VaikkamuoviventtiilitNiitä pidetään joskus erikoistuotteena – ensisijainen valinta ihmisille, jotka valmistavat tai suunnittelevat muoviputkituotteita teollisuusjärjestelmiin tai joilla on oltava erittäin puhtaita laitteita – on lyhyt oletus, että näillä venttiileillä ei ole monia yleisiä käyttötarkoituksia – visio. Itse asiassa nykypäivän muoviventtiileillä on laaja valikoima käyttötarkoituksia, koska materiaalityypit laajenevat jatkuvasti, ja hyvät suunnittelijat, jotka tarvitsevat näitä materiaaleja, tarkoittavat, että näiden monitoimityökalujen käyttötapoja on yhä enemmän.

MUOVIN OMINAISUUDET

Termoplastisten venttiilien edut ovat laajat – korroosion-, kemikaali- ja hankauksenkestävyys; sileät sisäseinät; kevyt paino; helppo asennus; pitkä käyttöikä; ja alhaisemmat elinkaarikustannukset. Nämä edut ovat johtaneet muoviventtiilien laajaan hyväksyntään kaupallisissa ja teollisissa sovelluksissa, kuten vedenjakelussa, jäteveden käsittelyssä, metalli- ja kemianteollisuudessa, elintarvike- ja lääketeollisuudessa, voimalaitoksissa, öljynjalostamoissa ja monissa muissa sovelluksissa. Muoviventtiilejä voidaan valmistaa useista eri materiaaleista ja käyttää useissa eri kokoonpanoissa. Yleisimmät termoplastiset venttiilit on valmistettu polyvinyylikloridista (PVC), klooratusta polyvinyylikloridista (CPVC), polypropeenista (PP) ja polyvinylideenifluoridista (PVDF). PVC- ja CPVC-venttiilit liitetään yleensä putkistoihin liuotinsementillä kiinnitettävillä muhvipäillä tai kierteitettyillä ja laipallisilla päillä, kun taas PP- ja PVDF-venttiilit vaativat putkistojärjestelmän osien liittämistä joko lämpö-, pusku- tai sähköhitsaustekniikoilla.

Termoplastiset venttiilit ovat erinomaisia ​​syövyttävissä ympäristöissä, mutta ne ovat aivan yhtä hyödyllisiä yleisessä vesihuollossa, koska ne ovat lyijyttömiä1, sinkkikadonkestäviä eivätkä ruostu. PVC- ja CPVC-putkistot ja -venttiilit tulee testata ja sertifioida NSF:n [National Sanitation Foundation] standardin 61 mukaisesti terveysvaikutusten osalta, mukaan lukien liitteen G alhaisen lyijypitoisuuden vaatimus. Oikean materiaalin valinta syövyttäville nesteille voidaan hoitaa tutustumalla valmistajan kemikaalienkestävyysoppaaseen ja ymmärtämällä lämpötilan vaikutus muovimateriaalien lujuuteen.

Vaikka polypropeenin lujuus on puolet PVC:n ja CPVC:n lujuudesta, sillä on monipuolisin kemikaalienkestävyys, koska siinä ei ole tunnettuja liuottimia. PP toimii hyvin väkevissä etikkahapoissa ja hydroksideissa, ja se soveltuu myös useimpien happojen, emästen, suolojen ja monien orgaanisten kemikaalien miedompiin liuoksiin.

PP:tä on saatavana pigmentoituna tai pigmentoimattomana (luonnollisena) materiaalina. Luonnon PP hajoaa pahasti ultraviolettisäteilyn (UV) vaikutuksesta, mutta yhdisteet, jotka sisältävät yli 2,5 % hiilimustaa pigmenttiä, ovat riittävästi UV-stabiloituja.

PVDF-putkijärjestelmiä käytetään useissa teollisissa sovelluksissa lääketeollisuudesta kaivosteollisuuteen PVDF:n lujuuden, käyttölämpötilan ja kemikaalien kestävyyden ansiosta suoloja, vahvoja happoja, laimeita emäksiä ja monia orgaanisia liuottimia vastaan. Toisin kuin PP, PVDF ei hajoa auringonvalossa; muovi on kuitenkin läpinäkyvää auringonvalolle ja voi altistaa nesteen UV-säteilylle. Vaikka luonnollinen, pigmentoimaton PVDF-koostumus sopii erinomaisesti erittäin puhtaisiin sisäkäyttöön, pigmentin, kuten elintarvikelaatuisen punaisen, lisääminen mahdollistaisi altistumisen auringonvalolle ilman haitallisia vaikutuksia nesteväliaineeseen.

Muovijärjestelmissä on suunnitteluhaasteita, kuten herkkyys lämpötilalle sekä lämpölaajenemiselle ja supistumiselle, mutta insinöörit voivat ja ovat suunnitelleet pitkäikäisiä ja kustannustehokkaita putkistojärjestelmiä yleisiin ja syövyttäviin ympäristöihin. Tärkein suunnittelukriteeri on, että muovien lämpölaajenemiskerroin on suurempi kuin metallin – esimerkiksi termoplastisten materiaalien lämpölaajenemiskerroin on viisi tai kuusi kertaa teräksen.

