Zawory do pary i płynów gorących

Zawór VX2 jest zaworem sterowanym bezpośrednio, co oznacza, że siła elektromagnesu otwiera go niezależnie od różnicy ciśnień. VND jest zaworem sterowanym pneumatycznie, więc do jego przełączenia potrzebne jest medium sterujące (najczęściej sprężone powietrze). VXS2 to zawór ze wspomaganiem pilotowym, który wykorzystuje kombinację siły elektromagnesu i różnicy ciśnień. VX2 nadaje się do mniejszych przepływów i niewielkich średnic, VND do instalacji z dużymi temperaturami i dużymi przepływami, natomiast VXS2 łączy wysoką wydajność z niższym poborem energii.

Zawory bezpośredniego działania zazwyczaj nie są stosowane do pary, ale VX2 posiada specjalne materiały uszczelnień oraz konstrukcję odporną na erozję termiczną. Cewka i korpus są przystosowane do ciągłego kontaktu z wysoką temperaturą, a ruchome elementy mają zmodyfikowaną tolerancję, aby zapobiegać zakleszczaniu przy rozszerzalności cieplnej. Dzięki temu zawór może niezawodnie pracować w aplikacjach parowych nawet przy stosunkowo niskim ΔP.

Zawory VND są popularne w systemach, gdzie występują:

• duże temperatury (para przemysłowa 140–180°C),
• duże natężenia przepływu,
• konieczność zdalnego pneumatycznego sterowania,
• środowiska o podwyższonym ryzyku elektrycznym (strefy mokre, środowiska agresywne).

Typowe branże to: energetyka, przemysł papierniczy, przetwórstwo żywności, autoklawy, myjnie parowe, sterylizatory, węzły cieplne, wymienniki ciepła.

Konstrukcja wspomagania pilotem pozwala na obsługę dużych przepływów przy minimalnym poborze energii cewki. Zawór wymaga różnicy ciśnień, aby się otworzyć, co znacząco redukuje siłę potrzebną do uruchomienia grzybka. Dzięki temu można stosować mniejsze, bardziej energooszczędne cewki oraz osiągać wysokie ciśnienia pracy rzędu 1,6 MPa bez utraty dynamiki przełączenia.

Tak, pod warunkiem, że kondensat nie zawiera zanieczyszczeń mechanicznych i ma odpowiednią jakość. Warto jednak stosować filtry siatkowe, aby uniknąć erozji grzybka oraz uszczelnień. W przypadku aplikacji z dużą ilością kondensatu zaleca się zawory pneumatyczne (np. VND), które lepiej tolerują obecność cieczy w komorze sterującej.

Cewki SMC przeznaczone do pracy z parą mają specjalne klasy izolacji (najczęściej H lub wyżej), które wytrzymują temperatury rzędu 180–200°C w otoczeniu. Nadmierne nagrzewanie skraca żywotność izolacji, dlatego kluczowe jest zachowanie minimalnej odległości zaworu od źródła ciepła oraz stosowanie przedłużek cewek, jeżeli producent to dopuszcza.

Zawory pneumatyczne nie są obciążone cewką i delikatną armaturą elektryczną, dlatego uderzenia hydrauliczne nie przenoszą naprężeń na elementy elektromagnetyczne. Grubszy korpus oraz brak cewki nad dyszą zapewniają im większą trwałość w systemach o zmiennych fazach medium (para–kondensat).

Najczęściej stosowane są:

• PTFE – odporne chemicznie, wysokotemperaturowe,
• zmodernizowane elastomery fluorowe (FKM) – odporność termiczna i mechaniczna,
• grafitowane kompozyty – odporne na duże ciśnienia i temperatury.

Dobór uszczelnień zależy od temperatury, ciśnienia oraz częstotliwości cykli.

Tak, VX2 jest przystosowany do średniego podciśnienia, ponieważ konstrukcja bezpośredniego działania pozwala na otwarcie zaworu bez konieczności różnicy ciśnień. Jest to unikalne w stosunku do zaworów pilotowych, które potrzebują minimalnego ΔP.

Tak. Aby zawór wspomagany pilotem otworzył się poprawnie, zwykle wymagana jest minimalna różnica ciśnień rzędu 0,05–0,1 MPa, co pozwala medium wspomóc proces otwarcia. Przy braku ΔP zawór może nie pracować stabilnie.

Najczęściej:

• obecność zanieczyszczeń w parze,
• zbyt duża ilość kondensatu,
• brak filtra przed zaworem,
• niewłaściwa orientacja montażu,
• uszkodzenia termiczne cewek,
• zbyt małe ΔP (w zaworach pilotowych).

Tak, szczególnie seria VXS2, która dzięki wspomaganiu pilotem umożliwia stosowanie mniejszych cewek. W serii VX2 stosowane są także cewki o wysokiej sprawności, a VND nie potrzebuje energii elektrycznej do sterowania.

Tak, szczególnie seria VX2 z odpowiednimi uszczelnieniami PTFE/FKM oraz VND, który nie zawiera cewki podatnej na przegrzewanie. Kluczowe jest sprawdzenie kompatybilności chemicznej oleju z materiałem grzybka i korpusu.

