Obwohl Kunststoffventile manchmal als Spezialprodukt angesehen werden – eine erste Wahl für diejenigen, die Kunststoff-Rohrleitungsprodukte für industrielle Systeme herstellen oder entwickeln oder die über ultrareine Geräte verfügen müssen –, ist die Annahme, dass diese Ventile nicht viele allgemeine Verwendungszwecke haben, kurz. gesichtet.Tatsächlich haben Kunststoffventile heute ein breites Anwendungsspektrum, da die zunehmenden Arten von Materialien und gute Designer, die diese Materialien benötigen, immer mehr Möglichkeiten zur Verwendung dieser vielseitigen Werkzeuge bedeuten.
EIGENSCHAFTEN DES KUNSTSTOFFS
Die Vorteile thermoplastischer Ventile sind vielfältig – Korrosions-, Chemikalien- und Abriebfestigkeit;glatte Innenwände;Leicht;erleichterte Installation;lange Lebenserwartung;und geringere Lebenszykluskosten.Diese Vorteile haben zu einer breiten Akzeptanz von Kunststoffventilen in kommerziellen und industriellen Anwendungen geführt, wie z. B. in der Wasserverteilung, Abwasserbehandlung, Metall- und chemischen Verarbeitung, Lebensmittel und Pharmazie, Kraftwerken, Ölraffinerien und mehr.
Kunststoffventile können aus einer Reihe unterschiedlicher Materialien hergestellt werden, die in einer Reihe von Konfigurationen verwendet werden.Die gebräuchlichsten thermoplastischen Ventile bestehen aus Polyvinylchlorid (PVC), chloriertem Polyvinylchlorid (CPVC), Polypropylen (PP) und Polyvinylidenfluorid (PVDF).PVC- und CPVC-Ventile werden üblicherweise durch lösungsmittelzementierte Muffenenden oder Gewinde- und Flanschenden mit Rohrleitungssystemen verbunden;wohingegen PP und PVDF eine Verbindung von Rohrleitungssystemkomponenten erfordern, entweder durch Wärme-, Stumpf- oder Elektroschmelztechnologien.
Thermoplastische Ventile zeichnen sich in korrosiven Umgebungen aus, sind aber ebenso nützlich im allgemeinen Wasserbetrieb, da sie bleifrei1, entzinkungsbeständig und nicht rostend sind.PVC- und CPVC-Rohrleitungssysteme und -ventile sollten gemäß NSF [National Sanitation Foundation]-Standard 61 auf gesundheitliche Auswirkungen getestet und zertifiziert werden, einschließlich der Anforderung für geringen Bleianteil für Anhang G. Die Auswahl des richtigen Materials für korrosive Flüssigkeiten kann anhand der Chemikalienbeständigkeit des Herstellers vorgenommen werden Führung und Verständnis der Auswirkungen, die die Temperatur auf die Festigkeit von Kunststoffmaterialien haben wird.
Obwohl Polypropylen nur halb so stark ist wie PVC und CPVC, hat es die vielseitigste chemische Beständigkeit, da es keine bekannten Lösungsmittel gibt.PP eignet sich gut für konzentrierte Essigsäuren und Hydroxide und eignet sich auch für mildere Lösungen der meisten Säuren, Laugen, Salze und vieler organischer Chemikalien.
PP ist als pigmentiertes oder unpigmentiertes (natürliches) Material erhältlich.Natürliches PP wird durch ultraviolette (UV) Strahlung stark abgebaut, aber Verbindungen, die mehr als 2,5 % Rußpigmentierung enthalten, sind ausreichend UV-stabilisiert.
PVDF-Rohrleitungssysteme werden aufgrund der Festigkeit, der Betriebstemperatur und der chemischen Beständigkeit von PVDF gegenüber Salzen, starken Säuren, verdünnten Basen und vielen organischen Lösungsmitteln in einer Vielzahl industrieller Anwendungen von der Pharmazie bis zum Bergbau eingesetzt.Im Gegensatz zu PP wird PVDF nicht durch Sonnenlicht abgebaut;Der Kunststoff ist jedoch für Sonnenlicht transparent und kann die Flüssigkeit UV-Strahlung aussetzen.Während eine natürliche, unpigmentierte PVDF-Formulierung hervorragend für hochreine Anwendungen im Innenbereich geeignet ist, würde die Zugabe eines Pigments, wie z. B. eines Lebensmittelrots, eine Sonneneinstrahlung ohne nachteilige Auswirkungen auf das flüssige Medium ermöglichen.
Kunststoffsysteme haben konstruktive Herausforderungen, wie z. B. Empfindlichkeit gegenüber Temperatur und Wärmeausdehnung und -kontraktion, aber Ingenieure können und haben langlebige, kostengünstige Rohrleitungssysteme für allgemeine und korrosive Umgebungen entwickelt.Der wichtigste Konstruktionsaspekt ist, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kunststoff größer ist als der von Metall – Thermoplast ist beispielsweise fünf- bis sechsmal so hoch wie der von Stahl.
