Pillangószelepek különböző tömítés- és tányéranyag kombinációi

A pillangószelepeket a tömítés (ülék) és a tányér anyaga szerint is csoportosítják, mert ezek befolyásolják a szelep alkalmazhatóságát. Az egyes kombinációkat más-más iparágakban használják, és eltérő közegre, üzemi körülményekre optimalizáltak. Az alábbi alfejezetekben részletesen bemutatjuk a leggyakoribb tömítés–tányér anyag párosításokat, kitérve az ipari alkalmazási területekre, az érintett közegre, tipikus üzemeltetési körülményekre és a rájuk jellemző tanúsítványokra.

EPDM tömítésű pillangószelepek

Az EPDM (etilén-propilén-dién kaucsuk) ülékű szelep jól bírja a vizet, gőzt és sok korróziósemleges vegyi anyagot. Az EPDM kiválóan ellenáll az ózonnak és klórnak, ezért kedvelt az ivóvíz‑ és szennyvízrendszerekben, HVAC-rendszerekben és vízkezelő üzemekben.

A vegyiparban akkor alkalmazzák, ha a közeg nem extrém savas vagy lúgos. Élelmiszer- és gyógyszeripari higiénikus rendszerekben is használják (FDA/EHEDG-kompatibilis kivitelben), mivel nem toxikus és akadályozza a baktériumok elszaporodását. Az EPDM tömítésű szelep gyakran szürkeöntvény vagy gömbgrafitos acél testtel készül. Használják saválló acél- vagy rézötvözet tányérral is.

EPDM tömítés – szürkeöntvény vagy gömbgrafitos öntvény tányér

• Iparágak: főként vízellátás, szennyvízkezelés, HVAC (klíma- és fűtési rendszerek), erőművek és általános ipari csőhálózatok. Elsősorban víz- és gőzkörnyezetben, vízkezelő létesítményekben és fűtési rendszerekben használják, ahol a nedves vagy gőzös környezetben jó tömítést kell biztosítani.
• Közeg: ivóvíz, technológiai víz, melegvíz, gőz (alacsony nyomáson), enyhén savas vagy lúgos vizes oldatok, szennyvíz, légköri gázok (pl. levegő). EPDM ellenáll a klórtartalmú és tiszta vizes közegeknek, de erősebb ásványi savakat, szerves oldószereket kevésbé.
• Üzemi körülmények: jellemzően közepes nyomás (PN10–PN16) és hőmérséklet (–20…+120 °C) tartomány. Gyakori nyitás-zárás mellett is jó fáradtságtűrést biztosít. A magasabb hőmérsékletű gőzös üzemnél méretezni kell (az EPDM tartósan kb. 120–130 °C-ig használható). Szélsőséges időjárási viszonyok között, és kültéren is megfelelő (jó ózon- és UV-állóság).
• Tanúsítványok, előírások: ivóvízre tervezett változatnál vízminőségi engedélyek (WRAS, DVGW, ACS, KIWA stb.) lehetnek szükségesek. A hagyományos ipari változatoknál EN 593 (Európai szabvány pillangószelepekre) és PED/CE megfelelőség az alap. Higiénikus verzióknál FDA/3-A/EHEDG stb. is alkalmazható.

