1. Überlegungen zur Auswahl des Ventilendanschlusses
Nachdem das Ventil dimensioniert wurde, aber bevor es ausgewählt werden kann, müssen die Endanschlüsse des Ventils festgelegt werden.
Der Endanschlusstyp für ein bestimmtes Ventil sollte unter Berücksichtigung von Druck-/Temperaturwerten, Materialien, Montage- und Demontagehäufigkeit ausgewählt werden. Darüber hinaus müssen die Endanschlüsse an Ventilen dem Rohrleitungsdesign und den Spezifikationen entsprechen. Rohrleitungskräfte, die auf das Ventilgehäuse wirken, müssen berücksichtigt werden. Der Zweck der Endverbindungen besteht darin, eine starre und leckagefreie Rohr-zu-Ventil-Verbindung zu gewährleisten.
Es gibt drei gängige Methoden zum Anschluss von Ventilen an Rohrleitungen und Fittings: Flansch-, Gewinde- und Schweißanschluss.
Für den allgemeinen Service ist die Auswahl des Ventilendanschlusses eine einfache Frage, ob der ausgewählte Endanschlusstyp für den erforderlichen Ventiltyp verfügbar ist. Bei der Berücksichtigung anspruchsvoller Dienste müssen jedoch alle oben genannten Faktoren und einige andere Spezifische für bestimmte Anwendungen berücksichtigt werden. Dies kann bedeuten, Faktoren wie Erosion, Korrosion, Toxizität, Kontamination, Brandgefahr, Gesundheitsgefahr usw. zu berücksichtigen. Solche Anforderungen können aufgrund spezifischer Betriebsanforderungen für die bestimmte Ventilanwendung entstehen und können somit den Ventilpreis erheblich erhöhen.
Endanschlüsse an Ventilen werden normalerweise vom Rohrleitungsplaner festgelegt und sollten vorzugsweise den Rohrleitungskonstruktionsspezifikationen entsprechen. Der Rohrleitungsplaner bestimmt jedoch nicht die Kräfte, die durch die Ventilbetätigung in der Rohrleitung erzeugt werden, und muss vom Armatureningenieur darüber informiert werden. Die richtigen Ventilendverbindungen können dann entsprechend der Festigkeit ausgewählt werden, die erforderlich ist, um die Dichtigkeit der Dichtung unter allen Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten, und dem Grad der Dichtheit der Dichtung unter Berücksichtigung von:
2. Flanschanschluss
Der Flanschverbindungstyp ist die am einfachsten zu installierende oder zu deinstallierende Verbindung von einer Rohrleitung. Dies sind wohl die derzeit am häufigsten verwendeten Endverbindungen.
Diese sind in der Regel in Größen ab 1/2” (DN15) erhältlich. Ein wichtiger Punkt, der bei diesen Arten von Endverbindungen erwähnt werden muss, ist, dass sie mit Schrauben befestigt werden, wobei die Anzahl der Schrauben von 4 bis 8 reicht, bis zu 12 und 16 für höhere Nennweiten. Aus diesem Grund benötigt diese Art der Verbindung ein geringeres Anzugsdrehmoment als eine Schraubverbindung. Somit können Flanschendverbindungen effektiv für verschiedene Arten von Ventilen verwendet werden. Da diese an den Rohrflanschen befestigt werden, ist die Montage oder Demontage schnell und einfach.
Um eine dichte Abdichtung zu gewährleisten, wird normalerweise eine Dichtung zwischen den bearbeiteten Flanschen angebracht. Die Art der Dichtung kann nichtmetallisch, metallisch oder eine Kombination aus nichtmetallischen/metallischen Materialien sein, abhängig von den Betriebsbedingungen und der Art des Flansches.
Es gibt verschiedene Arten von Flanschen, die heute am häufigsten verwendet werden: Raised Face Flange – RF, Flat Face Flange – FF, Ring-Type Joint Flange – RTJ.
2.1 Erhöhter Flansch – RF
Die gebräuchlichste Art, die in Prozessanlagenanwendungen verwendet wird, sind die Raised Face-Flansche. Dieser Flansch wird bevorzugt, weil seine erhabenen Dichtungsflächen über der Lochkreisfläche liegen, wie Abbildung 2 zeigt. Dieses Design ermöglicht die Verwendung einer breiten Kombination von Dichtungsdesigns, einschließlich flacher Ringblechtypen und metallischer Verbundwerkstoffe wie spiralförmig gewickelte und doppelt ummantelte Typen.
Die Konstruktionsabsicht für den RF-Flansch besteht darin, mehr Druck auf eine kleinere Dichtungsfläche zu konzentrieren und dadurch die Druckhaltefähigkeit der Verbindung zu erhöhen.
