Хотяпластиковые клапаныиногда рассматриваются как особый продукт - первый выбор для людей, которые производят или проектируют пластиковые трубопроводы для промышленных систем или которым необходимо иметь сверхчистое оборудование - это не совсем правильно, если предположить, что эти клапаны не имеют широкого применения - видение. Фактически, сегодняшние пластиковые клапаны имеют широкий спектр применения, поскольку типы материалов продолжают расширяться, а хорошие дизайнеры, которым нужны эти материалы, означают, что существует все больше и больше способов использования этих многофункциональных инструментов.

СВОЙСТВА ПЛАСТИКА

Преимущества термопластичных клапанов широки: устойчивость к коррозии, химическому воздействию и истиранию; гладкие внутренние стены; легкий вес; простота установки; продолжительная продолжительность жизни; и более низкая стоимость жизненного цикла. Эти преимущества привели к широкому распространению пластиковых клапанов в коммерческих и промышленных применениях, таких как водоснабжение, очистка сточных вод, металлообработка и химическая обработка, пищевая и фармацевтическая промышленность, электростанции, нефтеперерабатывающие заводы. Клапаны moPlastic могут быть изготовлены из множества различных используемых материалов. в ряде конфигураций. Наиболее распространенные термопластические клапаны изготавливаются из поливинилхлорида (ПВХ), хлорированного поливинилхлорида (ХПВХ), полипропилена (ПП) и поливинилиденфторида (ПВДФ). Клапаны из ПВХ и ХПВХ обычно присоединяются к трубопроводным системам с помощью раструбных концов, склеиваемых растворителем, или резьбовых и фланцевых концов; тогда как ПП и ПВДФ требуют соединения компонентов трубопроводной системы с помощью технологий термической, стыковой или электросварки.

Клапаны из термопластика превосходно работают в агрессивных средах, но они не менее полезны и в общем водоснабжении, поскольку не содержат свинца1, устойчивы к обесцинкованию и не ржавеют. Трубопроводные системы и клапаны из ПВХ и ХПВХ должны быть проверены и сертифицированы в соответствии со стандартом 61 NSF [Национального санитарного фонда] на предмет воздействия на здоровье, включая требование о низком уровне свинца в Приложении G. Выбор подходящего материала для коррозионно-активных жидкостей можно осуществить, проконсультировавшись с производителем по химической стойкости. руководство и понимание влияния температуры на прочность пластиковых материалов.

Хотя полипропилен вдвое менее прочный, чем ПВХ и ХПВХ, он обладает наиболее универсальной химической стойкостью, поскольку для него отсутствуют известные растворители. ПП хорошо работает с концентрированными уксусными кислотами и гидроксидами, а также подходит для более мягких растворов большинства кислот, щелочей, солей и многих органических химикатов.

ПП доступен в виде пигментированного или непигментированного (натурального) материала. Природный ПП сильно разрушается под воздействием ультрафиолетового (УФ) излучения, но соединения, содержащие более 2,5% пигментов сажи, достаточно устойчивы к УФ-излучению.

Трубопроводные системы из ПВДФ используются в различных отраслях промышленности, от фармацевтики до горнодобывающей промышленности, благодаря прочности ПВДФ, рабочей температуре и химической стойкости к солям, сильным кислотам, разбавленным основаниям и многим органическим растворителям. В отличие от ПП, ПВДФ не разлагается под воздействием солнечного света; однако пластик прозрачен для солнечного света и может подвергать жидкость воздействию ультрафиолетового излучения. Хотя натуральный, непигментированный состав ПВДФ отлично подходит для высокочистого применения внутри помещений, добавление такого пигмента, как пищевой красный, позволит подвергать материал воздействию солнечного света без вредного воздействия на жидкую среду.

У пластиковых систем есть проблемы при проектировании, такие как чувствительность к температуре, тепловому расширению и сжатию, но инженеры могут и разработали долговечные и экономичные системы трубопроводов для общих и агрессивных сред. Основное соображение при проектировании заключается в том, что коэффициент теплового расширения пластика больше, чем у металла — например, термопластик в пять-шесть раз больше, чем сталь.

