Het directe regelventiel

Een direct regelventiel bestaat uit een orifice die het flowbereik bepaalt, en een regeloppervlak, de plunjer, die bepaalt hoe ver het ventiel openstaat en daarmee hoeveel flow er door het ventiel stroomt. 

  • Voordeel: dit ventiel is relatief snel en goedkoop en heeft niet veel vermogen nodig om de flow te regelen.
  • Het nadeel ervan is dat het slechts een beperkte druk en een beperkte flow aankan. 

Laten we een elektromagnetisch regelventiel als voorbeeld nemen:

Bij een ventiel wordt de kracht (F), die nodig is om het ventiel te openen, bepaald door de diameter (d) van de opening en het drukverschil (Δp) op het ventiel , (F ~ Δp * ¼ d2). Als het drukverschil of de diameter van de opening groter wordt, zal het ventiel niet meer of slechts deels opengaan door deze kracht (welke kan toenemen tot meer dan 15 N voor een drukverschil van 200 bar op een opening van 1 mm), die het ventiel dichtdrukt. 

Een elektromagnetisch ventiel kan slechts een kracht van ca. 5 N uitoefenen op de plunjer. Je kunt eventueel wel een sterkere spoel gebruiken, waardoor de magnetische kracht groter wordt. Het vermogen van massaflowregelaars is echter vaak beperkt en ook de geproduceerde warmte kan een probleem gaan vormen. Gevolg: een beperkte maximale flow, evenredig aan de druk en de ventieldiameter in het kwadraat. 

Kortom, door deze beperkingen zijn de meeste directe regelventielen niet geschikt voor hoge flows of kunnen ze geen hoge verschil- of absolute druk aan. Je kunt de directe regelventielen wel gebruiken voor kleinere flows van 1 mln/min tot ca. 50 ln/min.

Welke alternatieven hebben we?

  • Het ontwerp van het directe regelventiel aanpassen, zodat het een hogere druk aankan
  • Een indirect ventiel gebruiken
  • Een drukgecompenseerd ventiel gebruiken voor een hogere flow bij een lage druk 

Optie 1) Direct regelventiel voor hoge druk

De eenvoudigste oplossing voor het probleem van de hogere druk is om het ontwerp van het directe regelventiel aan te passen. Aangezien de grootte van de opening nog steeds beperkt is en ook het vermogen van de regelaar niet is aangepast, kan het ventiel worden gebruikt voor relatief kleine flows (max. 20 ln/min). Om de grotere drukverschillen – max. 200 bar verschildruk (bard) – aan te kunnen, moeten (de body van) het ventiel n de massaflowregelaar veel robuuster zijn. De meeste ventielen kunnen geen pieken van 200 bard aan: ofwel het afdichtingsmateriaal scheurt, ofwel de mechanische onderdelen kunnen de plotse krachtpieken die bij 200 bard kunnen optreden, niet aan. 

Het ventiel, en daardoor ook de volledige massaflowregelaar, is slechts een beetje groter dan een gewoon ventiel. Kleine flows worden hierdoor dan weer beperkt, doordat het ventiel bij hoge drukverschillen kan gaan lekken.

Indirect control valve

Indirect control valve

Indirect regelventiel Optie 2) Indirect regelventiel, 2-traps ventiel

Voor een nog hogere druk en een grotere flow, moeten we onze massaflowregelaar in de basis gaan aanpassen. Met een zogenoemd indirect regelventiel (afbeelding 1) kunnen grotere flows (tot 200ln/min) en een hogere absolute (tot 700bara) en verschildruk (tot 400bard) worden gehaald.

Een indirect regelventiel (of 2-traps regelventiel) bestaat uit:

  • Een direct geregeld stuurventiel (A), dat reageert zoals we eerder hebben beschreven, maar dat geen extra vermogen nodig heeft.
  • een extra ventiel in de body, namelijk een drukcompenserend onderdeel (B) dat zorgt voor een constant drukverschil (P1 -P2) op het stuurventiel (A) van slechts enkele bar. Hierdoor kunnen zowel de in- als de uitgaande druk wijzigen zonder dat dit gevolgen heeft voor de werking van het ventiel. De kracht die op het drukcompenserende onderdeel wordt uitgeoefend, zorgt ervoor dat het ventiel dicht blijft. Alleen als het direct gestuurde ventiel opengaat, daalt het drukverschil tot een waarde die laag genoeg is om het ventiel te openen en de flow te regelen.

