Въпреки че пластмасовите клапани понякога се разглеждат като специален продукт - най-добрият избор на тези, които произвеждат или проектират пластмасови тръбопроводни продукти за промишлени системи или които трябва да разполагат с ултрачисто оборудване - ако приемем, че тези клапани нямат много общи приложения, е кратко- зрящ. В действителност пластмасовите клапани днес имат широк спектър от приложения, тъй като разширяващите се видове материали и добрите дизайнери, които се нуждаят от тези материали, означават все повече и повече начини за използване на тези многостранни инструменти.
СВОЙСТВА НА ПЛАСТМАСАТА
Предимствата на термопластичните вентили са широки - устойчивост на корозия, химикали и абразия; гладки вътрешни стени; леко тегло; лекота на монтаж; дълга продължителност на живота; и по-ниски разходи през жизнения цикъл. Тези предимства доведоха до широко приемане на пластмасовите клапани в търговски и промишлени приложения като разпределение на вода, пречистване на отпадъчни води, обработка на метали и химикали, храни и фармацевтични продукти, електроцентрали, петролни рафинерии и др.
Пластмасовите вентили могат да бъдат произведени от различни материали, използвани в различни конфигурации. Най-често срещаните термопластични вентили са изработени от поливинилхлорид (PVC), хлориран поливинилхлорид (CPVC), полипропилен (PP) и поливинилиден флуорид (PVDF). Вентилите от PVC и CPVC обикновено се свързват към тръбопроводни системи чрез циментирани с разтворител краища на гнезда или краища с резба и фланци; като има предвид, че PP и PVDF изискват свързване на компоненти на тръбопроводната система чрез топлинна, челна или електрофузионна технология.
Термопластичните вентили се отличават с корозивни среди, но те са също толкова полезни в общата водоснабдяване, защото не съдържат олово1, устойчиви са на обезцинкване и няма да ръждясват. PVC и CPVC тръбопроводните системи и клапаните трябва да бъдат тествани и сертифицирани по стандарт 61 на NSF [Национална санитарна фондация] за въздействие върху здравето, включително изискването за ниско съдържание на олово за приложение G. Изборът на подходящ материал за корозивни течности може да се извърши чрез консултация с химическата устойчивост на производителя ръководство и разбиране на ефекта, който температурата ще има върху здравината на пластмасовите материали.
Въпреки че полипропиленът има половината от здравината на PVC и CPVC, той има най-гъвкавата химическа устойчивост, тъй като няма известни разтворители. PP се представя добре в концентрирани оцетни киселини и хидроксиди, а също така е подходящ за по-меки разтвори на повечето киселини, основи, соли и много органични химикали.
РР се предлага като пигментиран или непигментиран (естествен) материал. Естественият РР се разгражда силно от ултравиолетова (UV) радиация, но съединения, които съдържат повече от 2,5% пигментация на сажди, са адекватно UV стабилизирани.
PVDF тръбопроводните системи се използват в различни промишлени приложения от фармацевтични до минно дело поради здравината на PVDF, работната температура и химическата устойчивост на соли, силни киселини, разредени основи и много органични разтворители. За разлика от PP, PVDF не се разгражда от слънчева светлина; пластмасата обаче е прозрачна за слънчева светлина и може да изложи течността на UV радиация. Докато естествената, непигментирана формула на PVDF е отлична за приложения на закрито с висока чистота, добавянето на пигмент като червено за храна би позволило излагане на слънчева светлина без неблагоприятен ефект върху течната среда.
Пластмасовите системи имат предизвикателства при проектиране, като чувствителност към температура и термично разширение и свиване, но инженерите могат и са проектирали дълготрайни, рентабилни тръбопроводни системи за общи и корозивни среди. Основното съображение при проектирането е, че коефициентът на топлинно разширение на пластмасите е по-голям от този на метала – например термопластмасата е пет до шест пъти по-голяма от стоманата.
При проектирането на тръбопроводни системи и отчитането на въздействието върху разположението на клапаните и опорите на клапаните, важно съображение при термопластичните материали е термичното удължение. Напреженията и силите, които са резултат от термично разширение и свиване, могат да бъдат намалени или елиминирани чрез осигуряване на гъвкавост в тръбопроводните системи чрез чести промени в посоката или въвеждане на контури за разширение. Чрез осигуряване на тази гъвкавост по протежение на тръбопроводната система, няма да се изисква пластмасовият клапан да поема толкова голяма част от напрежението
Тъй като термопластите са чувствителни към температурата, номиналното налягане на вентила намалява с повишаване на температурата. Различните пластмасови материали имат съответно отклонение при повишена температура. Температурата на флуида може да не е единственият източник на топлина, който може да повлияе на номиналното налягане на пластмасовите клапани - максималната външна температура трябва да бъде част от съображенията за проектиране. В някои случаи липсата на проектиране за външната температура на тръбопровода може да причини прекомерно увисване поради липса на тръбни опори. PVC има максимална работна температура от 140°F; CPVC има максимум 220°F; PP има максимум 180°F; и PVDF клапаните могат да поддържат налягане до 280°F
От другата страна на температурната скала повечето пластмасови тръбопроводни системи работят доста добре при температури под нулата. Всъщност якостта на опън се увеличава в термопластичните тръби с понижаване на температурата. Въпреки това устойчивостта на удар на повечето пластмаси намалява с понижаване на температурата и се появява крехкост в засегнатите тръбопроводни материали. Докато клапаните и прилежащата тръбопроводна система са необезпокоявани, не са застрашени от удари или блъскане на предмети и тръбопроводът не е изпуснат по време на работа, неблагоприятните ефекти върху пластмасовия тръбопровод са сведени до минимум.
ВИДОВЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНИ ВЕНТИЛИ
Сферични кранове, възвратни клапани, дроселни клапи и диафрагмени вентили се предлагат във всеки от различните термопластични материали за тръбопроводни системи под налягане от списък 80, които също имат множество опции за настройка и аксесоари. Най-често се установява, че стандартният сферичен кран е с истински съединителен дизайн, за да улесни отстраняването на корпуса на клапана за поддръжка, без прекъсване на свързващия тръбопровод. Термопластичните възвратни клапани се предлагат като сферични проверки, люлеещи се проверки, Y-образни проверки и конусни проверки. Бътерфлай клапите лесно се свързват с метални фланци, тъй като отговарят на отворите за болтове, кръговете на болтовете и общите размери на ANSI клас 150. Гладкият вътрешен диаметър на термопластичните части само допринася за прецизното управление на мембранните вентили.
Сферичните кранове от PVC и CPVC се произвеждат от няколко американски и чуждестранни компании в размери от 1/2 инча до 6 инча с гнездо, резбовани или фланцови връзки. Истинският дизайн на съединението на съвременните сферични кранове включва две гайки, които се завинтват върху тялото, притискайки еластомерните уплътнения между тялото и крайните съединители. Някои производители поддържат една и съща дължина на полагане на сферичния кран и резба на гайката в продължение на десетилетия, за да позволят лесна подмяна на по-стари вентили без модификация на прилежащия тръбопровод.
Сферичните кранове с еластомерни уплътнения от етилен пропилей диен мономер (EPDM) трябва да бъдат сертифицирани по NSF-61G за използване в питейна вода. Еластомерните уплътнения от флуоровъглерод (FKM) могат да се използват като алтернатива за системи, при които химическата съвместимост е проблем. FKM също може да се използва в повечето приложения, включващи минерални киселини, с изключение на хлороводород, солни разтвори, хлорирани въглеводороди и петролни масла.
Сферичните кранове от PVC и CPVC, от 1/2 инча до 2 инча, са жизнеспособна опция за приложения с топла и студена вода, където максималната безударна водна услуга може да достигне до 250 psi при 73°F. По-големите сферични кранове, от 2-1/2 инча до 6 инча, ще имат по-ниско налягане от 150 psi при 73°F. Обикновено използвани в транспортирането на химикали, PP и PVDF сферичните кранове (фигури 3 и 4), налични в размери от 1/2-инча до 4 инча с гнездо, резбовани или фланцови крайни връзки, обикновено се оценяват на максимална безударна водна услуга от 150 psi при стайна температура.
Термопластичните сферични възвратни клапани разчитат на топка със специфично тегло, по-малко от това на водата, така че ако налягането се загуби от страната нагоре по течението, топката ще потъне обратно в уплътнителната повърхност. Тези вентили могат да се използват в същата услуга като подобни пластмасови сферични кранове, тъй като не въвеждат нови материали в системата. Други видове възвратни клапани могат да включват метални пружини, които може да не издържат в корозивна среда.
Пластмасовата дроселна клапа с размери от 2 инча до 24 инча е популярна за тръбопроводни системи с по-голям диаметър. Производителите на пластмасови дроселови клапи имат различни подходи към конструкцията и уплътнителните повърхности. Някои използват еластомерна обшивка (Фигура 5) или О-пръстен, докато други използват диск с еластомерно покритие. Някои правят корпуса от един материал, но вътрешните, намокрени компоненти служат като системни материали, което означава, че тялото на полипропиленова дроселна клапа може да съдържа EPDM облицовка и PVC диск или няколко други конфигурации с често срещани термопластични и еластомерни уплътнения.
Монтажът на пластмасова дроселна клапа е лесен, тъй като тези клапи са произведени като пластинчати с еластомерни уплътнения, проектирани в тялото. Те не изискват добавяне на уплътнение. Поставен между два свързващи фланеца, завинтването на пластмасова дроселна клапа трябва да се извършва внимателно, като се увеличи до препоръчителния въртящ момент на болта на три етапа. Това се прави, за да се осигури равномерно уплътнение по цялата повърхност и да не се прилага неравномерно механично напрежение върху вентила.
Професионалистите по метални вентили ще намерят най-добрите произведения на пластмасовите мембранни вентили с познати колело и индикатори за положение (Фигура 6); въпреки това, пластмасовият мембранен вентил може да включва някои различни предимства, включително гладките вътрешни стени на термопластичното тяло. Подобно на пластмасовия сферичен кран, потребителите на тези вентили имат опцията да инсталират истинския дизайн на съединението, което може да бъде особено полезно при работи по поддръжката на вентила. Или потребителят може да избере фланцови връзки. Благодарение на всички опции за материали на тялото и диафрагмата, този вентил може да се използва в различни химически приложения.
Както при всеки клапан, ключът към задействането на пластмасови вентили е определянето на оперативните изисквания като пневматично спрямо електрическо и постоянен ток срещу променлив ток. Но с пластмасата дизайнерът и потребителят също трябва да разберат какъв тип среда ще заобикаля задвижващия механизъм. Както споменахме по-рано, пластмасовите клапани са чудесен вариант за корозивни ситуации, които включват външна корозивна среда. Поради това материалът на корпуса на задвижките за пластмасови клапани е важен фактор. Производителите на пластмасови клапани имат опции за посрещане на нуждите на тези корозивни среди под формата на задвижващи механизми с пластмасово покритие или метални кутии с епоксидно покритие.
Както показва тази статия, пластмасовите клапани днес предлагат всякакви опции за нови приложения и ситуации
Време за публикуване: 30 юли 2020 г