EPDM tömítés – saválló acél (CF8/CF8M) tányér

• Iparágak: élelmiszer- és italipar, gyógyszeripar, vegyipar, víz- és szennyvízkezelés, energiaszektor. A rozsdamentes acél tányér mellett az EPDM ülék higiénikus, korrózióálló szelepeket eredményez. Ideális tiszta vizes és semleges közegben, élelmiszeripari CIP-rendszerekben.
• Közeg: ivóvíz és technológiai víz, élelmiszeripari folyadékok, hígított savak és lúgok (mivel EPDM bizonyos savakkal is elboldogul), gőz (pl. tisztításhoz), desztillált víz, sör, tej, gyümölcslevek. Oxigént és UV-t tartalmazó vizes közegben is megbízhatóan zár. A rozsdamentes tányér ellenállóbb a korrózióval szemben (pl. tengervíz és klóros közeg esetén is).
• Üzemi körülmények: közepes nyomás (akár PN25) és hőmérséklet (±100 °C körül) mellett. A rozsdamentes acél test és tányér lehetővé teszi savas vagy sós vízben való üzemi használatot is. Gyakori nyitás-zárású üzem esetén is hosszú élettartam érhető el. Az élelmiszeripari szelepeknél szigorú higiéniai követelmény (simaság, letakaríthatóság) miatt polírozott felületeket és lekerekítéseket alkalmaznak.
• Tanúsítványok, előírások: ivóvíz (WRAS, DVGW, NSF) és élelmiszeripari (FDA, 3-A, EHEDG) engedélyek tipikusan. CE/PED megfelelés, ISO 5211 (hajtókarima) rendszerint adott. Antisztatikus kivitelben ATEX (II. kategória) is kérhető gázszolgáltató vagy finomkémiai alkalmazáshoz.

EPDM tömítés – alumínium-bronz (Cu–Ni) tányér

• Iparágak: hajózás, tengervíz-kezelés, ivóvízvezetékek (hídtechnikai szelepek) és épületgépészet. Az alumínium-bronz tányér jól ellenáll a tengeri környezet korróziójának, ezért hajók víz- és üzemanyag ellátó rendszerében terjedt el. Az EPDM ülék a sós vízzel is kompatibilis.
• Közeg: tengervíz, ivóvíz, olajmentes kondenzvíz. Oldott oxigént és sós vizet tartalmazó közegben hatékony. Nem alkalmas erős savakra, lúgokra (bár az EPDM bír némi lúgot) és szerves oldószerekre.
• Üzemi körülmények: közepes nyomás és hőmérséklet (általában PN16–25, T ≤ 100 °C). Hajókon és tengeri berendezéseken a szelep gyakran statikus állapotban van (ritka váltások), de korrózióvédelme kritikus. A bronztestnél gyakori az alkatrészek galvanikus korrózió elleni bevonata.
• Tanúsítványok, előírások: hajózási (pl. DNV-GL vagy LR) előírások teljesíthetők. Ivóvízhez  gyakran nem szükséges külön engedély, de WRAS/DVGW minősítés megjelenhet, ha szabadban ivóvíz hálózatra szerelik.

NBR tömítésű pillangószelepek

Az NBR (nitril-butadién kaucsuk) ülékű szelepek kedvező olaj- és üzemanyagállóságuk miatt elterjedtek az olaj-, gáz- és autóiparban. Széles körben alkalmazzák víz- és szennyvízrendszerekben is, mivel jó a kopásállóságuk.

A nitrilgumi ellenáll az ásványolajoknak, üzemanyagoknak és számos szerves oldószernek, ugyanakkor szénhidrogénes alkalmazásokban (pl. gázvezetéken) is megbízható tömítést nyújt. Az alábbiakban a leggyakoribb NBR-tömítés–tányér anyag párosításokat mutatjuk be.

NBR tömítés – szürkeöntvény vagy gömbgrafitos öntvény tányér

• Iparágak: olaj- és gázipar, vegyipar, vízkezelés, épületgépészet (fűtés-hűtés), hajózás. A nyersolaj- és üzemanyag-vezetékekben, valamint ipari vegyészeti berendezésekben (például kenőanyagrendszerek) használják. Több vízkezelő műben is alkalmazzák, ha a közeg olajos szennyeződést is tartalmazhat.
• Közeg: ivóvíz, szennyvíz, hűtővíz, olaj, üzemanyag, dízel, benzin, gázolaj, hidraulikaolaj, könnyű vegyszerek. Az NBR jól viseli az olaj alapú folyadékokat és a közelebbi petróleum-származékokat, kevésbé viseli viszont a savakat és lúgokat. Gyakori nyomás alatt zárt rendszerekben nagy a szivárgásmentes tömítési igény (például gáznyomáscsökkentőknél).
• Üzemi körülmények: tartomány –10…+90 °C körül (extrém esetben max. ≈120 °C), normális ipari PN10–PN16 szintek, de olajvezetékeken akár PN25-30 is lehet. Korrózióálló acél testtel (vagy megfelelő bevonattal ellátott öntvény) még agresszívabb környezetben is helytáll.
• Tanúsítványok, előírások: az olaj- és gáziparban API 609 (pillangószelepek) és API 607 (tűzállósági) szabványokat, valamint ATEX-t is teljesíthetnek. Vízkörökben (ha ivóvízhez köthető) WRAS/DVGW engedély adható. Kézikarikás és csigahajtásos üzem esetén ISO 5211 (hajtókarima) és EN 593 megszabásokat követik.

