هر چنددریچه های پلاستیکیگاهی اوقات به عنوان یک محصول خاص در نظر گرفته می شوند - اولین انتخاب برای افرادی که محصولات لوله کشی پلاستیکی را برای سیستم های صنعتی تولید یا طراحی می کنند یا باید تجهیزات فوق تمیز داشته باشند - با فرض اینکه این شیرها کاربردهای عمومی زیادی ندارند - کوتاه است. در واقع، شیرهای پلاستیکی امروزی کاربردهای گسترده ای دارند، زیرا انواع مواد همچنان در حال گسترش هستند و طراحان خوبی که به این مواد نیاز دارند به این معنی است که راه های بیشتری برای استفاده از این ابزارهای چند منظوره وجود دارد.

خواص پلاستیک

مزایای شیرهای ترموپلاستیک گسترده هستند - مقاومت در برابر خوردگی، شیمیایی و سایش. صاف داخل دیوارها؛ وزن سبک؛ سهولت نصب؛ امید به زندگی طولانی؛ و هزینه چرخه عمر کمتر این مزایا منجر به استقبال گسترده شیرهای پلاستیکی در کاربردهای تجاری و صنعتی مانند توزیع آب، تصفیه فاضلاب، فرآوری فلزات و شیمیایی، مواد غذایی و دارویی، نیروگاه‌ها، پالایشگاه‌های نفت و شیرهای پلاستیکی می‌شود. در تعدادی از تنظیمات رایج ترین شیرهای ترموپلاستیک از پلی وینیل کلراید (PVC)، پلی وینیل کلرید کلردار (CPVC)، پلی پروپیلن (PP) و پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) ساخته شده اند. شیرهای پی وی سی و CPVC معمولاً توسط انتهای سوکت سیمانی حلال یا انتهای رزوه ای و فلنجی به سیستم های لوله کشی متصل می شوند. در حالی که، PP و PVDF نیاز به اتصال اجزای سیستم لوله کشی، یا با فن آوری های حرارتی، لب به لب یا الکترو فیوژن دارند.

دریچه های ترموپلاستیک در محیط های خورنده عالی هستند، اما در سرویس های عمومی آب نیز به همان اندازه مفید هستند، زیرا بدون سرب1، مقاوم در برابر زینک زدایی هستند و زنگ نمی زنند. سیستم‌ها و شیرهای لوله‌کشی PVC و CPVC باید مطابق با استاندارد NSF [بنیاد بهداشت ملی] 61 برای اثرات سلامتی، از جمله نیاز کم سرب برای پیوست G، آزمایش و تایید شده باشند. انتخاب ماده مناسب برای سیال‌های خورنده با مشورت با مقاومت شیمیایی سازنده قابل انجام است. راهنمایی و درک تأثیر دما بر استحکام مواد پلاستیکی.

اگرچه پلی پروپیلن نیمی از استحکام PVC و CPVC را دارد، اما بیشترین مقاومت شیمیایی را دارد زیرا هیچ حلال شناخته شده ای وجود ندارد. PP در اسیدهای استیک غلیظ و هیدروکسیدها عملکرد خوبی دارد و همچنین برای محلول های ملایم تر اسیدها، قلیاها، نمک ها و بسیاری از مواد شیمیایی آلی مناسب است.

PP به عنوان یک ماده رنگدانه دار یا بدون رنگدانه (طبیعی) در دسترس است. PP طبیعی به شدت توسط اشعه ماوراء بنفش (UV) تخریب می شود، اما ترکیباتی که حاوی بیش از 2.5٪ رنگدانه کربن سیاه هستند، به اندازه کافی UV تثبیت می شوند.

سیستم‌های لوله‌کشی PVDF به دلیل استحکام PVDF، دمای کار و مقاومت شیمیایی در برابر نمک‌ها، اسیدهای قوی، بازهای رقیق و بسیاری از حلال‌های آلی، در کاربردهای مختلف صنعتی از دارویی تا معدنی استفاده می‌شوند. بر خلاف PP، PVDF توسط نور خورشید تخریب نمی شود. با این حال، پلاستیک در برابر نور خورشید شفاف است و می تواند مایع را در معرض اشعه UV قرار دهد. در حالی که یک فرمول طبیعی و بدون رنگدانه PVDF برای کاربردهای داخلی با خلوص بالا عالی است، افزودن رنگدانه‌ای مانند رنگ قرمز درجه مواد غذایی اجازه قرار گرفتن در معرض نور خورشید را بدون هیچ اثر نامطلوبی بر محیط سیال می‌دهد.

سیستم های پلاستیکی دارای چالش های طراحی مانند حساسیت به دما و انبساط و انقباض حرارتی هستند، اما مهندسان می توانند و سیستم های لوله کشی طولانی مدت و مقرون به صرفه را برای محیط های عمومی و خورنده طراحی کرده اند. توجه اصلی طراحی این است که ضریب انبساط حرارتی برای پلاستیک‌ها بیشتر از فلز است – مثلاً ترموپلاستیک پنج تا شش برابر فولاد است.

