Hoewelkunststof kleppenZe worden soms beschouwd als een speciaal product - de eerste keuze voor mensen die kunststof leidingsystemen voor industriële systemen produceren of ontwerpen, of die ultra-schone apparatuur nodig hebben. Het is kortom een ​​illusie om aan te nemen dat deze kleppen niet veel algemene toepassingen hebben. Sterker nog, de huidige kunststof kleppen hebben een breed scala aan toepassingen, omdat de materiaalsoorten blijven toenemen en goede ontwerpers die deze materialen nodig hebben, ervoor zorgen dat er steeds meer manieren zijn om deze multifunctionele gereedschappen te gebruiken.

EIGENSCHAPPEN VAN PLASTIC

De voordelen van thermoplastische kleppen zijn talrijk: corrosie-, chemicaliën- en slijtvastheid; gladde binnenwanden; lichtgewicht; eenvoudige installatie; lange levensduur; en lagere levenscycluskosten. Deze voordelen hebben geleid tot een brede acceptatie van kunststofkleppen in commerciële en industriële toepassingen zoals waterdistributie, afvalwaterzuivering, metaal- en chemische verwerking, voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie, energiecentrales, olieraffinaderijen en mo. Kunststofkleppen kunnen worden vervaardigd uit een aantal verschillende materialen die in diverse configuraties worden gebruikt. De meest voorkomende thermoplastische kleppen zijn gemaakt van polyvinylchloride (PVC), gechloreerd polyvinylchloride (CPVC), polypropyleen (PP) en polyvinylideenfluoride (PVDF). PVC- en CPVC-kleppen worden gewoonlijk aan leidingsystemen verbonden door middel van mofverbindingen met oplosmiddellijm, of met schroefdraad en flensen; PP en PVDF vereisen daarentegen het verbinden van leidingsysteemcomponenten door middel van warmte-, stomp- of elektrolastechnologieën.

Thermoplastische kleppen zijn uitstekend geschikt voor corrosieve omgevingen, maar ze zijn net zo nuttig in algemene watervoorziening omdat ze loodvrij1, ontzinkingsbestendig en roestbestendig zijn. PVC- en CPVC-leidingsystemen en -kleppen moeten worden getest en gecertificeerd volgens NSF [National Sanitation Foundation]-norm 61 voor gezondheidseffecten, inclusief de lage loodvereiste voor Bijlage G. Het kiezen van het juiste materiaal voor corrosieve vloeistoffen kan worden gedaan door de chemische bestendigheidsgids van de fabrikant te raadplegen en inzicht te krijgen in het effect van temperatuur op de sterkte van kunststoffen.

Hoewel polypropyleen de helft van de sterkte heeft van PVC en CPVC, heeft het de meest veelzijdige chemische bestendigheid omdat er geen oplosmiddelen bekend zijn. PP presteert goed in geconcentreerde azijnzuren en hydroxiden en is ook geschikt voor mildere oplossingen van de meeste zuren, logen, zouten en vele organische chemicaliën.

PP is verkrijgbaar als gepigmenteerd of ongepigmenteerd (natuurlijk) materiaal. Natuurlijk PP wordt sterk afgebroken door ultraviolette (UV) straling, maar verbindingen die meer dan 2,5% roetzwart bevatten, zijn voldoende UV-gestabiliseerd.

PVDF-leidingsystemen worden gebruikt in diverse industriële toepassingen, van farmaceutica tot mijnbouw, vanwege de sterkte, werktemperatuur en chemische bestendigheid van PVDF tegen zouten, sterke zuren, verdunde basen en vele organische oplosmiddelen. In tegenstelling tot PP wordt PVDF niet afgebroken door zonlicht; de kunststof is echter wel transparant voor zonlicht en kan de vloeistof blootstellen aan uv-straling. Hoewel een natuurlijke, ongepigmenteerde formule van PVDF uitstekend geschikt is voor zeer zuivere toepassingen binnenshuis, zou de toevoeging van een pigment zoals een food-grade rood de blootstelling aan zonlicht mogelijk maken zonder nadelige gevolgen voor het vloeibare medium.

Kunststofsystemen kennen ontwerpuitdagingen, zoals temperatuurgevoeligheid en thermische uitzetting en krimp. Ingenieurs kunnen en hebben echter duurzame en kosteneffectieve leidingsystemen ontworpen voor algemene en corrosieve omgevingen. De belangrijkste ontwerpoverweging is dat de thermische uitzettingscoëfficiënt van kunststoffen groter is dan die van metaal – thermoplast is bijvoorbeeld vijf tot zes keer zo groot als die van staal.

