Bárműanyag szelepeknéha speciális terméknek tekintik – az első választás azoknak, akik ipari rendszerekhez műanyag csővezeték-termékeket gyártanak vagy terveznek, vagy akiknek ultratiszta berendezésekre van szükségük –, röviden feltételezve, hogy ezeknek a szelepeknek nincs sok általános felhasználási módjuk – látás. Valójában a mai műanyag szelepek széleskörű felhasználási lehetőségekkel rendelkeznek, mivel az anyagtípusok folyamatosan bővülnek, és a jó tervezők, akiknek ezekre az anyagokra van szükségük, azt jelentik, hogy egyre több módja van ezeknek a multifunkcionális eszközöknek a használatára.

A MŰANYAG TULAJDONSÁGAI

A hőre lágyuló műanyag szelepek előnyei széleskörűek – korrózió-, vegyszer- és kopásállóság; sima belső falak; könnyű súly; könnyű beszerelhetőség; hosszú élettartam; és alacsonyabb életciklus-költségek. Ezek az előnyök a műanyag szelepek széles körű elfogadottságához vezettek kereskedelmi és ipari alkalmazásokban, mint például a vízellátás, szennyvíztisztítás, fém- és vegyipari feldolgozás, élelmiszer- és gyógyszeripar, erőművek, olajfinomítók és más iparágak. A műanyag szelepek számos különböző anyagból gyárthatók, számos konfigurációban. A leggyakoribb hőre lágyuló műanyag szelepek polivinil-kloridból (PVC), klórozott polivinil-kloridból (CPVC), polipropilénből (PP) és polivinilidén-fluoridból (PVDF) készülnek. A PVC és CPVC szelepeket általában oldószeres cementálású tokos végekkel vagy menetes és peremes végekkel csatlakoztatják a csőrendszerekhez; míg a PP és PVDF szelepek a csőrendszer alkatrészeinek összekapcsolását igénylik, akár hő-, akár tompa-, akár elektrofúziós technológiával.

A hőre lágyuló műanyag szelepek kiválóan teljesítenek korrozív környezetben, de ugyanolyan hasznosak az általános vízellátásban is, mivel ólommentesek1, cinkkiválásállóak és nem rozsdásodnak. A PVC és CPVC csőrendszereket és szelepeket az NSF [National Sanitation Foundation] 61. szabványa szerint kell tesztelni és tanúsítani az egészségügyi hatások tekintetében, beleértve a G. mellékletben szereplő alacsony ólomtartalmú követelményt is. A korrozív folyadékokhoz megfelelő anyag kiválasztásához a gyártó kémiai ellenállási útmutatóját kell figyelembe venni, és meg kell érteni, hogy a hőmérséklet milyen hatással lesz a műanyagok szilárdságára.

Bár a polipropilén szilárdsága fele akkora, mint a PVC és a CPVC, mégis a legsokoldalúbb vegyi ellenállással rendelkezik, mivel nincsenek ismert oldószerei. A PP jól teljesít tömény ecetsavakban és hidroxidokban, és alkalmas a legtöbb sav, lúg, só és számos szerves vegyi anyag enyhébb oldataihoz is.

A PP pigmentált vagy pigmentálatlan (természetes) anyagként kapható. A természetes PP-t az ultraibolya (UV) sugárzás súlyosan lebontja, de a 2,5%-nál több korompigmentet tartalmazó vegyületek megfelelően UV-stabilizáltak.

A PVDF csőrendszereket számos ipari alkalmazásban használják a gyógyszeripartól a bányászatig, mivel a PVDF szilárdsága, üzemi hőmérséklete és kémiai ellenállása van a sókkal, erős savakkal, híg bázisokkal és számos szerves oldószerrel szemben. A PP-vel ellentétben a PVDF-et nem bomlik le a napfény hatására; azonban a műanyag átlátszó a napfény számára, és a folyadékot UV-sugárzásnak teheti ki. Míg a PVDF természetes, pigment nélküli összetétele kiválóan alkalmas nagy tisztaságú, beltéri alkalmazásokhoz, egy pigment, például egy élelmiszeripari minőségű vörös hozzáadása lehetővé teszi a napfénynek való kitettséget a folyadék közegének káros befolyásolása nélkül.

A műanyag rendszerek tervezési kihívásokkal járnak, mint például a hőmérséklettel, hőtágulással és -összehúzódással szembeni érzékenység, de a mérnökök képesek és terveztek is már tartós, költséghatékony csővezeték-rendszereket általános és korrozív környezetekre. A fő tervezési szempont az, hogy a műanyagok hőtágulási együtthatója nagyobb, mint a fémeké – a hőre lágyuló műanyagok például ötször-hatszorosa az acélénak.

