Szerelvények az épületgépészet területén: Típusok, működési módok és kiválasztás

Mi az a szerelvény?

A berendezésgyártásban, különösen a csőgyártásban a szerelvények olyan rendszerelemeket jelentenek, amelyek a folyadékáramlást valamilyen módon befolyásolják. Ezt az áramlási csatorna nyitásával, zárásával ill. részleges akadályozásával, vagy a folyadékáram elterelésével, keverésével végzik.

Milyen típusú szerelvények vannak?

A szelepeket alapvetően a kialakításuk alapján különböztetik meg úgy mint tolózárak, szelepek, gömbcsapok, pillangószelepek és membránszelepek. 

Tolózár

A „tolózár” olyan szerelvény, amelyben a záróelem mozgása lineáris, és a zárási területen az áramlási irányra merőlegesen mozog. 

Szelep

A „szelep” olyan szerelvény, amelyben a záróelem mozgása lineáris, és mozgás a zárási területen az áramlás irányában történik.

Gömbcsap

A „gömbcsap” egy záróelemmel ellátott szerelvény, amely egy tengely körül,  az áramlás irányára merőlegesen forog, és a folyadék nyitott helyzetben áramlik át rajta.

Pillangószelep

A „pillangószelep” egy záróelemmel ellátott szerelvény, amely egy tengely körül, az áramlás irányára merőlegesen forog, és a folyadék nyitott helyzetben körbe áramolja.

Membránszelep

A „membránszelep” olyan szerelvény, amelyben a szelep a rugalmas záróelem deformációja miatt megváltoztatja az áramlási csatornát.

Visszafolyás gátló

A visszafolyásgátló vagy visszacsapó szelep, olyan szerelvény amely automatikusan nyit, amikor az áramlás egy meghatározott irányba történik, és automatikusan megakadályozza az áramlást az ellenkező irányba.

Szűrő

A szűrő olyan szerelvény, amely kiszűri a felesleges szilárd anyagokat a folyadékból

Emellett a szelepeket megkülönböztetjük a funkcionális jellemzőik (pl. elzáró- és biztonsági szelepek, állító- és szabályozószelepek, keverő- vagy elosztószelepek), valamint alkalmazási területük szerint (pl. erőművi, fűtés-, gáz- vagy élelmiszeripari szelepek). Különbséget kell tenni a működtetésük módja szerint kézi működtetésű, motorosan működtetett (elektromos, pneumatikus vagy hidraulikus) szerelvények és a kezelt folyadék által vezérelt szerelvények (pl. térfogatáram-szabályozók, nyomáskülönbség-szabályozók, biztonsági szelepek stb.) között.

A legfontosabb paraméterek

A szelepek sikeres és biztonságos használata érdekében ismernie kell a legfontosabb paramétereket. Íme egy rövid áttekintés: 

Névleges átmérő

Névleges átmérőnek (rövidítése: NW vagy DN a francia „diamètre nominal” kifejezésből) az épületgépészetben használt cső belső átmérőjét nevezzük. A „DN” betűkből és egy számból áll, amely közvetlenül kapcsolódik a csatlakozások fizikai méretéhez (mm-ben). Példa: DN32

Nyomás

Nyomásnak (P) a terület egy egységére ható erőt nevezzük.

Névleges nyomás

A névleges nyomás (rövidítése: PN, pressure nominal) egy referenciaváltozó. A tervezési nyomást jelzi bar-ban és szobahőmérsékleten (20 °C) megadva. A kifejezés a „PN” betűkből és a maximálisan megengedett nyomásból áll. Példa: PN10

Térfogatáramlás

A térfogatáramlás (rövidítése: Q) egy adott időegység alatt a csővezetéken átáramló folyadék vagy gáz mennyisége.

Ellenállási együttható

Az ellenállási együttható (kód: ζ, Zeta) azt az ellenállást jelzi, amellyel a szerelvények vagy más idomok a csővezetékekben ellenhatnak a folyadék áramlására a csőben. Minél nagyobb a ζ, annál nagyobb a nyomásveszteség. Fontos: Ez a ζ érték a teljesen nyitott szelepre vonatkozik.

Csőtisztítás

Duguláselhárítás speciális szerelvénytesttel (görénnyel) vagy más tisztítóeszközzel

Áramlási együttható

A kV értéket és a Kvs értéket áramlási tényezőnek vagy áramlási koefficiensnek is nevezik. A szerelvények összehasonlítására, kiválasztására és méretezéséhez használatos. Az értéket m³/h egységben adják meg.

• 1 bar nyomáskülönbség
• mellett, 5 °C és 30 °C között.

Minden nyitási fokozathoz (beállítási löket, beállítási szög) tartozik egy társított kV érték.

Ha ezeket a kV-értékeket a löketen keresztül alkalmazza, akkor megkapja a szerelvény jelleggörbéjét. A kV érték kiszámítása a következőképpen történik. Ahol r [kg/dm³] Q a közeg sűrűségi tényezője, [m³/h] a térfogatáramlás és  [bar] a nyomáskülönbség.

Kv = Q ∙ √ r/∆p 

→ víz esetén ( r = 1,) az eredmény:

Kv = Q / √∆p 

Kvs érték → Áramlás egy teljesen nyitott szelepen keresztül (100% nyitási fokozat)

→ egy szerelvénynek egy Kvs értéke , de több Kv értéke van!  

A megfelelő szerelvény kiválasztása 10 lépésben

A megfelelő és leghatékonyabb szelep megtalálásának legjobb módja a szisztematikus megközelítés követése. Lépésről lépésre menjen végig azokon a követelményeken, amelyeknek a szelepnek meg kell felelnie. Ily módon automatikusan kiválogatja a projekthez nem megfelelő szerelvényeket. Ez az alábbi példa alapján megszűnik egy olyan hűtőkör esetében, amely hőcserélőt biztosít az adatközpontban. Ebben a példában a térfogatáram értéke 200 m3/h, ami a DN150 DN ajánlását eredményezi.