2.2 Flache Fläche – FF
Der Flat Face – FF-Flansch (Abb. 3) hat eine Dichtungsfläche, die in der gleichen Ebene wie die Lochkreisfläche liegt. Anwendungen mit Flachflanschen sind häufig solche, bei denen der Gegenflansch oder die Flanscharmatur aus einem Guss besteht (zB Bronze- und Eisenventile). Darüber hinaus muss gemäß ASME B31.1 beim Verbinden von Flachflanschen aus Gusseisen mit Flanschen aus Kohlenstoffstahl die Dichtleiste des Flansches aus Kohlenstoffstahl entfernt werden, und es ist eine Vollflächendichtung erforderlich.
Im Allgemeinen ist es wichtig zu beachten, dass keiner dieser drei am häufigsten verwendeten Flanschtypen zwischen den Typen austauschbar ist.
2.3 A Ringgelenk – RTJ
Eine Ringverbindung kann auch eine erhabene Dichtfläche haben, mit dem Unterschied, dass die Ringnut in diese Fläche eingearbeitet ist. Diese Nut nimmt eine Stahlringdichtung für die Flanschverbindung auf.
Die RTJ-Flansche werden in Hochdruckanwendungen verwendet, typischerweise für #600 und höher und/oder für hohe Temperaturen über 800°F. Als Dichtung wird ein weit verbreiteter R-Ring verwendet, der gemäß ASME B16.20 hergestellt wird und mit ASME B16.5-Flanschen verwendet wird. Dichtungen vom Typ R (Abb.5) sind meist oval, es gibt aber auch achteckige Konfigurationen.
3 Schraubverbindung
Die meisten Ventile mit verschraubten Endanschlüssen werden mit Rohrinnengewinden hergestellt, obwohl sie für einige spezielle Zwecke mit anderen Arten von Verschraubungen geliefert werden können.
Verschraubte Endanschlüsse werden meist in kleinen Ventilen verwendet, bieten mehr Wirtschaftlichkeit als Flanschenden. Es wird häufig für Bronze-/Messingventile und in geringerem Maße für Eisen- und Stahlventile verwendet. Die normalerweise angegebenen Gewinde sind kegelige NPT-Innengewinde (oder alternativ als BSPT-Gewinde, der sich geringfügig im Kegelwinkel von 55 ° anstatt von 60 ° wie bei NPT unterscheidet) am Ventilgehäuse.
Während NPT Kegel-zu-Kegel-Verbindungen erzwingt, wird die druckdichte Verbindung auf den Gewinden hergestellt, gibt es NPS-Gewinde, die als Parallel-zu-Parallel-Verbindungen ausgeführt werden. Bei NPS-Verbindungen wird eine druckdichte Verbindung hergestellt, indem eine Tülle oder eine Dichtung gegen die Endfläche eines Ventils gedrückt wird.
Die Ausführung mit Verschraubung ist normalerweise auf Ventile beschränkt, die nicht größer als 2" (in seltenen Fällen bis zu 6"), wird für den Einsatz bei erhöhten Temperaturen nicht empfohlen. Die Wartung der Armatur kann durch verschraubte Endverbindungen erschwert werden, wenn das Gehäuse aus der Rohrleitung herausgenommen werden muss, da die Armatur nicht entfernt werden kann, ohne eine Flanschverbindung oder Verschraubung zu lösen, um das Ventilgehäuse von der Rohrleitung abzuschrauben.
4 Schweißendverbindung
Schweißenden an Ventilen sind bei allen Drücken und Temperaturen als Druck/Temperatur des Ventilmaterials dicht und werden typischerweise für Ventile mit größerem Durchmesser verwendet. Schweißenden gibt es in zwei Ausführungen: Muffenschweißen – SW und Stumpfschweißen – BW .
4.1 Schweißmuffe – SW
Die SW-Enden (wie in Abbildung 7 gezeigt) werden vorbereitet, indem in jedes Ende des Ventils eine Muffe gebohrt wird, deren Innendurchmesser etwas größer ist als der Rohraußendurchmesser. Das Rohr rutscht in die Muffe, wo es an einer Schulter anliegt und dann mit einer Kehlnaht mit der Armatur verbunden wird. SW-Enden in einer bestimmten Größe sind unabhängig vom Rohrplan maßlich gleich.
4.2 Schweißende – BW
Die BW-Enden werden vorbereitet, indem jedes Ende des Ventils abgeschrägt wird, um einer ähnlichen Abschrägung am Rohr zu entsprechen. Die beiden Enden werden dann an die Rohrleitung gestoßen und mit einer vollständigen Durchschweißung verbunden. Dieser Verbindungstyp wird bei allen Ventiltypen verwendet und die Endvorbereitung muss für jede Rohrausführung unterschiedlich sein.
Schweißenden werden nur bei Stahlventilen verwendet, normalerweise in den Größen 2" und aufwärts, für Anwendungen mit höherem Druck/Temperatur in Rohrleitungen, die nicht häufig demontiert werden müssen.
Im Allgemeinen sind Ventile mit geschweißten Enden schwieriger aus der Leitung zu nehmen und sind offensichtlich auf handhabbare Materialien beschränkt, so dass ihre Anschaffungskosten wirtschaftlicher sind als bei anderen Verbindungsarten.