Uzavírací klapka nebo kulový kohout? Volba pro velké jmenovité světlosti

Kritéria výběru pro velké jmenovité světlosti

Kromě samotné jmenovité světlosti určuje volbu správné armatury v konkrétním případě několik provozních veličin. Pro spolehlivé rozhodnutí je třeba systematicky prověřit následující body.

1. Funkce: uzavírání nebo regulace

Jde-li čistě o uzavírání typu otevřeno/zavřeno, jsou vhodné obě konstrukce. Má-li se objemový průtok škrtit nebo hrubě regulovat, uplatní klapka svou přednost: její charakteristika umožňuje použitelné škrcení v širokém rozsahu otevření. Kulový kohout je koncipován jako čistě uzavírací armatura a pro trvalé škrcení v částečném otevření je vhodný jen omezeně, protože sedlové kroužky a koule se v mezipoloze více opotřebovávají.

2. Těsnost a médium

Tam, kde je požadováno bezbublinkové, dlouhodobě spolehlivé uzavření – například u nebezpečných nebo cenných médií – nabízí kulový kohout se svými obklopujícími sedlovými kroužky výhody. Pro vodu, odpadní vodu, bazénovou vodu a mnohá procesní média ve velkých potrubích dosahuje i uzavírací klapka s vhodnou vložkou pro danou aplikaci dostatečné těsnosti. Chemickou odolnost vložky, resp. sedlových kroužků vůči médiu je třeba v obou případech ověřit.

3. Tlaková ztráta a proudění

V otevřeném stavu má kulový kohout s plným průchodem nejnižší tlakovou ztrátu, protože průchod je volný. U uzavírací klapky zůstává kotouč v proudové dráze a způsobuje trvalou, byť většinou nízkou zbytkovou tlakovou ztrátu. U velmi dlouhých potrubí nebo energeticky citlivých aplikací může být tento rozdíl relevantní a je třeba jej posoudit pomocí hodnoty Kv příslušné armatury.

4. Hmotnost, prostorové nároky a statika

U velkých jmenovitých světlostí je hmotnost hmatatelným argumentem: kulový kohout se stává těžkým, vyžaduje více prostoru v potrubí a více zatěžuje uložení potrubí. Krátká, lehká uzavírací klapka výrazně zjednodušuje montáž, podepření a pozdější údržbu.

5. Automatizace a ovládací moment

Potřebný krouticí moment u kulového kohoutu silně roste se jmenovitou světlostí, což vyžaduje větší a dražší pohony. Uzavírací klapky vyžadují při stejné jmenovité světlosti obvykle menší pohony, a lze je tak ekonomičtěji automatizovat pneumaticky nebo elektricky – důležitý faktor u velkých, automatizovaných procesních zařízení.

6. Tlaková stupnice, teplota a materiál

Obě armatury jsou dostupné z běžných plastů jako PVC-U, PVC-C, PP a PVDF. Přípustná tlaková stupeň (PN) u termoplastů s rostoucí teplotou klesá – rozhodující je vždy materiálově a typově specifická závislost tlaku na teplotě z datového listu výrobce. Materiál tělesa se volí podle chemické odolnosti vůči médiu a teplotního rozsahu, materiály těsnění (sedlový kroužek, resp. vložka) odděleně od toho.

Materiály a normy u plastových armatur

Pro volbu materiálu platí u uzavírací klapky a kulového kohoutu stejné zásady jako u ostatních plastových armatur. Materiál tělesa, resp. koule určuje chemickou a teplotní odolnost, materiál těsnění jej doplňuje:

• PVC-U: standard pro vodárenskou a kanalizační techniku, dobrá odolnost vůči mnoha kyselinám, louhům a roztokům solí, omezené teplotní použití (zpravidla do zhruba 60 °C).
• PVC-C: podobná chemická odolnost jako PVC-U, ale vyšší teplotní odolnost.
• PP (polypropylen): dobrá odolnost vůči louhům a mnoha organickým médiím, vyšší teplotní rozsah.
• PVDF: vysoká chemická odolnost vůči agresivním kyselinám, halogenům a rozpouštědlům, pro náročné chemické a vysoce čisté aplikace.

Jako materiál sedla, resp. vložky se podle média používá EPDM (voda, zředěné kyseliny a louhy), FPM/FKM (oleje, mnohá agresivní média) nebo PTFE (téměř univerzální odolnost, zejména u kulových kohoutů). Odolnost je vždy třeba ověřit pro konkrétní kombinaci média, koncentrace a teploty – kombinace odolná při pokojové teplotě může při zvýšené teplotě selhat.

Co se týče připojovacích rozměrů, plastové uzavírací klapky a kulové kohouty vycházejí ze zavedených přírubových norem. Přírubová připojení obvykle odpovídají děrování podle DIN EN 1092, resp. rozdělení tlakových stupňů podle systému PN (např. PN 6, PN 10, PN 16). Skutečně přípustná tlaková stupeň dané plastové armatury vyplývá z diagramu tlaku a teploty výrobce a je to výpočtový tlak – nikoli pouhé přírubové označení.

