Хочапластикові клапаниіноді розглядаються як спеціальний продукт – перший вибір для людей, які виробляють або проектують пластикові трубопроводи для промислових систем, або яким потрібне надчисте обладнання – не варто припускати, що ці клапани не мають багато загального застосування – зір. Насправді, сучасні пластикові клапани мають широкий спектр застосування, оскільки типи матеріалів продовжують розширюватися, а хороші дизайнери, яким потрібні ці матеріали, означають, що існує все більше і більше способів використання цих багатофункціональних інструментів.

ВЛАСТИВОСТІ ПЛАСТИКУ

Термопластичні клапани мають широкий спектр переваг: стійкість до корозії, хімічних речовин та стирання; гладкі внутрішні стінки; мала вага; простота встановлення; тривалий термін служби; та нижча вартість життєвого циклу. Ці переваги призвели до широкого поширення пластикових клапанів у комерційних та промислових сферах, таких як водопостачання, очищення стічних вод, металообробка та хімічна обробка, харчова та фармацевтична промисловість, електростанції, нафтопереробні заводи та інші. Пластикові клапани можуть бути виготовлені з різних матеріалів, що використовуються в різних конфігураціях. Найпоширеніші термопластичні клапани виготовляються з полівінілхлориду (ПВХ), хлорованого полівінілхлориду (ХПВХ), поліпропілену (ПП) та полівініліденфториду (ПВДФ). Клапани з ПВХ та ХПВХ зазвичай з'єднуються з трубопровідними системами за допомогою розтрубних кінців, що склеюються розчинником, або різьбових та фланцевих кінців; тоді як ПП та ПВДФ вимагають з'єднання компонентів трубопровідної системи за допомогою технологій нагрівання, стикового з'єднання або електрофузійного з'єднання.

Термопластичні клапани чудово справляються з корозійними середовищами, але вони так само корисні в загальному водопостачанні, оскільки не містять свинцю1, стійкі до знецинкування та не іржавіють. Трубопроводи та клапани з ПВХ та ХПВХ повинні бути випробувані та сертифіковані відповідно до стандарту NSF [Національного санітарного фонду] 61 щодо впливу на здоров'я, включаючи вимогу щодо низького вмісту свинцю згідно з Додатком G. Вибір відповідного матеріалу для корозійних рідин можна здійснити, ознайомившись з посібником виробника з хімічної стійкості та розуміючи вплив температури на міцність пластикових матеріалів.

Хоча поліпропілен має вдвічі меншу міцність, ніж ПВХ та ХПВХ, він має найуніверсальнішу хімічну стійкість, оскільки не має відомих розчинників. ПП добре працює в концентрованих оцтових кислотах та гідроксидах, а також підходить для м'якших розчинів більшості кислот, лугів, солей та багатьох органічних хімічних речовин.

ПП доступний у вигляді пігментованого або непігментованого (натурального) матеріалу. Натуральний ПП сильно руйнується під впливом ультрафіолетового (УФ) випромінювання, але сполуки, що містять понад 2,5% пігментації сажі, є достатньо стабілізованими до УФ-випромінювання.

Системи трубопроводів з PVDF використовуються в різних промислових сферах, від фармацевтичної до гірничодобувної, завдяки міцності PVDF, робочій температурі та хімічній стійкості до солей, сильних кислот, розбавлених лугів та багатьох органічних розчинників. На відміну від PP, PVDF не руйнується під впливом сонячного світла; однак, пластик прозорий для сонячного світла та може піддавати рідину впливу ультрафіолетового випромінювання. Хоча натуральна, непігментована формула PVDF чудово підходить для високочистого застосування всередині приміщень, додавання пігменту, такого як харчовий червоний, дозволить перебувати під сонячним світлом без негативного впливу на рідину.

Пластикові системи мають проблеми з проектуванням, такі як чутливість до температури та теплове розширення й стиснення, але інженери можуть і вже проектували довговічні, економічно ефективні трубопровідні системи для загальних та агресивних середовищ. Основним конструктивним міркуванням є те, що коефіцієнт теплового розширення для пластмас більший, ніж для металу — наприклад, термопластик у п'ять-шість разів перевищує коефіцієнт розширення для сталі.

