A golyósszelep egy gömb alakú tárcsával rendelkezik, amely nyitja és zárja a folyadék áramlását. Ezek az ipari szabványok a csővezetéki elzáró alkalmazásokban, mivel kialakításuk garantálja a nagyon szoros és szivárgásmentes tömítést még évekig tartó működés után is. A golyóscsapok két legfontosabb típusa az úszós és a tüskés kivitel (oldalsó vagy felső bemenetű). A test lehet öntött vagy kovácsolt és monolitikus vagy osztott (2 vagy 3 darabból álló). Az API 6D és az ASME B16.34 a legfontosabb specifikációk.
Mi a golyósszelep?
A golyósszelepek kulcsfontosságú eszközök a folyadék (olaj, gáz, gőz stb.) elzárására és áramlásának szabályozására a petrolkémiai iparban.
A GALLASZELEK ELŐNYEI ÉS HÁTVÁNYAI
Ez a szeleptípus a következő előnyökkel rendelkezik:
- negyed fordulatos mozdulattal gyorsan nyitható és zárható
- nagy nyomatéki erők igénybevétele nélkül nagyon szoros tömítést biztosít
- kompakt kialakítású (ez a fő különbség a golyóscsap és a tolózár között – amelyek mindketten ki-be kapcsoló szerkezetek)
A hátrányok a következők:
- a szelep gyenge szabályozási és fojtási képességekkel rendelkezik, mivel a csővezeték elzárására tervezték az áramlás modulálása helyett (ez a csőszelepek ideális funkciója): a fojtás a szelep által tapasztalt nagy sebességű áramlás és nyomás miatt a részben szabaddá tett ülés erodálódását okozza. A kopás fokozatosan a szelep szivárgásához vezethet.
- A szelep nem használható iszapokhoz, mivel a lebegő részecskék és törmelék felhalmozódása a szelep szivárgását okozná. Ezek a részecskék megszilárdulhatnak a golyó és az ülések közelében lévő üregekben. A golyósszelepek sokkal hatékonyabbak gázok és más folyékony folyadékok (még olyan kihívást jelentő vegyi anyagok, mint a száraz klór, a fluor- vagy sósav vagy a sósav és az oxigén) esetén is.
- nehezen tisztíthatóak (kivéve a felülről belépő kivitel)
A szelep nyitott, zárt vagy részben nyitott helyzetét a kar helyzetének megnézésével lehet megállapítani:
- mikor a kar a csővel egy vonalban van, a szelep nyitva van; mikor merőleges a csőre, a szelep zárva van;
- mikor bármely más helyzetben van, a szelep részben nyitva (vagy részben zárva) van, és szabályozza az áramlást.
Ezek a szelepek a “negyedfordulatos” szelepek vagy “1/4 fordulatos szelepek” családjába tartoznak (a pillangó- és dugószelepekkel együtt), mivel a nyitási és zárási műveleteket a tárcsához csatlakozó kar 90 fokos elfordításával hajtják végre.
A legfontosabb golyósszelep specifikációk az API 6D, a BS 5351 (kovácsolt) és az ASME B16.34 (nyomás- és hőmérséklet-besorolások), ASME B16.5/B16.47 (karimás végek) és ASME B16.25 (tompahegesztéses végek).
HOGYAN MŰKÖDIK?
A szelep belsejében lévő golyónak van egy furata, amelyen az áramlás szabadon áthalad, ha teljesen egy vonalban van a szelep két végével. Amikor a furat teljesen merőleges a készülék végeire, a szelep tökéletesen zár.
Máskülönben, ha a furat bármilyen más helyzetben van (például merőleges a szelep végeire), az áramlás teljesen vagy részben megszakad.
Golyósszelep vs. tolózár
Ez a szelep ugyanazt a funkciót végzi, mint a tolózár (elzárás). A golyósszelep és a zsilipszelep közötti különbség az, hogy az előbbi egy gömbgolyót használ az áramlás nyitására/zárására, az utóbbi pedig egy üléken ülő tárcsát. A különbség e két szelep között tehát a kialakításban és a tömörségben rejlik.