Korpusy wykonuje się najczęściej ze stali nierdzewnej lub mosiądzu, co zapewnia odporność na korozję w aplikacjach z parą i wodą gorącą. Stal nierdzewna jest rekomendowana do instalacji wymagających higieny lub długiej trwałości.

Najważniejsze zasady:

• montaż zgodnie z kierunkiem przepływu,
• zapewnienie odprowadzenia kondensatu,
• unikanie montażu bezpośrednio nad źródłem ciepła,
• stosowanie filtrów i separatorów pary,
• zapewnienie chłodzenia cewki lub dystansu termicznego.

Tak, zawory pneumatyczne są bardzo odporne na częste przełączanie, ponieważ nie zawierają elektroniki, a sterowanie powietrzem jest dynamiczne i stabilne. Zastosowania obejmują sterylizatory, wytwarzanie pary i szybkie przełączanie torów medium.

Należy obliczyć przepływ pary (kg/h), określić wymagane ΔP oraz skorzystać z wykresów przepustowości Kv producenta. Za mały zawór zwiększy straty ciśnienia, a za duży może powodować niestabilność pracy i uderzenia pary.

Tak, ale VXS2 i inne zawory wspomagane preferują montaż z cewką skierowaną pionowo w górę, co zapewnia prawidłową pracę komory pilotowej.

Gwizd wskazuje na erozję medium lub turbulentne przejście pary przez uszkodzone gniazdo. Należy:

• sprawdzić stan uszczelnień,
• skontrolować przepływ i ΔP,
• sprawdzić, czy zawór nie jest przewymiarowany.

Typowy interwał to 6–12 miesięcy w zależności od jakości wody, ilości cykli i temperatury. W ciężkich warunkach serwis może być potrzebny co 3–6 miesięcy.

Niewłaściwie dobrana cewka (np. zbyt niska klasa izolacji lub niewłaściwe napięcie pracy) będzie się nadmiernie nagrzewać, co może prowadzić do przepaleń uzwojenia, deformacji izolacji i niestabilnego otwierania zaworu. W aplikacjach parowych przegrzewanie może być dodatkowo wzmocnione przez promieniowanie cieplne, dlatego producenci zalecają stosowanie dedykowanych cewek wysokotemperaturowych i kontrolę warunków montażu.

Do najważniejszych należą:

• brak ryzyka przegrzania cewki,
• wysoka odporność na uderzenia wodne,
• możliwość stosowania w strefach mokrych,
• stabilna praca przy dużych przepływach,
• niezawodność w środowiskach o dużej zmienności temperatury.

Dzięki sterowaniu powietrzem zawory VND idealnie nadają się do ciężkich warunków przemysłowych.

Tak, zwłaszcza modele o korpusach ze stali nierdzewnej (np. VX2 i VXS2 w wersjach INOX). Dzięki odporności na wysokie temperatury i agresywne media czyszczące nadają się do systemów mycia CIP oraz sterylizacji parą SIP. Należy jednak dobrać właściwe uszczelnienia, zwykle PTFE lub FKM odporny na chemikalia.

Zawór VXS2 jest przeznaczony do funkcji On/Off, a nie regulacyjnych. Jednak dzięki konstrukcji pilot-assisted zapewnia szybkie i powtarzalne przełączenia, co jest korzystne w systemach sekwencyjnych. Jeśli wymagana jest regulacja przepływu, należy zastosować zawory regulacyjne (np. z siłownikiem pneumatycznym).

VX2 oraz VXS2 oferują bardzo wysoką szczelność dzięki precyzyjnym gniazdom i uszczelnieniom PTFE/FKM. VND, jako zawór pneumatyczny, również może zapewnić doskonałą szczelność, jednak zależy to od konfiguracji siłownika i jakości sterowania powietrznego. Wszystkie modele zapewniają szczelność klasy przemysłowej, jednak elektrozawory mają zwykle lepszą kontrolę nad przeciekiem wewnętrznym.

Podczas nagłego wzrostu temperatury następuje rozszerzalność cieplna elementów metalowych. Zawory VX2 i VXS2 zostały zaprojektowane tak, aby kompensować te zmiany poprzez odpowiednią geometrię tulei prowadzącej i tolerancję grzybka. VND z kolei radzi sobie z nagrzewaniem lepiej, bo nie ma cewki i jest konstrukcyjnie masywniejszy.

Tak, pod warunkiem zapewnienia właściwej chłodności cewki i prawidłowej instalacji. Cewki w klasie izolacji H są przeznaczone do pracy ciągłej, a konstrukcja bezpośredniego działania jest stabilna nawet przy wysokiej częstotliwości cykli.

Do najczęstszych należą:

• obniżona szczelność,
• zwiększony hałas przepływu,
• nieregularna praca zaworu,
• spadek przepustowości,
• trudności w otwieraniu/ zamykaniu.

Zużycie wynika głównie z erozji parowej oraz zanieczyszczeń mechanicznych.

