טווח ההגעה המתרחב של שסתומי פלסטיק

למרות שסתמי פלסטיק נתפסים לפעמים כמוצר מיוחד - בחירה מצוינת מבין אלה שמייצרים או מעצבים מוצרי צנרת פלסטיק למערכות תעשייתיות או שחייבים להחזיק במקום ציוד נקי במיוחד - בהנחה שלשסתומים הללו אין שימושים כלליים רבים היא קצרה - רואה. במציאות, לשסתומי פלסטיק כיום יש מגוון רחב של שימושים שכן סוגי החומרים המתרחבים ומעצבים טובים שזקוקים לחומרים אלו פירושם עוד ועוד דרכים להשתמש בכלים המגוונים הללו.

נכסי פלסטיק

היתרונות של שסתומים תרמופלסטיים הם רחבים - עמידות בפני קורוזיה, כימית ושחיקה; חלק בתוך קירות; משקל קל; קלות ההתקנה; תוחלת חיים ארוכה; ועלות מחזור חיים נמוכה יותר. יתרונות אלו הובילו לקבלה רחבה של שסתומי פלסטיק ביישומים מסחריים ותעשייתיים כגון הפצת מים, טיפול בשפכים, עיבוד מתכות וכימיקלים, מזון ותרופות, תחנות כוח, בתי זיקוק לנפט ועוד.

ניתן לייצר שסתומי פלסטיק ממספר חומרים שונים המשמשים במספר תצורות. השסתומים התרמופלסטיים הנפוצים ביותר עשויים מפוליוויניל כלוריד (PVC), פוליוויניל כלוריד עם כלור (CPVC), פוליפרופילן (PP) ופוליווינילידן פלואוריד (PVDF). שסתומי PVC ו-CPVC מחוברים בדרך כלל למערכות צנרת על ידי קצוות שקעים של מלט ממס, או קצוות מושחלים ואוגנים; בעוד ש-PP ו-PVDF דורשים חיבור של רכיבי מערכת צנרת, על ידי טכנולוגיות חום, קת או אלקטרו-איחוי.

שסתומים תרמופלסטיים מצטיינים בסביבות קורוזיביות, אך הם שימושיים באותה מידה בשירותי מים כלליים מכיוון שהם נטולי עופרת1, עמידים לביטול אבזור ולא יחלידו. מערכות ושסתומי צנרת PVC ו-CPVC צריכות להיבדק ולהיות מאושרות לתקן 61 של NSF [National Sanitation Foundation] עבור השפעות בריאותיות, כולל דרישת העופרת הנמוכה עבור נספח G. בחירת החומר המתאים לנוזלים קורוזיביים יכולה להתבצע על ידי התייעצות עם העמידות הכימית של היצרן להנחות ולהבין את ההשפעה שתהיה לטמפרטורה על חוזק החומרים הפלסטיים.

למרות שלפוליפרופילן יש חצי מהחוזק של PVC ו-CPVC, יש לו את העמידות הכימית המגוונת ביותר מכיוון שאין ממיסים ידועים. PP מתפקד היטב בחומצות אצטית מרוכזות והידרוקסידים, והוא מתאים גם לתמיסות מתונות יותר של רוב החומצות, אלקליות, מלחים וכימיקלים אורגניים רבים.

PP זמין כחומר פיגמנט או לא פיגמנט (טבעי). PP טבעי מתכלה קשות על ידי קרינה אולטרה סגולה (UV), אך תרכובות המכילות יותר מ-2.5% פיגמנטציה של פחמן שחור מיוצבות כראוי UV.

מערכות צנרת PVDF משמשות במגוון יישומים תעשייתיים מתרופות ועד כרייה בגלל החוזק של PVDF, טמפרטורת העבודה והעמידות הכימית למלחים, חומצות חזקות, בסיסים מדוללים וממיסים אורגניים רבים. שלא כמו PP, PVDF אינו מתכלה על ידי אור השמש; עם זאת, הפלסטיק שקוף לאור השמש ויכול לחשוף את הנוזל לקרינת UV. בעוד שפורמולציה טבעית ללא פיגמנטים של PVDF מצוינת ליישומים פנימיים בטוהר גבוה, הוספת פיגמנט כגון אדום בדרגת מזון תאפשר חשיפה לאור השמש ללא השפעה שלילית על המדיום הנוזל.

למערכות פלסטיק יש אתגרי תכנון, כגון רגישות לטמפרטורה והתפשטות תרמית והתכווצות, אך מהנדסים יכולים ותכנן מערכות צנרת חסכוניות ועמידות לאורך זמן עבור סביבות כלליות וקורוזיביות. שיקול התכנון העיקרי הוא שמקדם ההתפשטות התרמית עבור פלסטיק גדול יותר ממתכת - תרמופלסטי הוא פי חמישה עד שישה מזה של פלדה, למשל.

