Въпреки чепластмасови клапаниПонякога се считат за специален продукт - първи избор за хора, които произвеждат или проектират пластмасови тръбопроводи за промишлени системи или които трябва да имат ултрачисто оборудване - накратко, ако приемем, че тези клапани нямат много общи приложения - Vision. Всъщност, днешните пластмасови клапани имат широк спектър от приложения, тъй като видовете материали продължават да се разширяват, а добрите дизайнери, които се нуждаят от тези материали, означават, че има все повече и повече начини за използване на тези многофункционални инструменти.

СВОЙСТВА НА ПЛАСТМАСАТА

Предимствата на термопластичните клапани са многобройни - устойчивост на корозия, химикали и износване; гладки вътрешни стени; леко тегло; лесен монтаж; дълъг живот; и по-ниски разходи за жизнения цикъл. Тези предимства доведоха до широко приемане на пластмасовите клапани в търговски и промишлени приложения като водоснабдяване, пречистване на отпадъчни води, металообработка и химическа обработка, хранително-вкусова промишленост и фармацевтика, електроцентрали, нефтопреработвателни заводи и т.н. Пластмасовите клапани могат да бъдат произведени от редица различни материали, използвани в редица конфигурации. Най-често срещаните термопластични клапани са изработени от поливинилхлорид (PVC), хлориран поливинилхлорид (CPVC), полипропилен (PP) и поливинилиден флуорид (PVDF). PVC и CPVC клапаните обикновено се свързват към тръбопроводни системи чрез залепващи се с разтворител муфни краища или резбовани и фланцови краища; докато PP и PVDF изискват свързване на компоненти на тръбопроводната система чрез термично, челно или електрофузионно свързване.

Термопластичните вентили са отлични в корозивни среди, но са също толкова полезни и за водоснабдяване като цяло, тъй като не съдържат олово1, устойчиви са на обезцинковане и не ръждясват. PVC и CPVC тръбопроводните системи и вентилите 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 съгласно Приложение G. Изборът на подходящ материал за корозивни течности може да се извърши чрез консултация с ръководството за химическа устойчивост на производителя и разбиране на ефекта, който температурата ще окаже върху здравината на пластмасовите материали.

Въпреки че полипропиленът има наполовина по-малка здравина от PVC и CPVC, той има най-гъвкава 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.

PP се предлага като пигментиран или непигментиран (естествен) материал. Естественият PP се разгражда силно от ултравиолетова (UV) радиация, но съединенията, които съдържат повече от 2,5% пигментация от сажди, са адекватно UV стабилизирани.

PVDF тръбопроводните системи се използват в различни промишлени приложения, от фармацевтичната до минната промишленост, поради здравината, работната температура и химическата устойчивост на PVDF към соли, силни киселини, разредени основи и много органични разтворители. За разлика от PP, PVDF не се разгражда от слънчевата светлина; пластмасата обаче е прозрачна за слънчевата светлина и може да изложи флуида на UV лъчение. Докато естествената, непигментирана формула на PVDF е отлична за високочисти приложения на закрито, добавянето на пигмент, като например червено за храна, би позволило излагане на слънчева светлина без неблагоприятен ефект върху флуидната среда.

Пластмасовите системи имат предизвикателства при проектирането, като например 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 термично разширение за пластмасите е по-голям от този на метала - термопластиката е пет до шест пъти по-голяма от тази на стоманата, например.

При проектирането на тръбопроводни системи и отчитането на въздействието върху разположението на клапаните и опорите им, важно съображение при термопластите 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 разширителни контури. Чрез осигуряване на тази гъвкавост по протежение на тръбопроводната система, пластмасовият клапан няма да е длъжен да поема толкова голяма част от напрежението (Фигура 1).

Тъй като термопластичните пластмаси са чувствителни към температурата, номиналното налягане на клапана намалява с повишаване на температурата. Различните пластмасови материали имат съответно намаляване на налягането с повишаване на температурата. 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 проектните съображения. В някои случаи, ако не се проектира за външна температура на тръбопровода, това може да причини прекомерно провисване поради липса на опори за тръбите. PVC има максимална работна температура от 140°F; CPVC има максимум 220°F; PP има максимум 180°F; а PVDF клапаните могат да поддържат налягане до 280°F (Фигура 2).

От другата страна на температурната скала, повечето пластмасови тръбопроводни системи работят доста добре при температури под нулата. Всъщност, якостта на опън на термопластичните тръби се увеличава с понижаване на температурата. Устойчивостта на удар на повечето пластмаси обаче намалява с понижаване на температурата и се появява крехкост в засегнатите тръбопроводни материали. Докато клапаните и съседната тръбопроводна система са непокътнати, не са застрашени от удари или блъскане на предмети и тръбопроводът не се изпуска по време на работа, неблагоприятните ефекти върху пластмасовите тръби са сведени до минимум.

ВИДОВЕ ТЕРМОПЛАСТИЧНИ ВЕНТИЛИ

Сферични кранове,възвратни клапани,дроселови клапиПредлагат се и диафрагмени клапани във всеки от различните термопластични материали за тръбопроводни системи под налягане от клас 80, които също така имат множество опции за облицовка и аксесоари. Стандартният сферичен кран най-често е с истинска конструкция на съединение, която улеснява отстраняването на тялото на клапана за поддръжка без прекъсване на свързващите тръби. Термопластичните възвратни клапани се предлагат като сферични, люлеещи се, Y-образни и конусни. Дроселовите клапани лесно се съчетават с метални фланци, защото те отговарят на отворите за болтове, окръжностите на болтовете и общите размери на ANSI клас 150. Гладкият вътрешен диаметър на термопластичните части само допринася за прецизния контрол на диафрагмените клапани.