Typické chyby při výběru pro velká potrubí

• Kulový kohout i přes velkou jmenovitou světlost: ze zvyku se volí kulový kohout i u DN 150 nebo DN 200 – se zbytečně vysokou hmotností, prostorovými nároky, náklady na pohon a cenou. Od přechodové oblasti se téměř vždy vyplatí prověřit uzavírací klapku.
• Uzavírací klapka přetížená jemnou regulací: pro přesné dávkování v malém rozsahu otevření je uzavírací klapka vhodná jen omezeně; zde jsou lepší volbou regulační armatury s vhodnou charakteristikou.
• Materiál těsnění neodpovídající médiu: vložka nebo sedlový kroužek nejsou prověřeny vůči médiu a teplotě – následkem je netěsnost a předčasné selhání těsnění.
• Ignorované meze tlaku a teploty: u plastových armatur neplatí jmenovitá tlaková stupeň v celém teplotním rozsahu; přípustný tlak s rostoucí teplotou klesá.
• Poddimenzovaný pohon: zejména u kulového kohoutu se podceňuje krouticí moment silně rostoucí se jmenovitou světlostí, takže pohon armaturu spolehlivě nepřepíná.
• Chybně naplánovaná montáž waferové klapky: mezipřírubové uzavírací klapky vyžadují správnou přírubovou rozteč a kotouč se při otevírání nesmí dotýkat vnitřní stěny potrubí ani protipřípojné příruby; toto je třeba zohlednit při plánování montáže.

Přehled oblastí použití

V praxi se obě armatury doplňují podél jmenovité světlosti. Kulové kohouty dominují u malých a středních potrubí, rozvaděčů, dávkovacích a odběrných míst i u aplikací s nejvyššími požadavky na těsnost a častým spínacím provozem. Uzavírací klapky jsou standardní armaturou pro velké jmenovité světlosti ve vodárenské a kanalizační technice, bazénové technice, chemické procesní technice a všude tam, kde je potřeba uzavírat nebo škrtit velké objemové průtoky při nízké hmotnosti a hospodárné automatizaci.

Závěr

Ať už jde o uzavírací klapku nebo kulový kohout – u plastových armatur udává směr jmenovitá světlost. V malém a středním rozsahu přesvědčí kulový kohout plným průchodem, vysokou těsností a jednoduchým spínacím provozem. S rostoucím průměrem se výhody obracejí: od přechodové oblasti kolem DN 65 až DN 100 a tím spíše nad ní je uzavírací klapka lehčí, kratší, levnější a snáze automatizovatelná. Kdo systematicky prověří funkci (uzavírání nebo regulace), těsnost, tlakovou ztrátu, hmotnost, ovládací moment i chování při tlaku a teplotě a odolnost materiálu, zvolí pro každou jmenovitou světlost správnou variantu – a vyhne se klasickým chybám při dimenzování armatur velkých plastových potrubí.

Časté dotazy

Od jaké jmenovité světlosti je uzavírací klapka lepší než kulový kohout?

Jako základní pravidlo v plastovém potrubním stavebnictví platí: do zhruba DN 50 je kulový kohout většinou první volbou, mezi zhruba DN 65 a DN 100 je přechodová oblast, a od zhruba DN 100 do DN 125 výše se jednoznačně upřednostňuje uzavírací klapka. Důvodem je hmotnost, stavební délka, ovládací moment a náklady kulového kohoutu, které silně rostou se jmenovitou světlostí. Konkrétní hranice závisí na provozním profilu a je orientační hodnotou, nikoli pevným normovým předpisem.

Jaký je rozdíl mezi uzavírací klapkou a kulovým kohoutem?

U kulového kohoutu uzavírá průtok provrtaná koule a v otevřené poloze uvolňuje plný, přímý průchod. U uzavírací klapky se kotoučová destička na hřídeli otáčí o 90°; kotouč zůstává i v otevřeném stavu v proudové dráze. Kulový kohout je velmi těsný a má nízkou tlakovou ztrátu, ale je delší a těžší; uzavírací klapka je velmi krátká, lehká, cenově výhodná při velkých jmenovitých světlostech a dobře vhodná ke škrcení.

Lze uzavírací klapku použít k regulaci nebo škrcení?

Ano, uzavírací klapka (škrticí klapka) se dobře hodí ke škrcení a hrubé regulaci objemových průtoků v širokém rozsahu otevření – to je výhoda oproti kulovému kohoutu, který je koncipován jako čistě uzavírací armatura. Pro přesné dávkování v malém rozsahu otevření je však uzavírací klapka vhodná jen omezeně; zde jsou lepší volbou speciální regulační armatury s vhodnou charakteristikou.

Který plast je vhodný pro uzavírací klapku a kulový kohout?

Obě armatury jsou dostupné z běžných termoplastů PVC-U, PVC-C, PP a PVDF. PVC-U je standardem pro vodu a odpadní vodu, PVC-C a PP nabízejí vyšší teplotní odolnost a PVDF je první volbou pro agresivní kyseliny, halogeny a rozpouštědla. Materiál tělesa se volí podle chemické odolnosti a teplotního rozsahu, materiál těsnění (vložka, resp. sedlový kroužek, např. EPDM, FPM/FKM nebo PTFE) odděleně od toho podle média.

Proč se u velkých potrubí téměř vždy montuje uzavírací klapka?

S rostoucí jmenovitou světlostí u kulového kohoutu nadproporcionálně narůstá hmotnost koule, celková hmotnost, stavební délka, ovládací moment a náklady na materiál. Uzavírací klapka je naproti tomu velmi krátká, výrazně lehčí, vyžaduje menší pohony a je hospodárnější. Proto dominuje ve velkých vodárenských, kanalizačních, bazénových a procesních potrubích z plastu, zatímco kulové kohouty pokrývají menší rozsah jmenovitých světlostí a aplikace s nejvyššími požadavky na těsnost.

Související články

• Kulové kohouty z plastu: 2cestné vs. 3cestné v procesní technice
• Membránové ventily v procesní a dávkovací technice: konstrukce a výběr
• Zpětné ventily z plastu: konstrukční provedení a oblasti použití

← Všechny články: Armatury & ventilová technika