Selv omplastventilerblir noen ganger sett på som et spesialprodukt – førstevalget for folk som produserer eller designer plastrørprodukter for industrielle systemer eller som må ha ultrarent utstyr – det er kort sagt å anta at disse ventilene ikke har mange generelle bruksområder – visjon. Faktisk har dagens plastventiler et bredt spekter av bruksområder, fordi materialtypene fortsetter å utvides, og gode designere som trenger disse materialene betyr at det finnes flere og flere måter å bruke disse multifunksjonelle verktøyene på.

PLASTENS EGENSKAPER

Fordelene med termoplastventiler er brede – korrosjons-, kjemikalie- og slitestyrke; glatte innervegger; lett vekt; enkel installasjon; lang levetid; og lavere livssykluskostnader. Disse fordelene har ført til bred aksept av plastventiler i kommersielle og industrielle applikasjoner som vanndistribusjon, avløpsrensing, metall- og kjemisk prosessering, mat og legemidler, kraftverk, oljeraffinerier og plastventiler. Plastventiler kan produseres av en rekke forskjellige materialer som brukes i en rekke konfigurasjoner. De vanligste termoplastventilene er laget av polyvinylklorid (PVC), klorert polyvinylklorid (CPVC), polypropylen (PP) og polyvinylidenfluorid (PVDF). PVC- og CPVC-ventiler er vanligvis koblet til rørsystemer med løsemiddelsementerende muffer, eller gjengede og flensede ender; mens PP og PVDF krever sammenføyning av rørsystemkomponenter, enten ved varme-, butt- eller elektrofusjonsteknologi.

Termoplastventiler utmerker seg i korrosive miljøer, men de er like nyttige i generell vannforsyning fordi de er blyfrie1, avzinkbestandige og ikke ruster. PVC- og CPVC-rørsystemer og ventiler bør testes og sertifiseres i henhold til NSF [National Sanitation Foundation] standard 61 for helseeffekter, inkludert kravet om lavt blyinnhold i tillegg G. Valg av riktig materiale for korrosive væsker kan håndteres ved å konsultere produsentens veiledning for kjemikalieresistens og forstå hvilken effekt temperaturen vil ha på plastmaterialenes styrke.

Selv om polypropylen har halvparten så høy styrke som PVC og CPVC, har den den mest allsidige kjemiske motstanden fordi det ikke finnes noen kjente løsemidler. PP fungerer godt i konsentrerte eddiksyrer og hydroksider, og den er også egnet for mildere løsninger av de fleste syrer, alkalier, salter og mange organiske kjemikalier.

PP er tilgjengelig som et pigmentert eller upigmentert (naturlig) materiale. Naturlig PP brytes kraftig ned av ultrafiolett (UV) stråling, men forbindelser som inneholder mer enn 2,5 % karbonsvartpigmentering er tilstrekkelig UV-stabilisert.

PVDF-rørsystemer brukes i en rekke industrielle applikasjoner, fra farmasøytisk industri til gruvedrift, på grunn av PVDFs styrke, arbeidstemperatur og kjemiske motstand mot salter, sterke syrer, fortynnede baser og mange organiske løsemidler. I motsetning til PP brytes ikke PVDF ned av sollys. Plasten er imidlertid gjennomsiktig for sollys og kan eksponere væsken for UV-stråling. Selv om en naturlig, upigmentert formulering av PVDF er utmerket for innendørs applikasjoner med høy renhet, vil tilsetning av et pigment, for eksempel en matkvalitetsrød, tillate eksponering for sollys uten negativ effekt på væskemediet.

Plastsystemer har designutfordringer, som følsomhet for temperatur og termisk utvidelse og sammentrekning, men ingeniører kan og har designet langvarige, kostnadseffektive rørsystemer for generelle og korrosive miljøer. Den viktigste designhensynet er at termisk utvidelseskoeffisienten for plast er større enn metall – for eksempel er termoplast fem til seks ganger så stor som stål.