هنگام طراحی سیستم‌های لوله‌کشی و در نظر گرفتن تأثیر بر محل قرارگیری دریچه‌ها و تکیه‌گاه‌های سوپاپ، یکی از نکات مهم در ترموپلاستیک‌ها افزایش طول حرارتی است. تنش ها و نیروهای ناشی از انبساط و انقباض حرارتی را می توان با ایجاد انعطاف پذیری در سیستم های لوله کشی از طریق تغییرات مکرر در جهت یا ایجاد حلقه های انبساط کاهش یا حذف کرد. با ایجاد این انعطاف پذیری در امتداد سیستم لوله کشی، شیر پلاستیکی نیازی به جذب فشار زیادی نخواهد داشت (شکل 1).

از آنجایی که ترموپلاستیک ها به دما حساس هستند، با افزایش دما، درجه فشار یک شیر کاهش می یابد. مواد پلاستیکی مختلف با افزایش دما کاهش متناظر دارند. دمای سیال ممکن است تنها منبع گرمایی نباشد که می‌تواند بر درجه فشار دریچه‌های پلاستیکی تأثیر بگذارد - حداکثر دمای خارجی باید بخشی از توجه طراحی باشد. در برخی موارد، عدم طراحی برای دمای خارجی لوله‌کشی می‌تواند باعث افتادگی بیش از حد به دلیل عدم وجود تکیه‌گاه لوله شود. PVC دارای حداکثر دمای سرویس 140 درجه فارنهایت است. CPVC حداکثر 220 درجه فارنهایت دارد. PP حداکثر 180 درجه فارنهایت دارد. و شیرهای PVDF می توانند فشار را تا 280 درجه فارنهایت حفظ کنند (شکل 2).

در طرف دیگر مقیاس دما، اکثر سیستم های لوله کشی پلاستیکی در دماهای زیر صفر به خوبی کار می کنند. در واقع با کاهش دما، استحکام کششی در لوله های ترموپلاستیک افزایش می یابد. با این حال، مقاومت در برابر ضربه اکثر پلاستیک ها با کاهش دما کاهش می یابد و شکنندگی در مواد لوله کشی آسیب دیده ظاهر می شود. تا زمانی که دریچه‌ها و سیستم لوله‌کشی مجاور دست‌نخورده باشند، در اثر ضربه یا برخورد اجسام به خطر نیفتند و لوله‌کشی در حین جابجایی نیفتد، اثرات نامطلوب برای لوله‌کشی پلاستیکی به حداقل می‌رسد.

انواع دریچه های ترموپلاستیک

دریچه های توپ،شیرهای چک,دریچه های پروانه ایو شیرهای دیافراگمی در هر یک از مواد مختلف ترموپلاستیک برای سیستم‌های لوله‌کشی تحت فشار 80 در دسترس هستند که گزینه‌ها و لوازم جانبی زیادی نیز دارند. دریچه توپی استاندارد معمولاً به عنوان یک طرح اتصال واقعی برای تسهیل برداشتن بدنه شیر برای تعمیر و نگهداری بدون اختلال در لوله‌کشی اتصال یافت می‌شود. چک دریچه های ترموپلاستیک به صورت چک توپ، چک سوئینگ، چک y و چک مخروطی در دسترس هستند. دریچه های پروانه ای به راحتی با فلنج های فلزی جفت می شوند زیرا با سوراخ های پیچ، دایره های پیچ و ابعاد کلی ANSI کلاس 150 مطابقت دارند. قطر داخلی صاف قطعات ترموپلاستیک تنها به کنترل دقیق شیرهای دیافراگمی کمک می کند.

شیرهای توپی در PVC و CPVC توسط چندین شرکت آمریکایی و خارجی در اندازه های 1/2 اینچ تا 6 اینچ با اتصالات سوکت، رزوه ای یا فلنجی تولید می شوند. طراحی اتحاد واقعی شیرهای توپی معاصر شامل دو مهره است که روی بدنه پیچ می شود و مهر و موم الاستومری را بین بدنه و اتصال دهنده های انتهایی فشرده می کند. برخی از تولیدکنندگان چندین دهه طول پایه شیر توپی و رزوه های مهره یکسانی را حفظ کرده اند تا امکان تعویض آسان شیرهای قدیمی بدون تغییر در لوله کشی مجاور فراهم شود.

شیرهای توپی با مهر و موم الاستومری اتیلن پروپیلن دی ان مونومر (EPDM) باید دارای گواهینامه NSF-61G برای استفاده در آب آشامیدنی باشند. مهر و موم الاستومری فلوئوروکربن (FKM) را می توان به عنوان جایگزینی برای سیستم هایی که سازگاری شیمیایی در آنها نگران کننده است استفاده کرد. FKM همچنین می تواند در بسیاری از کاربردها شامل اسیدهای معدنی به استثنای کلرید هیدروژن، محلول های نمک، هیدروکربن های کلردار و روغن های نفتی استفاده شود.

