Хоча пластикові клапани іноді розглядаються як спеціальний продукт — найкращий вибір для тих, хто виготовляє або проектує пластикові трубопровідні вироби для промислових систем або кому необхідно мати ультрачисте обладнання — припустити, що ці клапани не мають широкого загального використання, є коротким зрячий. Насправді пластикові клапани сьогодні мають широкий спектр використання, оскільки розширення типів матеріалів і хороші дизайнери, яким потрібні ці матеріали, означають все більше способів використання цих універсальних інструментів.
ВЛАСТИВОСТІ ПЛАСТМАСУ
Переваги термопластичних клапанів широкі: корозійна, хімічна та абразивна стійкість; гладкі внутрішні стінки; легка вага; простота монтажу; довголіття; і нижча вартість життєвого циклу. Ці переваги призвели до широкого застосування пластикових клапанів у комерційному та промисловому застосуванні, наприклад, у розподілі води, обробці стічних вод, металообробці та хімічній обробці, харчовій та фармацевтичній промисловості, електростанціях, нафтопереробних заводах тощо.
Пластикові клапани можуть бути виготовлені з різних матеріалів, які використовуються в різних конфігураціях. Найпоширеніші термопластичні клапани виготовлені з полівінілхлориду (ПВХ), хлорованого полівінілхлориду (ХПВХ), поліпропілену (ПП) і полівініліденфториду (ПВДФ). Клапани з ПВХ і ХПВХ зазвичай з’єднуються з трубопровідними системами за допомогою муфтових кінців, закріплених розчинником, або різьбових і фланцевих кінців; в той час як ПП і ПВДФ вимагають з’єднання компонентів системи трубопроводів за допомогою технологій теплового, стикового або електрозварювання.
Термопластичні клапани чудово працюють у корозійних середовищах, але вони так само корисні у загальному водопостачанні, оскільки вони не містять свинцю1, стійкі до знецинкування та не іржавіють. Трубопровідні системи та клапани з ПВХ і ХПВХ мають бути випробувані та сертифіковані відповідно до стандарту 61 NSF [Національна санітарна фундація] щодо впливу на здоров’я, включаючи вимоги щодо низького вмісту свинцю в Додатку G. Вибір відповідного матеріалу для корозійних рідин можна виконати, звернувшись до хімічної стійкості виробника керівництво та розуміння впливу температури на міцність пластикових матеріалів.
Хоча поліпропілен має вдвічі меншу міцність, ніж ПВХ і ХПВХ, він має найрізноманітнішу хімічну стійкість, оскільки немає відомих розчинників. ПП добре працює в концентрованих оцтових кислотах і гідроксидах, а також підходить для більш м’яких розчинів більшості кислот, лугів, солей і багатьох органічних хімікатів.
PP доступний у вигляді пігментованого або непігментованого (натурального) матеріалу. Натуральний поліпропілен сильно руйнується під дією ультрафіолетового (УФ) випромінювання, але сполуки, які містять понад 2,5% пігментації сажі, мають відповідну УФ-стабілізацію.
Трубопровідні системи PVDF використовуються в різноманітних галузях промисловості, від фармацевтики до гірничої промисловості, завдяки міцності, робочій температурі та хімічній стійкості PVDF до солей, сильних кислот, розбавлених основ і багатьох органічних розчинників. На відміну від PP, PVDF не руйнується під дією сонячного світла; однак пластик прозорий для сонячного світла і може піддавати рідину впливу УФ-випромінювання. У той час як натуральний, непігментований склад ПВДФ чудово підходить для застосування всередині приміщень високої чистоти, додавання такого пігменту, як харчовий червоний, забезпечить вплив сонячного світла без негативного впливу на текуче середовище.
Пластикові системи мають такі складнощі, як чутливість до температури, теплового розширення та звуження, але інженери можуть і розробили довговічні, економічно ефективні системи трубопроводів для звичайних і корозійних середовищ. Основним фактором конструкції є те, що коефіцієнт теплового розширення для пластмаси більший, ніж для металу — наприклад, термопластик у п’ять-шість разів більший, ніж у сталі.
При проектуванні систем трубопроводів і врахуванні впливу на розташування клапанів і опори клапанів важливою мірою для термопластів є теплове подовження. Напруги та сили, які є результатом теплового розширення та звуження, можна зменшити або усунути, забезпечивши гнучкість систем трубопроводів шляхом частої зміни напрямку або введення петель розширення. Забезпечуючи таку гнучкість вздовж системи трубопроводів, пластиковому клапану не потрібно буде поглинати стільки навантажень
Оскільки термопласти чутливі до температури, номінальний тиск клапана зменшується з підвищенням температури. Різні пластикові матеріали мають відповідне зниження температури. Температура рідини може бути не єдиним джерелом тепла, яке може впливати на номінальний тиск пластикових клапанів — максимальна зовнішня температура має бути частиною проекту. У деяких випадках неврахування зовнішньої температури трубопроводу може призвести до надмірного провисання через відсутність опор для труб. ПВХ має максимальну робочу температуру 140°F; CPVC має максимум 220°F; PP має максимум 180°F; і PVDF клапани можуть підтримувати тиск до 280°F
З іншого боку температурної шкали більшість систем пластикових труб добре працюють при температурах нижче нуля. Насправді міцність на розрив збільшується в термопластичних трубах зі зниженням температури. Однак ударостійкість більшості пластиків знижується зі зниженням температури, і у пошкоджених матеріалах трубопроводів з’являється крихкість. Поки клапани та прилегла система трубопроводів не порушуються, не піддаються загрозі ударів або зіткнень об’єктів, і труби не впадають під час транспортування, негативний вплив на пластикові труби зводиться до мінімуму.
