Vlinderkleppen worden gebruikt om de stroming van vloeistoffen of gassen door leidingen te starten, stoppen of regelen. Ze ontlenen hun naam aan de vleugelachtige schijf die in het klephuis draait en lijkt op de beweging van een vlinder. Van de verschillende soorten vlinderkleppen zijn hoogrendementsvlinderkleppen (HPBV) en concentrische vlinderkleppen de twee meest voorkomende ontwerpen. Deze vergelijking zal de verschillen tussen de twee op basis van verschillende afmetingen uiteenzetten om hun rol in industriële en gemeentelijke toepassingen te verduidelijken.
| Functie | Concentrische vlinderklep | Hoogwaardige vlinderklep |
| Ontwerp | Centrale stam en schijf | Offset stuurpen met metalen zitting |
| Afdichtingsmechanisme | Zachte elastomere zitting | RPTFE-zitting |
| Drukclassificatie | Tot 250 PSI | Tot 600 PSI |
| Temperatuurclassificatie | Tot 180°C (356°F) | Tot 260°C (536°F) |
| Slijtage | Hoger door zitcontact | Lager door offsetontwerp |
| Toepassingsgeschiktheid | Lagedrukvloeistoffen | Vloeistoffen met gemiddelde druk en hoge temperatuur |
| Kosten | Lager | Hoger |
1. Ontwerp en constructie
Het belangrijkste verschil tussen concentrische vlinderkleppen en vlinderkleppen met hoge prestaties ligt in het structurele ontwerp, met name de positie van de klepsteel en de klepschotel ten opzichte van de klepbehuizing en de gebruikte materialen.
1.1 Concentrische vlinderkleppen
Het concentrische ontwerp staat bekend als een "nul-offset" of "veerkrachtige zitting" klep, waarbij de klepsteel en klepschijf direct worden uitgelijnd met het midden van het klephuis en de buisboring. Deze middenuitlijning vertoont geen afwijking.
1.1.1 Schijfbeweging
De schijf draait 90° om de as van de klepsteel en beweegt over het gehele bewegingsbereik van volledig open (evenwijdig aan de pijp) naar volledig gesloten (loodrecht op de pijp).
1.1.2 Afdichtingsmechanisme
De afdichting wordt bereikt door een nauwe passing tussen de rand van de klepschotel en de veerkrachtige rubberachtige klepzitting (bijvoorbeeld EPDM, acryl of fluorrubber) die de binnenkant van het klephuis bekleedt.
1.1.3 Materialen
De klepbehuizing is meestal gemaakt van zeer sterke en corrosiebestendige materialen zoals gietijzer, nodulair gietijzer of zelfs roestvast staal voor minder veeleisende toepassingen, omdat de rubberen klepzitting voorkomt dat vloeistof in contact komt met de klepbehuizing.
De schijf kan van roestvrij staal, aluminiumbrons, gecoat gietijzer of volledig bekleed met metaal zijn, afhankelijk van de mate van corrosie van de vloeistof.
1.2 Hoogwaardige vlinderkleppen
Meestal een ontwerp met dubbele offset met twee belangrijke offsets:
De stengel bevindt zich achter de schijf in plaats van door het midden van de schijf, en
De schijf- en steelconstructie is ten opzichte van de middellijn van de pijpboring verschoven.
Sommige geavanceerde versies zijn voorzien van driedubbele offsets, maar dubbele offset is standaard op high-performance modellen.
1.2.1 Schijfbeweging
Door de offset draait de schijf nokvormig, waardoor er minder contact is met de stoel.
1.2.2 Afdichtingsmechanisme
De zitting is gemaakt van duurzamere materialen, zoals versterkt teflon, om hogere drukken en temperaturen te weerstaan. In tegenstelling tot de rubberen zitting van een concentrische klep is de afdichting strakker en minder onderhevig aan vervorming.
1.2.3 Materialen
De behuizing en de schijf zijn gemaakt van sterke metalen, zoals roestvrij staal, koolstofstaal of legeringen, zodat ze bestand zijn tegen zware omstandigheden.
1.3 Samenvatting: Ontwerpimplicaties
De eenvoud van de concentrische klep maakt hem licht en compact, waardoor hij ideaal is voor directe installatie. De afhankelijkheid van een vervormbare rubberen zitting beperkt echter de flexibiliteit.
Het offsetontwerp en de sterkere materialen van hoogwaardige kleppen verbeteren hun duurzaamheid en aanpasbaarheid, maar dit gaat ten koste van een grotere complexiteit en een hoger gewicht.
---
2. Prestatiemogelijkheden
Prestaties zijn het meest variabele aspect van deze kleppen en het aspect dat gebruikers het meest waarderen en belangrijk vinden. Ze worden specifiek geanalyseerd op druk, temperatuur, afdichtingseffect en levensduur.
