การขยายตัวของวาล์วพลาสติก

แม้ว่าบางครั้งวาล์วพลาสติกจะถูกมองว่าเป็นผลิตภัณฑ์พิเศษ—ตัวเลือกอันดับต้น ๆ ของผู้ที่ทำหรือออกแบบผลิตภัณฑ์ท่อพลาสติกสำหรับระบบอุตสาหกรรมหรือผู้ที่ต้องมีอุปกรณ์ที่สะอาดเป็นพิเศษ—สมมติว่าวาล์วเหล่านี้ไม่ได้ใช้งานทั่วไปมากนัก - สายตาในความเป็นจริง วาล์วพลาสติกในปัจจุบันมีการใช้งานที่หลากหลายเนื่องจากประเภทของวัสดุที่เพิ่มขึ้นและนักออกแบบที่ดีที่ต้องการวัสดุเหล่านั้นหมายถึงวิธีการใช้เครื่องมืออเนกประสงค์เหล่านี้มากขึ้นเรื่อยๆ

คุณสมบัติของพลาสติก

ข้อดีของเทอร์โมพลาสติกวาล์วคือกว้าง—ทนต่อการกัดกร่อน สารเคมี และการขัดถู;ผนังภายในเรียบน้ำหนักเบาความสะดวกในการติดตั้งอายุขัยยืนยาวและลดค่าใช้จ่ายตลอดอายุการใช้งานข้อได้เปรียบเหล่านี้นำไปสู่การยอมรับอย่างกว้างขวางของวาล์วพลาสติกในการใช้งานเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรม เช่น การจ่ายน้ำ การบำบัดน้ำเสีย การแปรรูปโลหะและเคมี อาหารและยา โรงไฟฟ้า โรงกลั่นน้ำมัน และอื่นๆ

วาล์วพลาสติกสามารถผลิตได้จากวัสดุต่างๆ ที่ใช้ในการกำหนดค่าต่างๆวาล์วเทอร์โมพลาสติกส่วนใหญ่ทำจากโพลีไวนิลคลอไรด์ (PVC) คลอรีนโพลิไวนิลคลอไรด์ (CPVC) โพลิโพรพิลีน (PP) และโพลีไวนิลลิดีนฟลูออไรด์ (PVDF)วาล์ว PVC และ CPVC มักเชื่อมต่อกับระบบท่อโดยใช้ปลายซ็อกเก็ตประสานตัวทำละลาย หรือปลายเกลียวและหน้าแปลนในขณะที่ PP และ PVDF จำเป็นต้องเชื่อมต่อส่วนประกอบของระบบท่อ ไม่ว่าจะด้วยเทคโนโลยีความร้อน ก้น หรืออิเล็กโทรฟิวชัน

วาล์วเทอร์โมพลาสติกเป็นเลิศในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน แต่ก็มีประโยชน์เช่นเดียวกับการบริการน้ำทั่วไปเพราะไร้สารตะกั่ว1 ทนต่อการ dezincification และไม่เป็นสนิมระบบท่อและวาล์ว PVC และ CPVC ควรได้รับการทดสอบและรับรองตามมาตรฐาน NSF [มูลนิธิสุขาภิบาลแห่งชาติ] มาตรฐาน 61 สำหรับผลกระทบต่อสุขภาพ รวมถึงข้อกำหนดตะกั่วต่ำสำหรับภาคผนวก G การเลือกวัสดุที่เหมาะสมสำหรับของเหลวที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสามารถจัดการได้โดยการปรึกษากับผู้ผลิตที่ทนต่อสารเคมี เป็นแนวทางและทำความเข้าใจผลกระทบที่อุณหภูมิจะมีต่อความแข็งแรงของวัสดุพลาสติก

แม้ว่าโพรพิลีนจะมีความแข็งแรงเพียงครึ่งเดียวของ PVC และ CPVC แต่ก็มีความทนทานต่อสารเคมีได้หลากหลายที่สุด เนื่องจากไม่มีตัวทำละลายที่รู้จักPP ทำงานได้ดีในกรดอะซิติกเข้มข้นและไฮดรอกไซด์ และยังเหมาะสำหรับสารละลายที่อ่อนกว่าของกรด ด่าง เกลือ และสารเคมีอินทรีย์หลายชนิด

PP สามารถใช้ได้เป็นวัสดุที่มีสีหรือไม่มีสี (ธรรมชาติ)PP ธรรมชาติถูกย่อยสลายอย่างรุนแรงโดยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) แต่สารประกอบที่มีคาร์บอนแบล็คมากกว่า 2.5% จะทำให้รังสียูวีมีความเสถียรเพียงพอ