Golyósszelep vs. csőszelep
Ezek a szelepek nem olyan pontosak a folyadékáramlás fojtására, mint a csőszelepek, mivel általában pozitív (0, 45 és 90 fokos) és nem növekményes állásúak. Továbbá a szelepet hosszú távon károsítanák a részleges nyitott pozíciók (vagy az ismételt nyitási/zárási műveletek) (ez nem probléma a gömbszelepek esetében).
gömbszeleptípusok
A gömbszelepek több szempont szerint is osztályozhatók:
- Kialakítás: úszó, csapágyazott és kettős légtelenítésű és blokkolású
- nyílások száma:
- Bore size: full bore or reduced bore (FB vs. RB), és V-horony
- Testösszeállítás: egytestű (a golyótest egyetlen darab öntött vagy kovácsolt acélból készül), 2 darabos vagy 3 darabos (a test két vagy három különböző alkatrész összeszerelésével jön létre)
- Golyóhozzáférés:
- Üledék típusa: fém vagy lágy (teflon)
LEBEGŐ GALLASZELEK
A lebegő szelepekben a golyó az áramló folyadékban van felfüggesztve, és két elasztomerülés összenyomása tartja a helyén.
A tengely a golyó tetejéhez csatlakozik, és lehetővé teszi a nyitott helyzetből a zárt helyzetbe való átkapcsolást egy negyed fordulatos (90 fokos) mozgással.
A tengely mozgatásakor a golyóra terhelés hat, amely az ülésekhez préselődik.
Ez a könnyű és gazdaságos kialakítás legfeljebb 10 hüvelyk furatméretig alkalmas: e furatméret felett a szelep ülései nem bírnák el a nehezebb és nehezebb golyókat, és a szelep nem működne biztonságosan és hatékonyan.
A lebegőszelepek lehetővé teszik az áramlás kétirányú elzárását (mint a trunnion típus).
(Forrás: Walworth Valves Youtube Channel)
TRUNNION GALLASZELEK
A trunnion szelepeket a fent vázolt szabványos lebegőszelepek méretkorlátozásainak kezelésére vezették be. Az ilyen típusú szelepeknél ugyanis a tengely, a golyó és a tartócsap egyetlen tömör egységként működik, amely képes ellenállni a nagyméretű golyók által generált nagy terheléseknek.
A méretbeli rugalmasság előnye mellett a csapszeges szelepek alacsonyabb működési nyomatékkal rendelkeznek, mint az úszó szelepek (ami előnyös lehet, ha a szelepet működtetni kell, mivel kisebb és gazdaságosabb működtetőszerkezeteket lehet felszerelni a szelep működtetésére).
Egy rozsdamentes acél golyóscsap, trunnion szerelt típus
(Forrás: Robert Cort – Wartsila Valves Youtube Channel)
SIDE ENTRY VS. TOP ENTRY
Mi a különbség az oldalról belépő és a felülről belépő golyósszelepek között?
Ezek a kifejezések arra vonatkoznak, hogy a szelep golyójához és belső részeihez milyen módon lehet hozzáférni, oldalról (oldalról belépő) vagy felülről (felülről belépő).
A lebegő és csapágyazott golyósszelepek “oldalról belépő” és “felülről belépő” kivitelben kaphatók.
A felülről belépő kivitel akkor kerül meghatározásra, ha a szelepen gyakori soron belüli karbantartási tevékenységek várhatóak.
Ez annak köszönhető, hogy a felülről belépő golyósszelepek könnyebb és gyorsabb hozzáférést biztosítanak a golyóhoz és a szeleprészhez, mint az oldalról belépő szelepek (amelyek ugyanezen műveletekhez több karbantartási időt és helyet igényelnek).