Het indirecte regelventiel bestaat dus uit twee in serie geschakelde ventielen (A+B). Zowel het drukverschil als de grootte van de ventielopening bepalen de resulterende flow. 

More variations on the 2-phase indirect control valve 

There are actually 2 more variances of the indirect control valve available: 

  • The first one is adding a third phase to the indirect valve, where the pressure changes from the 2-phase valve is used to open a larger valve to reach higher flows, up to several thousands liters per minute. In this system, the pilot valve is actually parallel to the main flow path. The disadvantage is that this vlave becomes quite large and costly, as well as that a minmum pressure difference is needed to close the piston that controls the main flow.
  • The other variation of the indirect control valve is one where the pilot valve is again parallel to the main flow path, but where the parallel path only consists of a single valve and a fixed orifice. When the pilot valve is closed, the pressure in the valve builds up to the inlet pressure, which closes of the main flow path by a membrane. By opening the pilot valve, the pressure difference on the membrane can be reduced and flow can be controlled through the larger path. For a membrane valve, smaller pressure differences are needed to function, down to only a few tens of millibars. The disadvantage is that when large membranes are used, the absolute pressures in the system are limited, and when we scale down the membrane, the maximum flow is restricted and the pressure difference needed to close the valve goes up again. 

The disadvantages of these valves are the size and the relative high costs. Besides that, a minimal pressure difference is needed to close the pressure compensation part of the valve. Also, the orifices are still limited in size, thus to get to 200 ln/min a minimal inlet pressure of > 150 bara is needed. To get such flows at lower pressures, a whole different kind of valve is needed, like a pressure compensated valve, a bellow valve.

Optie 3) Drukgecompenseerd ventiel

Je kunt grotere  orifices gebruiken en grotere flows halen met een direct regelventiel, maar daarvoor moet de druk in het ventiel worden verlaagd. Dit is mogelijk met behulp van een drukgecompenseerd balgventiel, waarbij de effectieve diameter voor de afdichtkracht aanzienlijk kleiner is (afbeelding 2). Met een balgventiel kunnen flows van enkele honderden liters per minuut worden gehaald met een minimaal drukverschil. De absolute druk is evenwel beperkt omwille van het ontwerp, en het ventiel is veel groter en duurder dan een gewoon direct regelventiel.

Pressure compensated valve

Pressure compensated valve

Conclusie

Afhankelijk van de druk die je massaflowregelaar moet aankunnen en de flow die je wilt bereiken, kun je het volgende gebruiken:

  • een direct geregeld hogedrukventiel (max. 200 bara en 20 ln/min), of
  • een indirect drukgecompenseerd ventiel (max. 700 bara of 400 bard en 200 ln/min).

Voor grote flows bij een lage druk is een drukgecompenseerd ventiel de beste oplossing.

Wat is de beste regelklep om te gebruiken?

Valve type 

Flow (ln/min) 

Pressure (abs / delta) 

Direct control valve 

0.0007..50 

0..1005 / 0..40 

Direct control high pressure valve 

0.0007..20 

40..200 / 1..200 

2-phase control valve 

0.010..200 

4..700 / 4..400 

3-phase control valve 

50..5000 

2..20 / 1..20 

Pressure compensated valve 

0.1..200 

0..10 / 0..5 

Membrane valve 

5..2000 

0..10 / 0..10 


Kijk eens naar de regelkleppen die wij vaak gebruiken om de flow te regelen in combinatie met onze GAS flowregelaars en VLOEISTOF flowregelaars of onze elektronische drukregelaars.

Meer informatie nodig?

Wilt u meer weten over dit onderwerp?

Gerelateerde artikelen

Vond u deze blog interessant? Misschien vindt u dit ook interessant.
PRODUCTTHEORIE
dinsdag 18 februari 2025
10 tips voor installatie van flow instrumenten

10 tips voor installatie van flow instrumenten

Lees artikel
10 tips voor installatie van flow instrumenten
PRODUCTTHEORIE
woensdag 12 maart 2025
Leidingwerk voor massflowmeters

Leidingwerk voor massflowmeters

Lees artikel
Leidingwerk voor massflowmeters
FLOWMETING
woensdag 26 maart 2025
Berekening van flows en conversiefactoren

Berekening van flows en conversiefactoren

Lees artikel
Berekening van flows en conversiefactoren

Copyright © 2025 Bronkhorst. Alle rechten voorbehouden.

Process Solutions (PSC)

4134 Bluebonnet Dr. Suite 111

TX 77477 Stafford

(281) 491-3833

sales@psctexas.com

View nearby offices