Welkom bij

---

Draaiklepafsluiter: Technische Handleiding

Wat is een draaiklepafsluiter / voeder / sterafsluiter?

Ontwerp, bediening en probleemoplossing van draaiklepafsluiters

Vraag of opmerking? Neem contact met ons op via admin@powderprocess.net

---

Sectie samenvatting
1. Inleiding
2. Doorval / Doorblaas
3. Speling en contactdetectie bij sterafsluiters
4. Explosiebestendige en vlamdichte draaiklepafsluiters
5. Ontgassing van sterafsluiters
6. Afmetingstips
7. Probleemoplossing
8. Koopgids voor draaiklepafsluiters - Hoe selecteert u een draaiklepafsluiter?

---

Een draaiklepafsluiter is een mechanisch transportapparaat dat wordt gebruikt om de stroom van bulkvastestoffen (poeders, pellets, korrels, etc.) te regelen.. Dergelijke afsluiters (ook wel draaiklepvoeders of sterafsluiters genoemd) worden vaak gebruikt vóór een pneumatisch transportsysteem. Leer alle details over draaiklepafsluiters op deze webpagina.

Andere interessante pagina's: Pneumatisch transport ; Dosering en voeders ; Mengen en mengers ; Transportschroeven

1. Wat is een draaiklepafsluiter?

Draaiklepafsluiters worden gebruikt bij interfaces in de verwerking van bulkvastestoffen, met name wanneer het nodig is om twee zones met verschillende omstandigheden (meestal druk) van elkaar te scheiden, terwijl de vaste stof van de ene zone naar de andere kan stromen.

Draaiklepafsluiters, ook wel sterafsluiters genoemd, worden daarom gebruikt aan het begin en einde van pneumatische transportsystemen. Ze maken het mogelijk om de vaste stof van een zone met lage druk naar een zone met hogere druk te brengen aan het begin van de lijn, terwijl ze aan het einde van de lijn helpen om de vaste stof van de luchtstroom te scheiden.

Dergelijke kleppen kunnen een grove dosering uitvoeren en kunnen daarom ook als doseerapparatuur worden geïnstalleerd, hoewel dit geen beste praktijk is.

Vergelijking met andere doseerapparatuur hebben draaiklepvoeders het volgende voordeel:

Tabel 1: Draaiklepafsluiters vs. andere doseerapparatuur

Voordelen	Nadelen
Continue werking Eenvoudige (maar grove) doorvoeraanpassing indien motor op VFD (variabele frequentie-aandrijving) Lage ruimtevereisten Sommige ontwerpen met gemakkelijke toegang voor reiniging	Voedingspulsatie (discrete lozing van zakken) Luchtlekkage Verkleining van grote deeltjes/pellets Kan beschadigd raken door abrasieve producten Beperkte bedrijfsdruk Gevoelige onderhoud - vereist goed opgeleid personeel Kan leiden tot vreemde-deeltjesincidenten indien niet correct gemonteerd

Er zijn 2 typen draaiklepafsluiters beschikbaar: een doorvaltype en een doorblaastype. Beide typen leveren in principe dezelfde resultaten, maar de wijze waarop ze dit doen en hun kenmerken verschillen licht.

Draaiklepvoeders worden veel gebruikt in de industrie met toepassingen in de volgende sectoren:

• Voedingsindustrie (bakkerij, zuivel, koffie, granen)
• Bouw (cement, asfalt)
• Farmaceutica
• Mijnbouw
• Energie (energiecentrales)
• Chemie / Petrochemie / Polymeren

De werkingsprincipes en belangrijkste specificaties van draaiklepvoeders worden hieronder gegeven.

2. Hoe werkt een draaiklepafsluiter? Doorvalklep en doorblaasklep

Draaiklepafsluiter met doorval ("Drop Through")

Doorvalklepafsluiters laten het product "vallen" in de leiding of apparatuur eronder. Er is een inlaatflens en een uitlaatflens.

Figuur 1: Voorzijde van een sterafsluiter met doorval

Doorblaas-draaiklepafsluiter ("Blow Through")

Doorblaas-sterafsluiters zijn direct verbonden met een transportleiding. De lucht die in de transportleiding wordt gebruikt, gaat dus direct door de alveolen van de klep, waardoor het product wordt meegevoerd.