A csővezeték-rendszerek tervezésekor, figyelembe véve a szelepek elhelyezésére és a szeleptámaszokra gyakorolt ​​hatást, a hőre lágyuló műanyagok esetében fontos szempont a hőnyúlás. A hőtágulásból és -összehúzódásból eredő feszültségek és erők csökkenthetők vagy kiküszöbölhetők a csővezeték-rendszerek rugalmasságának biztosításával, gyakori irányváltásokkal vagy tágulási hurkok bevezetésével. Azáltal, hogy ezt a rugalmasságot biztosítják a csővezeték-rendszer mentén, a műanyag szelepnek nem kell annyi feszültséget elnyelnie (1. ábra).

Mivel a hőre lágyuló műanyagok érzékenyek a hőmérsékletre, a szelep nyomásbesorolása a hőmérséklet emelkedésével csökken. A különböző műanyagok a hőmérséklet növekedésével ennek megfelelően csökkennek. A folyadék hőmérséklete nem feltétlenül az egyetlen hőforrás, amely befolyásolhatja a műanyag szelepek nyomásbesorolását – a maximális külső hőmérsékletet a tervezési szempontok részeként kell figyelembe venni. Bizonyos esetekben, ha a csővezeték külső hőmérsékletét nem veszik figyelembe, az a cső alátámasztásának hiánya miatt túlzott megereszkedést okozhat. A PVC maximális üzemi hőmérséklete 140°F; a CPVC maximális üzemi hőmérséklete 220°F; a PP maximálisan 180°F; a PVDF szelepek pedig akár 280°F nyomást is képesek fenntartani (2. ábra).

A hőmérsékleti skála másik végén a legtöbb műanyag csőrendszer fagypont alatti hőmérsékleten is jól működik. Valójában a hőre lágyuló műanyag csövek szakítószilárdsága a hőmérséklet csökkenésével növekszik. A legtöbb műanyag ütésállósága azonban a hőmérséklet csökkenésével csökken, és az érintett csővezeték-anyagok rideggé válnak. Amíg a szelepek és a csatlakozó csőrendszer nem sérülnek, nem veszélyeztetik őket ütések vagy tárgyak lökdösődése, és a csővezeték nem ejtődik le kezelés közben, a műanyag csövekre gyakorolt ​​káros hatások minimálisak.

Termoplasztikus szelepek típusai

Gömbcsapok,visszacsapó szelepek,pillangószelepekA 80-as osztályú nyomáscsőrendszerekhez való membránszelepek a különböző hőre lágyuló anyagok mindegyikében kaphatók, amelyek számos kiegészítő opcióval és tartozékkal is rendelkeznek. A standard gömbcsap leggyakrabban valódi csatlakozó kialakítású, hogy megkönnyítse a szeleptest eltávolítását karbantartás céljából a csatlakozó csővezetékek megbontása nélkül. A hőre lágyuló visszacsapó szelepek golyós, lengő, Y és kúpos visszacsapó szelepként kaphatók. A pillangószelepek könnyen illeszkednek a fém karimákhoz, mivel megfelelnek az ANSI 150-es osztályú csavarfuratoknak, csavarköröknek és teljes méreteknek. A hőre lágyuló alkatrészek sima belső átmérője csak hozzájárul a membránszelepek pontos szabályozásához.

Számos amerikai és külföldi vállalat gyárt PVC és CPVC gömbcsapokat 1/2 hüvelyktől 6 hüvelykig terjedő méretekben, tokos, menetes vagy peremes csatlakozással. A modern gömbcsapok valódi csatlakozó kialakítása két anyát tartalmaz, amelyek a házra csavarozódnak, elasztomer tömítéseket préselve a ház és a végcsatlakozók között. Egyes gyártók évtizedek óta ugyanazt a gömbcsap fektetési hosszát és anyamenetét tartják fenn, hogy a régebbi szelepek könnyen cserélhetők legyenek a csatlakozó csövek módosítása nélkül.

Az etilén-propilén-dién monomer (EPDM) elasztomer tömítéssel ellátott gömbcsapoknak NSF-61G szabvány szerinti tanúsítvánnyal kell rendelkezniük ivóvízben való használatra. A fluorozott szénhidrogén (FKM) elasztomer tömítések alternatívaként használhatók olyan rendszerekben, ahol a kémiai kompatibilitás fontos. Az FKM a legtöbb ásványi savakat tartalmazó alkalmazásban is használható, kivéve a hidrogén-kloridot, a sóoldatokat, a klórozott szénhidrogéneket és a kőolajolajokat.

