Важность минимизации утечки воздуха в поворотных клапанах

Мэтт Берт, директор по продажам компонентов, и Рон Ван Остенбридж, младший менеджер по развитию бизнеса компонентов, Coperion K-Tron | 22 ноября 2021 г.

Поворотный клапан — это устройство для дозирования продукта или устройство для разделения материала в бункерах, разделяющее перепад давления или изолирующее устройство для NFPA 69 (действующий стандарт систем предотвращения взрывов). Поворотные клапаны известны под разными названиями, такими как воздушные шлюзы, звездообразные клапаны, вращающиеся питатели и поворотные воздушные шлюзы. На рис. 1 показано поперечное сечение поворотного клапана.

Все поворотные клапаны пропускают воздух, и эту утечку воздуха необходимо контролировать. Следует учитывать три типа утечек. Радиальная утечка — это воздух, который просачивается между кончиками лопастей ротора и корпусом. Осевая утечка — это утечка между краями лопастей ротора и торцевыми пластинами. Утечка переносимого газа – это газ, который переносится через пустой карман ротора обратно на вход клапана. Утечка газа на входе в клапан может повлиять на поток материала в клапан.

Понимание характеристик подаваемого сыпучего материала важно при выборе правильного поворотного клапана для любого конкретного применения.

Если материал липкий или клейкий, он может уплотниться под давлением и не сможет свободно поступать в клапан. Размер и форма частиц будут влиять на то, насколько хорошо материал поступает в карманы клапана и, следовательно, на эффективность клапана. Существуют материалы, которые сцепляются или агломерируются, что снижает эффективность заполнения карманов; это необходимо учитывать при выборе размера клапана.

Насколько абразивным является сыпучий материал на внутренних частях поворотного клапана? Абразивные материалы изнашивают ротор, корпус и концевые пластины. Образующиеся зазоры сделают возможной дополнительную утечку воздуха через клапан. При разработке клапана для борьбы с износом могут потребоваться специальные покрытия, такие как хром, карбид вольфрама и керамика.

Если подаваемый материал является коррозионным, вам необходимо учитывать материал конструкции клапана. Обычно клапаны изготавливаются из алюминия, углеродистой или нержавеющей стали. Выбор правильного материала конструкции имеет решающее значение для коррозийных сыпучих материалов. Еще одним соображением является возможность того, что технологические пары могут вызвать коррозию. Скорее всего, это окажет большее влияние на уплотнения, чем на сам клапан.

При настройке поворотного клапана необходимо учитывать как температуру окружающей среды, так и температуру материала. Если материал горячий, обратите особое внимание на зазоры, чтобы избежать контакта между ротором и корпусом из-за теплового расширения. Температура также может влиять на тип уплотнений.

Могут ли материалы конструкции поворотного клапана или уплотнений вступить в реакцию с материалом? Например, некоторые соединения ПВХ могут обесцвечиваться, если в технологическом оборудовании, таком как трубки или корпуса/роторы поворотных клапанов, используется алюминий. Транспортирующим газом обычно является окружающий воздух или инертный газ, например N2. Важно, чтобы к уплотнителям поступал чистый и сухой растительный воздух. В противном случае вероятность попадания влаги, грязи или масла в уплотнения клапанов может привести к повреждению или снижению их эффективности.

Если материал легко разлагается, износ, вызванный поворотным клапаном, может привести к тому, что продукт не будет соответствовать техническим требованиям производителя или конечного пользователя. Обычно такое ухудшение вызвано сдвигом или размазыванием материала.

Если материал твердый и его трудно резать, это может привести к серьезным нагрузкам на вал ротора или узел привода. Обычно это можно исправить, используя более мощный привод. Однако следует соблюдать осторожность, поскольку при добавлении к ротору более мощного привода мы можем столкнуться с риском перекручивания вала ротора. Важно выбрать клапан с валом ротора, способным выдерживать крутящую нагрузку. Кроме того, твердость по шкале Мооса является первым критерием выбора защиты от износа наряду с перепадом давления.

Необходимо учитывать объемную плотность материала и влияние на нее перепада давления на клапане. Например, для материалов, которые легко псевдоожижаются (обычно это порошки), может потребоваться клапан увеличенного размера, чтобы компенсировать потерю эффективности заполнения карманов при подаче в систему давления.