ระบบท่อ PVDF ใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ ตั้งแต่ยาจนถึงเหมืองแร่ เนื่องจาก PVDF มีความแข็งแรง อุณหภูมิในการทำงาน และทนต่อสารเคมีต่อเกลือ กรดแก่ ด่างเจือจาง และตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิดซึ่งแตกต่างจาก PP, PVDF ไม่ถูกแสงแดดส่องถึง;อย่างไรก็ตาม พลาสติกมีความโปร่งใสต่อแสงแดดและสามารถให้ของเหลวสัมผัสกับรังสี UV ได้ในขณะที่สูตร PVDF ที่เป็นธรรมชาติและไม่มีสีนั้นยอดเยี่ยมสำหรับการใช้งานในร่มที่มีความบริสุทธิ์สูง การเพิ่มเม็ดสีเช่นสีแดงเกรดอาหารจะช่วยให้สัมผัสกับแสงแดดได้โดยไม่ส่งผลเสียต่อตัวกลางของไหล

ระบบพลาสติกมีความท้าทายด้านการออกแบบ เช่น ความไวต่ออุณหภูมิและการขยายตัวและหดตัวจากความร้อน แต่วิศวกรสามารถและได้ออกแบบระบบท่อที่มีอายุการใช้งานยาวนานและคุ้มค่าสำหรับสภาพแวดล้อมทั่วไปและการกัดกร่อนการพิจารณาการออกแบบที่สำคัญคือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนสำหรับพลาสติกมีค่ามากกว่าโลหะ ตัวอย่างเช่น เทอร์โมพลาสติกมีค่าเท่ากับเหล็กกล้า 5-6 เท่า

เมื่อออกแบบระบบท่อและพิจารณาผลกระทบต่อตำแหน่งวาล์วและส่วนรองรับวาล์ว ข้อพิจารณาที่สำคัญในเทอร์โมพลาสติกคือการยืดตัวด้วยความร้อนความเค้นและแรงที่เกิดจากการขยายตัวและหดตัวจากความร้อนสามารถลดหรือขจัดออกได้โดยการให้ความยืดหยุ่นในระบบท่อผ่านการเปลี่ยนแปลงทิศทางบ่อยครั้งหรือการแนะนำลูปขยายโดยให้ความยืดหยุ่นตามระบบท่อ ทำให้วาล์วพลาสติกไม่จำเป็นต้องดูดซับแรงเค้นมากนัก

เนื่องจากเทอร์โมพลาสติกมีความไวต่ออุณหภูมิ อัตราความดันของวาล์วจึงลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นวัสดุพลาสติกต่างๆ มีความเสื่อมตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอุณหภูมิของของไหลอาจไม่ใช่แหล่งความร้อนเพียงแหล่งเดียวที่อาจส่งผลต่อระดับแรงดันของวาล์วพลาสติก—อุณหภูมิภายนอกสูงสุดต้องเป็นส่วนหนึ่งของการพิจารณาการออกแบบในบางกรณี การไม่ออกแบบสำหรับอุณหภูมิภายนอกของท่ออาจทำให้เกิดการหย่อนคล้อยมากเกินไปเนื่องจากขาดการรองรับท่อพีวีซีมีอุณหภูมิบริการสูงสุด 140 ° F;CPVC มีสูงสุด 220 ° F;PP มีสูงสุด 180 ° F;และวาล์ว PVDF สามารถรักษาแรงดันได้สูงถึง 280 °F

อีกด้านหนึ่งของมาตราส่วนอุณหภูมิ ระบบท่อพลาสติกส่วนใหญ่ทำงานได้ดีในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็งในความเป็นจริง ความต้านทานแรงดึงเพิ่มขึ้นในท่อเทอร์โมพลาสติกเมื่ออุณหภูมิลดลงอย่างไรก็ตาม ความต้านทานแรงกระแทกของพลาสติกส่วนใหญ่จะลดลงเมื่ออุณหภูมิลดลง และความเปราะบางปรากฏในวัสดุท่อที่ได้รับผลกระทบตราบใดที่วาล์วและระบบท่อที่อยู่ติดกันไม่ถูกรบกวน ไม่ได้รับผลกระทบจากการระเบิดหรือการกระแทกของวัตถุ และท่อไม่ตกระหว่างการจัดการ ผลกระทบต่อท่อพลาสติกจะลดลง