NBR tömítés – saválló acél (CF8/CF8M) tányér

• Iparágak: vegyipar, olaj- és gázipar, hűtő- és fűtőrendszerek. A rozsdamentes tányér mellett az NBR ülék nagyobb korrózióállóságot nyújt. Gépjármű‑ és hajómotorok üzemanyag-rendszereiben, sőt hajóközi csővezetékeken is hasznos lehet, ahol víz és olaj keveredik. Hűtő- és HVAC-rendszerekben (fagyálló-víz mix) is előfordul.
• Közeg: víz, gépzsír, kenőanyagok, hidraulikaolaj, olajpára, benzines, dízel, könnyű gázolaj, néhány gyenge sav/oldószer. A rozsdamentes tányér a korrózió érzékeny közeg (porszennyezett víz, tengervíz-keverék) esetén véd, miközben az NBR jól tömít olajos vagy zsíros folyadékokkal szemben.
• Üzemi körülmények: hasonló –10…+90 °C tartományban. Az acéltartály és tányér akár magasabb nyomásig (PN16–25) is erősen zárhatóvá teszi. AC (váltakozó tartály) rendszerekben nagy nyomással, illetve szélsőséges környezetben (pl. olajtározók) kiegészítő zárógyűrűket is alkalmaznak. Pneumatikus hajtásoknál olajködben, szivattyúk mögött is üzemel.
• Tanúsítványok, előírások: API 609 (ANSI/BS függő modellben) előírások alapján gyártható. Tűzbiztos kivitel (API 607) és ATEX-irányelv (pl. II. zóna) is kérhető. Élelmiszeripari környezetben ritkán használják (FDA-engedélyezett EPDM inkább), de gyógyszeriparban éppúgy előfordulhat autoklávos műveletekben.

NBR tömítés – egyéb tányéranyagok

• Rézötvözet-tányér (bronz/alumínium-bronz): ritkábban, jellemzően szelepet víz-víz rendszerekben, vízellátó hálózatban, gépészeti alkalmazásokban készítenek így. Az NBR vezetékesen fémekhez (pl. acél, alumínium-bronz) jól tömít. Elsősorban ivóvíz és szennyvíz (gépi vízkezelőként) területen jelenhet meg, ahol az öntvény helyett bronztest oldószerállóbb, és az NBR jól bírja a vizet.
• Műanyag (PVC/PP) test–NBR ülék: főleg vízellátó, medence- és öntözőrendszerekben fordul elő, ahol a korróziómentes műanyag ház építésköltséget és könnyű szerelhetőséget biztosít. Közeg itt is víz, kezelés alatt lévő medencevíz, ahol az NBR jól tömít hideg-meleg vízben.

FKM (Viton) tömítésű pillangószelepek

Az FKM (Viton) ülékű (fluorkaucsukos) szelep leginkább vegyi és petrolkémiai környezetben terjedt el. A Viton anyag ellenáll a nagyon erős savaknak, lúgoknak, magas hőmérsékletnek és a szerves oldószereknek is. Emellett jóan bírja az olajokat és üzemanyagokat is. A Viton-ülékű szelepeket gyakran kombinálják rozsdamentes acél tányérral, hogy kimagasló korrózió- és magas hőállóságot kapjunk. Jellemzően petrolkémiai, finomítói, vegyipari és energetikai alkalmazásoknál találkozhatunk velük.