2.1 Concentrische vlinderkleppen
2.1.1 Drukclassificaties
Concentrische vlinderkleppen zijn over het algemeen bestand tegen drukken tot PN16, maar dit varieert afhankelijk van de maat en het materiaal. Boven deze druk kan de rubberen zitting vervormen of kapotgaan.
2.1.2 Temperatuurclassificaties
De maximale temperatuur is 180 °C (356 °F), beperkt door de thermische grenzen van de rubberen of PTFE-zitting. Hoge temperaturen verminderen de prestaties van het elastomeer en verstoren de afdichting.
2.1.3 Afdichtingsprestaties
Het kan een betrouwbare afsluiting bieden in lagedruksystemen, maar de voortdurende wrijving tussen de klepschijf en de klepzitting zal slijtage veroorzaken, waardoor de effectiviteit afneemt.
2.1.4 Gashendel
Omdat vlinderkleppen meer geschikt zijn voor volledig openen en sluiten, zal langdurige smoring, als ze worden gebruikt voor stroomregeling, de slijtage van de klepzitting versnellen, waardoor de nauwkeurigheid en duurzaamheid van de klep afnemen.
2.1.5 Duurzaamheid
Omdat ze elastischer zijn, zijn metalen of versterkte klepzittingen duurzamer dan rubber. Het offsetontwerp verlengt de levensduur verder door de wrijving te beperken.
2.2 Hoogwaardige vlinderklep
2.2.1 Drukclassificatie
Dankzij de robuuste structuur en het offsetontwerp, waardoor de spanning op de klepzitting wordt verminderd, is het bestand tegen drukken tot PN16.
2.2.2 Temperatuurclassificatie
Omdat de klepzitting van RPTFE is gemaakt, kan deze effectief functioneren bij temperaturen tot 280°C.
2.2.3 Afdichtingsprestaties
Dankzij de nauwkeurige pasvorm van de offset klepschijf en de duurzame klepzitting is er vrijwel geen lekkage en is de afsluiting meestal vrijwel luchtdicht. Dit maakt het ideaal voor kritische toepassingen.
2.2.4 Gashendel
De constructie en materialen die worden gebruikt in hoogwaardige vlinderkleppen zorgen ervoor dat ze de doorstroming nauwkeurig kunnen regelen, zelfs bij hoge druk. Minder contact met de zitting minimaliseert slijtage en behoudt de integriteit van de afdichting gedurende meerdere cycli.
2.2.5 Duurzaamheid
Metalen of versterkte zittingen zijn veerkrachtiger en daardoor duurzamer dan rubber. Het offsetontwerp verlengt de levensduur verder door de wrijving te beperken.
2.3 Samenvatting: Prestatiehoogtepunten
Concentrische kleppen zijn geschikt voor stabiele omstandigheden met lage druk, maar werken niet bij gemiddelde en hoge druk.
Hoogwaardige kleppen bieden een superieure betrouwbaarheid en levensduur, maar wel tegen hogere initiële kosten.
---
3. Toepassingen
De keuze tussen midline vlinderkleppen en high performance vlinderkleppen hangt af van de specifieke eisen van het systeem waarin ze worden geïnstalleerd.
3.1 Concentrische vlinderkleppen
Voor lage tot gemiddelde druk/temperatuursystemen waarbij kosten en eenvoud prioriteit hebben.
Veelvoorkomende toepassingen:
- Water en afvalwater: Gemeentelijke waterleidingen, irrigatie- en rioleringssystemen profiteren van hun zuinigheid en vloeistofisolatie.
- Voedingsmiddelen en farmacie: Rubberen zittingen voorkomen dat gevoelige vloeistoffen door de klepbehuizing worden verontreinigd.
- Gasvoorziening: Lagedrukgasleidingen gebruiken dit voor aan/uit-regeling.
- Brandbeveiliging: Sprinklerinstallaties profiteren van hun snelle werking en betrouwbaarheid bij gemiddelde druk.
- Lagedrukstoom: voor stoom tot 250 PSI en 350°F.
3.2 Hoogwaardige vlinderkleppen
Voor lage tot gemiddelde drukken of kritische systemen waar precisie en duurzaamheid vereist zijn.
Veelvoorkomende toepassingen:
- Olie en gas: werkt met agressieve chemicaliën, petrochemicaliën en offshore-omstandigheden met hoge druk en corrosieve vloeistoffen.
- Energieopwekking: beheer van hogedrukstoom en koelwater in turbines en ketels.
- Chemische verwerking: is bestand tegen corrosieve vloeistoffen en zorgt voor een goede afsluiting in explosieve omgevingen.
- HVAC: Voor grote systemen die een nauwkeurige stroomregeling vereisen.
- Scheepsbouw: bestand tegen maritieme omstandigheden en hogedrukvloeistofbeheer.
3.3 Toepassingsoverlap en verschillen
Hoewel beide kleppen de doorstroming regelen, worden concentrische kleppen het meest gebruikt in kostengevoelige, minder veeleisende omgevingen, terwijl kleppen met een hoge prestatie de voorkeur genieten voor industriële processen waarbij storingen ernstige gevolgen kunnen hebben.