Over het algemeen worden doorblaaskleppen gebruikt wanneer er zeer beperkte hoogte is of wanneer het product de neiging heeft om in de rotor vast te plakken. Voor andere toepassingen wordt het doorvalmodel over het algemeen verkiest.

Het direct in de leidingstroom plaatsen van de rotor kan leiden tot meer breuk van het getransporteerde product, vooral als meerdere doorblaaskleppen in serie in dezelfde leiding zijn geplaatst. In dit specifieke geval kunnen doorvalkleppen worden overwogen om het product te beschermen.

Figuur 2: Voor- en zijaanzicht van een doorblaas-sterafsluiter

3. Mechanisch ontwerp van draaiklepafsluiters

3.1 Speling en contactdetectie bij sterafsluiters

Sterafsluiters hebben doorgaans een zeer kleine speling tussen de rotorbladen en de stator. Dit is noodzakelijk om een luchtafdichting te bieden tussen stroomopwaartse en stroomafwaartse gebieden die niet onder dezelfde druk staan.

Typische speling voor draaiklepafsluiters is 0,1 mm en varieert meestal van 0,05 mm tot 0,25 mm, afhankelijk van de verwachte dienst van de klep (groot drukverschil aan weerszijden van de klep of niet). Dit is een zeer kleine speling, wat verklaart waarom draaiklepafsluiters vaak last hebben van krassen door contact tussen rotor en stator. De volgende tabel vat de meest voorkomende oorzaken van contact samen.

Tabel 2: Probleemoplossing - Belangrijkste oorzaken van krassen bij sterafsluiters

Belangrijkste oorzaken van krassen bij draaiklepafsluiters	Hoe te voorkomen
Onjuist demonteren / opnieuw monteren	Training van operator / monteurs Gebruik van ontwerpen met extractiebalken
Vreemd voorwerp vastgeklemd tussen rotor en stator	Installeer zeef en magneet in het stroomopwaartse proces
Thermische uitzetting vermindert de speling	Correcte specificatie van de klep en ontwerp van het proces (nakoeler, temperatuursensor)

Krassen kunnen verschillende gevolgen hebben: blokkering van de klep, vermindering van de luchtdichting, generatie van vreemde voorwerpen. Het kan nodig zijn om de klep na een krasschade opnieuw te polijsten, wat lokaal de speling vergroot en de afdichtingscapaciteit van de klep vermindert.

Opmerking: sommige ontwerpen zijn ontwikkeld waarbij de bladen een verstelbare punt hebben die is bevestigd met bouten. Als de punt is gemaakt van zacht materiaal zoals Nylon, kan deze de stator raken zonder schade. Deze oplossing is echter onderhevig aan slijtage en heeft een beperkt toepassingsgebied.

3.2 Blaadvormen

Het ontwerp van de bladen in roterende sluiskleppen speelt een cruciale rol in hun functionaliteit en efficiëntie. Blaadvormen en toleranties beïnvloeden direct de materiaalstroom, afdichting en algehele prestaties.

Blaadvormen: Afstemming op materiaalkenmerken

De vorm en het ontwerp van de bladen in een roterende sluisklep worden aangepast aan de specifieke kenmerken van de te verwerken materialen. Verschillende blaadvormen bieden specifieke voordelen voor diverse materialen:

• Standaardbladen: Deze bladen worden doorgaans gebruikt voor vrijstromende korrels of poeders. Hun ontwerp zorgt voor efficiënt materiaaltransport bij behoud van een veilige afdichting.
• Schepbladen: Schepvormige bladen zijn ideaal voor het verwerken van cohesieve of kleverige materialen. Hun ontwerp helpt klonten te breken en zorgt voor een consistente materiaalstroom.
• Afgeschuinde bladen: Afgeschuinde bladen worden toegepast wanneer nauwkeurige dosering en afgifte vereist zijn. Ze zorgen voor gecontroleerde materiaalafvoer, waardoor ze geschikt zijn voor batchtoepassingen (partijverwerking).

