Čepravplastični ventiliVčasih veljajo za poseben izdelek – prvo izbiro za ljudi, ki izdelujejo ali oblikujejo plastične cevne izdelke za industrijske sisteme ali ki morajo imeti ultra čisto opremo – na kratko, če predpostavimo, da ti ventili nimajo veliko splošnih uporab – vizija. Pravzaprav imajo današnji plastični ventili široko paleto uporab, saj se vrste materialov še naprej širijo, dobri oblikovalci, ki potrebujejo te materiale, pa pomenijo, da je vedno več načinov za uporabo teh večnamenskih orodij.

LASTNOSTI PLASTIKE

Prednosti termoplastičnih ventilov so številne – odpornost proti koroziji, kemikalijam in obrabi; gladke notranje stene; majhna teža; enostavna namestitev; dolga življenjska doba; in nižji stroški življenjskega cikla. Te prednosti so privedle do široke uporabe plastičnih ventilov v komercialnih in industrijskih aplikacijah, kot so distribucija vode, čiščenje odpadnih voda, kovinska in kemična predelava, živilska in farmacevtska industrija, elektrarne, rafinerije nafte in mo. Plastični ventili so lahko izdelani iz številnih različnih materialov, ki se uporabljajo v številnih konfiguracijah. Najpogostejši termoplastični ventili so izdelani iz polivinilklorida (PVC), kloriranega polivinilklorida (CPVC), polipropilena (PP) in poliviniliden fluorida (PVDF). PVC in CPVC ventili se običajno spajajo s cevovodnimi sistemi s spoji, ki se lepijo s topilom, ali z navojnimi in prirobničnimi konci; medtem ko PP in PVDF zahtevata spajanje komponent cevovodnega sistema s tehnologijo toplotnega, sosednjega ali elektrofuzijskega spajanja.

Termoplastični ventili so odlični v korozivnih okoljih, vendar so prav tako uporabni v splošni oskrbi z vodo, saj ne vsebujejo svinca1, so odporni proti razcinkanju in ne rjavijo. Cevni sistemi in ventili iz PVC in CPVC morajo biti preizkušeni in certificirani v skladu s standardom NSF [National Sanitation Foundation] 61 glede vplivov na zdravje, vključno z zahtevo po nizki vsebnosti svinca iz Priloge G. Izbira ustreznega materiala za korozivne tekočine se lahko izvede s posvetovanjem s proizvajalčevim priročnikom o kemični odpornosti in razumevanjem vpliva temperature na trdnost plastičnih materialov.

Čeprav ima polipropilen polovico manj trdnosti kot PVC in CPVC, ima najbolj vsestransko kemično odpornost, ker ni znanih topil. PP se dobro obnese v koncentriranih ocetni kislini in hidroksidih, primeren pa je tudi za blažje raztopine večine kislin, alkalij, soli in številnih organskih kemikalij.

PP je na voljo kot pigmentiran ali nepigmentiran (naravni) material. Naravni PP se močno razgradi zaradi ultravijoličnega (UV) sevanja, vendar so spojine, ki vsebujejo več kot 2,5 % pigmentacije saj, ustrezno UV stabilizirane.

Cevovodi iz PVDF se zaradi trdnosti PVDF, delovne temperature in kemične odpornosti na soli, močne kisline, razredčene baze in številna organska topila uporabljajo v različnih industrijskih aplikacijah, od farmacije do rudarstva. Za razliko od PP se PVDF ne razgradi na sončni svetlobi; vendar je plastika prozorna za sončno svetlobo in lahko tekočino izpostavi UV-sevanju. Medtem ko je naravna, nepigmentirana formulacija PVDF odlična za visoko čiste notranje aplikacije, bi dodajanje pigmenta, kot je rdeča barva živilske kakovosti, omogočilo izpostavljenost sončni svetlobi brez škodljivega vpliva na tekočino.

Plastični sistemi imajo pri načrtovanju izzive, kot so občutljivost na temperaturo ter toplotno raztezanje in krčenje, vendar so inženirji lahko in so že zasnovali dolgotrajne in stroškovno učinkovite cevovodne sisteme za splošna in korozivna okolja. Glavni dejavnik pri načrtovanju je, da je koeficient toplotnega raztezanja za plastiko večji od kovine – termoplastika je na primer pet- do šestkrat večja od jekla.

