توسيع نطاق الصمامات البلاستيكية

على الرغم من أن الصمامات البلاستيكية يُنظر إليها أحيانًا على أنها منتج متخصص — وهو الاختيار الأفضل لأولئك الذين يصنعون أو يصممون منتجات الأنابيب البلاستيكية للأنظمة الصناعية أو الذين يجب أن يكون لديهم معدات نظيفة للغاية — بافتراض أن هذه الصمامات ليس لها العديد من الاستخدامات العامة، فهو قصير. مبصر. في الواقع، تتمتع الصمامات البلاستيكية اليوم بمجموعة واسعة من الاستخدامات حيث أن الأنواع المتزايدة من المواد والمصممين الجيدين الذين يحتاجون إلى هذه المواد يعني المزيد والمزيد من الطرق لاستخدام هذه الأدوات متعددة الاستخدامات.

خصائص البلاستيك

مزايا الصمامات بالحرارة واسعة - مقاومة التآكل والمواد الكيميائية والتآكل. جدران داخلية ناعمة خفيفة الوزن سهولة التركيب العمر المتوقع الطويل؛ وانخفاض تكلفة دورة الحياة. وقد أدت هذه المزايا إلى قبول واسع للصمامات البلاستيكية في التطبيقات التجارية والصناعية مثل توزيع المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي ومعالجة المعادن والكيميائيات والأغذية والأدوية ومحطات الطاقة ومصافي النفط وغيرها.

يمكن تصنيع الصمامات البلاستيكية من عدد من المواد المختلفة المستخدمة في عدد من التكوينات. تصنع صمامات اللدائن الحرارية الأكثر شيوعًا من كلوريد البولي فينيل (PVC)، وكلوريد البولي فينيل المكلور (CPVC)، والبولي بروبيلين (PP)، وفلوريد البولي فينيلدين (PVDF). عادةً ما يتم ربط صمامات PVC وCPVC بأنظمة الأنابيب عن طريق نهايات المقبس الملصوقة بالمذيبات، أو النهايات الملولبة ذات الحواف؛ في حين أن PP وPVDF يتطلبان ربط مكونات نظام الأنابيب، إما عن طريق تقنيات الانصهار الحراري أو التناكبي أو الكهربائي.

تتفوق الصمامات البلاستيكية الحرارية في البيئات المسببة للتآكل، ولكنها مفيدة أيضًا في خدمة المياه العامة لأنها خالية من الرصاص1 ومقاومة لإزالة الزنك ولا تصدأ. يجب اختبار أنظمة وصمامات الأنابيب البلاستيكية وCPVC واعتمادها وفقًا لمعيار NSF رقم 61 للتأثيرات الصحية، بما في ذلك متطلبات الرصاص المنخفضة للملحق ز. يمكن التعامل مع اختيار المادة المناسبة للسوائل المسببة للتآكل من خلال استشارة المقاومة الكيميائية للشركة المصنعة. توجيه وفهم تأثير درجة الحرارة على قوة المواد البلاستيكية.

على الرغم من أن مادة البولي بروبيلين تتمتع بنصف قوة PVC وCPVC، إلا أنها تتمتع بمقاومة كيميائية أكثر تنوعًا نظرًا لعدم وجود مذيبات معروفة. يعمل PP جيدًا في أحماض الأسيتيك المركزة والهيدروكسيدات، كما أنه مناسب أيضًا للمحاليل الأكثر اعتدالًا لمعظم الأحماض والقلويات والأملاح والعديد من المواد الكيميائية العضوية.

يتوفر PP كمادة مصبوغة أو غير مصبوغة (طبيعية). يتحلل الـPP الطبيعي بشدة بفعل الأشعة فوق البنفسجية، لكن المركبات التي تحتوي على أكثر من 2.5% من صبغة أسود الكربون تكون ثابتة بشكل كافٍ عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية.

