Ačkoliplastové ventilyjsou někdy považovány za speciální produkt – první volbu pro lidi, kteří vyrábějí nebo navrhují plastové potrubní produkty pro průmyslové systémy nebo kteří potřebují ultračisté zařízení – krátce řečeno, za předpokladu, že tyto ventily nemají mnoho obecných použití – vize. Ve skutečnosti mají dnešní plastové ventily širokou škálu použití, protože typy materiálů se neustále rozšiřují a dobří konstruktéři, kteří tyto materiály potřebují, znamenají, že existuje stále více způsobů, jak tyto multifunkční nástroje využít.

VLASTNOSTI PLASTŮ

Výhody termoplastických ventilů jsou široké – odolnost proti korozi, chemikáliím a oděru; hladké vnitřní stěny; nízká hmotnost; snadná instalace; dlouhá životnost; a nižší náklady na životní cyklus. Tyto výhody vedly k širokému přijetí plastových ventilů v komerčních a průmyslových aplikacích, jako je rozvod vody, čištění odpadních vod, zpracování kovů a chemikálií, potravinářský a farmaceutický průmysl, elektrárny, ropné rafinerie a mo. Plastové ventily lze vyrábět z řady různých materiálů používaných v řadě konfigurací. Nejběžnější termoplastické ventily jsou vyrobeny z polyvinylchloridu (PVC), chlorovaného polyvinylchloridu (CPVC), polypropylenu (PP) a polyvinylidenfluoridu (PVDF). Ventily z PVC a CPVC se běžně spojují s potrubními systémy pomocí objímkových konců tmelených rozpouštědlem nebo závitových a přírubových konců; zatímco PP a PVDF vyžadují spojování součástí potrubního systému, a to buď tepelným, tupým nebo elektrofúzním spojem.

Termoplastické ventily vynikají v korozivním prostředí, ale jsou stejně užitečné i v běžném vodovodním systému, protože neobsahují olovo1, jsou odolné proti odzinkování a nerezaví. Potrubní systémy a ventily z PVC a CPVC by měly být testovány a certifikovány podle normy NSF [National Sanitation Foundation] 61 z hlediska vlivu na zdraví, včetně požadavku na nízký obsah olova podle přílohy G. Výběr správného materiálu pro korozivní kapaliny lze provést na základě konzultace s návodem výrobce k chemické odolnosti a pochopením vlivu teploty na pevnost plastových materiálů.

Přestože má polypropylen poloviční pevnost oproti PVC a CPVC, má nejvšestrannější chemickou odolnost, protože neexistují žádná známá rozpouštědla. PP si dobře vede v koncentrovaných kyselinách octových a hydroxidech a je vhodný i pro mírnější roztoky většiny kyselin, zásad, solí a mnoha organických chemikálií.

PP je k dispozici jako pigmentovaný nebo nepigmentovaný (přírodní) materiál. Přírodní PP je silně degradován ultrafialovým (UV) zářením, ale sloučeniny, které obsahují více než 2,5 % pigmentace sazí, jsou dostatečně UV stabilizované.

Potrubní systémy z PVDF se používají v řadě průmyslových aplikací od farmaceutického průmyslu až po těžební průmysl díky pevnosti PVDF, pracovní teplotě a chemické odolnosti vůči solím, silným kyselinám, zředěným zásadám a mnoha organickým rozpouštědlům. Na rozdíl od PP se PVDF nedegraduje slunečním zářením; plast je však pro sluneční světlo průhledný a může vystavit kapalinu UV záření. Zatímco přírodní, nepigmentovaná formulace PVDF je vynikající pro vysoce čisté vnitřní aplikace, přidání pigmentu, jako je potravinářská červená, by umožnilo vystavení slunečnímu záření bez nepříznivého vlivu na kapalné médium.

Plastové systémy mají konstrukční problémy, jako je citlivost na teplotu a tepelná roztažnost a smršťování, ale inženýři mohou a již navrhli dlouhodobé a cenově efektivní potrubní systémy pro běžné a korozivní prostředí. Hlavním konstrukčním hlediskem je, že koeficient tepelné roztažnosti plastů je vyšší než kovů – termoplast je například pětkrát až šestkrát větší než ocel.