Під час проектування трубопровідних систем та врахування впливу на розміщення клапанів та їх опори важливим фактором у термопластиках є теплове подовження. Напруження та сили, що виникають внаслідок теплового розширення та стиснення, можна зменшити або усунути, забезпечивши гнучкість трубопровідних систем шляхом частої зміни напрямку або введення петель розширення. Забезпечуючи таку гнучкість уздовж трубопровідної системи, пластиковий клапан не повинен буде поглинати стільки напружень (Рисунок 1).

Оскільки термопластики чутливі до температури, номінальний тиск клапана знижується зі зростанням температури. Різні пластикові матеріали мають відповідне зниження характеристик зі збільшенням температури. Температура рідини може бути не єдиним джерелом тепла, яке може впливати на номінальний тиск пластикових клапанів — максимальна зовнішня температура має бути частиною проектного розгляду. У деяких випадках неврахування зовнішньої температури трубопроводу може призвести до надмірного провисання через відсутність опор для труб. ПВХ має максимальну робочу температуру 140°F (72°C); ХПВХ — 220°F (97°C); ПП — 180°F (83°C); а клапани з ПВДФ можуть підтримувати тиск до 280°F (137°C) (Рисунок 2).

З іншого боку, більшість пластикових трубопровідних систем досить добре працюють за температур нижче нуля. Фактично, міцність на розтяг термопластичних труб збільшується зі зниженням температури. Однак, ударостійкість більшості пластмас зменшується зі зниженням температури, і в пошкоджених трубопровідних матеріалах з'являється крихкість. Доки клапани та прилегла трубопровідна система не пошкоджені, не піддаються ударам або зіткненню з предметами, а трубопровід не падає під час обробки, негативний вплив на пластикові труби мінімізований.

ТИПИ ТЕРМОПЛАСТИКОВИХ КЛАПАНІВ

Кульові крани,зворотні клапани,дросельні клапаниМембранні клапани доступні з кожного з різних термопластичних матеріалів для систем напірних трубопроводів класу 80, які також мають безліч варіантів обробки та аксесуарів. Стандартний кульовий клапан найчастіше має справжню муфтову конструкцію, що полегшує зняття корпусу клапана для обслуговування без порушення з'єднувальних трубопроводів. Термопластичні зворотні клапани доступні як кульові, поворотні, Y-подібні та конусні. Поворотні клапани легко поєднуються з металевими фланцями, оскільки вони відповідають отворам для болтів, окружностям болтів та загальним розмірам класу ANSI 150. Плавний внутрішній діаметр термопластичних деталей лише додає точності керування діафрагмовими клапанами.

Кульові крани з ПВХ та ХПВХ виробляються кількома американськими та іноземними компаніями розміром від 1/2 дюйма до 6 дюймів з розтрубними, різьбовими або фланцевими з'єднаннями. Справжня муфтова конструкція сучасних кульових кранів включає дві гайки, які накручуються на корпус, стискаючи еластомерні ущільнення між корпусом та торцевими з'єднаннями. Деякі виробники зберігають однакову довжину укладання кульового клапана та різьбу гайки протягом десятиліть, щоб забезпечити легку заміну старих клапанів без модифікації прилеглих трубопроводів.

Кульові крани з еластомерними ущільненнями з етиленпропілендієнового мономера (EPDM) повинні бути сертифіковані за стандартом NSF-61G для використання в питній воді. Фторвуглецеві (FKM) еластомерні ущільнення можна використовувати як альтернативу для систем, де хімічна сумісність є важливою. FKM також можна використовувати в більшості застосувань, що включають мінеральні кислоти, за винятком хлористого водню, сольових розчинів, хлорованих вуглеводнів та нафтових масел.