تُستخدم أنظمة أنابيب PVDF في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية من الأدوية إلى التعدين بسبب قوة PVDF ودرجة حرارة العمل والمقاومة الكيميائية للأملاح والأحماض القوية والقواعد المخففة والعديد من المذيبات العضوية. على عكس PP، لا يتحلل PVDF بواسطة ضوء الشمس؛ ومع ذلك، فإن البلاستيك شفاف لأشعة الشمس ويمكن أن يعرض السائل للأشعة فوق البنفسجية. في حين أن تركيبة PVDF الطبيعية غير المصطبغة ممتازة للتطبيقات الداخلية عالية النقاء، فإن إضافة صبغة مثل اللون الأحمر المخصص للطعام من شأنه أن يسمح بالتعرض لأشعة الشمس دون أي تأثير سلبي على وسط السائل.

تواجه الأنظمة البلاستيكية تحديات في التصميم، مثل الحساسية لدرجة الحرارة والتمدد الحراري والانكماش، لكن المهندسين يمكنهم تصميم أنظمة أنابيب طويلة الأمد وفعالة من حيث التكلفة للبيئات العامة والبيئات المسببة للتآكل. الاعتبار الرئيسي في التصميم هو أن معامل التمدد الحراري للمواد البلاستيكية أكبر من المعدن، على سبيل المثال، اللدائن الحرارية أكبر بخمسة إلى ستة أضعاف من الفولاذ.

عند تصميم أنظمة الأنابيب والأخذ في الاعتبار التأثير على وضع الصمامات ودعامات الصمامات، فإن الاستطالة الحرارية هي أحد الاعتبارات المهمة في اللدائن الحرارية. يمكن تقليل أو إزالة الضغوط والقوى الناتجة عن التمدد الحراري والانكماش من خلال توفير المرونة في أنظمة الأنابيب من خلال التغييرات المتكررة في الاتجاه أو إدخال حلقات التمدد. ومن خلال توفير هذه المرونة على طول نظام الأنابيب، لن تكون هناك حاجة للصمام البلاستيكي لامتصاص قدر كبير من الضغط

نظرًا لأن اللدائن الحرارية حساسة لدرجة الحرارة، فإن تصنيف ضغط الصمام ينخفض ​​مع ارتفاع درجة الحرارة. المواد البلاستيكية المختلفة لها تآكل مماثل مع زيادة درجة الحرارة. قد لا تكون درجة حرارة السائل هي مصدر الحرارة الوحيد الذي يمكن أن يؤثر على تصنيف ضغط الصمامات البلاستيكية - يجب أن تكون درجة الحرارة الخارجية القصوى جزءًا من اعتبارات التصميم. في بعض الحالات، قد يؤدي عدم تصميم الأنابيب لدرجة الحرارة الخارجية إلى ترهل مفرط بسبب نقص دعامات الأنابيب. PVC لديه أقصى درجة حرارة للخدمة تبلغ 140 درجة فهرنهايت؛ تبلغ درجة حرارة CPVC 220 درجة فهرنهايت كحد أقصى؛ PP لديه حد أقصى قدره 180 درجة فهرنهايت؛ ويمكن لصمامات PVDF الحفاظ على ضغط يصل إلى 280 درجة فهرنهايت

على الطرف الآخر من مقياس درجة الحرارة، تعمل معظم أنظمة الأنابيب البلاستيكية بشكل جيد في درجات حرارة أقل من درجة التجمد. في الواقع، تزداد قوة الشد في الأنابيب البلاستيكية الحرارية مع انخفاض درجة الحرارة. ومع ذلك، فإن مقاومة الصدمات لمعظم المواد البلاستيكية تتناقص مع انخفاض درجة الحرارة، وتظهر الهشاشة في مواد الأنابيب المتضررة. وطالما ظلت الصمامات ونظام الأنابيب المجاورة سليمة، وغير معرضة للخطر بسبب الضربات أو اصطدام الأشياء، وطالما لم تسقط الأنابيب أثناء المناولة، يتم تقليل التأثيرات الضارة على الأنابيب البلاستيكية.