---
4. Operationele overwegingen
Naast ontwerp en toepassing spelen ook praktische factoren een rol, zoals installatie, onderhoud en systeemintegratie.
4.1 Installatie
- Concentrisch: eenvoudigere installatie dankzij een lichter gewicht en eenvoudigere flenscompatibiliteit.
- Hoge prestaties: Door het offsetontwerp is een nauwkeurige uitlijning vereist en het gewicht vereist een stevigere ondersteuning.
4.2 Onderhoud
- Concentrisch: Onderhoud richt zich op het vervangen van de rubberen zitting, wat een relatief snelle en goedkope reparatiemethode is. Frequente slijtage kan echter de uitvaltijd in systemen met een hoge cyclus verlengen.
- Hoge prestaties: Het onderhoud is minder frequent vanwege de duurzame zitting, maar reparaties (bijvoorbeeld het vervangen van de zitting) zijn duurder en technischer en vereisen doorgaans professioneel onderhoudspersoneel met gespecialiseerd gereedschap.
4.3 Drukval
- Concentrisch: Gecentreerde schijven creëren meer turbulentie als ze gedeeltelijk open zijn, waardoor de efficiëntie bij het afremmen van toepassingen afneemt.
- Hoge prestaties: offset-schijven verbeteren de stromingseigenschappen en verminderen cavitatie en drukval, vooral bij hoge snelheden.
4.4 Aansturing
Beide kleppen kunnen worden gebruikt met handmatige, pneumatische of elektrische actuatoren. Hoogwaardige kleppen worden echter vaak gecombineerd met geavanceerde besturingen voor nauwkeurige automatisering in industriële omgevingen.
---
5. Kosten- en levenscyclusanalyse
5.1 Initiële kosten
Concentrische kleppen zijn aanzienlijk goedkoper omdat ze relatief eenvoudig te bouwen zijn en minder materiaal verbruiken. Dit is niet het geval bij vlinderkleppen met hoge prestaties.
5.2 Levenscycluskosten
Hoogwaardige kleppen zijn over het algemeen zuiniger op de lange termijn, omdat ze minder vaak onderhouden en vervangen hoeven te worden. In kritieke systemen kan hun betrouwbaarheid ook de kosten van stilstand verlagen.
---
6. Conclusie: Samenvatting van voor- en nadelen
6.1 Concentrische vlinderklep
6.1.1 Voordelen:
- Kosteneffectiviteit: lagere productie- en materiaalkosten zorgen voor een budgettair voordeel.
- Eenvoudig ontwerp: eenvoudig te installeren, bedienen en onderhouden, met minder bewegende onderdelen.
- Vloeistofisolatie: Rubberen zittingen beschermen de klepbehuizing, waardoor er goedkopere materialen gebruikt kunnen worden en de zuiverheid van de vloeistof behouden blijft.
- Lichtgewicht: Ideaal voor toepassingen waarbij gewicht van belang is.
6.1.2 Nadelen:
- Beperkt bereik: de bovengrenzen liggen bij 250 PSI en 356°F, waardoor het alleen onder zware omstandigheden kan worden gebruikt.
- Gevoelig voor slijtage: constante wrijving van de zitting kan leiden tot slechtere prestaties, waardoor er vaker onderhoud nodig is.
- Slechte prestaties bij hogedrukregeling: Verlies van nauwkeurigheid en afdichting onder druk.
6.2 Hoogwaardige vlinderkleppen
6.2.1 Voordelen:
- Hoge capaciteit: Kan gemiddelde tot hoge druk (tot 600 PSI) en temperaturen (tot 536°F) aan.
- Lange levensduur: Minder slijtage van de zitting en duurzame materialen verlengen de levensduur.
- Precisie: Uitstekende regeling en uitschakeling, zelfs onder veeleisende omstandigheden.
- Veelzijdigheid: geschikt voor een breed scala aan vloeistoffen en omgevingen.
6.2.2 Nadelen:
- Hogere kosten: Dure materialen en een complex ontwerp verhogen de initiële investering.
- Complexiteit: Installatie en reparatie vereisen meer expertise.
- Gewicht: Een zwaardere constructie kan de aanpassing van sommige systemen ingewikkelder maken.
Concentrische vlinderkleppen en hoogwaardige vlinderkleppen bedienen overlappende maar verschillende gebieden in vloeistofregeling. Het rubberen zittingontwerp zonder offset van de concentrische klep maakt het een praktische en betaalbare keuze voor gematigde toepassingen zoals watervoorziening, voedselverwerking of brandbeveiliging. Als prestaties en veerkracht niet onderhandelbaar zijn, is de hoogwaardige vlinderklep de oplossing. Voor ondergrondse toepassingen (zoals ondergrondse pijpleidingen) kunnen beide methoden worden gebruikt, maar het lagere gewicht en de lagere kosten van de concentrische klep prevaleren meestal, tenzij extreme omstandigheden anders vereisen.