כאשר מתכננים מערכות צנרת ומתחשבים בהשפעה על מיקום השסתומים ותמיכות השסתומים, שיקול חשוב בתרמופלסטיים הוא התארכות תרמית. ניתן להפחית או לבטל מתחים וכוחות הנובעים מהתפשטות והתכווצות תרמית על ידי מתן גמישות במערכות הצנרת באמצעות שינויים תכופים בכיוון או הכנסת לולאות התפשטות. על ידי מתן גמישות זו לאורך מערכת הצנרת, שסתום הפלסטיק לא יידרש לספוג כמה שיותר מהלחץ

מכיוון שתרמופלסטיים רגישים לטמפרטורה, דירוג הלחץ של שסתום יורד ככל שהטמפרטורה עולה. לחומרים פלסטיים שונים יש ירידה מתאימה עם טמפרטורה מוגברת. ייתכן שטמפרטורת הנוזל אינה מקור החום היחיד שיכול להשפיע על דירוג הלחץ של שסתומי פלסטיק - טמפרטורה חיצונית מרבית צריכה להיות חלק משיקול התכנון. במקרים מסוימים, אי תכנון עבור הטמפרטורה החיצונית של הצנרת עלול לגרום לצניחת יתר עקב מחסור בתומכי צינור. ל-PVC יש טמפרטורת שירות מקסימלית של 140°F; ל-CPVC יש טמפרטורה מקסימלית של 220°F; ל-PP יש מקסימום 180°F; ושסתומי PVDF יכולים לשמור על לחץ של עד 280°F

בקצה השני של סולם הטמפרטורה, רוב מערכות צנרת הפלסטיק עובדות די טוב בטמפרטורות מתחת לאפס. למעשה, חוזק המתיחה עולה בצנרת התרמופלסטית ככל שהטמפרטורה יורדת. עם זאת, עמידות הפגיעה של רוב הפלסטיקים פוחתת ככל שהטמפרטורה יורדת, ושבירות מופיעה בחומרי הצנרת המושפעים. כל עוד השסתומים ומערכת הצנרת הסמוכה אינם מופרעים, אינם מסוכנים על ידי מכות או חבטות של חפצים, והצנרת אינה נופלת במהלך הטיפול, ההשפעות השליליות על צנרת הפלסטיק ממוזערות.

סוגי שסתומים תרמופלסטיים

שסתומים כדוריים, שסתומי סימון, שסתומי פרפר ושסתומי דיאפרגמה זמינים בכל אחד מהחומרים התרמופלסטיים השונים עבור מערכות צנרת לחץ לוח 80 שיש להם גם שפע של אפשרויות חיזור ואביזרים. השסתום הכדורי הסטנדרטי נמצא לרוב כעיצוב איחוד אמיתי כדי להקל על הסרת גוף השסתום לצורך תחזוקה ללא הפרעה של חיבור הצנרת. שסתומי סימון תרמופלסטיים זמינים כבדיקת כדור, בדיקת תנופה, בדיקת y ובדיקת קונוס. שסתומי פרפר משתלבים בקלות עם אוגני מתכת מכיוון שהם תואמים את חורי הברגים, עיגולי הברגים והממדים הכוללים של ANSI Class 150. הקוטר הפנימי החלק של חלקים תרמופלסטיים רק מוסיף לשליטה המדויקת של שסתומי הסרעפת.

שסתומי כדור ב-PVC ו-CPVC מיוצרים על ידי מספר חברות אמריקאיות וזרות בגדלים של 1/2 אינץ' עד 6 אינץ' עם חיבורי שקע, הברגה או אוגן. עיצוב האיחוד האמיתי של שסתומי כדור עכשוויים כולל שני אומים שמתברגים על הגוף, ודוחסים אטמים אלסטומריים בין הגוף למחברי הקצה. חלק מהיצרנים שמרו על אותו אורך הנחת שסתום כדור וחוטי אגוזים במשך עשרות שנים כדי לאפשר החלפה קלה של שסתומים ישנים יותר ללא שינוי בצנרת הסמוכה.

שסתומים כדוריים עם אטמי אלסטומרי אתילן פרופילן דין (EPDM) צריכים להיות מאושרים ל-NSF-61G לשימוש במים ראויים לשתייה. ניתן להשתמש באטמי אלסטומרי פלואורוקרבון (FKM) כחלופה למערכות שבהן תאימות כימית מהווה דאגה. FKM יכול לשמש גם ברוב היישומים הכוללים חומצות מינרליות, למעט מימן כלורי, תמיסות מלח, פחמימנים עם כלור ושמני נפט.