Bei der Konstruktion von Rohrleitungssystemen und der Berücksichtigung der Auswirkungen auf die Platzierung von Ventilen und Ventilhalterungen ist die thermische Dehnung ein wichtiger Aspekt bei Thermoplasten.Spannungen und Kräfte, die aus thermischer Ausdehnung und Kontraktion resultieren, können reduziert oder eliminiert werden, indem die Rohrleitungssysteme durch häufige Richtungsänderungen oder das Einführen von Dehnungsschleifen flexibel gemacht werden.Durch Bereitstellung dieser Flexibilität entlang des Rohrleitungssystems muss das Kunststoffventil nicht so viel Spannung aufnehmen
Da Thermoplaste temperaturempfindlich sind, nimmt die Druckstufe eines Ventils mit steigender Temperatur ab.Unterschiedliche Kunststoffmaterialien weisen bei erhöhter Temperatur eine entsprechende Leistungsminderung auf.Die Flüssigkeitstemperatur ist möglicherweise nicht die einzige Wärmequelle, die den Nenndruck eines Kunststoffventils beeinflussen kann – die maximale Außentemperatur muss Teil der Konstruktionsüberlegung sein.In einigen Fällen kann eine nicht auf die Außentemperatur der Rohrleitung ausgelegte Auslegung zu einem übermäßigen Durchhängen aufgrund fehlender Rohrhalterungen führen.PVC hat eine maximale Betriebstemperatur von 140 °F;CPVC hat ein Maximum von 220 ° F;PP hat maximal 180 °F;und PVDF-Ventile können einen Druck von bis zu 280 °F aufrechterhalten
Am anderen Ende der Temperaturskala funktionieren die meisten Kunststoff-Rohrleitungssysteme recht gut bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt.Tatsächlich nimmt die Zugfestigkeit bei thermoplastischen Rohren zu, wenn die Temperatur abnimmt.Die Schlagfestigkeit der meisten Kunststoffe nimmt jedoch mit sinkender Temperatur ab, und betroffene Rohrleitungsmaterialien werden spröde.Solange die Ventile und das angrenzende Rohrleitungssystem ungestört sind, nicht durch Schläge oder Stöße von Gegenständen gefährdet werden und die Rohrleitung während der Handhabung nicht fallen gelassen wird, werden nachteilige Auswirkungen auf die Kunststoffrohrleitung minimiert.
ARTEN VON THERMOPLASTISCHEN VENTILEN
Kugelhähne, Rückschlagventile, Absperrklappen und Membranventile sind in jedem der verschiedenen thermoplastischen Materialien für Schedule 80-Druckleitungssysteme erhältlich, die auch eine Vielzahl von Trimming-Optionen und Zubehör haben.Das Standard-Kugelventil wird am häufigsten als ein echtes Verbindungsdesign gefunden, um das Entfernen des Ventilkörpers für die Wartung ohne Unterbrechung der Verbindungsleitungen zu erleichtern.Rückschlagventile aus thermoplastischem Kunststoff sind als Kugelrückschlagventile, Rückschlagklappen, Y-Rückschlagventile und Kegelrückschlagventile erhältlich.Absperrklappen passen problemlos zu Metallflanschen, da sie den Bolzenlöchern, Lochkreisen und Gesamtabmessungen der ANSI-Klasse 150 entsprechen. Der glatte Innendurchmesser von thermoplastischen Teilen trägt nur zur präzisen Steuerung von Membranventilen bei.
Kugelhähne aus PVC und CPVC werden von mehreren US-amerikanischen und ausländischen Unternehmen in den Größen 1/2 Zoll bis 6 Zoll mit Muffen-, Gewinde- oder Flanschanschlüssen hergestellt.Das True-Union-Design moderner Kugelhähne umfasst zwei Muttern, die auf das Gehäuse geschraubt werden und Elastomerdichtungen zwischen dem Gehäuse und den Endanschlüssen zusammendrücken.Einige Hersteller haben jahrzehntelang die gleichen Einbaulängen und Muttergewinde von Kugelhähnen beibehalten, um einen einfachen Austausch älterer Ventile ohne Änderung der angrenzenden Rohrleitungen zu ermöglichen.
Kugelhähne mit Elastomerdichtungen aus Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM) sollten für den Einsatz in Trinkwasser nach NSF-61G zertifiziert sein.Elastomerdichtungen aus Fluorkohlenstoff (FKM) können als Alternative für Systeme verwendet werden, bei denen die chemische Kompatibilität ein Problem darstellt.FKM kann auch in den meisten Anwendungen mit Mineralsäuren verwendet werden, mit Ausnahme von Chlorwasserstoff, Salzlösungen, chlorierten Kohlenwasserstoffen und Mineralölen.