3. ábra. Tartályhoz rögzített karimás golyóscsap4. ábra. Függőlegesen felszerelt golyós visszacsapó szelepA 1/2 hüvelyktől 2 hüvelykig terjedő PVC és CPVC golyóscsapok életképes megoldást jelentenek meleg és hideg vizes alkalmazásokhoz, ahol a maximális lökésmentes vízellátás akár 250 psi is lehet 73°F-on. A nagyobb, 2-1/2 hüvelyktől 6 hüvelykig terjedő golyósszelepek alacsonyabb, 150 psi nyomásbesorolással rendelkeznek 73°F-on. A vegyi anyagok szállításában gyakran használt PP és PVDF golyósszelepek (3. és 4. ábra), amelyek 1/2 hüvelyktől 4 hüvelykig terjedő méretben kaphatók, csatlakozóhüvelyes, menetes vagy peremes csatlakozásokkal, általában 150 psi maximális lökésmentes vízellátásra vannak méretezve környezeti hőmérsékleten.

A hőre lágyuló golyós visszacsapó szelepek egy olyan golyón alapulnak, amelynek fajsúlya kisebb, mint a vízé, így ha a nyomásveszteség a felső oldalon csökken, a golyó visszasüllyed a tömítőfelületre. Ezek a szelepek ugyanabban a feladatban használhatók, mint a hasonló műanyag golyósszelepek, mivel nem visznek be új anyagokat a rendszerbe. Más típusú visszacsapó szelepek fémrugókat is tartalmazhatnak, amelyek nem biztos, hogy korrozív környezetben bírják.

5. ábra. Pillangószelep elasztomer bélésselA 2 hüvelyktől 24 hüvelykig terjedő műanyag pillangószelepek népszerűek a nagyobb átmérőjű csővezetékrendszerekben. A műanyag pillangószelepek gyártói eltérő megközelítéseket alkalmaznak a konstrukció és a tömítőfelületek tekintetében. Egyesek elasztomer bélést (5. ábra) vagy O-gyűrűt használnak, míg mások elasztomer bevonatú tárcsát. Egyesek egyetlen anyagból gyártják a házat, de a belső, nedvesített alkatrészek szolgálnak rendszeranyagként, ami azt jelenti, hogy a polipropilén pillangószelep test tartalmazhat EPDM bélést és PVC tárcsát, vagy számos más konfigurációt, általánosan megtalálható hőre lágyuló műanyagokkal és elasztomer tömítésekkel.

A műanyag pillangószelep beszerelése egyszerű, mivel ezek a szelepek lapka alakúra készülnek, és a házba elasztomer tömítések vannak beépítve. Nem igényelnek tömítést. Két illeszkedő karima között elhelyezett műanyag pillangószelep felcsavarozását óvatosan kell kezelni, három lépésben növelve az ajánlott csavarnyomatékot. Ez azért van így, hogy a felületen egyenletes tömítés legyen, és ne érje egyenetlen mechanikai igénybevétel a szelepet.

6. ábra. MembránszelepA fémszelep-szakemberek számára ismerősek lehetnek a kerékkel és helyzetjelzőkkel ellátott műanyag membránszelepek (6. ábra); azonban a műanyag membránszelepnek vannak bizonyos előnyei is, beleértve a hőre lágyuló műanyag test sima belső falait. A műanyag gömbcsaphoz hasonlóan ezeknek a szelepeknek a felhasználóinak lehetőségük van valódi csatlakozó kialakítást beszerelni, ami különösen hasznos lehet a szelep karbantartási munkái során. Vagy a felhasználó választhat karimás csatlakozást. A test- és membránanyagok sokféleségének köszönhetően ez a szelep számos vegyipari alkalmazásban használható.

Mint minden szelepnél, a műanyag szelepek működtetésének kulcsa a működési követelmények meghatározása, például a pneumatikus vagy elektromos, valamint az egyenáramú vagy váltóáramú tápellátás. A műanyagok esetében azonban a tervezőnek és a felhasználónak azt is meg kell értenie, hogy milyen környezet veszi körül a működtetőt. Mint korábban említettük, a műanyag szelepek nagyszerű választást jelentenek korrozív helyzetekben, amelyek magukban foglalják a külsőleg korrozív környezeteket is. Emiatt a műanyag szelepek működtetőinek házanyaga fontos szempont. A műanyag szelepgyártók műanyaggal bevont működtetők vagy epoxigyantával bevont fémházak formájában kínálnak lehetőségeket ezen korrozív környezetek igényeinek kielégítésére.

Ahogy ez a cikk is mutatja, a műanyag szelepek ma már mindenféle lehetőséget kínálnak új alkalmazásokhoz és helyzetekhez.