Рисунок 3. Кульовий клапан з фланцем, приєднаний до резервуара. Рисунок 4. Кульовий зворотний клапан, встановлений вертикально. Кульові клапани з ПВХ та ХПВХ, діаметром від 1/2 дюйма до 2 дюймів, є життєздатним варіантом для систем гарячого та холодного водопостачання, де максимальний безударний тиск води може сягати 250 фунтів на квадратний дюйм при температурі 73°F. Більші кульові клапани, діаметром від 2-1/2 дюйма до 6 дюймів, матимуть нижчий номінальний тиск 150 фунтів на квадратний дюйм при температурі 73°F. Кульові клапани з PP та PVDF (рисунки 3 та 4), що зазвичай використовуються в хімічній транспортуванні, доступні в розмірах від 1/2 дюйма до 4 дюймів з розтрубними, різьбовими або фланцевими з'єднаннями, зазвичай розраховані на максимальний безударний тиск води 150 фунтів на квадратний дюйм при температурі навколишнього середовища.

Термопластичні кульові зворотні клапани використовують кулю з питомою вагою меншою, ніж у води, тому, якщо тиск на стороні, що знаходиться вище по потоку, втрачається, куля опускається назад до ущільнювальної поверхні. Ці клапани можна використовувати в тих самих умовах, що й аналогічні пластикові кульові клапани, оскільки вони не використовують нові матеріали в системі. Інші типи зворотних клапанів можуть містити металеві пружини, які можуть не витримувати дії агресивних середовищ.

Рисунок 5. Заслінка-метелик з еластомерною вкладкою. Пластикова заслінка-метелик розміром від 2 до 24 дюймів популярна для трубопровідних систем більшого діаметра. Виробники пластикових заслінок-метелик застосовують різні підходи до конструкції та ущільнювальних поверхонь. Деякі використовують еластомерну вкладку (рисунок 5) або кільце ущільнювача, а інші використовують диск з еластомерним покриттям. Деякі виготовляють корпус з одного матеріалу, але внутрішні компоненти, що контактують з рідиною, служать системними матеріалами, тобто корпус заслінки-метелика з поліпропілену може містити вкладку з EPDM та диск з ПВХ або кілька інших конфігурацій із поширеними термопластиками та еластомерними ущільненнями.

Встановлення пластикового дросельного клапана є простим, оскільки ці клапани виготовляються за принципом пластини з еластомерними ущільненнями, вбудованими в корпус. Вони не потребують додавання прокладки. Встановлений між двома сполучними фланцями, пластиковий дросельний клапан необхідно затягувати обережно, збільшуючи рекомендований момент затягування болтів у три етапи. Це робиться для забезпечення рівномірного ущільнення по всій поверхні та уникнення нерівномірного механічного навантаження на клапан.

Рисунок 6. Мембранний клапанФахівцям з металевих клапанів знайомі найкращі пластикові діафрагмові клапани з колесом та індикаторами положення (рисунок 6); однак пластиковий діафрагмовий клапан може мати деякі суттєві переваги, зокрема гладкі внутрішні стінки термопластичного корпусу. Подібно до пластикового кульового клапана, користувачі цих клапанів мають можливість встановити конструкцію справжнього муфтового з'єднання, що може бути особливо корисним для технічного обслуговування клапана. Або ж користувач може вибрати фланцеві з'єднання. Завдяки всім варіантам матеріалів корпусу та діафрагми, цей клапан може використовуватися в різних хімічних сферах застосування.

Як і у випадку з будь-яким клапаном, ключем до керування пластиковими клапанами є визначення експлуатаційних вимог, таких як пневматичне чи електричне живлення, постійний чи змінний струм. Але у випадку з пластиком, конструктор і користувач також повинні розуміти, який тип середовища оточуватиме привід. Як згадувалося раніше, пластикові клапани є чудовим варіантом для корозійних середовищ, включаючи зовнішні корозійні середовища. Через це матеріал корпусу приводів для пластикових клапанів є важливим фактором. Виробники пластикових клапанів мають варіанти для задоволення потреб цих корозійних середовищ у вигляді приводів з пластиковим покриттям або металевих корпусів з епоксидним покриттям.

Як показано в цій статті, пластикові клапани сьогодні пропонують всілякі варіанти для нових застосувань та ситуацій.