Příčiny úniku motýlkového ventilu a odpovídající řešení

Motýlí klapky se široce používají v průmyslových odvětvích, jako je úprava vody, ropa a plyn, vytápění, větrání a klimatizace a chemické zpracování, a to díky své kompaktní konstrukci, efektivnímu průtoku a nákladově efektivní regulaci.

Jedním z nejčastějších problémů smotýlí ventilyje netěsnost. K netěsnostem může docházet interně (přes sedlo ventilu) nebo externě (kolem dříku ventilu nebo tělesa ventilu). Netěsnosti mohou být menší nebo větší a vést ke snížení účinnosti systému, vážným bezpečnostním rizikům, problémům s životním prostředím nebo nákladným prostojům.
Proto je pro zajištění spolehlivého výkonu ventilu zásadní pochopení základních příčin těchto netěsností a zavedení účinných řešení.

---

Typy netěsností z klapkových ventilů

Než se ponoříme do příčin a řešení, nejprve si roztříděme běžné netěsnosti u klapkových ventilů:
a. Vnitřní netěsnost: Kapalina protéká ventilem, když je v uzavřené poloze, což naznačuje, že sedlo nebo kotouč ventilu nemohou vytvořit těsné utěsnění.
b. Vnější netěsnost: Kapalina uniká z tělesa ventilu, obvykle kolem dříku ventilu, těsnění nebo přírubového spoje, a tím narušuje těsnění.

Oba typy úniků mohou pramenit z faktorů souvisejících s konstrukcí, instalací, provozem nebo údržbou.
Níže prozkoumáme hlavní příčiny a odpovídající řešení pro každý typ úniku.

---

1. Opotřebovaná nebo poškozená těsnění

Častou příčinou vnitřního úniku je degradace těsnicích prvků ventilů (jako jsou elastické vložky nebo kovová sedla).

1.1 Příčiny

- Degradace materiálu: Dlouhodobé vystavení korozivním kapalinám, vysokým teplotám nebo ultrafialovému záření může způsobit ztvrdnutí, prasknutí nebo ztrátu elasticity těsnění.

- Abrazivní média: Kapaliny obsahující písek, štěrk nebo jiné částice časem způsobí korozi těsnění.

- Stárnutí: I za méně náročných podmínek se těsnění časem přirozeně opotřebovávají, čímž se snižuje jejich schopnost přiléhat k ventilovému disku. Toto je nevyhnutelné přirozené stárnutí.

- Nadměrný točivý moment: Točivý moment vybraných elektrických, pneumatických a jiných pohonů je příliš velký a kotouč ventilu při zavírání vyvíjí příliš velký tlak na sedlo ventilu, což způsobuje jeho deformaci nebo dokonce roztržení. I při ručním ovládání může nadměrný točivý moment u klapkových ventilů s velkým průměrem způsobit deformaci nebo poškození sedla ventilu.

1.2 Řešení

- Výběr materiálu: Vyberte těsnicí materiály, které jsou kompatibilní s kapalinou a provozními podmínkami. Například použijte PTFE pro chemickou odolnost, EPDM pro aplikace s vodou a Viton pro kapaliny na bázi oleje.
- Pravidelná údržba: Zaveďte program preventivní údržby, abyste kontrolovali a vyměňovali těsnění dříve, než selžou. To je obzvláště důležité v náročných podmínkách.
- Ochranný povlak: V abrazivních aplikacích zvažte použití ventilů s povlakovanými nebo kalenými sedly pro prodloužení životnosti těsnění.
- Optimalizace pohonu: Podle údajů o krouticím momentu klapkové klapky uvedených výrobcem vyberte pohon s vhodným krouticím momentem nebo vyberte pohon s ochranou proti krouticímu momentu. Při ručním ovládání je třeba se vyvarovat nadměrné síly. Zfa doporučuje, pokud si nejste jisti, použít pákový nebo šnekový převodový pohon s omezením krouticího momentu.
---

2. Nesprávná instalace

Únik je často způsoben chybami při instalaci ventilu, což ovlivňuje vnitřní i vnější těsnění.

2.1 Příčiny

- Nesprávné zarovnání: Pokud ventil není správně zarovnán s potrubím, disk nemusí správně usednout, což může vést k vnitřnímu úniku.
- Nedostatečný utahovací moment: Nedostatečné utažení přírubových šroubů může způsobit vnější netěsnost na rozhraní ventilu a potrubí.
- Přílišné utažení: Nadměrný točivý moment může způsobit deformaci tělesa ventilu nebo sedla, což může zabránit úplnému uzavření disku a způsobit vnitřní netěsnost.