3.3 Balans tussen blaadvormen en toleranties

Optimale prestaties van roterende sluiskleppen vereisen een juiste balans tussen blaadvormen en toleranties. Houd rekening met de volgende aspecten bij het selecteren en instellen van deze parameters:

• Materiaalcompatibiliteit: Stem blaadvormen en toleranties af op de specifieke stroomkarakteristieken en adhesie-eigenschappen van het te verwerken materiaal.
• Kleptype: Verschillende kleptypes (bijv. doorval- of doorblaaskleppen) kunnen aanpassingen in blaadvormen en toleranties vereisen voor efficiënte werking.
• Onderhoudsvereisten: Regelmatige inspectie en bijstelling van toleranties kan nodig zijn om de afdichtingsintegriteit te behouden en slijtage te voorkomen.
• Overleg met experts: Raadpleeg fabrikanten van roterende sluiskleppen of experts in bulkgoedverwerking om de meest geschikte blaadvormen en toleranties voor uw toepassing te bepalen.

3.4 Materiaalopties: Roestvrij staal vs. koolstofstaal

Bij de keuze van het juiste materiaal voor roterende sluiskleppen speelt de beslissing tussen roestvrij staal en koolstofstaal een belangrijke rol voor de prestaties en levensduur van het systeem.

Roestvrij staal staat bekend om zijn duurzaamheid en corrosieweerstand. Dit materiaal is uitstekend geschikt voor roterende sluiskleppen in sectoren waar hygiëne en materiaalzuiverheid cruciaal zijn, zoals voedselverwerking en farmacie. Belangrijke voordelen van roestvrij staal zijn:

• Corrosieweerstand: De weerstand van roestvrij staal tegen roest en corrosie zorgt voor een langere levensduur, zelfs in uitdagende omgevingen.
• Hygienische eigenschappen: Het is eenvoudig schoon te maken en te onderhouden, wat ideaal is voor toepassingen met strenge reinheidsnormen.
• Productcompatibiliteit: Roestvrij staal is compatibel met een breed scala aan materialen, waardoor contaminatie wordt voorkomen en productintegriteit gewaarborgd blijft.

Koolstofstaal biedt daarentegen robuuste sterkte en kostenefficiëntie. Het wordt vaak gebruikt in sectoren waar corrosieweerstand niet de hoofdzaak is. Voordelen van koolstofstaal zijn:

• Sterkte: De sterkte en taaiheid van koolstofstaal maken het geschikt voor het verwerken van zware materialen en het weerstaan van zware omstandigheden.
• Kosteneffectiviteit: Het is vaak een budgetvriendelijkere optie in vergelijking met roestvrij staal, wat het aantrekkelijk maakt voor diverse toepassingen.
• Veelzijdigheid: Koolstofstaal kan een breed spectrum aan materialen verwerken, waardoor het geschikt is voor sectoren zoals mijnbouw en bouw.

De keuze tussen roestvrij staal en koolstofstaal moet gebaseerd zijn op factoren zoals materiaalcompatibiliteit, omgevingsomstandigheden, hygiëne-eisen en budgetbeperkingen. Een zorgvuldige evaluatie van uw specifieke behoeften leidt tot de meest geschikte materiaalkeuze voor uw roterende sluiskleppen.

3.5 Mechanische afdichting en pakkingafdichtingen

Roterende sluiskleppen zijn afhankelijk van effectieve afdichtingsmechanismen om luchtdichtheid te handhaven en lekkages te voorkomen. Twee primaire afdichtingsmethoden worden toegepast: mechanische afdichtingen en pakkingafdichtingen.

Mechanische afdichtingen bieden precisie en betrouwbaarheid bij het afdichten van roterende sluiskleppen. Deze afdichtingen bevatten mechanische componenten die een veilige barrière creëren tussen verschillende drukzones. Belangrijke kenmerken en voordelen van mechanische afdichtingen zijn:

• Luchtdichtheid: Mechanische afdichtingen bieden uitstekende luchtdichtheid, essentieel voor het voorkomen van luchtlekkage en het behouden van systeemefficiëntie.
• Duurzaamheid: Ze zijn gebouwd om slijtage te weerstaan, wat zorgt voor langdurige prestaties.
• Verminderd onderhoud: Mechanische afdichtingen vereisen doorgaans minder onderhoud in vergelijking met pakkingafdichtingen, wat bijdraagt aan lagere operationele kosten.