ประเภทของวาล์วเทอร์โมพลาสติก

บอลวาล์ว เช็ควาล์ว บัตเตอร์ฟลายวาล์ว และวาล์วไดอะแฟรมมีอยู่ในวัสดุเทอร์โมพลาสติกแต่ละชนิดสำหรับระบบท่อแรงดัน 80 แบบตามกำหนดการ ซึ่งมีตัวเลือกการตัดแต่งและอุปกรณ์เสริมมากมายโดยทั่วไปแล้ว บอลวาล์วมาตรฐานจะพบว่าเป็นแบบยูเนี่ยนที่แท้จริงเพื่ออำนวยความสะดวกในการถอดตัววาล์วเพื่อการบำรุงรักษาโดยไม่ทำให้การต่อท่อหยุดชะงักเช็ควาล์วเทอร์โมพลาสติกมีให้เลือกทั้งแบบเช็คบอล สวิงเช็ค y-check และ cone checkวาล์วปีกผีเสื้อจับคู่กับหน้าแปลนโลหะได้ง่าย เนื่องจากสอดคล้องกับรูสลัก วงกลมของสลักเกลียว และขนาดโดยรวมของ ANSI Class 150 เส้นผ่านศูนย์กลางภายในที่เรียบของชิ้นส่วนเทอร์โมพลาสติกช่วยเพิ่มการควบคุมวาล์วไดอะแฟรมได้อย่างแม่นยำเท่านั้น

บอลวาล์วใน PVC และ CPVC ผลิตโดยบริษัทในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศหลายแห่งในขนาด 1/2 นิ้วถึง 6 นิ้วพร้อมซ็อกเก็ต ข้อต่อเกลียวหรือหน้าแปลนการออกแบบร่วมกันอย่างแท้จริงของบอลวาล์วร่วมสมัยประกอบด้วยน๊อตสองตัวที่ขันเข้ากับร่างกาย บีบอัดซีลยางระหว่างตัวกับขั้วต่อปลายผู้ผลิตบางรายยังคงรักษาความยาวของบอลวาล์วและเกลียวน๊อตไว้นานหลายทศวรรษเพื่อให้เปลี่ยนวาล์วรุ่นเก่าได้ง่ายโดยไม่ต้องดัดแปลงกับท่อที่อยู่ติดกัน

บอลวาล์วที่มีซีลยางเอทิลีนโพรพิลีนไดอีนโมโนเมอร์ (EPDM) ควรได้รับการรับรองตาม NSF-61G สำหรับใช้ในน้ำดื่มซีลยางฟลูออโรคาร์บอน (FKM) สามารถใช้เป็นทางเลือกสำหรับระบบที่มีปัญหาความเข้ากันได้ทางเคมีFKM ยังสามารถใช้ได้ในการใช้งานส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับกรดแร่ ยกเว้นไฮโดรเจนคลอไรด์ สารละลายเกลือ คลอรีนไฮโดรคาร์บอน และน้ำมันปิโตรเลียม

บอลวาล์ว PVC และ CPVC ขนาด 1/2 นิ้วถึง 2 นิ้ว เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับการใช้น้ำร้อนและน้ำเย็น โดยที่การจ่ายน้ำแบบไม่กระแทกสูงสุดจะสูงถึง 250 psi ที่ 73°Fบอลวาล์วขนาดใหญ่ 2-1 / 2 นิ้วถึง 6 นิ้วจะมีระดับความดันต่ำกว่า 150 psi ที่ 73 ° Fใช้กันทั่วไปในการลำเลียงสารเคมี บอลวาล์ว PP และ PVDF (รูปที่ 3 และ 4) มีขนาด 1/2-inch ถึง 4 นิ้วพร้อมซ็อกเก็ต เกลียว หรือข้อต่อแบบหน้าแปลนมักจะได้รับการจัดอันดับให้เป็นบริการน้ำไม่กระแทกสูงสุดของ 150 psi ที่อุณหภูมิแวดล้อม

เช็ควาล์วเทอร์โมพลาสติกใช้ลูกบอลที่มีความถ่วงจำเพาะน้อยกว่าน้ำ ดังนั้นหากสูญเสียแรงดันที่ต้นน้ำ ลูกบอลจะจมกลับคืนสู่พื้นผิวการซีลวาล์วเหล่านี้สามารถใช้ในการให้บริการเช่นเดียวกับบอลวาล์วพลาสติกที่คล้ายคลึงกัน เนื่องจากไม่ได้แนะนำวัสดุใหม่เข้าสู่ระบบเช็ควาล์วประเภทอื่นๆ อาจรวมถึงสปริงโลหะที่อาจไม่มีอายุการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อน