2.2 Řešení

- Kontrola zarovnání: Během instalace použijte zarovnávací nástroj k zajištění středové polohy ventilu v potrubí. Je také nutné ověřit, zda se disk volně pohybuje, aniž by se dotýkal stěny potrubí.
- Specifikace utahovacího momentu: Dodržujte doporučený utahovací moment výrobce pro přírubové šrouby a pro dosažení rovnoměrného stlačení těsnění použijte kalibrovaný momentový klíč.
- Výběr těsnění: Používejte vysoce kvalitní, vysoce elastická těsnění, která jsou kompatibilní s materiály ventilu a potrubí. Ujistěte se také, že velikost těsnění je vhodná, aby se zabránilo nadměrnému stlačení nebo vzniku mezer.
---

3. Interference disku

K vnitřnímu úniku může dojít, pokud se disk nemůže zcela zavřít kvůli fyzickému kontaktu s okolním potrubím nebo přírubou.

3.1 Příčina

- Nesoulad průměru potrubí: Pokud je vnitřní průměr potrubí příliš malý, může disk při zavírání narazit na stěnu potrubí.
- Konstrukce příruby: Příruby s vyvýšenou plochou nebo nesprávně dimenzované dosedací plochy mohou bránit pohybu disku.
- Hromadění nečistot: Pevné látky nebo vodní kámen, které se hromadí uvnitř ventilu, mohou bránit správnému usazení disku.

3.2 Řešení

- Ověření kompatibility: Před instalací ověřte, zda je průměr disku ventilu kompatibilní s vnitřním průměrem potrubí.
- Nastavení příruby: Pro zajištění vůle disku použijte ploché příruby nebo těsnění podle norem, jako je ANSI nebo DIN.
- Čisticí práce: Před spuštěním ventilu propláchněte systém, abyste odstranili nečistoty, a pokud to podmínky dovolí, nainstalujte před ním filtry, abyste zabránili jejich hromadění v budoucnu.

4. Selhání ucpání dříku

K vnějšímu úniku obvykle dochází kolem dříku ventilu, což je způsobeno problémy s těsněním neboli ucpávkou, která brání proudění kapaliny podél osy.

4.1 Příčina

- Opotřebení: V průběhu času se těsnicí materiály, jako je PTFE nebo grafit, opotřebovávají v důsledku pohybu vřetene nebo tlaku.
- Kolísání teploty: Na základě principu tepelné roztažnosti a smršťování mohou opakované kolísání teploty způsobit smrštění, uvolnění a dokonce i prasknutí těsnění.
- Nesprávné seřízení: Pokud je ucpávka příliš volná, může dojít k úniku kapaliny; pokud je příliš utažená, může poškodit dřík ventilu nebo omezit jeho pohyb.

4.2 Řešení

- Údržba obalů: Pravidelně kontrolujte a vyměňujte opotřebované obalové materiály.
- Teplotní aspekty: Vyberte těsnicí materiály vhodné pro teplotní rozsah systému, například flexibilní grafitové materiály pro aplikace s vysokými teplotami.
- Nastavení ucpávky: Utáhněte ucpávku utahovacím momentem stanoveným výrobcem, po nastavení zkontrolujte těsnost a zabraňte nadměrnému stlačení.

---

5. Nadměrný tlak nebo teplota

Pokud provozní podmínky překročí konstrukční limit ventilu, může dojít k netěsnosti, která ovlivní vnitřní i vnější těsnění.

5.1 Příčiny

- Nadměrný tlak: Tlak překračující jmenovitou hodnotu ventilu může deformovat sedlo nebo disk ventilu, což znemožní jeho utěsnění.
- Tepelná roztažnost: Vysoké teploty mohou způsobit nerovnoměrné roztahování součástí, což vede ke stárnutí těsnění, změknutí nebo dokonce karbonizaci, což může ovlivnit usazení těsnicí plochy, uvolnit těsnění nebo způsobit vnější netěsnost ve spoji.
- Křehkost za studena: Za podmínek pod -10 stupňů může těsnění křehnout a prasknout, což může způsobit netěsnost.

5.2 Řešení

- Vhodné jmenovité tlaky a teploty: Vyberte ventily s jmenovitým tlakem a teplotou, které překračují maximální provozní podmínky systému, a zohledněte bezpečnostní rezervy.
- Pojistný ventil: Nainstalujte předřazený pojistný ventil nebo regulátor, abyste zabránili přetlaku.
- Izolace/vytápění: V chladném podnebí používejte izolační návleky nebo tepelné pásy, abyste zabránili zamrznutí.

5.3 Tabulka srovnání teplot materiálů

Níže jsou uvedeny rozsahy médií a teplot odpovídající těsněním z různých materiálů.