أنواع الصمامات البلاستيكية الحرارية

تتوفر الصمامات الكروية وصمامات الفحص وصمامات الفراشة وصمامات الحجاب الحاجز في كل من المواد البلاستيكية الحرارية المختلفة لأنظمة أنابيب الضغط ذات الجدول 80 والتي تحتوي أيضًا على العديد من خيارات القطع والملحقات. من الشائع أن يكون الصمام الكروي القياسي عبارة عن تصميم موحد حقيقي لتسهيل إزالة جسم الصمام للصيانة دون انقطاع في توصيل الأنابيب. تتوفر صمامات الفحص البلاستيكية الحرارية كفحص كروي، وفحص تأرجح، وفحص على شكل حرف y، وفحص مخروطي. تتزاوج صمامات الفراشة بسهولة مع الشفاه المعدنية لأنها تتوافق مع فتحات المسامير ودوائر البراغي والأبعاد الإجمالية لفئة ANSI 150. ويضيف القطر الداخلي الأملس للأجزاء البلاستيكية الحرارية فقط إلى التحكم الدقيق في صمامات الحجاب الحاجز.

يتم تصنيع الصمامات الكروية المصنوعة من PVC وCPVC من قبل العديد من الشركات الأمريكية والأجنبية بأحجام تتراوح من 1/2 بوصة إلى 6 بوصات بمقبس أو وصلات ملولبة أو ذات حواف. يشتمل التصميم الموحد الحقيقي للصمامات الكروية المعاصرة على صامولتين يتم تثبيتهما على الجسم، مما يضغط على الأختام المرنة بين الجسم والموصلات الطرفية. حافظت بعض الشركات المصنعة على نفس طول وضع الصمام الكروي وخيوط الصمولة لعقود من الزمن للسماح باستبدال الصمامات القديمة بسهولة دون تعديل الأنابيب المجاورة.

يجب أن تكون الصمامات الكروية ذات الأختام المرنة من إيثيلين بروبيلين ديين مونومر (EPDM) معتمدة وفقًا لـ NSF-61G للاستخدام في مياه الشرب. يمكن استخدام الأختام المرنة الفلوروكربونية (FKM) كبديل للأنظمة التي يكون فيها التوافق الكيميائي مصدر قلق. يمكن أيضًا استخدام FKM في معظم التطبيقات التي تتضمن الأحماض المعدنية، باستثناء كلوريد الهيدروجين والمحاليل الملحية والهيدروكربونات المكلورة والزيوت البترولية.

تعد الصمامات الكروية PVC وCPVC، مقاس 1/2 بوصة إلى 2 بوصة، خيارًا قابلاً للتطبيق لتطبيقات المياه الساخنة والباردة حيث يمكن أن يصل الحد الأقصى لخدمة المياه غير القابلة للصدمات إلى 250 رطل لكل بوصة مربعة عند 73 درجة فهرنهايت. سيكون للصمامات الكروية الأكبر حجمًا، من 2-1/2 بوصة إلى 6 بوصات، معدل ضغط أقل يبلغ 150 رطل لكل بوصة مربعة عند 73 درجة فهرنهايت. تُستخدم بشكل شائع في نقل المواد الكيميائية، والصمامات الكروية PP وPVDF (الشكلان 3 و4)، والمتوفرة بأحجام تتراوح من 1/2 بوصة إلى 4 بوصات بمقبس أو وصلات ملولبة أو ذات حواف، ويتم تصنيفها عادةً إلى الحد الأقصى لخدمة المياه غير القابلة للصدمات 150 رطل لكل بوصة مربعة في درجة الحرارة المحيطة.