Pri načrtovanju cevovodnih sistemov in upoštevanju vpliva na postavitev ventilov in njihove nosilce je pri termoplastih pomemben dejavnik toplotni raztezek. Napetosti in sile, ki nastanejo zaradi toplotnega raztezanja in krčenja, je mogoče zmanjšati ali odpraviti z zagotavljanjem fleksibilnosti cevovodnih sistemov s pogostimi spremembami smeri ali uvedbo razteznih zank. Z zagotavljanjem te fleksibilnosti vzdolž cevovodnega sistema plastični ventil ne bo moral absorbirati toliko napetosti (slika 1).

Ker so termoplasti občutljivi na temperaturo, se nazivni tlak ventila zmanjšuje z naraščanjem temperature. Različni plastični materiali imajo ustrezno zmanjšanje z naraščajočo temperaturo. Temperatura tekočine morda ni edini vir toplote, ki lahko vpliva na nazivni tlak plastičnih ventilov – najvišja zunanja temperatura mora biti del načrtovanja. V nekaterih primerih lahko neupoštevanje zunanje temperature cevovoda povzroči prekomerno povešanje zaradi pomanjkanja nosilcev cevi. PVC ima najvišjo delovno temperaturo 140 °F; CPVC ima najvišjo 220 °F; PP ima najvišjo 180 °F; ventili PVDF pa lahko vzdržujejo tlak do 280 °F (slika 2).

Na drugi strani temperaturne lestvice večina plastičnih cevovodnih sistemov deluje precej dobro pri temperaturah pod lediščem. Pravzaprav se natezna trdnost termoplastičnih cevi z zniževanjem temperature poveča. Vendar pa se odpornost večine plastik na udarce z zniževanjem temperature zmanjša, v prizadetih cevovodnih materialih pa se pojavi krhkost. Dokler ventili in sosednji cevovodni sistem niso poškodovani, jih ne ogrožajo udarci ali trkanje predmetov in cev med rokovanjem ne pade, so negativni učinki na plastične cevi čim manjši.

VRSTE TERMOPLASTIČNIH VENTILOV

Kroglični ventili,povratni ventili,metuljasti ventiliMembranski ventili so na voljo v vseh različnih termoplastičnih materialih za tlačne cevovode razreda 80, ki imajo tudi številne možnosti obrob in dodatkov. Standardni kroglični ventil je najpogosteje prava uvodna zasnova, ki olajša odstranitev telesa ventila za vzdrževanje brez motenj v priključnih ceveh. Termoplastični nepovratni ventili so na voljo kot kroglični, nihajni, Y-oblikovani in stožčasti. Metuljasti ventili se enostavno ujemajo s kovinskimi prirobnicami, ker ustrezajo luknjam za vijake, krogom vijakov in celotnim dimenzijam razreda ANSI 150. Gladek notranji premer termoplastičnih delov le še prispeva k natančnemu krmiljenju membranskih ventilov.

Kroglične ventile iz PVC in CPVC proizvaja več ameriških in tujih podjetij v velikostih od 1/2 palca do 6 palcev z vtičnimi, navojnimi ali prirobničnimi priključki. Prava unijska zasnova sodobnih krogličnih ventilov vključuje dve matici, ki se privijeta na telo in stisneta elastomerna tesnila med telesom in končnimi priključki. Nekateri proizvajalci že desetletja ohranjajo enako dolžino namestitve krogličnih ventilov in navoje matic, da bi omogočili enostavno zamenjavo starejših ventilov brez spreminjanja sosednjih cevi.

Krogelni ventili z elastomernimi tesnili iz etilen propilen dien monomera (EPDM) morajo biti certificirani po NSF-61G za uporabo v pitni vodi. Elastomerna tesnila iz fluoroogljika (FKM) se lahko uporabljajo kot alternativa za sisteme, kjer je pomembna kemična združljivost. FKM se lahko uporablja tudi v večini aplikacij, ki vključujejo mineralne kisline, z izjemo vodikovega klorida, solnih raztopin, kloriranih ogljikovodikov in naftnih olj.

