Även omplastventilerbetraktas ibland som en specialprodukt – förstahandsvalet för personer som tillverkar eller designar plaströrsprodukter för industriella system eller som behöver ultraren utrustning – det är kort sagt att anta att dessa ventiler inte har många allmänna användningsområden. Faktum är att dagens plastventiler har ett brett användningsområde, eftersom materialtyperna fortsätter att expandera, och bra konstruktörer som behöver dessa material innebär att det finns fler och fler sätt att använda dessa multifunktionella verktyg.

PLASTENS EGENSKAPER

Fördelarna med termoplastventiler är många – korrosions-, kemikalie- och nötningsbeständighet; släta innerväggar; låg vikt; enkel installation; lång livslängd; och lägre livscykelkostnad. Dessa fördelar har lett till en bred acceptans av plastventiler i kommersiella och industriella tillämpningar såsom vattendistribution, avloppsrening, metall- och kemisk bearbetning, livsmedel och läkemedel, kraftverk, oljeraffinaderier och plastventiler. Plastventiler kan tillverkas av ett antal olika material som används i ett antal konfigurationer. De vanligaste termoplastventilerna är tillverkade av polyvinylklorid (PVC), klorerad polyvinylklorid (CPVC), polypropen (PP) och polyvinylidenfluorid (PVDF). PVC- och CPVC-ventiler ansluts vanligtvis till rörsystem med lösningsmedelscementerade muffändar eller gängade och flänsade ändar; medan PP och PVDF kräver sammanfogning av rörsystemkomponenter, antingen genom värme-, stum- eller elektrosvetsteknik.

Termoplastventiler utmärker sig i korrosiva miljöer, men de är lika användbara för allmän vattenförsörjning eftersom de är blyfria1, avzinkningsbeständiga och inte rostar. PVC- och CPVC-rörsystem och ventiler bör testas och certifieras enligt NSF [National Sanitation Foundation] standard 61 för hälsoeffekter, inklusive det låga blykravet för bilaga G. Att välja rätt material för korrosiva vätskor kan hanteras genom att konsultera tillverkarens kemikalieresistensguide och förstå vilken effekt temperaturen har på plastmaterialens hållfasthet.

Även om polypropen har hälften så hög styrka som PVC och CPVC, har den den mest mångsidiga kemiska resistensen eftersom det inte finns några kända lösningsmedel. PP fungerar bra i koncentrerade ättiksyror och hydroxider, och den är också lämplig för mildare lösningar av de flesta syror, alkalier, salter och många organiska kemikalier.

PP finns som ett pigmenterat eller opigmenterat (naturligt) material. Naturlig PP bryts kraftigt ned av ultraviolett (UV) strålning, men föreningar som innehåller mer än 2,5 % kimrökspigmentering är tillräckligt UV-stabiliserade.

PVDF-rörsystem används i en mängd olika industriella tillämpningar, från läkemedelsindustrin till gruvdrift, på grund av PVDF:s styrka, arbetstemperatur och kemiska resistens mot salter, starka syror, utspädda baser och många organiska lösningsmedel. Till skillnad från PP bryts inte PVDF ned av solljus; plasten är dock transparent för solljus och kan utsätta vätskan för UV-strålning. Medan en naturlig, opigmenterad formulering av PVDF är utmärkt för inomhusapplikationer med hög renhet, skulle tillsats av ett pigment, såsom en livsmedelsklassad röd färg, möjliggöra exponering för solljus utan att vätskemediet påverkas negativt.

Plastsystem har designutmaningar, såsom temperaturkänslighet och termisk expansion och kontraktion, men ingenjörer kan och har konstruerat långvariga, kostnadseffektiva rörsystem för allmänna och korrosiva miljöer. Den viktigaste designövervägandena är att värmeutvidgningskoefficienten för plast är större än för metall – termoplast är till exempel fem till sex gånger så hög som stål.

Vid konstruktion av rörsystem och beaktande av påverkan på ventilplacering och ventilstöd är en viktig faktor inom termoplaster termisk förlängning. Spänningar och krafter som uppstår till följd av termisk expansion och kontraktion kan minskas eller elimineras genom att ge flexibilitet i rörsystemen genom frekventa riktningsändringar eller införande av expansionsöglor. Genom att ge denna flexibilitet längs rörsystemet kommer plastventilen inte att behöva absorbera lika mycket av spänningen (Figur 1).

Eftersom termoplaster är temperaturkänsliga minskar en ventils tryckklassning när temperaturen stiger. Olika plastmaterial har motsvarande nedbrytning med ökande temperatur. Vätsketemperaturen är kanske inte den enda värmekällan som kan påverka en plastventils tryckklassning – maximal extern temperatur måste vara en del av konstruktionsövervägandet. I vissa fall kan det orsaka överdriven hängning om man inte dimensionerar för rörledningens externa temperatur på grund av brist på rörstöd. PVC har en maximal driftstemperatur på 70 °C; CPVC har ett maximum på 100 °C; PP har ett maximum på 80 °C; och PVDF-ventiler kan bibehålla ett tryck upp till 160 °C (Figur 2).

I andra änden av temperaturskalan fungerar de flesta plaströrsystem ganska bra i temperaturer under fryspunkten. Faktum är att draghållfastheten ökar i termoplaströr när temperaturen sjunker. Slaghållfastheten hos de flesta plaster minskar dock när temperaturen sjunker, och sprödhet uppstår i berörda rörmaterial. Så länge ventilerna och angränsande rörsystem är ostörta, inte äventyras av slag eller stötar från föremål, och rören inte tappas under hantering, minimeras de negativa effekterna på plaströren.