FKM tömítés – szürkeöntvény vagy gömbgrafitos öntvény tányér

• Iparágak: erősen agresszív közegű vegyipari üzemek, petrolkémiai finomítók, olaj- és gázipar, energiaipar (erőművek), távközlési és haditechnikai berendezések. Olyan rendszerekben, ahol erős savakat vagy gyúlékony szerves közegű folyadékokat kell szabályozni, de költségérzékenyebb megoldás is szükséges.
• Közeg: erős savak (pl. sósav, kénsav híg, közepesen erős oldatai), erős lúgok, szerves oldószerek (benzol, toluol, kerozin), olajok, kenőanyagok, gázolaj, ózon és UV. Gyártóberendezésekben és laboratóriumokban lehet találkozni, ahol például fűtött oldószeres extrakciók működnek. Az öntvény tányér mögöttes költséghatékonyságot nyújt.
• Üzemi körülmények: szélsőségesen magas hőmérséklet (akár 180–200 °C-ig, egyes Viton típusoknál), nagy nyomás (PN16–25) mellett is megbízható tömítés. Gőzzel és magas hőmérsékletű vízzel való üzemre is alkalmas (ellenállósága ~180 °C-ig jónak mondható). Az erősen korrozív füstgázokat is bírja, így kazán- és erőművi körökben is előfordul.
• Tanúsítványok, előírások: általában API 609 alapján is gyártható (nagynyomású petrol-ipari szabvány). Ha robbanásveszélyes környezet van, akkor ATEX és (különösen finomítókon) API 607/ISO 10497 tűzbiztos előírások érvényesek. Egyes élelmiszeripari minősítések (FDA) a Viton egyes típusaiban rendelkezésre állnak, de jellemzően vegyipari anyagként kezelik.

FKM tömítés – saválló acél (CF8/CF8M) tányér

• Iparágak: vegyipari és petrolkémiai feldolgozó üzemek (különösen erősen oxidáló közegeknél, pl. sósav), olajfinomítók, nagy hőmérsékletű erőművek, atomenergia. Zöldenergiák (megújulók) területén geotermikus rendszerekben (magas T, oldott ásványi sók) is használják.
• Közeg: szerves és szervetlen savas oldatok, szintetikus hűtőközegek, gőz (akár 150–180 °C), aromás oldószerek, magas olajtartalmú vegyületek. A rozsdamentes acél tányér a korróziótól védi a kerámiaviaszt (Viton) üléket. A Viton jól megbirkózik a hidrogén-szulfiddal és a vegyi oxidálókkal.
• Üzemi körülmények: extrém nyomás és hőmérséklet (PN25–40, akár 200 °C). Tartós igénybevétel esetén (pl. olajtároló-vákuum) is alkalmazzák. A saválló test minimalizálja a fém korróziós kopását oldott közegekben, miközben az FKM a szivárgásmentes zárást biztosítja.
• Tanúsítványok, előírások: API 609 (ANSI/ASME) és API 607 tűzálló szabványok.  Acéltest mellett PED/CE megfelelés, illetve olaj és gáz szállításában a NORSOK (norvég olajipar) ajánlások játszanak szerepet. Esetleg FDA/EU 10/2011 minősítés, ha élelmiszeripari alkalmazásra is kell.

PTFE (Teflon) ülékes pillangószelepek

A PTFE (politetrafluoretilén), egy polimer, amely kiváló vegyszer-, hő- és súrlódásállóságáról ismert.  Liner (bélés) formájában alkalmaznak a pillangószelepekben. A PTFE-es szelep ideális ultraagresszív közegekhez és szélsőséges hőmérsékletekhez.

Kémiai ellenállása közel univerzális: bírja a legtöbb savat, lúgot és oldószert, UV-álló és tapadásmentes felületű. Főként vegyipari, gyógyszeripari és petrolkémiai folyamatokban használják, ahol az EPDM/NBR meghibásodna. A tányér és test gyakran sima acél vagy saválló acél, belső felületükön legalább 3 mm PTFE béléssel rendelkeznek.