ТИПИ ТЕРМОПЛАСТИЧНИХ КЛАПАНІВ
Кульові крани, зворотні клапани, поворотні клапани та мембранні клапани доступні з кожного з різних термопластичних матеріалів для систем напірних трубопроводів 80, які також мають безліч варіантів облаштування та аксесуарів. Зазвичай стандартний кульовий кран має справжню з’єднувальну конструкцію, щоб полегшити зняття корпусу клапана для технічного обслуговування без розриву з’єднувальних трубопроводів. Термопластичні зворотні клапани доступні у вигляді кулькових, поворотних, Y-образних і конусних. Поворотні клапани легко сполучаються з металевими фланцями, оскільки вони відповідають отворам для болтів, колам болтів і габаритним розмірам ANSI класу 150. Гладкий внутрішній діаметр термопластичних деталей лише сприяє точному управлінню мембранними клапанами.
Кульові крани з ПВХ і ХПВХ виробляються кількома американськими та іноземними компаніями розмірами від 1/2 дюйма до 6 дюймів з гніздовими, різьбовими або фланцевими з’єднаннями. Справжня з’єднувальна конструкція сучасних кульових кранів включає дві гайки, які накручуються на корпус, стискаючи еластомерні ущільнювачі між корпусом і кінцевими з’єднувачами. Деякі виробники десятиліттями зберігали ту саму довжину прокладки кульового крана та різьблення гайки, щоб забезпечити легку заміну старих клапанів без модифікації прилеглого трубопроводу.
Кульові крани з еластомерними ущільненнями з етиленпропілендієн-мономеру (EPDM) повинні мати сертифікат NSF-61G для використання в питній воді. Фторуглеродні (FKM) еластомерні ущільнювачі можна використовувати як альтернативу для систем, де хімічна сумісність є проблемою. FKM також можна використовувати в більшості застосувань, пов'язаних з мінеральними кислотами, за винятком хлористого водню, розчинів солей, хлорованих вуглеводнів і нафтових масел.
Кульові крани з ПВХ і ХПВХ, від 1/2 дюйма до 2 дюймів, є життєздатним варіантом для гарячої та холодної води, де максимальний тиск води без ударів може досягати 250 psi при 73°F. Більші кульові крани, від 2-1/2 дюймів до 6 дюймів, матимуть нижчий номінальний тиск 150 psi при 73°F. Зазвичай кульові крани з ПП та ПВДФ (Рис. 3 і 4), доступні в розмірах від 1/2 дюйма до 4 дюймів, з розеткою, різьбовими або фланцевими кінцевими з’єднаннями зазвичай розраховані на максимальну безударну водопостачання 150 psi при температурі навколишнього середовища.
Термопластичні кулькові зворотні клапани спираються на кульку з питомою вагою, меншою, ніж у води, тому, якщо втрачається тиск на стороні, що йде вище, кулька опускатиметься назад до поверхні ущільнення. Ці клапани можна використовувати для тих же служб, що й аналогічні пластикові кульові крани, оскільки вони не вводять нові матеріали в систему. Інші типи зворотних клапанів можуть включати металеві пружини, які можуть не витримати корозійних середовищ.
Пластиковий поворотний клапан розміром від 2 до 24 дюймів популярний для систем трубопроводів більшого діаметру. Виробники пластикових поворотних затворів по-різному підходять до конструкції та ущільнювальних поверхонь. Деякі використовують еластомерний вкладиш (рис. 5) або ущільнювальне кільце, тоді як інші використовують диск з еластомерним покриттям. Деякі виготовляють корпус з одного матеріалу, але внутрішні, змочені компоненти служать системними матеріалами, тобто корпус поліпропіленового дросельного затвора може містити вкладиш з EPDM і диск з ПВХ або кілька інших конфігурацій із загальноприйнятими термопластами та еластомерними ущільненнями.
Встановлення пластикової дросельної заслінки є простим, оскільки ці клапани виготовляються у формі пластини з еластомерними ущільненнями, вбудованими в корпус. Вони не вимагають додавання прокладки. Розташований між двома сполучними фланцями, пластиковий дисковий затвор потрібно обережно закручувати болтами, збільшуючи рекомендований момент затягування болтів у три етапи. Це робиться для забезпечення рівномірного ущільнення по всій поверхні та відсутності нерівномірного механічного навантаження на клапан.
Професіонали з металевих клапанів знайдуть найкращі роботи пластикових мембранних клапанів із коліщатками та індикаторами положення (рис. 6); однак пластиковий мембранний клапан може мати деякі явні переваги, включаючи гладкі внутрішні стінки термопластичного корпусу. Подібно до пластикового кульового крана, користувачі цих клапанів мають можливість встановити справжню конструкцію з’єднання, що може бути особливо корисним для робіт з обслуговування клапана. Або користувач може вибрати фланцеві з'єднання. Завдяки різноманітним матеріалам корпусу та діафрагми цей клапан можна використовувати в різних хімічних сферах.
Як і для будь-якої іншої арматури, ключем до приведення в дію пластикових клапанів є визначення робочих вимог, таких як пневматична чи електрична та постійна чи змінна потужність. Але з пластиком дизайнер і користувач також повинні розуміти, яке середовище буде оточувати привод. Як згадувалося раніше, пластикові клапани є чудовим вибором для корозійних ситуацій, які включають зовнішньо корозійне середовище. Через це матеріал корпусу приводів для пластикових клапанів є важливим моментом. Виробники пластикових клапанів мають варіанти для задоволення потреб цих корозійних середовищ у формі приводів із пластиковим покриттям або металевих корпусів з епоксидним покриттям.
Як показано в цій статті, пластикові клапани сьогодні пропонують різноманітні варіанти для нових застосувань і ситуацій
Час публікації: 30 липня 2020 р