Kleppen komen in tientallen uitvoeringen, configuraties en maten. Of je nu een eerste pneumatisch systeem ontwerpt of een bestaande installatie optimaliseert: met de juiste vragen kom je snel bij de goede keuze. Dit artikel neemt je stap voor stap mee door het keuzeproces.
⏱ ca. 8 minuten leestijd
Een verkeerd gedimensioneerde klep werkt niet of onbetrouwbaar. Een te kleine klep remt de flow en vertraagt je systeem. Een te grote klep is verspilling en kan bij regeltoepassingen onstabiel gedrag veroorzaken. Bovendien bepaalt het type klep of het systeem überhaupt werkt bij jouw druk, medium en omgeving.
Het goede nieuws: de keuze valt uiteen in vijf concrete stappen. Je hoeft geen klepspecialist te zijn om ze te doorlopen.
Voordat je ook maar één ander criterium bekijkt, moet de klep compatibel zijn met het medium dat erdoorheen stroomt en de druk waarop het systeem werkt. Een verkeerde materiaalkeuze leidt tot lekkage, corrosie, zwelling van afdichtingen of erger.
Welk medium stroomt door de klep? Perslucht is de meest gebruikte toepassing voor pneumatische kleppen en stelt de minste eisen aan materiaal. Water, hydraulische olie, brandstof, agressieve chemicaliën of hoge-zuiverheidsgassen vragen elk om specifieke materiaalcompatibiliteit van de klepafsluiting, de O-ringen en het klephuis.
Wat is de ingangsdruk en de minimale druk? Dit bepaalt niet alleen welke materialen nodig zijn, maar ook welk type klep werkt. Een pilootgestuurde klep heeft altijd een minimale druk nodig om te openen. Een direct acting klep werkt van vacuüm tot de maximale werkdruk. Als je systeem drookloos kan worden of met wisselende drukken werkt, is direct acting de enige betrouwbare keuze.
Wat is de temperatuur van het medium en de omgeving? Elastomeer-afdichtingen als NBR zijn geschikt tot circa 80 graden. Voor hogere temperaturen of agressieve media zijn EPDM, FKM (Viton) of PTFE-afdichtingen nodig. Controleer altijd de maximale medium- en omgevingstemperatuur in de klepspecificaties.
Materiaalcompatibiliteit is niet onderhandelbaar
De meeste klepfabrikanten leveren een compatibiliteitstabel per medium. Controleer altijd zowel het klephuis (aluminium, RVS 316L, messing) als de afdichtingen (NBR, EPDM, FKM, PTFE) voor het specifieke medium en de concentratie. Bij twijfel kies je voor de inertste uitvoering.
Een klep is een passief component totdat er iets is dat hem beweegt. De manier van aandrijving bepaalt hoe de klep in je systeem past en welke energie of signalen daarvoor beschikbaar moeten zijn.
Een koperen spoel genereert een magnetisch veld dat een plunjer beweegt. Geschikt voor geautomatiseerde systemen waarbij een PLC, relais of ander elektrisch signaal de klep bedient. Verkrijgbaar als direct acting (werkt zonder systeemdruk) of pilootgestuurd (gebruikt systeemdruk als werkkracht).
Bediening door een operator via een hendel, drukknop of voetpedaal. Geschikt voor toepassingen waarbij menselijke controle gewenst is of als noodhandeling naast een geautomatiseerde klep. Geen energieaansluiting nodig.
De klep wordt geactiveerd door contact met een onderdeel in het proces, zoals een cam, bal of plunjer op een machine. Wordt gebruikt voor positiedetectie of sequentiële besturing zonder elektronica.
Een uitgangssignaal van een andere klep of een druksignaal vanuit het systeem bedient deze klep. Wordt gebruikt in getrapsgewijze pneumatische logica of bij grote ventielen waarbij een kleine pilootsignaalklep een grotere hoofdklep aandrijft.
Tip voor automatisering
Solenoids zijn veruit de meest gebruikte aandrijving in geautomatiseerde productieomgevingen. Zorg dat de voedingsspanning van de spoel overeenkomt met de beschikbare voeding in je systeem. Veelgebruikte spoelspanningen zijn 12 VDC, 24 VDC en 230 VAC.
Elke klep heeft een rusttoestand: de positie die hij inneemt zonder actief signaal. Dit is een van de belangrijkste veiligheidsbeslissingen in klepkeuze.
De klep keert na het wegvallen van het signaal automatisch terug naar zijn uitgangspositie dankzij een ingebouwde veer. Dit heet ook wel “monostabiel” gedrag. Je hebt een continue signaal nodig om de klep in de geactiveerde stand te houden. Zodra de stroom wegvalt, gaat de klep terug. Dit is het veiligste gedrag in de meeste toepassingen: bij een stroomstoring weet je precies wat de klep doet.
Een normaal gesloten (NC) klep sluit bij stroomuitval. Een normaal open (NO) klep opent bij stroomuitval. Welke veiliger is, hangt af van het proces: in een brandstofleiding wil je normaal gesloten; in een koelwaterleiding voor noodkoeling wil je normaal open.
Een geheugenklep blijft in zijn laatste positie staan nadat het signaal wegvalt, ook zonder verdere energietoevoer. Dit heet “bistabiel” gedrag. De klep heeft een puls nodig om te schakelen, niet een continu signaal. Voordeel: geen energieverbruik in rust. Nadeel: bij stroomuitval is onbekend welke positie de klep inneemt tenzij je dit hebt vastgelegd of gemonitord.