Pakkingafdichtingen, ook bekend als stopbuspakking of koordpakking, maken gebruik van samendrukbare materialen zoals grafiet of PTFE om een afdichting te creëren. Hoewel ze traditioneler zijn, blijven ze effectief in bepaalde toepassingen. Belangrijke aspecten van pakkingafdichtingen zijn:

• Aanpasbaarheid: Pakkingafdichtingen kunnen zich aanpassen aan onregelmatige vormen en zijn geschikt voor oudere of aangepaste apparatuur.
• Kostenefficiëntie: Ze zijn vaak initieel kosteneffectiever, wat ze aantrekkelijk maakt voor budgetgevoelige projecten.
• Regelmatig onderhoud: Pakkingafdichtingen kunnen frequenter onderhoud en bijstelling vereisen om hun afdichtingswerkzaamheid te behouden.

De keuze tussen mechanische afdichtingen en pakkingafdichtingen hangt af van factoren zoals bedrijfsomstandigheden, onderhoudsvoorkeuren en afdichtingsvereisten. Mechanische afdichtingen blinken uit in hoogpresterende en onderhoudsarme scenario's, terwijl pakkingafdichtingen geschikt kunnen zijn voor specifieke toepassingen en budgetten.

4. Explosiebeveiliging

Een roterende sluisklep kan worden gebruikt als isolatie-element om te voorkomen dat stofexplosies zich door een installatie verspreiden. Hiervoor moet de roterende sluisklep gecertificeerd zijn als explosiebestendig en vlamdicht.

Om aan deze eigenschappen te voldoen, moet de klep als volgt zijn ontworpen:

• Het huis en de rotor moeten bestand zijn tegen de druk van een explosie – doorgaans 10 bar(g)

• De speling tussen de bladpunten en de behuizing moet minder dan 0,2 mm bedragen

• Aan beide zijden van de klep moeten minimaal 2 bladen in contact staan met de behuizing (wat betekent dat het totale aantal bladen ≥ 8 moet zijn)

Het is zeer belangrijk om de speling regelmatig te controleren, aangezien slijtage van de klep kan leiden tot een speling > 0,2 mm, wat de vlamdichte eigenschappen van de klep aantast.

5. Ontgassing van roterende sluiskleppen

Een kleine speling zorgt voor een goede afdichting en vermindert lekkage bij roterende sluiskleppen. Toch zal er, zelfs bij verminderde speling, lekkage optreden. Daarnaast zal de lucht die in elk vak is opgesloten, ook vrijkomen wanneer het vak wordt blootgesteld aan het lagedrukgebied. Dit leidt tot luchtlekkage.

De luchtlekkage neemt toe met het drukverschil en stijgt met de rotatiesnelheid van de klep. Dit kan zeer nadelig zijn voor de prestaties, met name bij licht poeder, omdat de vrijkomende lucht het poeder fluidiseert en voorkomt dat het het vak vult.

Dit fenomeen is zichtbaar in de prestatiecurves van roterende sluiskleppen: de capaciteit bereikt een asymptotisch punt en kan zelfs afnemen bij hoge snelheid, omdat de vakken niet meer gevuld kunnen worden met product, doordat het te sterk gefluidiseerd is om op tijd in de vakken te vallen.

Om dit fenomeen te beheersen en de prestaties van de klep te verbeteren, moet een adequate ontluchting van de roterende sluisklep worden geïmplementeerd. Een ontgassingskanaal wordt aan de zijde gemonteerd waar de vakken terugkeren om ze van lucht te ontdoen voordat ze nieuw product oppakken. Het kanaal leidt de lucht naar een filter voor afgifte.

Figuur 2: Sterklep uitgerust met ontgassingstrechter voor voeding van een pneumatische transporter

6. Ontwerpberekeningen voor roterende sluiskleppen (dimensionering)

De capaciteitsberekening van een sterkelep om een gegeven doorvoer te bereiken is afhankelijk van de diameter van de sterkelep, de beoogde rotatiesnelheid en de aard van het product

• Hoe groter de sterkelep, des te hoger de capaciteit
• Een hogere rotatiesnelheid betekent over het algemeen meer doorvoer, maar de doorvoer zal boven een bepaalde snelheid niet verder toenemen
• Hoe vloeibaarder het poeder, des te hoger de doorvoer; zeer lichte producten zullen echter een beperking in doorvoer veroorzaken bij een bepaalde rotatiesnelheid

De doorvoer kan worden geschat aan de hand van abacussen van leveranciers, maar kennis van het product is een cruciale invoer.