Сферичните кранове от PVC и CPVC се произвеждат от няколко американски и чуждестранни компании в размери от 1/2 инча до 6 инча с муфа, резбови или фланцови връзки. Истинската конструкция на съединителя на съвременните сферични кранове включва две гайки, които се завинтват към тялото, компресирайки еластомерни уплътнения между тялото и крайните съединители. Някои производители поддържат една и съща дължина на полагане на сферичните кранове и резба на гайките в продължение на десетилетия, за да позволят лесна подмяна на по-стари клапани без модификация на съседните тръбопроводи.

Сферичните кранове с еластомерни уплътнения от етилен пропилен диен мономер (EPDM) трябва да бъдат сертифицирани по NSF-61G за употреба в питейна вода. Флуоровъглеродните (FKM) еластомерни уплътнения могат да се използват като алтернатива за системи, където химическата съвместимост е от значение. FKM може да се използва и в повечето приложения, включващи минерални киселини, с изключение на хлороводород, солни разтвори, хлорирани въглеводороди и нефтени масла.

Фигура 3. Фланцов сферичен кран, прикрепен към резервоар. Фигура 4. Вертикално монтиран сферичен възвратен клапан. PVC и CPVC сферични кранове, с размери от 1/2 до 2 инча, са подходящ вариант за приложения с топла и студена вода, където максималното безударно водно обслужване може да достигне 250 psi при 73°F. По-големите сферични кранове, с размери от 2-1/2 инча до 6 инча, ще имат по-ниско номинално налягане от 150 psi при 73°F. Често използвани в транспортирането на химикали, PP и PVDF сферичните кранове (фигури 3 и 4), предлагани в размери от 1/2 инча до 4 инча с гнездови, резбовани или фланцови връзки, обикновено са проектирани за максимално безударно водно обслужване от 150 psi при околна температура.

Термопластичните сферични възвратни клапани разчитат на сфера със специфично тегло, по-малко от това на водата, така че ако се загуби налягане от страната нагоре по течението, сферата ще потъне обратно към уплътнителната повърхност. Тези клапани могат да се използват в същата услуга като подобни пластмасови сферични клапани, тъй като не въвеждат нови материали в системата. Други видове възвратни клапани могат да включват метални пружини, които може да не издържат в корозивни среди.

Фигура 5. Дроселова клапа с еластомерна обвивка Пластмасовата дроселова клапа с размери от 2 инча до 24 инча е популярна за тръбопроводни системи с по-голям диаметър. Производителите на пластмасови дроселови клапа прилагат различни подходи към конструкцията и уплътнителните повърхности. Някои използват еластомерна обвивка (Фигура 5) или О-пръстен, докато други използват диск с еластомерно покритие. Някои изработват тялото от един материал, но вътрешните, мокри компоненти служат като системни материали, което означава, че тялото на полипропиленовата дроселова клапа може да съдържа EPDM обвивка и PVC диск или няколко други конфигурации с често срещани термопластични и еластомерни уплътнения.

Монтажът на пластмасова дроселова клапа е лесен, тъй като тези клапани са произведени във формата на пластина с еластомерни уплътнения, вградени в тялото. Те не изискват добавяне на уплътнение. Разположена между два свързващи фланца, завинтването на пластмасовата дроселова клапа трябва да се извършва внимателно, като се увеличава препоръчителният въртящ момент на болтовете на три етапа. Това се прави, за да се осигури равномерно уплътнение по повърхността и да не се прилага неравномерно механично напрежение върху клапана.

Фигура 6. Мембранен вентилПрофесионалистите в областта на металните вентили ще намерят най-добрите пластмасови мембранни вентили с колелце и индикатори за положение познати (Фигура 6); пластмасовият мембранен вентил обаче може да включва някои отличителни предимства, включително гладките вътрешни стени на термопластичното тяло. Подобно на пластмасовия сферичен вентил, потребителите на тези вентили имат възможност да инсталират дизайн с истинско съединение, което може да бъде особено полезно за поддръжка на вентила. Или потребителят може да избере фланцови връзки. Поради 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 пластмасовите клапани е определянето на експлоатационните изисквания, като например пневматично спрямо електрическо и постояннотоково спрямо променливотоково захранване. Но при пластмасовите клапани, проектантът и потребителят също трябва да разберат какъв тип среда ще обгражда задвижващия механизъм. Както бе споменато по-рано, пластмасовите клапани са чудесен вариант за корозивни ситуации, които включват външни корозивни среди. Поради това материалът на корпуса на задвижващите механизми за пластмасови клапани е важен фактор. Производителите на пластмасови клапани предлагат опции за задоволяване на нуждите на тези корозивни среди под формата на задвижващи механизми с пластмасово покритие или метални корпуси с епоксидно покритие.

Както показва тази статия, пластмасовите клапани днес предлагат всякакви опции за нови приложения и ситуации.