שסתומי כדור PVC ו-CPVC, 1/2 אינץ' עד 2 אינץ', הם אופציה מעשית עבור יישומי מים חמים וקרים שבהם שירות המים המרבי ללא הלם יכול להגיע עד 250 psi ב-73°F. שסתומי כדור גדולים יותר, 2-1/2 אינץ' עד 6 אינץ', יהיו בעלי דירוג לחץ נמוך יותר של 150 psi ב-73°F. בשימוש נפוץ בשינוע כימי, שסתומי כדור PP ו-PVDF (איורים 3 ו-4), זמינים בגדלים 1/2 אינץ' עד 4 אינץ' עם שקעים, חיבורי הברגה או קצה אוגן מדורגים בדרך כלל לשירות מים ללא הלם מקסימלי של 150 psi בטמפרטורת הסביבה.

שסתומי סימון כדור תרמופלסטיים מסתמכים על כדור עם משקל סגולי פחות מזה של מים, כך שאם הלחץ יאבד בצד במעלה הזרם, הכדור ישקע בחזרה אל משטח האיטום. ניתן להשתמש בשסתומים אלו באותו שירות כמו שסתומי כדור פלסטיק דומים מכיוון שהם אינם מכניסים חומרים חדשים למערכת. סוגים אחרים של שסתומי סימון עשויים לכלול קפיצי מתכת שעשויים לא להחזיק מעמד בסביבות קורוזיביות.

שסתום הפרפר מפלסטיק בגדלים 2 אינץ' עד 24 אינץ' פופולרי עבור מערכות צנרת בקוטר גדול יותר. יצרנים של שסתומי פרפר מפלסטיק נוקטים בגישות שונות למשטחי הבנייה והאטימה. חלקם משתמשים בתוחם אלסטומרי (איור 5) או טבעת O, בעוד שאחרים משתמשים בדיסק מצופה אלסטומר. חלקם מייצרים את הגוף מחומר אחד, אך הרכיבים הפנימיים והרטובים משמשים כחומרי המערכת, כלומר גוף שסתום פרפר מפוליפרופילן עשוי להכיל ציפוי EPDM ודיסק PVC או מספר תצורות אחרות עם תרמופלסטיים ואטמים אלסטומריים הנפוצים.

התקנה של שסתום פרפר מפלסטיק היא פשוטה מכיוון שסתומים אלה מיוצרים בסגנון רקיק עם אטמים אלסטומריים המעוצבים בגוף. הם אינם דורשים תוספת של אטם. הממוקם בין שני אוגנים מתואמים, יש לטפל בהברגה של שסתום פרפר מפלסטיק בזהירות על ידי העלאת מומנט הברגים המומלץ בשלושה שלבים. זה נעשה כדי להבטיח אטימה אחידה על פני השטח ושלא יופעל לחץ מכני לא אחיד על השסתום.

אנשי מקצוע בתחום שסתומי מתכת ימצאו את העבודות המובילות של שסתומי דיאפרגמה מפלסטיק עם הגלגל ומחווני המיקום מוכרים (איור 6); עם זאת, שסתום הסרעפת הפלסטי יכול לכלול כמה יתרונות ברורים, כולל הקירות הפנימיים החלקים של הגוף התרמופלסטי. בדומה לשסתום הכדורי מפלסטיק, למשתמשים בשסתומים אלה יש אפשרות להתקין את עיצוב האיחוד האמיתי, שיכול להיות שימושי במיוחד עבור עבודות תחזוקה על השסתום. לחלופין, משתמש יכול לבחור חיבורי אוגן. בגלל כל האפשרויות של חומרי גוף ודיאפרגמה, ניתן להשתמש בשסתום זה במגוון יישומים כימיים.

כמו בכל שסתום, המפתח להפעלת שסתומי פלסטיק הוא קביעת דרישות התפעול כגון פנאומטיות מול חשמל ו-DC מול מתח AC. אבל עם פלסטיק, המעצב והמשתמש צריכים גם להבין איזה סוג סביבה יקיף את המפעיל. כאמור, שסתומי פלסטיק הם אופציה מצוינת למצבים קורוזיביים, הכוללים סביבות קורוזיביות חיצוניות. בגלל זה, חומר הדיור של מפעילים לשסתומי פלסטיק הוא שיקול חשוב. ליצרני שסתומי פלסטיק יש אפשרויות לענות על הצרכים של סביבות קורוזיביות אלה בצורה של מפעילים מכוסי פלסטיק או מארזי מתכת מצופים אפוקסי.

כפי שמראה מאמר זה, שסתומי פלסטיק מציעים היום כל מיני אפשרויות עבור יישומים ומצבים חדשים