Figuur 3: Typische capaciteitsgrafiek van een roterende sluisklep

Belangrijke opmerking : de doorvoer van een roterende sluisklep is niet lineair. De doorvoer stopt met toenemen of kan zelfs afnemen boven een bepaalde snelheid. Dit kan verschillende oorzaken hebben, maar wordt voornamelijk veroorzaakt door de verminderde tijd voor het vullen en legen van de vakken. Bij licht poeder zal de ontgassing van de vakken bij terugkeer naar de lagedrukkant voorkomen dat het poeder in het vak stroomt. Dit fenomeen wordt versterkt door het drukverlies over de klep en kan worden gemitigeerd met een adequate ontluchtingsinstallatie voor de vakken. Bij cohesieve materialen is het moeilijk om in het vak te stromen en moeilijk om uit het vak te stromen in de afvoerzone.

Ontwerpberekening roterende sluisklep

Vergelijking 1: Capaciteitsberekening roterende sluisklep

Met:
m = capaciteit in kg/u
V_{_vak} = volume van één vak in liters
n_{_vakken} = aantal vakken
N = rotatiesnelheid in omw/min
ρ = bulkdichtheid van het poeder in kg/l
η = vulgraad – te bepalen aan de hand van abacussen van de leverancier

7. Veelvoorkomende problemen met roterende sluiskleppen

Verschillende problemen kunnen een sterkelep tijdens bedrijf beïnvloeden. Veelvoorkomende problemen zijn onder andere:

• Prestaties onder ontwerpwaarde (lagere doorvoer dan verwacht)
• Schade door metaal-metaalcontact
• Slijtage

Voor elk van deze problemen worden mogelijke oorzaken en oplossingen hieronder gegeven

Tabel 3: Probleemoplossing – Belangrijkste operationele problemen met roterende sluiskleppen