При проектировании трубопроводных систем и рассмотрении влияния на размещение клапанов и их опоры при использовании термопластов важным фактором является термическое удлинение. Напряжения и силы, возникающие в результате теплового расширения и сжатия, можно уменьшить или устранить, обеспечив гибкость трубопроводных систем за счет частого изменения направления или введения компенсационных петель. Обеспечивая такую ​​гибкость в системе трубопроводов, пластиковый клапан не должен будет воспринимать большую нагрузку (рис. 1).

Поскольку термопласты чувствительны к температуре, номинальное давление клапана снижается с повышением температуры. Различные пластмассы имеют соответствующее снижение вязкости при повышении температуры. Температура жидкости, возможно, не единственный источник тепла, который может повлиять на номинальное давление пластиковых клапанов — максимальная внешняя температура должна учитываться при проектировании. В некоторых случаях несоответствие внешней температуры трубопровода может привести к чрезмерному провисанию из-за отсутствия опор для труб. ПВХ имеет максимальную рабочую температуру 140°F; ХПВХ имеет максимальную температуру 220°F; ПП имеет максимальную температуру 180°F; а клапаны из ПВДФ могут поддерживать давление до 280°F (рис. 2).

На другом конце температурной шкалы большинство пластиковых трубопроводных систем неплохо работают при температурах ниже нуля. Фактически, прочность на растяжение термопластичных труб увеличивается с понижением температуры. Однако при понижении температуры ударная вязкость большинства пластмасс снижается, а в материалах трубопроводов, подвергшихся воздействию, появляется хрупкость. Пока клапаны и прилегающая к ним система трубопроводов не повреждены, не подвергаются опасности ударов или столкновений с предметами, а трубы не падают во время транспортировки, неблагоприятное воздействие на пластиковые трубы сводится к минимуму.

ТИПЫ ТЕРМОПЛАСТИКОВЫХ КЛАПАНОВ

Шаровые краны,обратные клапаны,дисковые затворыи мембранные клапаны доступны из каждого из различных термопластических материалов для систем напорных трубопроводов класса 80, которые также имеют множество вариантов отделки и аксессуаров. Стандартный шаровой кран чаще всего представляет собой настоящую муфтовую конструкцию, облегчающую снятие корпуса клапана для технического обслуживания без нарушения соединительных трубопроводов. Обратные клапаны из термопласта доступны в виде шаровых, поворотных, Y-образных и конических обратных клапанов. Поворотные затворы легко соединяются с металлическими фланцами, поскольку они соответствуют отверстиям для болтов, окружностям под болты и габаритным размерам класса 150 по ANSI. Гладкий внутренний диаметр деталей из термопласта только повышает точность управления мембранными клапанами.

Шаровые краны из ПВХ и ХПВХ производятся несколькими американскими и зарубежными компаниями размером от 1/2 до 6 дюймов с раструбными, резьбовыми или фланцевыми соединениями. Настоящая соединительная конструкция современных шаровых кранов включает в себя две гайки, которые навинчиваются на корпус, сжимая эластомерные уплотнения между корпусом и концевыми соединителями. Некоторые производители сохраняют одинаковую длину укладки шаровых кранов и резьбу гаек на протяжении десятилетий, чтобы обеспечить легкую замену старых клапанов без внесения изменений в прилегающий трубопровод.

Шаровые краны с эластомерными уплотнениями из этилен-пропилен-диен-мономера (EPDM) должны быть сертифицированы по стандарту NSF-61G для использования в питьевой воде. Эластомерные уплотнения из фторуглерода (FKM) можно использовать в качестве альтернативы для систем, в которых химическая совместимость вызывает беспокойство. FKM также может использоваться в большинстве случаев, связанных с минеральными кислотами, за исключением хлористого водорода, растворов солей, хлорированных углеводородов и нефтяных масел.