PTFE ülék – szénacél (WCB) tányér

• Iparágak: vegyipari üzemek (különösen kötött vizes, oldószeres keverékek), petrolkémia, gyógyszeripar (szintetikus vegyületek előállítása), finomítóüzemek. Pl. savgyűjtők, lúgalkalmazások, CIP-tisztító vonalak. Semlegesítéses keményítő- vagy papírgyárak is alkalmazhatják.
• Közeg: erős savas-oldatos közeg (tömény sósav, kénsav, salétromsav), lúgos oldatok (pl. nátronlúg), oldószerek (éterek, glikolok, aceton), festék- és poliészter-gyártás alapanyagai, valamint lúgoldatok a papíriparból. A szénacél tányér gyors korróziótól való védelme általában kiegészítő bevonattal (Halar PTFE, epoxi) történik, de az ülékoldali PTFE védi az agresszív folyamokat.
• Üzemi körülmények: széles hőmérséklet-tartomány: tipikusan –190…+250 °C között működik (zárt térben akár üzemanyag-feldolgozáskor is). Nagy nyomásig (akár PN40) alkalmazható, ahol tökéletes zárás szükséges. Folyamatos üzem (ritka nyitás) esetén is nyújt kielégítő minőséget. Kis csúszási súrlódása miatt savas korrozív folyadékoknál csökken a kopás.
• Tanúsítványok, előírások: általában API 609 (ANSI) vagy EN 593 szerint gyártottak. Szintetikus kemény oldatok esetén ISO 5211 szerinti működtetés.

PTFE ülék – rozsdamentes acél (CF8/CF8M) tányér

• Iparágak: vegyipar, gyógyszergyártás, bio- és élelmiszeripar (sterilizálható rendszerek), kémiai kutatóintézetek és fény- és félvezető-gyártás (ultrapure vegyületek). Például laboratóriumi nyomásszabályozók, savas közegű folyadékszűrők. Tiszta szénen vagy rozsdamentes acélon is betétesített, teljesen higiénikus kivitelben.
• Közeg: erősen korrozív vegyületek (például fluoros vegyületek, savas lágyított víz, savkémiai melléktermékek), oldószeres környezet (alkoholok, ketonok), tiszta üzemanyagok, élelmiszeripari extrakciós oldatok (például citromsav, nátrium-hidroxid). A tartálykörön belül gyakori tisztítási műveletek (CIP/SIP) előnyt jelentenek, mert a PTFE sima felületén nem tapadnak meg baktériumok.
• Üzemi körülmények: kiterjedt hőmérsékleti tartomány (akár –196…+250 °C), magas kémiai igénybevétel. Szabálytalan nyitás-zárás esetén is nyújt tökéletes zárást (folyadéksugármentes). Magasabb nyomás (PN10–16) mellett fokozottan méretezik, gyakran teljes melléküreg nélküli karimás kapcsolással.
• Tanúsítványok, előírások: FDA és 3-A higiéniai tanúsítványok a gyógyszer- és élelmiszeriparban. EN 12266 (szeleptesztek), EHEDG (higiéniai tervezés). Vegyszerszállító rendszerekben ADR/ISO 9001, API 609/598 teljesíthető. Esetleg ISO 14001 környezetközpontúság. Speciális bevonatoknál (pl. Halar, PFA) további engedélyeket (pl. NSF61 vízminőség) alkalmaznak.

Fémes (fémes ülék) pillangószelepek

A fémes tömítésű pillangószelep esetén a tányér és az ülék egyaránt fémből van, így a zárás teljesen fém–fém érintkezésű. Ez a kialakítás lehetővé teszi szélsőséges nyomású és hőmérsékletű alkalmazásokat (gyakori példák: duplán vagy háromszorosan excentrikus pillangószelepek). A fémes szelepek bevonat nélkül is használhatók nagy hőmérsékleten (akár 400 °C) és súrlódástűrő közegben (pl. gőz, forró olaj, gáz). Elsősorban az olaj- és gáziparban, erőművekben, finomítókban és vegyipari gyárakban alkalmazzák, ahol folyadékszivárgás azonnal biztonsági kockázatot jelentene.