TYPER AV TERMOPLASTVENTILER

Kulventiler,backventiler,fjärilsventileroch membranventiler finns tillgängliga i alla olika termoplastmaterial för tryckrörssystem enligt schema 80, som också har en mängd olika trimalternativ och tillbehör. Standardkulventilen är oftast en äkta unionskonstruktion för att underlätta borttagning av ventilhuset för underhåll utan att störa de anslutande rören. Termoplastiska backventiler finns som kulventiler, svängventiler, y-ventiler och konventiler. Fjärilsventiler passar enkelt ihop med metallflänsar eftersom de överensstämmer med bulthålen, bultcirklarna och de övergripande måtten i ANSI klass 150. Den släta innerdiametern hos termoplastdelarna bidrar bara till den exakta styrningen av membranventiler.

Kulventiler i PVC och CPVC tillverkas av flera amerikanska och utländska företag i storlekar från 1,25 cm till 15 cm med muffar, gängor eller flänsanslutningar. Den verkliga kopplingskonstruktionen för moderna kulventiler inkluderar två muttrar som skruvas fast på huset och komprimerar elastomeriska tätningar mellan huset och ändkopplingarna. Vissa tillverkare har bibehållit samma längd på kulventilen och muttergängor i årtionden för att möjliggöra enkelt byte av äldre ventiler utan modifiering av angränsande rörledningar.

Kulventiler med elastomeriska tätningar av etylen-propylendienmonomer (EPDM) bör vara certifierade enligt NSF-61G för användning i dricksvatten. Elastomeriska tätningar av fluorkarbon (FKM) kan användas som ett alternativ för system där kemisk kompatibilitet är en faktor. FKM kan också användas i de flesta tillämpningar som involverar mineralsyror, med undantag för väteklorid, saltlösningar, klorerade kolväten och petroleumoljor.

Figur 3. En flänsad kulventil fäst vid en tank. Figur 4. En kulbackventil installerad vertikalt. PVC- och CPVC-kulventiler, 1/2-tum till 2 tum, är ett gångbart alternativ för varm- och kallvattenapplikationer där det maximala stötfria vattentrycket kan vara så högt som 250 psi vid 23 °C. Större kulventiler, 2-1/2 tum till 15 tum, har ett lägre tryck på 150 psi vid 23 °C. PP- och PVDF-kulventiler (figur 3 och 4), som vanligtvis används för kemikalietransport, finns i storlekarna 1/2-tum till 10 tum med muff, gängade eller flänsanslutningar, och är vanligtvis klassade för ett maximalt stötfritt vattentryck på 150 psi vid omgivningstemperatur.

Termoplastiska kulventiler använder en kula med en specifik vikt som är lägre än vattnets, så om trycket går förlorat på uppströmssidan sjunker kulan tillbaka mot tätningsytan. Dessa ventiler kan användas i samma tjänst som liknande plastkulventiler eftersom de inte introducerar nya material i systemet. Andra typer av backventiler kan innefatta metallfjädrar som kanske inte håller i korrosiva miljöer.

Figur 5. En fjärilsventil med elastomerfoder. Plastfjärilsventilen i storlekarna 5 till 60 cm är populär för rörsystem med större diameter. Tillverkare av plastfjärilsventiler har olika tillvägagångssätt för konstruktion och tätningsytor. Vissa använder ett elastomerfoder (Figur 5) eller O-ring, medan andra använder en elastomerbelagd skiva. Vissa tillverkar huset av ett enda material, men de inre, våta komponenterna fungerar som systemmaterial, vilket innebär att ett fjärilsventilhus av polypropen kan innehålla ett EPDM-foder och en PVC-skiva eller flera andra konfigurationer med vanligt förekommande termoplaster och elastomertätningar.

Installationen av en plastfjärilsventil är enkel eftersom dessa ventiler är tillverkade i waferform med elastomeriska tätningar inbyggda i huset. De kräver ingen packning. En plastfjärilsventil, som är monterad mellan två motflänsar, måste bultas fast försiktigt genom att öka till rekommenderat skruvmoment i tre steg. Detta görs för att säkerställa en jämn tätning över ytan och att ingen ojämn mekanisk belastning appliceras på ventilen.

Figur 6. En membranventil. Experter på metallventiler kommer att tycka att de bästa plastmembranventilerna med hjul- och positionsindikatorer är bekanta (figur 6). Plastmembranventilen kan dock ha vissa tydliga fördelar, inklusive de släta innerväggarna i termoplasthuset. I likhet med plastkulventilen har användare av dessa ventiler möjlighet att installera en äkta unionskonstruktion, vilket kan vara särskilt användbart för underhållsarbete på ventilen. Eller så kan en användare välja flänsanslutningar. På grund av alla alternativ för hus- och membranmaterial kan denna ventil användas i en mängd olika kemiska tillämpningar.

Precis som med alla ventiler är nyckeln till att manövrera plastventiler att bestämma driftskraven, såsom pneumatisk kontra elektrisk och likström kontra växelström. Men med plast måste konstruktören och användaren också förstå vilken typ av miljö som kommer att omge ställdonet. Som tidigare nämnts är plastventiler ett utmärkt alternativ för korrosiva situationer, vilket inkluderar externt korrosiva miljöer. På grund av detta är materialet i ställdon för plastventiler en viktig faktor att beakta. Tillverkare av plastventiler har alternativ för att möta behoven i dessa korrosiva miljöer i form av plastbelagda ställdon eller epoxibelagda metallhöljen.

Som den här artikeln visar erbjuder plastventiler idag alla möjliga alternativ för nya tillämpningar och situationer.