تعتمد صمامات فحص الكرة البلاستيكية الحرارية على كرة ذات جاذبية نوعية أقل من جاذبية الماء، بحيث إذا فقد الضغط على الجانب العلوي، فإن الكرة سوف تغوص مرة أخرى على سطح الختم. يمكن استخدام هذه الصمامات في نفس الخدمة مثل الصمامات الكروية البلاستيكية المماثلة لأنها لا تقدم مواد جديدة للنظام. قد تشتمل الأنواع الأخرى من صمامات الفحص على نوابض معدنية قد لا تدوم في البيئات المسببة للتآكل.

يحظى صمام الفراشة البلاستيكي بأحجام تتراوح من 2 بوصة إلى 24 بوصة بشعبية كبيرة في أنظمة الأنابيب ذات القطر الأكبر. يتخذ مصنعو صمامات الفراشة البلاستيكية أساليب مختلفة في البناء وأسطح الختم. يستخدم البعض بطانة مطاطية (الشكل 5) أو حلقة دائرية، بينما يستخدم البعض الآخر قرصًا مغلفًا بالمرن. بعضها يصنع الجسم من مادة واحدة، لكن المكونات الداخلية المبللة تعمل كمواد للنظام، مما يعني أن جسم صمام الفراشة من مادة البولي بروبيلين قد يحتوي على بطانة EPDM وقرص PVC أو عدة تكوينات أخرى مع اللدائن الحرارية والأختام المرنة الموجودة بشكل شائع.

يعد تركيب صمام الفراشة البلاستيكي أمرًا بسيطًا لأن هذه الصمامات يتم تصنيعها على شكل رقاقة مع أختام مطاطية مصممة داخل الجسم. أنها لا تتطلب إضافة حشية. يجب التعامل مع تثبيت صمام الفراشة البلاستيكي بين شفتي التزاوج بعناية من خلال رفع عزم الدوران الموصى به على ثلاث مراحل. يتم ذلك لضمان الختم المتساوي عبر السطح وعدم تطبيق أي ضغط ميكانيكي غير متساوٍ على الصمام.

سيجد متخصصو الصمامات المعدنية أفضل أعمال صمامات الحجاب الحاجز البلاستيكية مع مؤشرات العجلة والموضع المألوفة (الشكل 6)؛ ومع ذلك، يمكن أن يشتمل صمام الحجاب الحاجز البلاستيكي على بعض المزايا المميزة بما في ذلك الجدران الداخلية الناعمة للجسم البلاستيكي الحراري. على غرار الصمام الكروي البلاستيكي، يتمتع مستخدمو هذه الصمامات بخيار تثبيت التصميم الموحد الحقيقي، والذي يمكن أن يكون مفيدًا بشكل خاص لأعمال الصيانة على الصمام. أو، يمكن للمستخدم تحديد اتصالات ذات حواف. نظرًا لجميع خيارات مواد الجسم والحجاب الحاجز، يمكن استخدام هذا الصمام في مجموعة متنوعة من التطبيقات الكيميائية.

كما هو الحال مع أي صمام، فإن مفتاح تشغيل الصمامات البلاستيكية هو تحديد متطلبات التشغيل مثل الهواء المضغوط مقابل الطاقة الكهربائية والتيار المستمر مقابل طاقة التيار المتردد. ولكن مع البلاستيك، يتعين على المصمم والمستخدم أيضًا فهم نوع البيئة التي ستحيط بالمشغل. كما ذكرنا سابقًا، تعد الصمامات البلاستيكية خيارًا رائعًا لحالات التآكل، والتي تشمل البيئات المسببة للتآكل خارجيًا. ولهذا السبب، تعتبر مادة غلاف مشغلات الصمامات البلاستيكية من الاعتبارات المهمة. لدى مصنعي الصمامات البلاستيكية خيارات لتلبية احتياجات هذه البيئات المسببة للتآكل في شكل مشغلات مغطاة بالبلاستيك أو علب معدنية مطلية بالإيبوكسي.

كما يوضح هذا المقال، توفر الصمامات البلاستيكية اليوم جميع أنواع الخيارات للتطبيقات والمواقف الجديدة