Slika 3. Prirobnični kroglični ventil, pritrjen na rezervoar. Slika 4. Navpično nameščen kroglični nepovratni ventil. Krogelni ventili iz PVC in CPVC, premera od 1/2 palca do 2 palca, so primerna možnost za uporabo v sistemih s toplo in hladno vodo, kjer je lahko največji nešokantni vodni tlak do 250 psi pri 73 °F. Večji kroglični ventili, premera od 2-1/2 palca do 6 palcev, imajo nižji nazivni tlak 150 psi pri 73 °F. Krogelni ventili iz PP in PVDF (sliki 3 in 4), ki se pogosto uporabljajo pri transportu kemikalij in so na voljo v velikostih od 1/2 palca do 4 palcev z vtičnico, navojnimi ali prirobničnimi priključki, so običajno ocenjeni na največji nešokantni vodni tlak 150 psi pri sobni temperaturi.

Termoplastični kroglični nepovratni ventili se zanašajo na kroglo z manjšo specifično težo kot voda, tako da se v primeru izgube tlaka na gorvodni strani krogla pogrezne nazaj ob tesnilno površino. Te ventile je mogoče uporabljati v enakih namenih kot podobne plastične kroglične ventile, ker v sistem ne vnašajo novih materialov. Druge vrste nepovratnih ventilov lahko vključujejo kovinske vzmeti, ki morda ne bodo vzdržale v korozivnih okoljih.

Slika 5. Loputasta loputa z elastomerno oblogo Plastična loputasta loputa v velikostih od 2 do 24 palcev je priljubljena za cevovodne sisteme večjega premera. Proizvajalci plastičnih loputastih loput imajo različne pristope k konstrukciji in tesnilnim površinam. Nekateri uporabljajo elastomerno oblogo (slika 5) ali O-obroč, drugi pa disk z elastomerno prevleko. Nekateri izdelajo telo iz enega materiala, vendar notranje, mokre komponente služijo kot sistemski materiali, kar pomeni, da lahko telo polipropilenske loputaste lopute vsebuje EPDM oblogo in PVC disk ali več drugih konfiguracij s pogosto najdenimi termoplasti in elastomernimi tesnili.

Namestitev plastične loputaste lopute je preprosta, saj so ti ventili izdelani v obliki oblate z elastomernimi tesnili, vgrajenimi v ohišje. Ne potrebujejo dodanega tesnila. Plastična loputa, nameščena med dvema prirobnicama, mora biti pri privijanju previdno, tako da se vijaki privijajo v treh stopnjah do priporočenega navora. To se naredi zato, da se zagotovi enakomerno tesnjenje po površini in da se na ventil ne izvaja neenakomerna mehanska obremenitev.

Slika 6. Membranski ventil Strokovnjaki za kovinske ventile bodo spoznali vrhunske plastične membranske ventile s kolescem in indikatorji položaja (slika 6); vendar ima plastični membranski ventil nekaj izrazitih prednosti, vključno z gladkimi notranjimi stenami termoplastičnega ohišja. Podobno kot plastični kroglični ventil imajo uporabniki teh ventilov možnost namestitve prave union zasnove, kar je lahko še posebej uporabno za vzdrževalna dela na ventilu. Lahko pa izbere tudi prirobnične priključke. Zaradi vseh možnosti materialov ohišja in membrane se ta ventil lahko uporablja v različnih kemičnih aplikacijah.

Kot pri vsakem ventilu je ključnega pomena za aktiviranje plastičnih ventilov določitev obratovalnih zahtev, kot so pnevmatski ali električni tok ter enosmerni ali izmenični tok. Pri plastičnih ventilih pa morata tako oblikovalec kot uporabnik razumeti tudi, kakšno okolje bo obdajalo aktuator. Kot smo že omenili, so plastični ventili odlična možnost za korozivne situacije, ki vključujejo zunanja korozivna okolja. Zaradi tega je material ohišja aktuatorjev za plastične ventile pomemben dejavnik. Proizvajalci plastičnih ventilov imajo na voljo možnosti za izpolnjevanje potreb teh korozivnih okolij v obliki aktuatorjev, prevlečenih s plastiko, ali kovinskih ohišij, prevlečenih z epoksi smolo.

Kot kaže ta članek, plastični ventili danes ponujajo najrazličnejše možnosti za nove aplikacije in situacije.