PVC- und CPVC-Kugelhähne, 1/2 Zoll bis 2 Zoll, sind eine praktikable Option für Heiß- und Kaltwasseranwendungen, bei denen die maximale stoßfreie Wasserversorgung bis zu 250 psi bei 73 °F betragen kann.Größere Kugelhähne von 2-1/2 Zoll bis 6 Zoll haben einen niedrigeren Nenndruck von 150 psi bei 73 °F.PP- und PVDF-Kugelhähne (Abbildungen 3 und 4), die üblicherweise in der chemischen Förderung verwendet werden und in den Größen 1/2 Zoll bis 4 Zoll mit Muffen-, Gewinde- oder Flanschendanschlüssen erhältlich sind, sind üblicherweise für eine maximale stoßfreie Wasserversorgung von ausgelegt 150 psi bei Umgebungstemperatur.
Kugelrückschlagventile aus thermoplastischem Kunststoff beruhen auf einer Kugel mit einem geringeren spezifischen Gewicht als Wasser, sodass die Kugel bei einem Druckverlust auf der stromaufwärtigen Seite gegen die Dichtfläche zurücksinkt.Diese Ventile können im selben Service wie ähnliche Kunststoff-Kugelhähne verwendet werden, da sie keine neuen Materialien in das System einführen.Andere Arten von Rückschlagventilen können Metallfedern enthalten, die in korrosiven Umgebungen möglicherweise nicht halten.
Die Absperrklappe aus Kunststoff in den Größen 2 Zoll bis 24 Zoll ist beliebt für Rohrleitungssysteme mit größerem Durchmesser.Hersteller von Absperrklappen aus Kunststoff gehen unterschiedliche Wege in Bezug auf Konstruktion und Dichtflächen.Einige verwenden eine elastomere Auskleidung (Abbildung 5) oder einen O-Ring, während andere eine mit Elastomer beschichtete Scheibe verwenden.Einige stellen das Gehäuse aus einem Material her, aber die internen, benetzten Komponenten dienen als Systemmaterialien, was bedeutet, dass ein Polypropylen-Absperrklappengehäuse eine EPDM-Auskleidung und eine PVC-Scheibe oder mehrere andere Konfigurationen mit häufig vorkommenden Thermoplasten und elastomeren Dichtungen enthalten kann.
Die Installation einer Absperrklappe aus Kunststoff ist unkompliziert, da diese Ventile im Wafer-Stil mit in das Gehäuse integrierten Elastomerdichtungen hergestellt werden.Sie erfordern keine zusätzliche Dichtung.Die Verschraubung einer Absperrklappe aus Kunststoff, die zwischen zwei Gegenflansche gesetzt wird, muss mit Vorsicht gehandhabt werden, indem in drei Stufen auf das empfohlene Schraubendrehmoment erhöht wird.Dies geschieht, um eine gleichmäßige Abdichtung über die Oberfläche sicherzustellen und dass keine ungleichmäßige mechanische Belastung auf das Ventil ausgeübt wird.
Metallarmaturen-Profis sind die Spitzenwerke der Kunststoff-Membranventile mit Rad- und Stellungsanzeige vertraut (Bild 6);das Kunststoff-Membranventil kann jedoch einige deutliche Vorteile aufweisen, einschließlich der glatten Innenwände des thermoplastischen Körpers.Ähnlich wie beim Kunststoff-Kugelhahn haben Anwender dieser Ventile die Möglichkeit, das True-Union-Design zu installieren, was besonders bei Wartungsarbeiten am Ventil nützlich sein kann.Oder ein Benutzer kann Flanschverbindungen auswählen.Aufgrund aller Optionen für Gehäuse- und Membranmaterialien kann dieses Ventil in einer Vielzahl chemischer Anwendungen eingesetzt werden.
Wie bei jedem Ventil liegt der Schlüssel zum Betätigen von Kunststoffventilen in der Bestimmung der Betriebsanforderungen, wie z. B. pneumatisch gegenüber elektrisch und Gleichstrom gegenüber Wechselstrom.Bei Kunststoff müssen der Designer und der Benutzer jedoch auch verstehen, welche Art von Umgebung den Aktuator umgeben wird.Wie bereits erwähnt, sind Kunststoffventile eine großartige Option für korrosive Situationen, zu denen auch von außen korrosive Umgebungen gehören.Aus diesem Grund ist das Gehäusematerial von Stellantrieben für Kunststoffventile ein wichtiger Aspekt.Hersteller von Kunststoffventilen haben Optionen, um die Anforderungen dieser korrosiven Umgebungen in Form von kunststoffbeschichteten Stellantrieben oder epoxidbeschichteten Metallgehäusen zu erfüllen.
Wie dieser Artikel zeigt, bieten Kunststoffventile heute vielfältige Möglichkeiten für neue Anwendungen und Situationen
Postzeit: 30. Juli 2020