W instalacjach spożywczych, farmaceutycznych i chemicznych armatura odcinająca musi dodatkowo chronić medium przed kontaktem z mechanizmem napędu. Ten warunek spełnia niewiele konstrukcji.
Budowa i separacja medium od napędu
Zawór membranowy składa się z trzech zasadniczych części: korpusu przepływowego, elastycznej membrany oraz napędu ręcznego lub siłownika pneumatycznego. Trzpień naciska na membranę przez podkładkę dociskową i przemieszcza ją w kierunku kanału przepływowego. W wykonaniu z progiem membrana dociskana jest do wyniesienia w korpusie, natomiast w wersji przelotowej odkształca się aż do dna kanału, co daje mniejsze opory i pełną drożność.
Cechą, która przesądza o zastosowaniu tej armatury w procesach, jest całkowite oddzielenie medium od mechanizmu. Nie występuje dławnica ani uszczelnienie trzpienia narażone na ścieranie, a zatem nie ma typowej drogi wycieku na zewnątrz ani ryzyka przedostania się smaru do produktu. Wewnątrz korpusu nie powstają szczeliny, w których zatrzymywałby się osad. Dzięki temu konstrukcja pracuje również z mediami trudnymi: zawiesinami, cieczami ściernymi, produktami lepkimi oraz mieszaninami z cząstkami stałymi, które szybko unieruchomiłyby kulę lub grzyb w innych rodzajach armatury.
Napęd dobiera się do sposobu pracy instalacji. Wersje ręczne sprawdzają się przy przełączeniach rzadkich i obsłudze lokalnej, natomiast siłowniki pneumatyczne jednostronnego działania z powrotem sprężynowym zapewniają zdefiniowane położenie bezpieczne przy zaniku zasilania. Wykonania dwustronnego działania stosuje się tam, gdzie potrzebna jest kontrola obu ruchów. Do sterowania z systemu nadrzędnego dokłada się głowicę sygnalizacyjną z czujnikami położenia.
Higiena procesu i mycie w obiegu zamkniętym
Instalacje spożywcze i farmaceutyczne rozlicza się z możliwości pełnego opróżnienia i skutecznego umycia. Armatura membranowa jest w tym ujęciu wygodna, ponieważ nie tworzy stref martwych, w których zatrzymywałby się produkt. Warunkiem jest jednak poprawny montaż: korpus obraca się względem osi rurociągu tak, aby ciecz spływała grawitacyjnie w stronę punktu spustowego, a rurociąg prowadzi się z niewielkim, konsekwentnym spadkiem.
Przy myciu w obiegu zamkniętym oraz przy sterylizacji parą znaczenie mają dodatkowo:
-
gładkość powierzchni wewnętrznej korpusu, ograniczająca przyczepność osadu i ułatwiająca spłukiwanie,
-
rodzaj przyłączy: spawane, gwintowane higieniczne albo zaciskowe, umożliwiające szybki demontaż,
-
dopuszczenia materiałowe do kontaktu z żywnością oraz dokumentacja materiałowa korpusu,
-
odporność membrany na cykliczne obciążenie termiczne i na środki myjące o odczynie zasadowym lub kwaśnym,
-
ograniczenie liczby połączeń w torze, ponieważ każde z nich to potencjalne miejsce gromadzenia zanieczyszczeń.
Sterylizacja parą przyspiesza zużycie elastomeru, dlatego przy intensywnych programach mycia planuje się krótszy okres wymiany elementów uszczelniających niż w instalacjach pracujących na zimno.
Materiały membran i ich dopasowanie do medium
Membrana jest elementem, który decyduje o odporności chemicznej i o trwałości całego zaworu. Mieszanki typu EPDM dobrze znoszą wodę, parę i media zasadowe, ale nie nadają się do olejów mineralnych. Mieszanki nitrylowe pracują z tłuszczami i olejami, natomiast wykonania z warstwą politetrafluoroetylenu odpowiadają na najszersze spektrum chemiczne, przy czym są sztywniejsze, wymagają większej siły zamknięcia i zwykle wytrzymują mniej cykli. Do mediów ściernych stosuje się wersje wzmacniane wkładem tkaninowym.
Dobór opiera się na czterech danych: rodzaju medium i jego stężeniu, temperaturze pracy, ciśnieniu roboczym oraz częstotliwości przełączeń. Odporność chemiczną sprawdza się dla konkretnej mieszanki podanej przez producenta, a nie dla całej grupy materiałowej, ponieważ różnice między recepturami bywają istotne. Przy mediach o zmiennym składzie, na przykład w instalacjach wielozadaniowych, decyduje najbardziej agresywny czynnik występujący w cyklu, łącznie ze środkami myjącymi.
Konserwacja i przewidywalna wymiana elementów
Membrana pozostaje częścią zużywalną i planuje się ją do okresowej wymiany, podobnie jak wkłady filtracyjne czy uszczelnienia siłowników. Objawy zużycia są czytelne: przeciek widoczny w otworach kontrolnych korpusu, niepełne odcięcie przepływu, trwałe odkształcenie materiału albo wyraźny wzrost siły potrzebnej do zamknięcia. Regularna kontrola wzrokowa w trakcie przeglądów instalacji wychwytuje te sygnały wcześniej niż nieszczelność produkcyjna.
Podczas serwisu istotne pozostaje zachowanie momentu dokręcenia zalecanego przez producenta. Zbyt słabe dociśnięcie prowadzi do przecieku, zbyt mocne uszkadza materiał i niszczy powierzchnię progu. Po pierwszym cyklu termicznym warto skontrolować dokręcenie ponownie, ponieważ elastomer ulega wstępnemu osiadaniu. Praktyczne okazuje się także ograniczenie liczby stosowanych typów i wymiarów w obrębie zakładu, prowadzenie zapasu membran dla najczęściej pracujących punktów oraz zapis interwału wymiany w planie przeglądów, zamiast reagowania po zdarzeniu.
Armaturę procesową i osprzęt do jej sterowania dostarczają wyspecjalizowani dystrybutorzy. EA (Efektywna Automatyzacja) z siedzibą w Krakowie prowadzi dystrybucję komponentów automatyki przemysłowej, w tym pneumatyki, techniki podciśnienia, chwytaków i manipulatorów, sprężyn gazowych oraz absorberów. W ofercie znajdują się także zawory membranowe wraz z napędami i sygnalizacją położenia, a dobór prowadzi się na podstawie parametrów medium i wymagań higienicznych instalacji.
Artykuł sponsorowany