Putkistojärjestelmiä suunniteltaessa ja venttiilien sijoitteluun ja tukiin kohdistuvien vaikutusten huomioon ottaen kestomuovien kohdalla tärkeä huomioitava seikka on lämpövenymä. Lämpölaajenemisesta ja supistumisesta johtuvia jännityksiä ja voimia voidaan vähentää tai poistaa tarjoamalla putkistoille joustavuutta suuntaa muuttamalla usein tai lisäämällä laajenemissilmukoita. Tarjoamalla tämä joustavuus putkistojärjestelmän laajuudessa muoviventtiilin ei tarvitse absorboida niin paljon jännitystä (kuva 1).

Koska kestomuovit ovat herkkiä lämpötilalle, venttiilin paineluokitus pienenee lämpötilan noustessa. Eri muovimateriaaleilla on vastaava alenema lämpötilan noustessa. Nesteen lämpötila ei välttämättä ole ainoa lämmönlähde, joka voi vaikuttaa muoviventtiilien paineluokkaan – suurin ulkolämpötila on otettava huomioon suunnittelussa. Joissakin tapauksissa putkiston ulkolämpötilan huomiotta jättäminen voi aiheuttaa venttiilin liiallista painumista putkitukien puutteen vuoksi. PVC:n suurin käyttölämpötila on 61 °C, CPVC:n enintään 100 °C, PP:n enintään 81 °C ja PVDF-venttiilit voivat ylläpitää jopa 127 °C:n paineen (kuva 2).

Lämpötila-asteikon toisessa päässä useimmat muoviputkijärjestelmät toimivat melko hyvin pakkasen puolella olevissa lämpötiloissa. Itse asiassa kestomuoviputkien vetolujuus kasvaa lämpötilan laskiessa. Useimpien muovien iskunkestävyys kuitenkin heikkenee lämpötilan laskiessa, ja vaurioituneissa putkimateriaaleissa ilmenee haurautta. Niin kauan kuin venttiilit ja niihin liittyvä putkisto pysyvät ehjinä, eivätkä ne ole vaarassa iskujen tai törmäysten vuoksi, eikä putkistoa pudoteta käsittelyn aikana, muoviputkille aiheutuvat haitalliset vaikutukset minimoidaan.

Termoplastisten venttiilien tyypit

Palloventtiilit,takaiskuventtiilit,läppäventtiilitJa kalvoventtiilejä on saatavana kaikista eri termoplastisista materiaaleista schedule 80 -paineputkistoihin, ja niihin on saatavilla myös useita lisävarusteita ja varustusvaihtoehtoja. Vakiopalloventtiili on yleisimmin liitosrakenne, joka helpottaa venttiilin rungon irrottamista huoltoa varten ilman, että liitäntäputkisto vaurioituu. Termoplastisia takaiskuventtiilejä on saatavana pallotakaiskuina, keinuntatakaiskuina, y-takaiskuina ja kartiotakaiskuina. Läppäventtiilit sopivat helposti metallilaippoihin, koska ne täyttävät ANSI-luokan 150 pultinreikien, pulttiympyröiden ja kokonaismittojen vaatimukset. Termoplastisten osien sileä sisähalkaisija lisää vain kalvoventtiilien tarkkaa säätöä.

Useat yhdysvaltalaiset ja ulkomaiset yritykset valmistavat PVC- ja CPVC-palloventtiilejä kokoluokissa 1/2–6 tuumaa, ja niissä on holkki-, kierre- tai laippaliitännät. Nykyaikaisten palloventtiilien liitosrakenteeseen kuuluu kaksi mutteria, jotka ruuvataan runkoon ja puristavat elastomeeritiivisteitä rungon ja päätyliittimien väliin. Jotkut valmistajat ovat säilyttäneet saman palloventtiilin asennuspituuden ja mutterin kierteet vuosikymmeniä, jotta vanhemmat venttiilit voidaan helposti vaihtaa ilman muutoksia viereiseen putkistoon.

Etyleenipropyleenidieenimonomeeristä (EPDM) valmistetuilla elastomeerisilla tiivisteillä varustettujen palloventtiilien tulee olla NSF-61G-sertifioituja juomavesikäyttöön. Fluorihiilivety (FKM) -elastomeerisiä tiivisteitä voidaan käyttää vaihtoehtona järjestelmissä, joissa kemiallinen yhteensopivuus on tärkeää. FKM:ää voidaan käyttää myös useimmissa mineraalihappoja sisältävissä sovelluksissa, lukuun ottamatta vetykloridia, suolaliuoksia, kloorattuja hiilivetyjä ja maaöljyjä.