Při navrhování potrubních systémů a zvažování vlivu na umístění ventilů a jejich podpěr je u termoplastů důležitým faktorem tepelné prodloužení. Napětí a síly, které vznikají v důsledku tepelné roztažnosti a smršťování, lze snížit nebo eliminovat zajištěním flexibility potrubních systémů častými změnami směru nebo zavedením dilatačních smyček. Zajištěním této flexibility podél potrubního systému nebude plastový ventil muset absorbovat tolik napětí (obrázek 1).

Protože termoplasty jsou citlivé na teplotu, jmenovitý tlak ventilu se s rostoucí teplotou snižuje. Různé plastové materiály mají odpovídající snížení výkonu se zvyšující se teplotou. Teplota kapaliny nemusí být jediným zdrojem tepla, který může ovlivnit jmenovitý tlak plastových ventilů – maximální vnější teplota musí být součástí konstrukčního zvážení. V některých případech může nenavrhování s ohledem na vnější teplotu potrubí způsobit nadměrné prohýbání v důsledku chybějících podpěr potrubí. PVC má maximální provozní teplotu 140 °F; CPVC má maximálně 220 °F; PP má maximálně 180 °F; a ventily z PVDF dokáží udržet tlak až 280 °F (obrázek 2).

Na druhém konci teplotní stupnice většina plastových potrubních systémů funguje docela dobře při teplotách pod bodem mrazu. Ve skutečnosti se pevnost v tahu u termoplastických trubek s klesající teplotou zvyšuje. Odolnost většiny plastů proti nárazu se však s klesající teplotou snižuje a u postižených potrubních materiálů se objevuje křehkost. Pokud jsou ventily a přilehlý potrubní systém nerušeny, nejsou ohroženy údery nebo nárazy předmětů a potrubí během manipulace nespadne, jsou nepříznivé účinky na plastové potrubí minimalizovány.

TYPY TERMOPLASTOVÝCH VENTILŮ

Kulové kohouty,zpětné ventily,motýlí ventilyMembránové ventily jsou k dispozici v každém z různých termoplastických materiálů pro tlakové potrubní systémy dle normy 80 a mají také řadu možností osazení a příslušenství. Standardní kulový ventil je nejčastěji konstruován jako skutečně spojovací konstrukce, která usnadňuje demontáž tělesa ventilu pro údržbu bez narušení připojovacího potrubí. Termoplastické zpětné ventily jsou k dispozici jako kulové zpětné ventily, kyvné zpětné ventily, zpětné ventily ve tvaru Y a kuželové zpětné ventily. Motýlí ventily se snadno kombinují s kovovými přírubami, protože odpovídají otvorům pro šrouby, roztečí šroubů a celkovým rozměrům dle normy ANSI Class 150. Hladký vnitřní průměr termoplastických dílů jen přispívá k přesnému ovládání membránových ventilů.

Kulové kohouty z PVC a CPVC vyrábí několik amerických i zahraničních společností ve velikostech od 1/2 palce do 6 palců s hrdlovým, závitovým nebo přírubovým připojením. Skutečná konstrukce spojovacího šroubení současných kulových kohoutů zahrnuje dvě matice, které se našroubují na těleso a stlačují elastomerová těsnění mezi tělesem a koncovými spoji. Někteří výrobci zachovávají stejnou délku uchycení kulových kohoutů a závity matic po celá desetiletí, aby umožnili snadnou výměnu starších kohoutů bez úpravy přilehlého potrubí.

Kulové kohouty s elastomerními těsněními z ethylenpropylendienu (EPDM) by měly být certifikovány dle NSF-61G pro použití v pitné vodě. Fluorouhlíková (FKM) elastomerová těsnění lze použít jako alternativu pro systémy, kde je důležitá chemická kompatibilita. FKM lze také použít ve většině aplikací zahrnujících minerální kyseliny, s výjimkou chlorovodíku, solných roztoků, chlorovaných uhlovodíků a ropných olejů.

