Новые области применения мембранных клапанов

Мембранные клапаны используются в промышленных установках в течение многих десятилетий, области их применения различны. В тех случаях, когда надежность эксплуатации оборудования определяется отсутствием застойных зон в трубопроводной арматуре, мембранные клапаны наиболее эффективны по сравнению с клапанами других типов. Конструктивное исполнение мембранного клапана позволяет не только предотвращать скопление остатков продукта в самом клапане, но и осуществлять полное опорожнение присоединенных к нему трубопроводов. Эта особенность является решающим фактором при вывборе запорных органов, особенно в стерильном производстве: фармацевтике, биотехнологии и т.д.

мембранные клапаны

Основная конструктивная схема мембранного (диафрагменного) клапана не изменилась со времени его изобретения П.К. Заундерсом в 20-х годах прошлого века. Клапан состоит из корпуса, мембраны из эластомерного материала и вентильной головки. Мембрана защищает от перекачиваемого продукта все движущиеся функциональные части клапана и на этих деталях исключается образование отложений, которые могут привести к сокращению времени надежной работы клапана или даже выходу его из строя. При эксплуатации можно поддерживать клапан в исправном состоянии (со всеми функциями герметизации) простой заменой мембраны. При этом корпус не отсоединяется от трубопровода, и замена производится достаточно быстро. Поскольку с рабочей средой соприкасаются только корпус и мембрана, такие клапаны особенно пригодны для использования в химической промышленности и стерильных производствах. При соответствующем выборе конструкционных материалов для элементов клапана возможно применение в агрессивных, токсичных, вызывающих коррозию, а также высокочистых рабочих средах. Например, клапаны серий Sisto-KB, Sisto-10, Sisto-16 применяются в промышленной и санитарной технике, на электростанциях, для транспортировки питьевой и технической воды, воздуха, нефти, технических газов, рабочих сред в пищевой и алкогольной промышленности, а также в фармацевтике и медицине.

мембрана клапана

Как элемент конструкции, мембрана выполняет все функции герметизации и является важнейшей деталью клапана. Так как мембрана движется при каждом ходе, и кроме того, воспринимает усилия, обусловленные давлением в трубопроводе, она более других деталей подвергается износу. Как правило, мембрана зажимается между корпусом и крышкой. которые скрепляются стяжными болтами, что упрощает монтаж и техническое обслуживание. При высоких рабочих температурах и давлениях наиболее предпочтительно закрепление мембраны в выступах и пазах фланца корпуса и крышки. Благодаря такому конструктивному решению значительно улучшается герметичность клапана в зоне крышки. Болты, соединяющие головку клапана с корпусом, не пересекают зону закрепления мембраны, а проходят по ее наружному диаметру, что особенно важно для стерильных технологий. Любой незапланированный ремонт в таких производственных процессах может привести к значительным расходам, поэтому дополнительно предлагаются опорные системы, гарантирующие эксплуатационную надежность при высоких температурах и давлениях.

Корпус мембранного клапана, как правило, выполняется с уплотнительным ребром, к которому прижимается мембрана при закрытии клапана. Ни в одном из промежуточных положений или в закрытом состоянии в полости клапана не создается застойных зон. Это свойство имеет особенно большое значение для химической промышленности и при производстве биологически активных веществ, так как остатки продукта в клапане могут отрицательно влиять на последующий производственный процесс. Во время закрытия клапана трения мембраны о седло не происходит, поэтому допустимо применение мембранного клапана для абразивных серд. В стерильных технологических процессах применяются корпусы различного конструктивного исполнения из аустенитных сталей. В настоящее всеря предлагаются также литые и кованые высокосортные стали 316L/1.4435. Доля дельта-феррита, особенно в кованных корпусах, не должна при этом превышать 1%. Кроме этих материалов, используются также сплавы Hastelloy и Alloy 59, 1.4539. При тщательно выполненной шлифовке и последующей электрохимической полировке обоспечивается шероховатость поверхности Ra не более 0,6 мкм. Корпусы проходных клапанов выполняются таким образом, что их можно просто вваривать в трубопроводы.

многоседельный клапан

Разработано множество форм корпусов многоходовых и многоседельных клапанов. В многоседельных клапанах управление различными вентильными головками позволяет направить поток среды к нужному седлу. Этот сложный клапанный узел легко чистить, а его компактное конструктивное исполнение возможно только на основе мембранного клапана. Таким образом, вентильные головки могут быть вварены в трубопроводную систему по Y-образной схеме без образования нежелательных тупиковых зон. Такое исполнение соответсвует требованиям GMP (ГОСТ Р 52249-2004). При необходимости на обратной стороне корпуса может быть предусмотрено второе клапанное седло для дополнительного отбора проб, независимо от точки основного отбора.

Обычно мембранные вентили оснащаются вентильной головкой, которая позволяет управлять клапаном с помощью маховика (клапаны Sisto-10, Sisto-16, Sisto-20). Комплексные установки в стерильном производстве в значительной мере автоматизированы. Наиболее благоприятные и надежные условия автоматизации мембранных клапанов обеспечивает пневмопривод Sistomat-P, Sistomat-PC, Norimar-P с возвратной пружиной и двойного действия. Такая конструкция наиболее предпочтительна, так как компактное конструктивное исполнение цилиндра управления позволяет до минимума сократить требуемую для установки клапана площадь. Кроме того, наружные поверхности вентильной головки из высокосортной стали очень удобны для чистки и дезинфекции, что особенно важно в стерильных производствах.

Таким образом, конструктивные особенности мембранного клапана не только предотвращают скопление остатков продукта в самом клапане, но и позволяют полностью опорожнить присоединенные к нему трубопроводы. Компоновка сложных многоходовых клапанов не представляет особого труда. Кроме того, можно легко осуществить автоматизацию работы клапанов.