hat, verliert sein Profil, die Dichtlinie verbreitert sich, und ein Ventil, das zu Beginn der Kampagne dicht war, beginnt intern zu lecken. Bei einem Diverter ist dies schlimmer als bei einem Absperrventil, weil ein leckendes Leerlaufrohr Luft aus dem Förderrohr stiehlt, ohne als sichtbares Leck in Erscheinung zu treten.
Das zweite ist das Quellen und Aushärten der Hülse oder des Sitzes. Naturkautschuk härtet bei Hitze und bestimmten Ölen aus; EPDM widersteht beidem, quillt jedoch bei manchen Kohlenwasserstoffanwendungen. Eine ausgehärtete Hülse öffnet bei gleichem Luftdruck weniger weit, was die Leitung unbemerkt drosselt. Wenn die Kapazität eines Systems über ein Jahr hinweg abnimmt, prüfen Sie die Hülse, bevor Sie das Gebläse verantwortlich machen.
Deshalb behandeln wir die Hülse und den Sitz als planmäßige Verschleißteile und nicht als Ausfälle. Die Materialauswahl für diese Teile wird ausführlicher in unserem Leitfaden für Pulver- und Schüttgutventile.

Eine kurze Auswahl-Checkliste

Vor der Spezifikation diese vier Zahlen auf eine Zeile setzen:
  • Der Förderbetrieb und die Luftgeschwindigkeit, mit der Sie fahren möchten.
  • Der Systemdruck an der Position des Ventils, einschließlich des Anfangsdrucks, wenn es sich am Boden einer Förderhöhe befindet.
  • Die benötigte Bohrung und ob das Ventil tatsächlich in dieser Bohrung ohne Reduzierstück geliefert werden kann.
  • Wogegen das Ventil abdichten muss und wie oft es sich bewegt.
Wenn die Antwort auf den dritten Punkt nein lautet, ist das Argument des Druckabfalls bereits verloren — ein Reduzierstück auf ein kleineres Ventil kostet mehr, als das Ventil einspart. Diese einzelne Prüfung eliminiert die meisten der schlechten Auswahlen, die wir sehen.

Senden Sie uns den Leitungsverlauf

Wenn Sie uns das Material, die Durchflussrate in Tonnen pro Stunde, die Förderstrecke und eine Skizze der Leitung mit den markierten Ventilpositionen senden, sagen wir Ihnen, welches Ventil wir an jeder Stelle einsetzen würden und wo wir glauben, dass der Druck tatsächlich hingeht. Wenn die Antwort lautet, dass unser Ventil die falsche Wahl für eine Position ist, werden wir das sagen. Schreiben Sie an zjxnjx@126.com, oder sehen Sie sich das vollständige Sortiment auf unserer Produktliste.
ZHEJIANG XINGNENG MACHINERY CO., LTD. stellt Quetschventile, Umschaltventile, Irisventile und aufblasbare sitzgedichtete Absperrklappen für Pulver, Schüttgüter und pneumatische Förderung her.
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