Bij het ontwerpen van leidingsystemen en het overwegen van de impact op de plaatsing en de klepondersteuning van de klep, is thermische rek een belangrijke overweging bij thermoplasten. Spanningen en krachten die ontstaan ​​door thermische uitzetting en krimp kunnen worden verminderd of geëlimineerd door flexibiliteit in de leidingsystemen te creëren door frequente richtingsveranderingen of het introduceren van expansielussen. Door deze flexibiliteit in het leidingsysteem te bieden, hoeft de kunststof klep minder spanning te absorberen (Figuur 1).

Omdat thermoplasten temperatuurgevoelig zijn, neemt de druksterkte van een klep af naarmate de temperatuur stijgt. Verschillende kunststoffen vertonen een overeenkomstige afname bij een hogere temperatuur. De vloeistoftemperatuur is mogelijk niet de enige warmtebron die de druksterkte van een kunststof klep kan beïnvloeden – de maximale buitentemperatuur moet onderdeel zijn van het ontwerp. In sommige gevallen kan het niet ontwerpen voor de buitentemperatuur van de leiding leiden tot overmatige doorbuiging door een gebrek aan leidingondersteuning. PVC heeft een maximale bedrijfstemperatuur van 60 °C; CPVC heeft een maximale bedrijfstemperatuur van 105 °C; PP heeft een maximale bedrijfstemperatuur van 82 °C; en PVDF-kleppen kunnen een druk tot 132 °C handhaven (Figuur 2).

Aan de andere kant van het temperatuurspectrum werken de meeste kunststof leidingsystemen prima bij temperaturen onder het vriespunt. Sterker nog, de treksterkte van thermoplastische leidingen neemt toe naarmate de temperatuur daalt. De slagvastheid van de meeste kunststoffen neemt echter af naarmate de temperatuur daalt, en de aangetaste leidingmaterialen vertonen broosheid. Zolang de kleppen en het aangrenzende leidingsysteem ongestoord blijven, niet in gevaar worden gebracht door stoten of stoten van voorwerpen, en de leidingen niet vallen tijdens het hanteren, worden de nadelige effecten op de kunststof leidingen tot een minimum beperkt.

SOORTEN THERMOPLASTISCHE KLEPPEN

Kogelkranen,terugslagkleppen,vlinderkleppenMembraanafsluiters zijn verkrijgbaar in elk van de verschillende thermoplastische materialen voor drukleidingsystemen volgens schema 80, met daarnaast een veelvoud aan afwerkingsopties en accessoires. De standaard kogelkraan wordt meestal gebruikt als een echt koppelingsontwerp, wat het verwijderen van de klepbehuizing voor onderhoud vergemakkelijkt zonder de aansluitende leidingen te verstoren. Thermoplastische terugslagkleppen zijn verkrijgbaar als kogelterugslagkleppen, swingterugslagkleppen, Y-terugslagkleppen en kegelterugslagkleppen. Vlinderkleppen passen gemakkelijk op metalen flenzen omdat ze voldoen aan de boutgaten, boutcirkels en totale afmetingen van ANSI-klasse 150. De gladde binnendiameter van thermoplastische onderdelen draagt ​​bij aan de nauwkeurige regeling van membraanafsluiters.

Kogelkranen van PVC en CPVC worden door diverse Amerikaanse en buitenlandse bedrijven geproduceerd in de maten 1/2 inch tot en met 6 inch, met mof-, schroefdraad- of flensaansluitingen. Het echte union-ontwerp van moderne kogelkranen bestaat uit twee moeren die op het huis worden geschroefd en die elastische afdichtingen tussen het huis en de eindaansluitingen samendrukken. Sommige fabrikanten hanteren al tientallen jaren dezelfde lengte en moerdraad voor kogelkranen, zodat oudere kleppen eenvoudig kunnen worden vervangen zonder de aangrenzende leidingen aan te passen.

Kogelkranen met afdichtingen van ethyleenpropyleendieenmonomeer (EPDM) dienen gecertificeerd te zijn volgens NSF-61G voor gebruik in drinkwater. Afdichtingen van fluorkoolstof (FKM)-elastomeer kunnen als alternatief worden gebruikt voor systemen waar chemische compatibiliteit een probleem is. FKM kan ook worden gebruikt in de meeste toepassingen met minerale zuren, met uitzondering van waterstofchloride, zoutoplossingen, gechloreerde koolwaterstoffen en aardolie.

