Mặc dùvan nhựađôi khi được coi là một sản phẩm đặc biệt - sự lựa chọn đầu tiên cho những người sản xuất hoặc thiết kế các sản phẩm ống nhựa cho hệ thống công nghiệp hoặc những người phải có thiết bị siêu sạch - thật ngắn gọn khi cho rằng các van này không có nhiều công dụng chung - tầm nhìn. Trên thực tế, các van nhựa ngày nay có nhiều công dụng, vì các loại vật liệu tiếp tục mở rộng và các nhà thiết kế giỏi cần những vật liệu này có nghĩa là ngày càng có nhiều cách để sử dụng các công cụ đa chức năng này.

TÍNH CHẤT CỦA NHỰA

Ưu điểm của van nhiệt dẻo là chống ăn mòn, hóa chất và mài mòn; thành bên trong nhẵn; trọng lượng nhẹ; dễ lắp đặt; tuổi thọ cao; và chi phí vòng đời thấp hơn. Những ưu điểm này đã dẫn đến việc van nhựa được chấp nhận rộng rãi trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp như phân phối nước, xử lý nước thải, chế biến kim loại và hóa chất, thực phẩm và dược phẩm, nhà máy điện, nhà máy lọc dầu và moPlastic Van có thể được sản xuất từ ​​một số vật liệu khác nhau được sử dụng trong một số cấu hình. Các loại van nhiệt dẻo phổ biến nhất được làm bằng polyvinyl clorua (PVC), polyvinyl clorua clo hóa (CPVC), polypropylene (PP) và polyvinylidene fluoride (PVDF). Van PVC và CPVC thường được nối với hệ thống đường ống bằng đầu ổ cắm xi măng dung môi hoặc đầu ren và bích; trong khi đó, PP và PVDF yêu cầu nối các thành phần của hệ thống đường ống, bằng công nghệ nhiệt, hàn đối đầu hoặc điện nóng chảy.

Van nhiệt dẻo hoạt động tốt trong môi trường ăn mòn, nhưng chúng cũng hữu ích trong dịch vụ nước nói chung vì chúng không chứa chì1, chống khử kẽm và không bị rỉ sét. Hệ thống đường ống và van PVC và CPVC phải được thử nghiệm và chứng nhận theo tiêu chuẩn 61 của NSF [Quỹ vệ sinh quốc gia] về tác động đến sức khỏe, bao gồm yêu cầu hàm lượng chì thấp đối với Phụ lục G. Có thể xử lý việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho chất lỏng ăn mòn bằng cách tham khảo hướng dẫn về khả năng chống hóa chất của nhà sản xuất và hiểu được tác động của nhiệt độ lên độ bền của vật liệu nhựa.

Mặc dù polypropylene có độ bền bằng một nửa PVC và CPVC, nhưng nó có khả năng chống hóa chất linh hoạt nhất vì không có dung môi nào được biết đến. PP hoạt động tốt trong axit axetic và hydroxit cô đặc, và nó cũng phù hợp với các dung dịch nhẹ hơn của hầu hết các loại axit, kiềm, muối và nhiều hóa chất hữu cơ.

PP có sẵn dưới dạng vật liệu có sắc tố hoặc không có sắc tố (tự nhiên). PP tự nhiên bị phân hủy nghiêm trọng bởi bức xạ cực tím (UV), nhưng các hợp chất chứa hơn 2,5% sắc tố đen cacbon được ổn định UV đầy đủ.

Hệ thống ống PVDF được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau từ dược phẩm đến khai thác vì độ bền, nhiệt độ làm việc và khả năng chống hóa chất của PVDF đối với muối, axit mạnh, bazơ loãng và nhiều dung môi hữu cơ. Không giống như PP, PVDF không bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời; tuy nhiên, nhựa này trong suốt với ánh sáng mặt trời và có thể khiến chất lỏng tiếp xúc với bức xạ UV. Mặc dù công thức PVDF tự nhiên, không có sắc tố rất phù hợp cho các ứng dụng trong nhà có độ tinh khiết cao, nhưng việc thêm sắc tố như màu đỏ cấp thực phẩm sẽ cho phép tiếp xúc với ánh sáng mặt trời mà không có tác động xấu nào đến môi trường chất lỏng.

Hệ thống nhựa có những thách thức về thiết kế, chẳng hạn như độ nhạy với nhiệt độ và sự giãn nở và co lại do nhiệt, nhưng các kỹ sư có thể và đã thiết kế các hệ thống đường ống bền lâu, tiết kiệm chi phí cho môi trường chung và môi trường ăn mòn. Cân nhắc thiết kế chính là hệ số giãn nở nhiệt của nhựa lớn hơn kim loại—ví dụ, nhựa nhiệt dẻo cao gấp năm đến sáu lần so với thép.

