プラスチック製バルブは特殊な製品とみなされることもありますが、産業システム用のプラスチック製配管製品を製造または設計する人、または超クリーンな機器を導入する必要がある人にとっての第一の選択肢となりますが、これらのバルブが一般的な用途をあまり持たないと仮定すると、目撃された。実際、今日のプラスチックバルブは、材料の種類が拡大しており、それらの材料を必要とする優秀な設計者がこれらの多用途ツールを使用する方法をますます増やしているため、幅広い用途に使用されています。
プラスチックの特性
熱可塑性プラスチックバルブの利点は、耐腐食性、耐薬品性、耐摩耗性など多岐にわたります。滑らかな内壁。軽量。設置の容易さ。長寿命。ライフサイクルコストも削減できます。これらの利点により、プラスチック製バルブは配水、廃水処理、金属および化学処理、食品および医薬品、発電所、製油所などの商業および産業用途で広く受け入れられています。
プラスチックバルブは、さまざまな構成で使用されるさまざまな材料から製造できます。最も一般的な熱可塑性バルブは、ポリ塩化ビニル (PVC)、塩素化ポリ塩化ビニル (CPVC)、ポリプロピレン (PP)、およびポリフッ化ビニリデン (PVDF) で作られています。 PVC および CPVC バルブは一般に、ソケット端またはねじ付きおよびフランジ付き端を溶剤で接着することによって配管システムに接続されます。一方、PP と PVDF は、熱、突合せ、または電気融着技術のいずれかによる配管システム コンポーネントの接合を必要とします。
熱可塑性バルブは腐食環境に優れていますが、鉛フリー1、耐脱亜鉛性があり、錆びないため、一般の水道施設でも同様に役立ちます。 PVC および CPVC の配管システムとバルブは、付属書 G の低鉛要件を含む、健康への影響について NSF [国家衛生財団] 規格 61 に従ってテストおよび認証される必要があります。腐食性流体に適した材料の選択は、メーカーの耐薬品性を相談することで対応できます。温度がプラスチック材料の強度に及ぼす影響を理解し、ガイドします。
ポリプロピレンは PVC や CPVC の半分の強度を持っていますが、既知の溶剤がないため、最も汎用性の高い耐薬品性を備えています。 PP は濃酢酸や水酸化物中で優れた性能を発揮し、ほとんどの酸、アルカリ、塩、および多くの有機化学物質の穏やかな溶液にも適しています。
PP は、着色済みまたは無着色 (天然) 材料として入手できます。天然 PP は紫外線 (UV) 放射により著しく劣化しますが、カーボン ブラック色素を 2.5% 以上含むコンパウンドは十分に UV 安定化されています。
PVDF 配管システムは、PVDF の強度、使用温度、塩、強酸、希塩基、および多くの有機溶媒に対する耐薬品性により、製薬から鉱業までのさまざまな産業用途で使用されています。 PP とは異なり、PVDF は太陽光によって劣化しません。ただし、プラスチックは太陽光に対して透明であるため、液体が紫外線にさらされる可能性があります。着色されていない天然の PVDF 配合物は高純度の屋内用途に優れていますが、食品グレードの赤色などの顔料を添加すると、流体媒体に悪影響を与えることなく太陽光にさらすことができます。
プラスチック システムには、温度に対する感度や熱膨張と収縮などの設計上の課題がありますが、エンジニアは一般環境や腐食環境向けに、耐久性があり、コスト効率の高い配管システムを設計することができ、実際に設計してきました。設計上の主な考慮事項は、プラスチックの熱膨張係数が金属よりも大きいということです。たとえば、熱可塑性プラスチックは鋼鉄の 5 ～ 6 倍です。
配管システムを設計し、バルブの配置とバルブ サポートへの影響を考慮する場合、熱可塑性プラスチックの重要な考慮事項は熱伸びです。熱膨張と熱収縮から生じる応力と力は、方向を頻繁に変更したり膨張ループを導入したりして配管システムに柔軟性を与えることで、軽減または排除できます。配管システムに沿ってこの柔軟性を提供することにより、プラスチック製バルブは応力をそれほど吸収する必要がなくなります。
熱可塑性プラスチックは温度の影響を受けやすいため、温度が上昇するとバルブの定格圧力が低下します。プラスチック材料が異なると、温度の上昇に応じて低下します。プラスチックバルブの圧力定格に影響を与える可能性のある熱源は流体温度だけではない可能性があります。最大外部温度も設計上の考慮事項の一部として考慮する必要があります。場合によっては、配管の外部温度を考慮して設計されていないと、配管サポートの不足により過度のたわみが発生する可能性があります。 PVC の最大使用温度は 140°F です。 CPVC の最大温度は 220°F です。 PP の最大温度は 180°F です。 PVDF バルブは最大 280°F の圧力を維持できます。
温度スケールの対極では、ほとんどのプラスチック配管システムは氷点下の温度でも非常にうまく機能します。実際、熱可塑性プラスチック配管の引張強度は、温度が低下するにつれて増加します。しかし、ほとんどのプラスチックの耐衝撃性は温度が低下するにつれて低下し、影響を受けた配管材料には脆性が現れます。バルブと隣接する配管システムが損傷を受けず、物体の衝撃や衝突によって危険にさらされず、取り扱い中に配管が落下しない限り、プラスチック配管への悪影響は最小限に抑えられます。
熱可塑性バルブの種類