Zakres zależy od konkretnej wersji, ale typowo:

• VX2: od podciśnienia do ~1,0 MPa,
• VND: 0–1,6 MPa,
• VXS2: 0,05–1,6 MPa (wymóg ΔP).

Zawory na parę muszą mieć wytrzymałość na ciśnienie statyczne oraz temperaturę >150°C.

Trzeba przeanalizować:

• skład chemiczny i agresywność medium,
• temperaturę pracy,
• lepkość i ewentualną obecność cząstek stałych,
• wymaganą odporność na korozję.

SMC udostępnia tabele kompatybilności, które pozwalają precyzyjnie dobrać uszczelnienia i materiały korpusu.

Nie. Zawory VX2, VND i VXS2 nie pełnią funkcji zaworów zwrotnych. Do ochrony przed cofaniem medium stosuje się zawory zwrotne wysokotemperaturowe lub tłoczne z blokadą zwrotną.

Zazwyczaj nie, jeśli montaż jest prawidłowy. Jednak w aplikacjach ekstremalnie gorących (np. kotły, autoklawy, piece technologiczne) stosuje się:

• dystanse termiczne między cewką a korpusem,
• izolację cieplną rurociągu,
• ekrany odbijające ciepło.

Najczęściej spotykane:

• przegrzanie cewki,
• utrata szczelności przez erozję,
• zablokowanie przez kamień lub osad,
• zużycie grzybka,
• nieszczelność na skutek odkształcenia uszczelnień.

Tak, ale tylko w określonych temperaturach dopuszczonych dla danego modelu. Para przegrzana ma wyższą energię, mniejszą gęstość i większą zdolność erozyjną, dlatego materiały muszą być odpowiednio dobrane.

Im większa częstotliwość przełączeń, tym większe obciążenie mechaniczne grzybka i sprężyny powrotnej. Konstrukcja SMC jest zoptymalizowana pod dużą liczbę cykli (setki tysięcy – miliony), ale przy bardzo intensywnym cyklowaniu zaleca się przeglądy co 3–6 miesięcy.

Nie. Bez medium sterującego zawór pneumatyczny nie zmieni stanu. Dlatego wymagane jest stałe, regulowane ciśnienie sterujące (najczęściej 0,3–0,7 MPa).

Tak, konstrukcja direct acting pozwala na efektywne otwieranie i zamykanie nawet przy niskich ciśnieniach, w tym podciśnieniu. To odróżnia VX2 od zaworów pilotowych.

Rekomenduje się:

• stosowanie filtrów,
• odwadniacze przed zaworem,
• regularne przeglądy,
• poprawne dobranie cewek,
• montaż zgodny z wytycznymi,
• unikanie szoków termicznych w instalacji.

Tak, seria VXS2 obejmuje średnice do DN25–DN50, co pokrywa większość średnich przepływów pary przemysłowej. Do większych średnic stosuje się zwykle zawory pneumatyczne (VND) lub zawory regulacyjne.

Brak odwadniania powoduje gromadzenie kondensatu, który może:

• powodować uderzenia wodne,
• przyspieszać zużycie grzybka,
• zmniejszać efektywny przepływ pary,
• wywoływać korozję.

Dlatego separatory i odwadniacze są kluczowe.

Tak, VX2 nadaje się do gorącej wody, a jego uszczelnienia i konstrukcja są odporne na tego typu warunki. Ważne, aby zachować prawidłowe chłodzenie cewki.

Tak, ponieważ konstrukcja pneumatyczna nie wymaga różnicy ciśnień ani dużej siły cewki. Ciecze lepkie jednak zwiększają obciążenie gniazda, dlatego należy dobrać zawór o odpowiedniej średnicy i przepustowości.

Największym ograniczeniem jest konieczność zastosowania mocniejszej cewki i konstrukcji odpornej na ciśnienia statyczne. VXS2 radzi sobie z wysokim ciśnieniem dzięki wspomaganiu pilotowemu. VX2 z kolei jest ograniczony przez siłę elektromagnesu.

Tak, jeśli są wyposażone w cewki ATEX lub są sterowane pneumatycznie (VND), co eliminuje źródła zapłonu. Wymaga to doboru odpowiednich certyfikowanych akcesoriów.

Najbardziej uniwersalny jest VND, ponieważ dobrze toleruje zmienne fazy medium. VX2 i VXS2 również mogą pracować, ale ich komory są bardziej wrażliwe na kondensat i wymagają skutecznego odwadniania.

Najczęściej stosowane są:

• mosiądz niklowany,
• stal nierdzewna 304 lub 316,
• stop aluminiowy (w niektórych wersjach VND).

Stal nierdzewna oferuje najlepszą wytrzymałość na temperaturę i korozję.

• VX2 – małe i średnie przepływy, możliwość pracy w podciśnieniu, sterowanie elektryczne, wysoka szczelność, prostota montażu.
• VND – duże przepływy, trudne warunki pracy, wysoka temperatura, duża odporność na kondensat, sterowanie pneumatyczne.
• VXS2 – duże ciśnienia, wysoka efektywność energetyczna, szybkie przełączenia, wymagane ΔP, aplikacje o dużym cyklowaniu.