Рис. 3. Фланцевый шаровой кран, прикрепленный к резервуару. Рис. 4. Шаровой обратный клапан, установленный вертикально. Шаровые краны из ПВХ и ХПВХ размером от 1/2 до 2 дюймов являются подходящим вариантом для систем с горячей и холодной водой, где требуется максимальная защита от ударов. рабочее давление может достигать 250 фунтов на квадратный дюйм при температуре 73°F. Шаровые краны большего размера, от 2-1/2 дюйма до 6 дюймов, будут иметь более низкое номинальное давление - 150 фунтов на квадратный дюйм при 73 ° F. Обычно используемые при транспортировке химикатов шаровые краны из ПП и ПВДФ (рис. 3 и 4), доступные в размерах от 1/2 до 4 дюймов с раструбными, резьбовыми или фланцевыми соединениями, обычно рассчитаны на максимальную безударную эксплуатацию воды 150 фунтов на квадратный дюйм при температуре окружающей среды.

В шаровых обратных клапанах из термопластика используется шар с удельным весом меньше, чем у воды, поэтому при потере давления на стороне входа шар опускается обратно на уплотнительную поверхность. Эти клапаны могут использоваться в тех же целях, что и аналогичные пластиковые шаровые краны, поскольку они не привносят в систему новые материалы. Другие типы обратных клапанов могут включать металлические пружины, которые могут недолговечно работать в агрессивных средах.

Рисунок 5. Дроссельный клапан с эластомерным вкладышем. Пластиковый дроссельный клапан размером от 2 до 24 дюймов популярен в системах трубопроводов большего диаметра. Производители пластиковых поворотных затворов по-разному подходят к конструкции и уплотнительным поверхностям. В некоторых используется эластомерный вкладыш (рис. 5) или уплотнительное кольцо, в то время как в других используется диск с эластомерным покрытием. Некоторые делают корпус из одного материала, но внутренние, смачиваемые компоненты служат материалами системы, то есть корпус дроссельной заслонки из полипропилена может содержать вкладыш из EPDM и диск из ПВХ или несколько других конфигураций с широко распространенными термопластами и эластомерными уплотнениями.

Установка пластикового дроссельного клапана проста, поскольку эти клапаны изготавливаются в форме пластин с эластомерными уплотнениями, встроенными в корпус. Они не требуют добавления прокладки. Пластиковый дроссельный клапан, установленный между двумя ответными фланцами, требует осторожного подхода, увеличивая момент затяжки болтов до рекомендованного значения в три этапа. Это делается для обеспечения равномерного уплотнения по всей поверхности и предотвращения неравномерного механического воздействия на клапан.

Рисунок 6. Мембранный клапан. Профессионалам в области металлических клапанов знакомы лучшие модели пластиковых мембранных клапанов с колесиком и индикаторами положения (рис. 6); однако пластиковый мембранный клапан может иметь некоторые явные преимущества, включая гладкие внутренние стенки термопластического корпуса. Подобно пластиковому шаровому крану, пользователи этих клапанов имеют возможность установить настоящую муфтовую конструкцию, что может быть особенно полезно при проведении работ по техническому обслуживанию клапана. Или пользователь может выбрать фланцевые соединения. Благодаря широкому выбору материалов корпуса и диафрагмы этот клапан можно использовать в различных химических приложениях.

Как и в случае с любым клапаном, ключом к приведению в действие пластиковых клапанов является определение эксплуатационных требований, таких как пневматическое или электрическое, а также постоянный или переменный ток. Но в случае с пластиком проектировщик и пользователь также должны понимать, какая среда будет окружать привод. Как упоминалось ранее, пластиковые клапаны являются отличным вариантом для коррозионных ситуаций, в том числе в агрессивных внешних средах. По этой причине материал корпуса приводов для пластиковых клапанов является важным фактором. У производителей пластиковых клапанов есть варианты удовлетворения потребностей этих агрессивных сред в виде приводов с пластиковым покрытием или металлических корпусов с эпоксидным покрытием.

Как показано в этой статье, пластиковые клапаны сегодня предлагают всевозможные варианты для новых применений и ситуаций.