Figuur 3. Een geflensde kogelkraan bevestigd aan een tank. Figuur 4. Een verticaal geïnstalleerde kogelterugslagklep. PVC- en CPVC-kogelkranen van 1/2 inch tot 2 inch zijn een goede optie voor warm- en koudwatertoepassingen, waarbij de maximale waterdruk (zonder schokken) kan oplopen tot 250 psi bij 23 °C. Grotere kogelkranen van 2-1/2 inch tot 6 inch hebben een lagere druk van 150 psi bij 23 °C. PP- en PVDF-kogelkranen (figuren 3 en 4) worden vaak gebruikt in de chemische transportsector en zijn verkrijgbaar in de maten 1/2 inch tot 4 inch met mof-, schroefdraad- of flensaansluitingen. Ze zijn doorgaans geschikt voor een maximale waterdruk (zonder schokken) van 150 psi bij omgevingstemperatuur.

Thermoplastische kogelterugslagkleppen maken gebruik van een kogel met een soortelijk gewicht dat lager is dan dat van water. Bij drukverlies aan de bovenstroomse zijde zakt de kogel terug tegen het afdichtingsoppervlak. Deze kleppen kunnen in dezelfde toepassing worden gebruikt als vergelijkbare kunststof kogelkranen, omdat ze geen nieuwe materialen in het systeem introduceren. Andere soorten terugslagkleppen kunnen metalen veren bevatten die mogelijk niet bestand zijn tegen corrosieve omgevingen.

Figuur 5. Een vlinderklep met elastomeervoering. De kunststof vlinderklep in de maten 2 inch tot en met 24 inch is populair voor leidingsystemen met grotere diameters. Fabrikanten van kunststof vlinderkleppen hanteren verschillende benaderingen voor de constructie en afdichtingsoppervlakken. Sommige gebruiken een elastomeervoering (figuur 5) of O-ring, terwijl andere een elastomeer gecoate schijf gebruiken. Sommige maken de behuizing van één materiaal, maar de interne, natte componenten dienen als systeemmaterialen. Dit betekent dat een polypropyleen vlinderklepbehuizing een EPDM-voering en PVC-schijf kan bevatten, of verschillende andere configuraties met veelgebruikte thermoplasten en elastomeerafdichtingen.

De installatie van een kunststof vlinderklep is eenvoudig, omdat deze kleppen zijn vervaardigd als wafer-type kleppen met elastomeerafdichtingen in de behuizing. Er hoeft geen pakking te worden toegevoegd. Wanneer een kunststof vlinderklep tussen twee flensen wordt geplaatst, moet deze voorzichtig worden vastgeschroefd door de aanbevolen boutkoppel in drie stappen te verhogen. Dit zorgt voor een gelijkmatige afdichting over het hele oppervlak en voorkomt dat er ongelijkmatige mechanische spanning op de klep wordt uitgeoefend.

Figuur 6. Een membraanafsluiter. Professionals op het gebied van metalen afsluiters zullen de topprestaties van kunststof membraanafsluiters met het wiel en de positie-indicatoren bekend voorkomen (Figuur 6); de kunststof membraanafsluiter kan echter een aantal duidelijke voordelen bieden, waaronder de gladde binnenwanden van de thermoplastische behuizing. Net als bij de kunststof kogelkraan hebben gebruikers van deze afsluiters de mogelijkheid om het True Union-ontwerp te installeren, wat vooral handig kan zijn bij onderhoudswerkzaamheden aan de afsluiter. Of een gebruiker kan kiezen voor flensaansluitingen. Dankzij alle mogelijke materialen voor behuizing en membraan kan deze afsluiter in diverse chemische toepassingen worden gebruikt.

Net als bij elke andere klep is de sleutel tot het aansturen van kunststof kleppen het bepalen van de operationele vereisten, zoals pneumatisch versus elektrisch en gelijkstroom versus wisselstroom. Bij kunststof moeten de ontwerper en gebruiker echter ook rekening houden met de omgeving waarin de actuator zich bevindt. Zoals eerder vermeld, zijn kunststof kleppen een uitstekende optie voor corrosieve situaties, waaronder extern corrosieve omgevingen. Daarom is het behuizingsmateriaal van actuatoren voor kunststof kleppen een belangrijke overweging. Fabrikanten van kunststof kleppen bieden opties om te voldoen aan de behoeften van deze corrosieve omgevingen in de vorm van met kunststof beklede actuatoren of met epoxy gecoate metalen behuizingen.

Zoals dit artikel laat zien, bieden kunststof kleppen tegenwoordig allerlei mogelijkheden voor nieuwe toepassingen en situaties.