スケジュール 80 圧力配管システムには、ボール バルブ、チェック バルブ、バタフライ バルブ、ダイヤフラム バルブがさまざまな熱可塑性材料で用意されており、多数のトリム オプションやアクセサリも用意されています。標準ボールバルブは、接続配管を中断することなくメンテナンスのためにバルブ本体の取り外しを容易にする真のユニオン設計であることが最も一般的です。熱可塑性チェックバルブは、ボールチェック、スイングチェック、Y チェック、コーンチェックとして利用できます。バタフライ バルブは、ボルト穴、ボルト円、ANSI クラス 150 の全体寸法に準拠しているため、金属フランジと簡単に嵌合できます。熱可塑性プラスチック部品の滑らかな内径により、ダイヤフラム バルブの正確な制御がさらに強化されます。
PVC および CPVC のボールバルブは、米国および外国の企業数社によって製造されており、サイズは 1/2 インチから 6 インチで、ソケット、ネジ接続、またはフランジ接続が付いています。最新のボールバルブの真のユニオン設計には、本体にねじ込まれる 2 つのナットが含まれており、本体とエンドコネクタの間のエラストマーシールを圧縮します。一部のメーカーは、隣接する配管を変更せずに古いバルブを簡単に交換できるように、数十年にわたって同じボールバルブ敷設長さとナットねじを維持しています。
エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー (EPDM) エラストマー・シールを備えたボール・バルブは、飲料水での使用について NSF-61G の認定を受ける必要があります。フルオロカーボン (FKM) エラストマーシールは、化学的適合性が懸念されるシステムの代替として使用できます。 FKM は、塩化水素、塩溶液、塩素化炭化水素、石油を除く鉱酸を含むほとんどの用途にも使用できます。
1/2 インチから 2 インチの PVC および CPVC ボール バルブは、最大非衝撃水サービスが 73°F で 250 psi にも達する可能性がある温水および冷水用途に有効なオプションです。 2-1/2 インチから 6 インチまでのより大きなボールバルブの圧力定格は 73°F で 150 psi と低くなります。化学薬品の輸送で一般的に使用される PP および PVDF ボール バルブ (図 3 および 4)。ソケット付きの 1/2 インチから 4 インチのサイズがあり、ネジ接続またはフランジ接続が一般的に最大の非衝撃水サービスの定格となります。周囲温度で 150 psi。
熱可塑性ボールチェックバルブは、水よりも比重が小さいボールに依存しているため、上流側で圧力が失われると、ボールはシール面に向かって沈み込みます。これらのバルブは、システムに新しい材料を導入しないため、同様のプラスチック製ボールバルブと同じサービスで使用できます。他のタイプの逆止弁には金属バネが含まれている場合があり、腐食環境では耐久できない可能性があります。
2 インチから 24 インチまでのサイズのプラスチック製バタフライ バルブは、より大きな直径の配管システムに人気があります。プラスチック製バタフライ バルブのメーカーは、構造やシール面に対してさまざまなアプローチを採用しています。エラストマーライナー (図 5) または O リングを使用するものもありますが、エラストマーでコーティングされたディスクを使用するものもあります。一部の製品は本体を 1 つの材料で製造していますが、内部の接液コンポーネントがシステム材料として機能します。つまり、ポリプロピレン製バタフライ バルブ本体には、EPDM ライナーと PVC ディスク、または一般的に使用される熱可塑性プラスチックとエラストマー シールを備えた他のいくつかの構成が含まれる場合があります。
プラスチック製バタフライ バルブは、本体にエラストマー シールが組み込まれたウエハ スタイルで製造されているため、取り付けが簡単です。ガスケットを追加する必要はありません。 2 つの合わせフランジの間に設置されるプラスチック バタフライ バルブのボルト締めは、推奨ボルト トルクまで 3 段階に段階的に上げて慎重に行う必要があります。これは、表面全体に均一なシールを確保し、バルブに不均一な機械的応力がかからないようにするために行われます。
金属バルブの専門家にとっては、ホイールと位置インジケーターを備えたプラスチック製ダイヤフラム バルブのトップ作品がよく知られていることがわかります (図 6)。ただし、プラスチック製ダイヤフラム バルブには、熱可塑性プラスチック本体の滑らかな内壁など、いくつかの明確な利点があります。プラスチックボールバルブと同様に、これらのバルブのユーザーは、バルブのメンテナンス作業に特に役立つトゥルーユニオン設計を取り付けるオプションがあります。または、ユーザーはフランジ付き接続を選択できます。このバルブは、ボディおよびダイヤフラムの材質のオプションがすべて揃っているため、さまざまな化学用途に使用できます。
他のバルブと同様に、プラスチック製バルブを作動させる鍵となるのは、空気圧か電気か、DC か AC 電力などの動作要件を決定することです。しかし、プラスチックの場合、設計者とユーザーは、アクチュエータを取り巻く環境がどのようなものであるかを理解する必要もあります。前述したように、プラスチック製バルブは、外部腐食環境を含む腐食状況に最適な選択肢です。このため、プラスチックバルブのアクチュエーターのハウジング材質は重要な考慮事項となります。プラスチックバルブメーカーには、プラスチックで覆われたアクチュエータやエポキシでコーティングされた金属ケースの形で、これらの腐食環境のニーズを満たすオプションがあります。
この記事が示すように、今日のプラスチック製バルブは、新しい用途や状況に合わせてあらゆる種類のオプションを提供しています。
投稿時間: 2020 年 7 月 30 日