 

---

6. Kavitace a koroze

6.1 Co je kavitace

Kavitace je způsobena náhlým poklesem tlaku kapalného média na tlak par kapaliny v škrticí části ventilu (například mezi klapkou a sedlem ventilu), což vede k lokálnímu zplyňování kapaliny za vzniku bublin. Když se tyto bubliny přesunou do oblasti vysokého tlaku s kapalinou, rychle se zhroutí a vytvářejí rázové vlny a mikrotrysky, které následně způsobují erozi a poškození těsnicí plochy ventilu, sedla ventilu a tělesa ventilu.
Přestože kavitace a koroze představují primárně problém s výkonem, mohou nepřímo způsobit únik poškozením těsnicího povrchu.

6.2 Co je koroze?

Koroze je způsobena chemickými nebo elektrochemickými reakcemi na povrchu materiálu klapky v důsledku dlouhodobého kontaktu s korozivními médii (jako jsou kyseliny, zásady, solné roztoky nebo vysokoteplotní páry), což vede k poškození těsnicí plochy ventilu, dříku ventilu, sedla ventilu nebo tělesa ventilu.

6.3 Příčiny

- Vysoký pokles tlaku: Rychlé změny tlaku způsobí praskající bubliny, které korodují ventilový kotouč nebo sedlo ventilu.
- Korozivní tok: Médium obsahuje kyseliny, zásady, soli atd., které reagují přímo s kovovým povrchem, což způsobuje postupné rozpouštění nebo korozi a ztenčování těsnicí plochy a tělesa ventilu.
- Abrazivní média: Vysokorychlostní kapaliny obsahující částice časem opotřebují těsnicí hranu.

6.4 Řešení

- Regulace průtoku: Správně určete velikost ventilu, abyste minimalizovali pokles tlaku, a použijte výpočty součinitele průtoku (Cv) pro splnění požadavků systému.
- Vylepšení materiálu: Pro ventilové kotouče a sedla ventilů zvolte materiály odolné proti korozi, jako je nerezová ocel, nebo tvrdé povrchové úpravy.
- Návrh systému: Snižte průtok zvětšením průměru potrubí nebo přidáním redukčního zařízení před potrubí.

6.5 Tabulka hodnot CV

---

7. Výrobní vady

Někdy netěsnosti vznikají z vad v konstrukci ventilu, které lze odhalit během prvního použití nebo testování.

7.1 Příčiny

- Vady odlitků: Pórovitost nebo praskliny v tělese ventilu mohou způsobit vnější netěsnost.
- Problémy s těsnicí plochou: Nerovnoměrné obrábění disku nebo sedla může zabránit správnému utěsnění, což vede k vnitřnímu úniku.
- Chyby při montáži: Nesprávná instalace těsnění nebo špatné zarovnání součástí během výroby může způsobit netěsnosti.

7.2 Řešení

- Zajištění kvality: Nakupujte od renomovaných výrobců s certifikacemi, jako je ISO 9001, a vyžádejte si protokol o tlakové zkoušce (např. dle API 598) k ověření těsnosti.
- Předinstalační zkoušky: Před instalací proveďte hydrostatické nebo pneumatické zkoušky těsnosti, abyste identifikovali závady, a vadné jednotky vraťte dodavateli.
- Reklamace v záruce: Ujistěte se, že ventil je dodáván se zárukou, která kryje výrobní vady, aby jej bylo možné vyměnit, pokud se netěsnosti objeví včas.

---

8. Závěr

Motýlkový ventilúnik, řešení těchto problémů vyžaduje kombinaci výběru správného ventilu, pečlivé instalace, pravidelné údržby a optimalizace systému. Výběrem materiálů vhodných pro danou aplikaci, dodržováním instalačních pokynů a sledováním provozních podmínek mohou uživatelé výrazně snížit riziko úniku.
Únik klapkové klapkyProblémy mohou být způsobeny řadou faktorů a pro různé typy netěsností jsou nutná různá řešení. Ať už se jedná o vnitřní nebo vnější netěsnost, obvykle ji lze připsat opotřebovaným těsněním, chybám při instalaci, interferenci disku ventilu, problémům s těsněním dříku ventilu, nadměrnému tlaku/teplotě, výrobním vadám nebo korozi. Riziko netěsnosti u motýlkových klapek lze účinně snížit rozumným výběrem, správnou instalací, pravidelnou údržbou a optimalizovaným provozem. U kritických aplikací může konzultace s výrobci ventilů nebo systémovými inženýry dále zajistit bezúnikový provoz a zlepšit bezpečnost a provozní účinnost systému.