• Iparágak: olaj- és gázipari létesítmények (szállítási vezetékek, kompresszorállomások), vegyipari finomítóüzemek, erőművek (különösen magasnyomású gőzterek), vegyi üzemanyagok tárolása.
• Közeg: nagy hőmérsékletű gőz, forró olaj, dízel, földgáz, propán, magas nyomású vegyipari folyadékok (kénsav, ammónia), forró víz (≥200 °C), olajpápa, nagy koncentrációjú savak/lúgok. A fémes ülékek nem tömítenek rugalmasan, ezért a használatuk általában félfolytonos szabályozásra és zárásra korlátozódik.
• Üzemi körülmények: szélsőséges nyomás (akár 100 bar feletti segédrendszerben) és hőmérséklet 150–450 °C közötti üzemi állapot. Gyors zárást és nyitást (erős lökésszerű áramlásnál) is elviselik. Jellemző a dupla-/három-excentertájolás, amely a súrlódást és a kopást csökkenti. Lassan mozgatott automatikus vezérlésekkel gázvezeték- és gőzvezetékrendszerekhez építik.
• Tanúsítványok, előírások: API 609 szabványnak megfelelő karimás duplex kivitelek (ANSI/ASME). Mivel gyúlékony közegekkel dolgoznak, tűzbiztonsági teszt (API 607/ISO 10497) és ATEX tanúsítás szinte kötelező. Emellett PED/CE és ISO 9001 (minőségirányítás) előírások, néha DNVGL vagy UL adósszabvány az ipari szabványoknak megfelelő kivitel. Karbantartásigényük nagyobb, de a hőfokra és nyomásra érzékeny környezetben egyedülálló biztonságot nyújtanak.

Szilikon tömítésű pillangószelepek

A szilikon (VMQ) tömítésű szelep elsősorban higiéniai vagy szélsőséges hőmérsékleti igény miatt használatos. A szilikon jól bírja az alacsony hőmérsékletet (akár –60 °C alá) és magas hőmérsékletet (+200 °C-ig) is, valamint élelmiszeripari és gyógyszeripari is elérhető. Gyakran inox testtel kombinálják, amikor tiszta víz, élelmiszer vagy biogyógyszer közeggel dolgoznak.

• Iparágak: élelmiszer- és italipar, gyógyszeripar, biotechnológia és folyékony köd- vagy higiéniai rendszerek (pl. tejfeldolgozó, mikrobiológiai tisztítórendszer). Emellett épületgépészeti hideg-meleg vizes körökben is alkalmazzák.
• Közeg: ivóvíz, tej, sör, bor, gyümölcslé, gyógyszerészeti oldatok, hűtőközegek (glikolvizes), vegyszermentes gőz, olajos- vagy zsírtartalmú folyadékok (mivel szilikon nem szívja magába a zsírokat). Nem áll ellen erős vegyszereknek (ezért vegyiparban ritka).
• Üzemi körülmények: széles hőfokskála (–50…+150 °C). Karakterisztikája magas rugalmasság, így gyors mozgások mellett is zár (pl. szeleptest nyit 45°-ban, de visszafolyás gátló 0 állapotban). Alacsony nyomású (PN10–16), nagy ciklusú ipari körökben megbízható.
• Tanúsítványok, előírások: FDA/3-A/EHEDG minősítések az élelmiszer és gyógyszeripar miatt. Az ivóvízhez kapcsolódó szabványok (WRAS/DVGW) nem kritikusak, de KTW/DVGW molekuláris kompatibilitás megkérdőjelezhető bizonyos öblítő vegyszerek esetén. ISO 5211, CE/PED megfelelés általános. ATEX nem szokványos (elektromos szikra nélküli környezet).

Összefoglalva, minden tömítés–tányér kombináció más-más mérnöki kompromisszumot és specifikációt igényel. Míg az EPDM és NBR szelepek egyszerűbb, vízre és olajra optimalizált megoldások, addig a Viton és PTFE szelepek a kémiailag és hőmérsékletileg igényesebb környezetekben jeleskednek. A megfelelő választáshoz elengedhetetlen a közeg, üzemi nyomás és hőmérséklet, valamint a vonatkozó ipari előírások (például FDA, ATEX, API 609, EN 593, WRAS stb.) ismerete.