Observatie	Mogelijke hoofdoorzaak	Mogelijke actie
Prestaties onder ontwerpwaarden	De zakken (pockets) zijn niet volledig gevuld Het product heeft een slechte stromingseigenschap en de trechter boven de sterrotorklep is niet correct ontworpen. Het product blokkeert voordat het de klep bereikt.	Dit kan worden opgelost door het gebruik van ontlaadhulpmiddelen in de trechter.
Prestaties onder ontwerpwaarden	De zakken (pockets) zijn niet volledig gevuld In het geval van een klep die een druktransportleiding voedt, veroorzaakt luchtlekkage fluidisatie van het product bij de inlaat van de sterrotorklep, waardoor deze niet volledig gevuld kan worden. Dit kan komen door: - een onjuist gespecificeerde klep met te grote speling, onvoldoende schotten of een versleten klep waarvan de speling boven specificatie is; - onvoldoende ontgassing van de lege zakken voordat ze opnieuw poeder opnemen; - een te hoge druk van de luchtafdichting, waardoor lekkende lucht de stroming tegenwerkt.	Controleer de specificaties van de klep met betrekking tot de drukval die overwonnen moet worden Herzie de ontgassing van de klep en de trechter erboven (indien aanwezig) Controleer de druk van de perslucht voor de afdichting Opmerking: Roterende sluiskleppen kunnen worden ontworpen met 6-8-10 schotten. Hoe meer schotten, des te strakker de klep zal zijn. Een hoog aantal schotten vermindert echter ook de volumetrische capaciteit van de klep: een optimum moet worden gevonden tussen afdichting en zakcapaciteit.
Prestaties onder ontwerpwaarden	De zakken (pockets) kunnen niet goed worden geleegd Een slechte lediging van de zakken is gerelateerd aan de stromingseigenschappen van het poeder. Als het poeder zeer cohesief is, kan het in de zakken van de roterende sluisklep blijven zitten, waardoor het beschikbare volume voor nieuw product per rotatie afneemt.	Sommige rotorontwerpen hebben een vlakke bodem in de zakken, waardoor poeder zich daar niet kan ophopen en gemakkelijker uit de zak valt.
Schade door metaal-metaalcontact	Het "krassen" van een sterrotorklep komt overeen met een puntvormig metaal-metaalcontact, wat leidt tot beschadiging van de rotor en het statorhuis. Na een dergelijk incident kan de klep geblokkeerd raken, waardoor gebruik onmogelijk wordt. Tijdens het incident kunnen metaalsplinters vrijkomen in de productstroom, wat problematisch kan zijn voor bepaalde toepassingen.	Om dergelijke schade te voorkomen, is het noodzakelijk om: - Ervoor te zorgen dat geen vreemde voorwerpen de klep kunnen bereiken (gebruik zeven en magneten voor de klep) - Ervoor te zorgen dat de klep correct is gespecificeerd, met name de bedrijfstemperatuur, aangezien hogere temperaturen metaaluitzetting kunnen veroorzaken en tot aanraking kunnen leiden - Personeel te trainen in het onderhoud van de klep, aangezien de meeste schades worden veroorzaakt door rotoren die na onderhoud onjuist zijn teruggeplaatst - Een detectiesysteem voor rotor-statorcontact te gebruiken Bij schade is het noodzakelijk de klep te herbewerken of volledig te vervangen als de speling na bewerking te groot is.
Slijtage [IAC]	Slijtage van roterende sluiskleppen komt overeen met middellange- tot langetermijnschade aan de klep. Twee hoofdfenomenen kunnen leiden tot abrasie van de roterende sluisklep: - Materiaal raakt bekneld tussen een schotpunt en de behuizing tijdens rotatie - Luchtlekkage transporteert productdeeltjes met hoge snelheid, die de klep eroderen Het is mogelijk in te schatten welk fenomeen een bepaalde klep beschadigt: - Als de behuizing aan de beladen zijde (volle zakken) is beschadigd, kan het eerste fenomeen de oorzaak zijn; - Als de behuizing aan de andere zijde (lege zakken) is beschadigd, kan het tweede fenomeen de oorzaak zijn.	De volgende acties kunnen worden ondernomen om slijtage van roterende sluiskleppen te voorkomen: - Kies de juiste speling om de kans op beknelling van product tussen rotor en stator te verkleinen. Dit vermindert ook de luchtlekkage die verantwoordelijk is voor erosie. - Gebruik afgeschuinde schotpunten om het contactoppervlak met bekneld product tijdens rotatie te verminderen - Gebruik een gesloten rotor (de zijkanten van de rotor zijn gesloten, wat lekkage beperkt en wrijving voorkomt – maar niet alle toepassingen kunnen dit toelaten)

8. Koopgids voor roterende sluiskleppen – Hoe een roterende sluisklep te selecteren

Roterende sluiskleppen te koop: Aankoop van een nieuwe roterende sluisklep

Bij de aanschaf van een nieuwe roterende sluisklep voor uw fabriek moeten de volgende vragen worden beantwoord om de juiste specificaties te verkrijgen:

• Is een *blow-through* of *drop-through* ontwerp voor de roterende sluisklep beter geschikt?
• Is een speciaal materiaal (bijv. roestvrijstaal) vereist, of volstaat een standaarduitvoering?
• Wat is de benodigde doorvoer en wat is de bulkdichtheid van het te verwerken materiaal? Dit bepaalt de diameter van de klep.
• Wordt de klep blootgesteld aan warmte? Moet deze specifieke rotor-statorspeling hebben?
• Voedt de klep een druk-pneumatische transportleiding? Is ontgassing vereist?
• Is frequent toegang voor reiniging binnen in de klep noodzakelijk?
• Is het poeder vrijstromend, of zijn specifieke schotten en zakontwerpen vereist?
• Moet de roterende sluisklep gecertificeerd zijn voor verwerking in een stofexplosiezone? Zo ja, welke zone-indeling is van toepassing in en rond de klep?
• Moet de klep explosiebestendig zijn (typisch 10 bar)?

Het vooraf beantwoorden van deze vragen stelt u in staat om snel de benodigde klepspecificaties te bepalen en een constructieve discussie te voeren met een leverancier van roterende sluiskleppen.

Enkele referenties van fabrikanten van roterende sluiskleppen worden hieronder gegeven:

• Sautelma Rotolok
• Young Massa
• Olocco

PowderProcess.net heeft geen banden met deze bedrijven

Bronnen
[IAC]: Alles wat u moet weten over roterende sluiskleppen, Bob Mace, IAC