Når man designer rørsystemer og vurderer påvirkningen på ventilplassering og ventilstøtter, er termisk forlengelse en viktig faktor i termoplast. Spenninger og krefter som følge av termisk utvidelse og sammentrekning kan reduseres eller elimineres ved å gi fleksibilitet i rørsystemene gjennom hyppige retningsendringer eller innføring av ekspansjonsløkker. Ved å gi denne fleksibiliteten langs rørsystemet, vil ikke plastventilen være nødvendig å absorbere så mye av spenningen (figur 1).

Fordi termoplast er følsom for temperatur, reduseres trykkklassifiseringen til en ventil når temperaturen stiger. Ulike plastmaterialer har tilsvarende nedbrytning med økende temperatur. Væsketemperatur er kanskje ikke den eneste varmekilden som kan påvirke trykkklassifiseringen til en plastventil – maksimal ekstern temperatur må være en del av designhensynet. I noen tilfeller kan det å ikke designe for rørledningens eksterne temperatur føre til overdreven siging på grunn av mangel på rørstøtter. PVC har en maksimal driftstemperatur på 140 °F; CPVC har et maksimum på 220 °F; PP har et maksimum på 180 °F; og PVDF-ventiler kan opprettholde et trykk på opptil 280 °F (figur 2).

I den andre enden av temperaturskalaen fungerer de fleste plastrørsystemer ganske bra i temperaturer under frysepunktet. Faktisk øker strekkfastheten i termoplastrør når temperaturen synker. Slagfastheten til de fleste plasttyper avtar imidlertid når temperaturen synker, og sprøhet oppstår i berørte rørmaterialer. Så lenge ventilene og tilstøtende rørsystem er uforstyrret, ikke truet av slag eller støt fra gjenstander, og rørene ikke mistes under håndtering, minimeres negative effekter på plastrørene.

TYPER TERMOPLASTVENTILER

Kuleventiler,tilbakeslagsventiler,sommerfuglventilerog membranventiler er tilgjengelige i alle de forskjellige termoplastmaterialene for trykkrørsystemer i klasse 80, som også har en rekke trimalternativer og tilbehør. Standard kuleventil er oftest funnet å være en ekte unionsdesign for å gjøre det mulig å fjerne ventilhuset for vedlikehold uten å forstyrre tilkoblingsrørene. Termoplastiske tilbakeslagsventiler er tilgjengelige som kuleventiler, svingventiler, y-ventiler og konusventiler. Butterflyventiler passer enkelt sammen med metallflenser fordi de samsvarer med bolthullene, boltsirklene og de generelle dimensjonene til ANSI klasse 150. Den glatte innvendige diameteren til termoplastdeler bidrar bare til den presise kontrollen av membranventiler.

Kuleventiler i PVC og CPVC produseres av flere amerikanske og utenlandske selskaper i størrelser fra 1/2 tomme til 6 tommer med muffe-, gjenge- eller flensforbindelser. Den virkelige unionskonstruksjonen til moderne kuleventiler inkluderer to muttere som skrus på huset og komprimerer elastomere tetninger mellom huset og endekoblingene. Noen produsenter har opprettholdt samme kuleventillengde og muttergjenger i flere tiår for å muliggjøre enkel utskifting av eldre ventiler uten modifikasjoner av tilstøtende rør.

Kuleventiler med elastomere tetninger av etylen-propylendienmonomer (EPDM) bør være sertifisert i henhold til NSF-61G for bruk i drikkevann. Elastomere tetninger av fluorkarbon (FKM) kan brukes som et alternativ for systemer der kjemisk kompatibilitet er viktig. FKM kan også brukes i de fleste bruksområder som involverer mineralsyrer, med unntak av hydrogenklorid, saltløsninger, klorerte hydrokarboner og petroleumsoljer.