شکل 3. یک شیر توپی فلنجی متصل به یک مخزن شکل 4. یک شیر چک توپی نصب شده به صورت عمودی شیرهای توپی پی وی سی و CPVC، 1/2 اینچ تا 2 اینچ، یک گزینه مناسب برای کاربردهای آب سرد و گرم است که در آن حداکثر آب بدون ضربه وجود دارد. این سرویس می تواند به 250 psi در 73 درجه فارنهایت برسد. شیرهای توپی بزرگتر، 2-1/2 اینچ تا 6 اینچ، دارای درجه فشار پایین 150 psi در 73 درجه فارنهایت هستند. معمولاً در حمل‌ونقل شیمیایی استفاده می‌شود، شیرهای توپی PP و PVDF (شکل‌های 3 و 4)، موجود در اندازه‌های 1/2 اینچ تا 4 اینچ با اتصالات سوکت، رزوه‌ای یا انتهای فلنجی معمولاً به حداکثر سرویس آب بدون ضربه در نظر گرفته می‌شوند. 150 psi در دمای محیط.

دریچه های چک توپ ترموپلاستیک به توپی با وزن مخصوص کمتر از آب متکی هستند، به طوری که اگر فشار در سمت بالادست از بین برود، توپ به سطح آب بندی برمی گردد. این شیرها را می توان در خدمات مشابه با شیرهای توپی پلاستیکی مشابه استفاده کرد زیرا مواد جدیدی را به سیستم وارد نمی کنند. انواع دیگر شیرهای چک ممکن است شامل فنرهای فلزی باشد که ممکن است در محیط های خورنده دوام نیاورند.

شکل 5. یک شیر پروانه ای با آستر الاستومری شیر پروانه ای پلاستیکی در اندازه های 2 اینچ تا 24 اینچ برای سیستم های لوله کشی با قطر بزرگتر محبوب است. سازندگان دریچه های پروانه ای پلاستیکی رویکردهای متفاوتی در مورد ساخت و ساز و سطوح آب بندی دارند. برخی از آستر الاستومری (شکل 5) یا حلقه O استفاده می کنند، در حالی که برخی دیگر از یک دیسک با پوشش الاستومری استفاده می کنند. برخی بدنه را از یک ماده می سازند، اما اجزای داخلی و خیس شده به عنوان مواد سیستم عمل می کنند، به این معنی که بدنه شیر پروانه ای پلی پروپیلن ممکن است حاوی یک آستر EPDM و دیسک PVC یا چندین پیکربندی دیگر با ترموپلاستیک های معمولی و مهر و موم های الاستومری باشد.

نصب یک شیر پروانه ای پلاستیکی ساده است زیرا این شیرها به سبک ویفری با مهر و موم الاستومری طراحی شده در بدنه ساخته شده اند. آنها نیازی به افزودن واشر ندارند. در بین دو فلنج جفت شونده، پیچ و مهره یک شیر پروانه ای پلاستیکی باید با احتیاط انجام شود و در سه مرحله تا گشتاور پیچ توصیه شده افزایش یابد. این کار برای اطمینان از آب بندی یکنواخت در سراسر سطح و عدم اعمال فشار مکانیکی نابرابر بر روی شیر انجام می شود.

شکل 6. یک دریچه دیافراگمی متخصصان شیرهای فلزی کارهای برتر شیرهای دیافراگمی پلاستیکی را با نشانگرهای چرخ و موقعیت آشنا خواهند یافت (شکل 6). با این حال، دریچه دیافراگمی پلاستیکی می تواند دارای مزایای مشخصی از جمله صاف بودن دیواره های داخلی بدنه ترموپلاستیک باشد. مشابه دریچه توپی پلاستیکی، کاربران این شیرها این گزینه را دارند که طرح اتصال واقعی را نصب کنند که می تواند به ویژه برای کارهای تعمیر و نگهداری روی شیر مفید باشد. یا کاربر می تواند اتصالات فلنجی را انتخاب کند. به دلیل وجود تمامی گزینه های مواد بدنه و دیافراگمی، این شیر می تواند در انواع کاربردهای شیمیایی مورد استفاده قرار گیرد.

مانند هر شیر دیگری، کلید فعال کردن شیرهای پلاستیکی، تعیین الزامات عملیاتی مانند پنوماتیک در مقابل برق و DC در مقابل برق AC است. اما در مورد پلاستیک، طراح و کاربر همچنین باید بدانند که چه نوع محیطی محرک را احاطه می کند. همانطور که قبلا ذکر شد، دریچه های پلاستیکی یک گزینه عالی برای موقعیت های خورنده هستند که شامل محیط های خورنده خارجی می شود. به همین دلیل، مواد محفظه محرک‌ها برای دریچه‌های پلاستیکی یک نکته مهم است. سازندگان دریچه های پلاستیکی گزینه هایی برای رفع نیازهای این محیط های خورنده در قالب محرک های با پوشش پلاستیکی یا محفظه های فلزی با پوشش اپوکسی دارند.

همانطور که این مقاله نشان می دهد، شیرهای پلاستیکی امروزه انواع گزینه ها را برای کاربردها و موقعیت های جدید ارائه می دهند.