วาล์วปีกผีเสื้อพลาสติกขนาด 2 นิ้วถึง 24 นิ้วเป็นที่นิยมสำหรับระบบท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าผู้ผลิตวาล์วผีเสื้อพลาสติกใช้วิธีการที่แตกต่างกันในการก่อสร้างและการปิดผนึกพื้นผิวบางคนใช้แผ่นอิลาสโตเมอร์ (รูปที่ 5) หรือโอริง ในขณะที่บางรุ่นใช้แผ่นเคลือบอีลาสโตเมอร์บางชนิดทำตัวเครื่องจากวัสดุชนิดเดียว แต่ส่วนประกอบภายในที่เปียกชื้นทำหน้าที่เป็นวัสดุของระบบ ซึ่งหมายความว่าตัววาล์วปีกผีเสื้อโพลีโพรพีลีนอาจมีซับใน EPDM และแผ่นพีวีซี หรือรูปแบบอื่นๆ อีกหลายอย่างที่มีเทอร์โมพลาสติกและซีลยางที่พบได้ทั่วไป

การติดตั้งวาล์วผีเสื้อพลาสติกนั้นตรงไปตรงมาเพราะวาล์วเหล่านี้ผลิตขึ้นในลักษณะเวเฟอร์พร้อมซีลยางที่ออกแบบให้เข้ากับตัวเครื่องพวกเขาไม่ต้องการการเพิ่มปะเก็นวาล์วปีกผีเสื้อพลาสติกที่ตั้งอยู่ระหว่างหน้าแปลนผสมพันธุ์ต้องได้รับการดูแลอย่างระมัดระวังโดยเพิ่มแรงบิดของโบลต์ตามที่แนะนำในสามขั้นตอนสิ่งนี้ทำเพื่อให้แน่ใจว่ามีการผนึกที่สม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิวและไม่มีความเค้นทางกลที่ไม่สม่ำเสมอบนวาล์ว

ผู้เชี่ยวชาญด้านวาล์วโลหะจะได้พบกับงานอันดับต้น ๆ ของวาล์วไดอะแฟรมพลาสติกพร้อมตัวบ่งชี้ล้อและตำแหน่งที่คุ้นเคย (รูปที่ 6)อย่างไรก็ตาม วาล์วไดอะแฟรมพลาสติกสามารถรวมข้อดีบางประการที่แตกต่างกัน ซึ่งรวมถึงผนังด้านในที่เรียบของตัวเทอร์โมพลาสติกเช่นเดียวกับบอลวาล์วพลาสติก ผู้ใช้วาล์วเหล่านี้มีตัวเลือกในการติดตั้งการออกแบบยูเนี่ยนที่แท้จริง ซึ่งอาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับงานบำรุงรักษาวาล์วหรือผู้ใช้สามารถเลือกการเชื่อมต่อแบบหน้าแปลนได้เนื่องจากตัวเลือกทั้งหมดของร่างกายและวัสดุไดอะแฟรม วาล์วนี้สามารถใช้ในการใช้งานทางเคมีที่หลากหลาย

เช่นเดียวกับวาล์วอื่นๆ กุญแจสำคัญในการกระตุ้นวาล์วพลาสติกคือการกำหนดความต้องการในการใช้งาน เช่น แรงดันลมเทียบกับไฟฟ้า และ DC เทียบกับไฟ ACแต่สำหรับพลาสติก ผู้ออกแบบและผู้ใช้ยังต้องเข้าใจว่าสภาพแวดล้อมประเภทใดที่จะล้อมรอบตัวกระตุ้นดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ วาล์วพลาสติกเป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับสถานการณ์ที่กัดกร่อน ซึ่งรวมถึงสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนภายนอกด้วยเหตุนี้ วัสดุตัวเรือนของแอคทูเอเตอร์สำหรับวาล์วพลาสติกจึงเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญผู้ผลิตวาล์วพลาสติกมีตัวเลือกเพื่อตอบสนองความต้องการของสภาพแวดล้อมที่กัดกร่อนเหล่านี้ในรูปแบบของแอคทูเอเตอร์ที่หุ้มด้วยพลาสติกหรือเคสโลหะเคลือบอีพ็อกซี่

ตามที่บทความนี้แสดง วาล์วพลาสติกในปัจจุบันมีตัวเลือกมากมายสำหรับการใช้งานและสถานการณ์ใหม่