Figur 3. En flenset kuleventil festet til en tankFigur 4. En kuleventil installert vertikaltPVC- og CPVC-kuleventiler, 1/2-tommer til 2 tommer, er et levedyktig alternativ for varmt- og kaldtvannsapplikasjoner der maksimalt støtfri vanntrykk kan være så stort som 250 psi ved 73 °F. Større kuleventiler, 2-1/2 tommer til 6 tommer, vil ha en lavere trykkklassifisering på 150 psi ved 73 °F. PP- og PVDF-kuleventiler (figur 3 og 4), som ofte brukes i kjemikalietransport, er tilgjengelige i størrelser fra 1/2-tommer til 4 tommer med muffe-, gjengede eller flensede endetilkoblinger, vanligvis klassifisert til et maksimalt støtfri vanntrykk på 150 psi ved romtemperatur.

Termoplastiske kuleventiler er avhengige av en kule med en spesifikk vekt som er mindre enn vann, slik at hvis trykket går tapt på oppstrømssiden, vil kulen synke tilbake mot tetningsflaten. Disse ventilene kan brukes i samme tjeneste som lignende plastkuleventiler fordi de ikke introduserer nye materialer i systemet. Andre typer tilbakeslagsventiler kan inkludere metallfjærer som kanskje ikke varer i korrosive miljøer.

Figur 5. En butterflyventil med elastomerforing. Plastbutterflyventilen i størrelsene 2 tommer til 24 tommer er populær for rørsystemer med større diameter. Produsenter av plastbutterflyventiler har forskjellige tilnærminger til konstruksjon og tetningsflater. Noen bruker en elastomerforing (figur 5) eller O-ring, mens andre bruker en elastomerisk belagt skive. Noen lager huset av ett materiale, men de indre, våte komponentene fungerer som systemmaterialer, noe som betyr at et polypropylenbutterflyventilhus kan inneholde en EPDM-foring og PVC-skive eller flere andre konfigurasjoner med vanlige termoplaster og elastomere tetninger.

Installasjon av en plast-spjeldventil er enkel fordi disse ventilene er produsert i wafer-stil med elastomere tetninger innebygd i huset. De krever ikke tillegg av pakning. En plast-spjeldventil er plassert mellom to motstående flenser, og må boltes fast med forsiktighet ved å øke til anbefalt boltmoment i tre trinn. Dette gjøres for å sikre en jevn tetning over overflaten og at det ikke påføres ujevn mekanisk belastning på ventilen.

Figur 6. En membranventil. Fagfolk innen metallventiler vil finne de beste plastmembranventilene med hjul- og posisjonsindikatorer kjente (figur 6). Imidlertid kan plastmembranventilen ha noen klare fordeler, inkludert de glatte innerveggene i termoplasthuset. I likhet med plastkuleventilen har brukere av disse ventilene muligheten til å installere den ekte unionsdesignen, noe som kan være spesielt nyttig for vedlikeholdsarbeid på ventilen. Eller en bruker kan velge flensforbindelser. På grunn av alle alternativene for hus- og membranmaterialer, kan denne ventilen brukes i en rekke kjemiske applikasjoner.

Som med alle ventiler, er nøkkelen til å aktivere plastventiler å bestemme driftskravene, som pneumatisk kontra elektrisk og likestrøm kontra vekselstrøm. Men med plast må designeren og brukeren også forstå hva slags miljø som vil omgi aktuatoren. Som tidligere nevnt er plastventiler et godt alternativ for korrosive situasjoner, som inkluderer eksternt korrosive miljøer. På grunn av dette er husmaterialet til aktuatorer for plastventiler en viktig faktor. Plastventilprodusenter har alternativer for å møte behovene til disse korrosive miljøene i form av plastbelagte aktuatorer eller epoksybelagte metallhus.

Som denne artikkelen viser, tilbyr plastventiler i dag alle slags alternativer for nye bruksområder og situasjoner.