1. Melyik funkciónak kell teljesülnie?

Elzárószerelvényre van szükségünk (NYITÁS/ZÁRÁS). Más funkciók lehetnek például: mérés, fojtás vagy szabályozás.

Lehetséges szerelvények:

tolózár / szelep / gömbcsap / pillangószelep / membránszelep

2. Milyen folyadék áramlik át a szerelvényünkön?

Milyen kémiai tulajdonságokkal rendelkezik a folyadék? A szállított közeg maró és/vagy abrazív hatású? A szállított közeg szilárd anyaggal terhelt vagy akár robbanékony? A szállított közegtől függően ügyeljen arra, hogy a szerelvény anyaga ellenálljon a szállított közegnek. Példánkban a hűtőfolyadékot zárt körben használják.

Lehetséges szerelvények:

tolózár / szelep / gömbcsap / pillangószelep / membránszelep

3. Milyen hőmérsékleti követelmények állnak fenn?

A kezelt folyadék hőmérséklete és a környezeti hőmérséklet szintén fontos szerepet játszik a megfelelő szelep kiválasztásában. Fontos hőmérsékleti határértékek: -50°C / -30°C / -10°C / +60°C / +120°C / +350°C. Ezeknél az értékeknél az adott anyagváltozatokat általában meg kell változtatni. Példánkban a közeg +6°C, a környezeti hőmérséklet pedig +20°C. Az épületen belül vagyunk.

Lehetséges szerelvények:

tolózár / szelep / gömbcsap / pillangószelep / membránszelep

4. Mik a követelmények a nyomással kalpcsolatban?

Mekkora nyomáson kell a szerelvénynek kifelé tömítenie? És mekkora nyomást vagy nyomáskülönbséget kell csökkentenie a szerelvénynek a bemenet és a kimenet között?
Példánkban a rendszernyomás kb. 8 bar. A csőrendszert a PN16 névleges nyomásosztályhoz tervezték.
 

Lehetséges szerelvények:

tolózár / szelep / gömbcsap / pillangószelep / membránszelep

5. Mely szabványokat, szabályzásokat és átvételi teszteket kell betartani?

Példánkban a szerelvények megfelelnek a Nyomástartó berendezésekre vonatkozó 2014/68/EU irányelv I. melléklete szerinti 1 és 2 csoportba tartozó folyadékokra érvényes biztonsági követelményeknek. Ezen kívül a szelepnek karbantartásmentesnek kell lenniük.

Lehetséges szerelvények:

tolózár / szelep / gömbcsap / pillangószelep / membránszelep

6. Az ellenállási együttható ζ, Zeta

Mivel azt szeretnénk, hogy a rendszerünk a lehető leghatékonyabb legyen, olyan szerelvényt választunk, amely extrém (nagyon alacsony) ellenállási együtthatóval rendelkezik. A mi példánkban az egyik szerelvénytípus már ki is esik. 

Lehetséges szerelvények:

tolózár / gömbcsap / pillangószelep / membránszelep

7. Mennyi helyet foglalhat el a szerelvény?
Helyünk nagyon korlátozott. Minél kompaktabb a szelep, annál jobb. A meglévő szerelvény 1:1 arányú cseréje esetén fontosabb, hogy a konstrukció azonos legyen. Példánkban két másik szerelvénytípus is kiesik a versenyből.

Lehetséges szerelvények:

gömbcsap / pillangószelep

8. Mennyi szabad átjárást kell biztosítania a szerelvénynek?

Most a görényezésről (csőtisztításról) van szó, és arról, hogy a szilárd anyagoknak át kell-e jutniuk a szelepen. Példánkban ez nem így van.

Lehetséges szelepek:

gömbcsap / pillangószelep

9. Vannak-e higiéniai követelmények a szeleppel kapcsolatban?

Ez a pont különösen fontos az ivóvíz-létesítményekben és az élelmiszeriparban. Példánkban erre nincs szükség.

Lehetséges szerelvények:

gömbcsap / pillangószelep

10. Az ár-teljesítmény arányA projektek a költségvetés tervezésétől is függenek, és a befektetők biztonságot szeretnének. Itt a következők érvényes: Legyen olyan olcsó, amennyire szükséges. A rendelkezésre állás és a felcserélhetőség szintén fontos döntési szempont. A DN32 vagy DN50 típusú golyósszelep ezért költséghatékonyabb lenne, mint a vezetékbe peremes pillangószelep. Mivel azonban a példában szereplő hűtőkörben 200 m3/h (DN150) térfogatáramlási érték van, ez itt nem jöhet szóba. Olyan szelepre van szükségünk, amely megfelel a DN150-nek. Ez azt jelenti, hogy az utolsó opció már nem szükséges a kiválasztáshoz.

Lehetséges szerelvények:

pillangószelep

Konklúzió:
Ezen szisztematikus megközelítést követően most pontosan tudjuk, hogy milyen szerelvényre van szükségünk: egy pillangószelepre. 

A megfelelő szerelvényt keresi? A KSB segít!

A KSB évente közel egymillió ipari szerelvényt gyárt. A KSB ipari szerelvényei ipari létesítményekben, erőművekben, épületekben, hajókban, és vízipari létesítményekben is megtalálhatók. A szelepeken, tolózárakon, pillangószelepeken, gömbcsapokon, membránszelepeken és szabályozó szerelvényeken kívül a hajtóművek és pozícionálók is a termékskálába tartoznak. Kérjük, lépjen velünk kapcsolatba. Örömmel segítünk Önnek!