Kuva 3. Laipallinen palloventtiili kiinnitettynä säiliöönKuva 4. Pystysuoraan asennettu pallotakaiskuventtiiliPVC- ja CPVC-palloventtiilit, joiden koko on 1/2–2 tuumaa, ovat käyttökelpoinen vaihtoehto kuuman ja kylmän veden sovelluksiin, joissa suurin iskuton vedenpaine voi olla jopa 250 psi 73 °F:n lämpötilassa. Suuremmilla palloventtiileillä, joiden koko on 2-1/2–6 tuumaa, on alhaisempi paineluokitus 150 psi 73 °F:n lämpötilassa. Yleisesti kemikaalien kuljetuksessa käytetyt PP- ja PVDF-palloventtiilit (kuvat 3 ja 4), joita on saatavana kokoina 1/2–4 tuumaa ja joissa on holkki-, kierre- tai laippaliitännät, on yleensä mitoitettu suurimmalle 150 psi:n iskuttomalle vedenpaineelle ympäristön lämpötilassa.

Termoplastiset pallotakaiskuventtiilit perustuvat kuulaan, jonka ominaispaino on pienempi kuin veden, joten jos paine häviää ylävirran puolella, kuula painuu takaisin tiivistyspintaa vasten. Näitä venttiilejä voidaan käyttää samassa käytössä kuin vastaavia muovisia palloventtiilejä, koska ne eivät lisää järjestelmään uusia materiaaleja. Muun tyyppisissä takaiskuventtiileissä voi olla metallijousia, jotka eivät välttämättä kestä syövyttäviä ympäristöjä.

Kuva 5. Läppäventtiili elastomeerisellä vuorauksella. Muovinen läppäventtiili, jonka koot ovat 2–24 tuumaa, on suosittu suuremmissa putkistoissa. Muovisten läppäventtiilien valmistajat käyttävät erilaisia ​​lähestymistapoja rakenteeseen ja tiivistyspintoihin. Jotkut käyttävät elastomeeristä vuorausta (kuva 5) tai O-rengasta, kun taas toiset käyttävät elastomeeripäällysteistä läppää. Jotkut valmistavat rungon yhdestä materiaalista, mutta sisäiset, kastuvat komponentit toimivat järjestelmämateriaaleina, mikä tarkoittaa, että polypropeenista valmistettu läppäventtiilin runko voi sisältää EPDM-vuorauksen ja PVC-läppää tai useita muita kokoonpanoja, joissa on yleisesti käytettyjä kestomuoveja ja elastomeeritiivisteitä.

Muovisen läppäventtiilin asennus on suoraviivaista, koska nämä venttiilit on valmistettu kiekkomalleiksi ja niiden runkoon on suunniteltu elastomeeritiivisteet. Ne eivät vaadi tiivisteen lisäämistä. Kahden vastalaipan väliin asetettu muovinen läppäventtiili on pultattava varoen lisäämällä suositeltua pulttien kiristysmomenttia kolmessa vaiheessa. Tämä tehdään tasaisen tiivistyksen varmistamiseksi koko pinnalla ja sen varmistamiseksi, ettei venttiiliin kohdistu epätasaista mekaanista rasitusta.

Kuva 6. KalvoventtiiliMetalliventtiilien ammattilaiset tuntevat parhaiten muovikalvoventtiilit, joissa on pyörä ja asennonilmaisimet (kuva 6). Muovisella kalvoventtiilillä voi kuitenkin olla joitakin selkeitä etuja, kuten termoplastisen rungon sileät sisäseinät. Muovisten palloventtiilien tavoin näiden venttiilien käyttäjillä on mahdollisuus asentaa liitosrakenne, joka voi olla erityisen hyödyllinen venttiilin huoltotöissä. Tai käyttäjä voi valita laippaliitännät. Kaikkien runko- ja kalvomateriaalivaihtoehtojen ansiosta tätä venttiiliä voidaan käyttää monissa kemianteollisuuden sovelluksissa.

Kuten minkä tahansa venttiilin kanssa, muoviventtiilien toimilaitteen avain on käyttövaatimusten, kuten pneumaattisen ja sähköisen sekä tasa- ja vaihtovirran, määrittäminen. Mutta muovin kanssa suunnittelijan ja käyttäjän on myös ymmärrettävä, millainen ympäristö toimilaitetta ympäröi. Kuten aiemmin mainittiin, muoviventtiilit ovat erinomainen vaihtoehto korroosiota aiheuttaviin tilanteisiin, kuten ulkoisesti korrosoiviin ympäristöihin. Tästä syystä muoviventtiilien toimilaitteiden kotelomateriaali on tärkeä huomioida. Muoviventtiilien valmistajilla on vaihtoehtoja näiden korrosoivien ympäristöjen tarpeisiin muovipäällysteisten toimilaitteiden tai epoksipäällysteisten metallikoteloiden muodossa.

Kuten tämä artikkeli osoittaa, muoviventtiilit tarjoavat nykyään kaikenlaisia ​​vaihtoehtoja uusiin sovelluksiin ja tilanteisiin.