Obrázek 3. Kulový ventil s přírubou připojený k nádržiObrázek 4. Zpětný kulový ventil instalovaný svisleKulové ventily z PVC a CPVC o průměru 1/2 palce až 2 palce jsou vhodnou volbou pro aplikace s teplou a studenou vodou, kde maximální beztlakový provozní tlak vody může být až 250 psi při 73 °F. Větší kulové ventily o průměru 2-1/2 palce až 6 palců budou mít nižší jmenovitý tlak 150 psi při 73 °F. Kulové ventily z PP a PVDF (obrázky 3 a 4), běžně používané v dopravě chemikálií, dostupné ve velikostech 1/2 palce až 4 palce s objímkovým, závitovým nebo přírubovým připojením, jsou obvykle dimenzovány na maximální beztlakový provozní tlak vody 150 psi při okolní teplotě.

Termoplastické kulové zpětné ventily se spoléhají na kouli s měrnou hmotností menší než hmotnost vody, takže pokud dojde ke ztrátě tlaku na straně proti proudu, koule klesne zpět k těsnicí ploše. Tyto ventily lze použít ve stejném provozu jako podobné plastové kulové ventily, protože do systému nezavádějí nové materiály. Jiné typy zpětných ventilů mohou obsahovat kovové pružiny, které nemusí vydržet v korozivním prostředí.

Obrázek 5. Motýlí klapka s elastomerovou vložkou Plastová motýlí klapka o rozměrech od 2 palce do 24 palců je oblíbená pro potrubní systémy s větším průměrem. Výrobci plastových motýlích klapek používají různé přístupy ke konstrukci a těsnicím povrchům. Někteří používají elastomerovou vložku (obrázek 5) nebo O-kroužek, zatímco jiní používají disk s elastomerovým povlakem. Někteří vyrábějí těleso z jednoho materiálu, ale vnitřní smáčené komponenty slouží jako systémové materiály, což znamená, že těleso polypropylenové motýlí klapky může obsahovat vložku z EPDM a disk z PVC nebo několik dalších konfigurací s běžně používanými termoplasty a elastomerovými těsněními.

Instalace plastové klapky je jednoduchá, protože tyto ventily jsou vyrobeny v destičkovém provedení s elastomerovými těsněními zabudovanými do tělesa. Nevyžadují přidání těsnění. Plastová klapka je umístěna mezi dvěma protilehlými přírubami a musí být přišroubována opatrně, přičemž se ve třech krocích musí zvyšovat doporučený utahovací moment šroubů. To se provádí proto, aby se zajistilo rovnoměrné utěsnění po celém povrchu a aby na ventil nebylo aplikováno nerovnoměrné mechanické namáhání.

Obrázek 6. Membránový ventil Odborníci na kovové ventily shledají špičkové plastové membránové ventily s kolečkem a indikátory polohy povědomými (obrázek 6); plastový membránový ventil však může mít i některé zřetelné výhody, včetně hladkých vnitřních stěn termoplastického tělesa. Podobně jako plastový kulový ventil mají uživatelé těchto ventilů možnost nainstalovat konstrukci s pravým šroubením, což může být obzvláště užitečné pro údržbu ventilu. Nebo si uživatel může zvolit přírubové připojení. Díky všem možnostem materiálů tělesa a membrány lze tento ventil použít v různých chemických aplikacích.

Stejně jako u jakéhokoli ventilu je klíčem k ovládání plastových ventilů určení provozních požadavků, jako je pneumatické versus elektrické a stejnosměrné versus střídavé napájení. U plastů však musí konstruktér a uživatel také pochopit, v jakém prostředí bude pohon obklopovat. Jak již bylo zmíněno, plastové ventily jsou skvělou volbou pro korozivní prostředí, která zahrnují i ​​vnější korozivní prostředí. Z tohoto důvodu je materiál pouzdra pohonů plastových ventilů důležitým faktorem. Výrobci plastových ventilů mají možnosti, jak splnit potřeby těchto korozivních prostředí, a to v podobě pohonů potažených plastem nebo kovových pouzder s epoxidovým povlakem.

Jak ukazuje tento článek, plastové ventily dnes nabízejí nejrůznější možnosti pro nové aplikace a situace.