A két golyósszelep kialakítása közötti fő különbségek a következők:
- A felülről belépő golyósszelepek általában öntött acéltesttel készülnek; az oldalról belépő szelepek (robusztus) kovácsolt acéltesttel készülnek
- A felülről belépő golyósszelepek monolitikus szerkezetűek (egy darabból készülnek); az oldalról belépő szelepek két vagy három darabból állnak
- A felülről belépő golyósszelepek öntött testük miatt több roncsolásmentes vizsgálatot igényelnek, mint az oldalról belépők;
- Az oldalsó bejáratú golyósszelepeket könnyebb összeszerelni és gyártani, mint a felső bejáratúakat, amelyek megfelelő működéséhez hosszú tapasztalat és kézügyesség szükséges
- A felső bejáratú golyósszelepek általában drágábbak, mint az oldalsó bejáratúak, és a test gyártásához szükséges öntési műveletek miatt hosszabb a szállítási idő
3-WAYS
A golyósszelepnek általában két bejárata (vagy “két út”) van.
Egyes alkalmazásokhoz azonban 3 irányú golyósszelep is előírható. A 3-utas golyósszelepnek 3 nyílása (bemenete) van, nem pedig csak kettő.
Ez a többnyílású kialakítás azért szükséges, hogy a főszelep bemenetéről érkező folyadékot két különböző irányba terelje (nem csak egy irányba), amelyeket két külön szelepkimenet szolgál ki. A 3-utas golyósszelep másik tipikus alkalmazása az, hogy a fő áramlási vonalat két különálló és alternatív bemeneti nyílás szolgálja ki.
A 3-utas golyósszelep golyója L vagy T alakú lehet, ahogy az alábbi képen látható. Továbbá ez a speciális golyósszelep-típus úszó vagy csapos kivitelben, bármilyen típusú szelepvéggel (karimás, aljzatos vagy menetes csatlakozással) és különböző anyagokkal kapható a műanyagtól kezdve a szén-, ötvözött és rozsdamentes acélon át.
TELJES TOR VS RÖVIDÍTETT TOR
Ezek a fogalmak a szelep furatátmérője és a csatlakozó csőrendszer közötti kapcsolatra vonatkoznak. Részletesebben:
- A “Full port” (FB) típusnál a furatméret (a golyó furata) megegyezik a csatlakoztatott csővezeték furatméretével. A teljes nyílású golyósszelepek minimalizálják a csökkentett nyílású szelepeknél keletkező nyomásesést, de természetesen terjedelmesebbek, nehezebbek és drágábbak. Az FB golyósszelepek az RB golyósszelepeknél jobban alkalmasak fojtó alkalmazásokhoz.
- A “csökkentett nyílású” golyósszelep (RB) típus furatmérete kisebb, mint a csatlakoztatott csővezeték (például egy cső) furatmérete. A szelepen átáramló közeg ebben az esetben a csővezetékben lévő teljes áramlás egy százalékára (általában 70-80% között) van korlátozva. A csökkentett nyílású golyósszelep nyomásesést okoz a csővezetékben.
MATERIALS
Ez a szeleptípus öntött vagy kovácsolt testanyaggal (monoblock, vagy osztott) kapható.
A 2 hüvelyk átmérő alatti szelepek általában 2 darab három darab kovácsolt testtel rendelkeznek (a legelterjedtebb az ASTM A105 magas hőmérsékletű üzemhez, az ASTM A350 LF2 és LF3 alacsony hőmérsékletű üzemhez és az ASTM A182 F304, F316 rozsdamentes acél szelepekhez vagy magasabb minőségűekhez, mint például a duplex szelepek ASTM A182 F51 és szuper duplex ASTM A182 F53/F55).
Kovácsolt testeket használnak a nagyobb furatméretű nagynyomású szelepekhez is (2 vagy 3 darab osztott testszerkezettel).
Példák kovácsolt golyósszelepekre (kisméretű és rozsdamentes acél szelep kovácsolt testtel, csapágyazással).
A 2 hüvelyk feletti méretű szelepek öntött testtel rendelkeznek (a leggyakoribb fajták az ASTM A216 WCB magas hőmérsékletű üzemhez, az ASTM A352 alacsony hőmérsékletű üzemhez és az ASTM A351 CF8, CF8M öntött rozsdamentes acél szelepek).
Az ilyen típusú szelepek szimbóluma a P&ID diagramokon az alábbiakban látható
.