Fail-safe is een veiligheidsbeslissing, geen voorkeur
Vraag jezelf af: wat is de veiligste toestand van dit systeem bij stroomuitval? Open of gesloten? De keuze voor NC of NO is daarmee direct een veiligheidsvereiste. Documenteer deze keuze in je risicoanalyse.
De configuratie van een klep beschrijft het aantal actieve poorten en de schakellogica. Humphrey Products hanteert hiervoor de termen 2-weg, 3-weg en 4-weg klep. Hoe meer wegen, hoe meer schakelingsmogelijkheden de klep biedt.
De eenvoudigste configuratie: één ingang en één uitgang. De klep opent of sluit de doorgang. Geschikt voor enkelvoudige aan/uit-besturing van een mediastroom. Een normaal gesloten 2-weg klep laat niets door in rust; een normaal open variant laat altijd door tenzij geactiveerd.
Een 3-weg klep voegt een derde poort toe, typisch als ontluchting of als tweede ingang. Hierdoor kan de druk aan de uitgang worden afgeblazen wanneer de ingang wordt geblokkeerd. Dit is essentieel bij besturing van enkelvoudige pneumatische cilinders: bij deactivering moet de lucht achter de cilinder ergens naartoe.
Voor besturing van dubbelwerkende pneumatische cilinders is een 4-weg functie nodig: bij activering wisselt de perslucht van de ene cilinderzijde naar de andere, terwijl de andere zijde ontlucht. Humphrey lost dit op door twee 3-weg kleppen te combineren in normaal open of normaal gesloten uitvoering. Dat levert dezelfde functionaliteit als een traditionele 5-poorts richtingsklep, maar dan met de voordelen van het directe aandrijvingsprincipe.
Enkelvoudige aan/uit-besturing van een mediastroom. Geen ontluchting. Gebruik voor simpele openingen en sluitingen zonder drukopbouw achter de klep.
Besturing met ontluchting. Geschikt voor enkelvoudige cilinders, diverterfuncties en selectorschakelaars. Meest flexibele basisklep, één type, vier configuraties.
Besturing van dubbelwerkende cilinders en actuatoren. Wisselt perslucht van de ene kant naar de andere terwijl de andere kant ontlucht. Bij Humphrey gerealiseerd met twee gecombineerde 3-weg kleppen.
De Cv-waarde is de flowcoëfficiënt van een klep: een universele maatstaf voor de hoeveelheid medium die door een volledig open klep kan stromen bij een vastgesteld drukverschil. Hoe hoger de Cv, hoe meer flow de klep doorlaat.
De definitie: een Cv van 1,0 laat bij 1 psi drukverschil precies 1 gallon water per minuut door bij 60 graden Fahrenheit. In de metrische wereld zie je ook de Kv-waarde: Kv = 0,857 × Cv. Beide beschrijven hetzelfde maar in een ander eenheidsstelsel.
Waarom is de Cv-waarde zo nuttig?
Fabrikanten vermelden de Cv van hun kleppen in de specificaties. Als je de Cv hebt die jouw toepassing nodig heeft, kun je direct vergelijken welke kleppen in aanmerking komen en welke te klein of te groot zijn, ongeacht merk of type. Gebruik de Cv-calculator om de benodigde Cv voor jouw specifieke situatie direct te berekenen.
Voor gassen geldt een andere formule dan voor vloeistoffen, omdat gassen samendrukbaar zijn. De meest gebruikte vereenvoudigde formule voor lucht bij subkritische stroming is:
Werkt je systeem in SI-eenheden? Gebruik dan de Kv-formule of reken je parameters eerst om naar het imperiale stelsel. De eenvoudigste manier is de online Cv-calculator: vul je proceswaarden in en de benodigde Cv-waarde volgt direct, inclusief omrekening van eenheden.
Superkritische stroming: let op bij hoge drukverschillen
Als de uitgangsdruk P2 kleiner is dan de helft van de ingangsdruk P1, treedt superkritische (gechoke) stroming op. De flow is dan niet meer afhankelijk van P2 en bereikt een maximum. De bovenstaande formule geldt alleen bij subkritische stroming. Controleer altijd of ΔP kleiner is dan P1 / 2.
Voor vloeistoffen is de formule eenvoudiger omdat vloeistoffen nauwelijks samendrukbaar zijn:
Kies nooit een klep die precies op de berekende Cv-waarde zit. Houd een marge van 20 tot 30 procent aan boven de berekende waarde. Dit compenseert voor meetonzekerheid, toekomstige flowvariaties en drukverliezen elders in het systeem. Kies ook niet overdreven groot: een klep die veel te groot gedimensioneerd is, opent al volledig bij een fractie van de beoogde flow en geeft bij regeltoepassingen instabiel gedrag.
Doorloop de vijf stappen en beantwoord de onderstaande vragen voor elke klep in je systeem. Met de antwoorden kun je de klepspecificaties direct vergelijken met fabrikantsdatasheets.
Hulp bij de keuze
Humphrey Products levert een uitgebreid assortiment direct acting solenoidkleppen met het universele 3-poorts multi-purpose ontwerp. Met één kleptype configureerbaar als NC, NO, diverter of selector vereenvoudig je het keuzeproces en verklein je het aantal benodigde artikelnummers. Beschikbaar via Inacom voor de Nederlandse en Belgische markt.