Khi thiết kế hệ thống đường ống và xem xét tác động đến vị trí đặt van và giá đỡ van, một cân nhắc quan trọng trong nhựa nhiệt dẻo là độ giãn dài nhiệt. Ứng suất và lực phát sinh do giãn nở và co lại do nhiệt có thể được giảm hoặc loại bỏ bằng cách cung cấp tính linh hoạt trong hệ thống đường ống thông qua việc thay đổi hướng thường xuyên hoặc đưa vào các vòng giãn nở. Bằng cách cung cấp tính linh hoạt này dọc theo hệ thống đường ống, van nhựa sẽ không cần phải hấp thụ nhiều ứng suất (Hình 1).

Vì nhựa nhiệt dẻo nhạy cảm với nhiệt độ, nên định mức áp suất của van giảm khi nhiệt độ tăng. Các vật liệu nhựa khác nhau có sự suy giảm tương ứng với nhiệt độ tăng. Nhiệt độ chất lỏng có thể không phải là nguồn nhiệt duy nhất có thể ảnh hưởng đến định mức áp suất của van nhựa—nhiệt độ bên ngoài tối đa cần phải là một phần của cân nhắc thiết kế. Trong một số trường hợp, không thiết kế cho nhiệt độ bên ngoài của đường ống có thể gây ra tình trạng võng quá mức do thiếu giá đỡ đường ống. PVC có nhiệt độ làm việc tối đa là 140°F; CPVC có nhiệt độ tối đa là 220°F; PP có nhiệt độ tối đa là 180°F; và van PVDF có thể duy trì áp suất lên đến 280°F (Hình 2).

Ở đầu bên kia của thang nhiệt độ, hầu hết các hệ thống ống nhựa hoạt động khá tốt ở nhiệt độ dưới mức đóng băng. Trên thực tế, độ bền kéo tăng lên trong ống nhựa nhiệt dẻo khi nhiệt độ giảm. Tuy nhiên, khả năng chống va đập của hầu hết các loại nhựa giảm khi nhiệt độ giảm và độ giòn xuất hiện ở các vật liệu ống bị ảnh hưởng. Miễn là van và hệ thống ống liền kề không bị xáo trộn, không bị nguy hiểm do va đập hoặc va chạm của các vật thể và ống không bị rơi trong quá trình xử lý, thì các tác động bất lợi đối với ống nhựa sẽ được giảm thiểu.

CÁC LOẠI VAN NHIỆT DẺO

Van bi,van kiểm tra,van bướmvà van màng có sẵn trong mỗi loại vật liệu nhiệt dẻo khác nhau cho hệ thống đường ống áp suất theo lịch trình 80 cũng có nhiều tùy chọn trang trí và phụ kiện. Van bi tiêu chuẩn thường được tìm thấy là thiết kế khớp nối thực sự để tạo điều kiện tháo thân van để bảo trì mà không làm gián đoạn đường ống kết nối. Van kiểm tra nhiệt dẻo có sẵn dưới dạng kiểm tra bi, kiểm tra xoay, kiểm tra y và kiểm tra hình nón. Van bướm dễ dàng ghép với mặt bích kim loại vì chúng phù hợp với lỗ bu lông, vòng bu lông và kích thước tổng thể của ANSI Class 150. Đường kính bên trong nhẵn của các bộ phận nhiệt dẻo chỉ làm tăng thêm khả năng kiểm soát chính xác của van màng.

Van bi bằng PVC và CPVC được sản xuất bởi một số công ty Hoa Kỳ và nước ngoài với kích thước từ 1/2 inch đến 6 inch với các kết nối ổ cắm, ren hoặc bích. Thiết kế khớp nối thực sự của van bi hiện đại bao gồm hai đai ốc vặn vào thân, nén các miếng đệm đàn hồi giữa thân và các đầu nối cuối. Một số nhà sản xuất đã duy trì cùng một chiều dài lắp van bi và ren đai ốc trong nhiều thập kỷ để có thể dễ dàng thay thế các van cũ mà không cần sửa đổi đường ống liền kề.

Van bi có phớt đàn hồi monome ethylene propylene diene (EPDM) phải được chứng nhận theo tiêu chuẩn NSF-61G để sử dụng trong nước uống. Có thể sử dụng phớt đàn hồi Fluorocarbon (FKM) thay thế cho các hệ thống có mối quan tâm về khả năng tương thích hóa học. FKM cũng có thể được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng liên quan đến axit khoáng, ngoại trừ hydro clorua, dung dịch muối, hydrocarbon clo hóa và dầu mỏ.

Hình 3. Van bi bích gắn vào bể chứaHình 4. Van bi một chiều lắp thẳng đứngVan bi PVC và CPVC, từ 1/2 inch đến 2 inch, là lựa chọn khả thi cho các ứng dụng nước nóng và nước lạnh, trong đó dịch vụ nước không sốc tối đa có thể lên tới 250 psi ở nhiệt độ 73°F. Van bi lớn hơn, từ 2-1/2 inch đến 6 inch, sẽ có mức áp suất thấp hơn là 150 psi ở nhiệt độ 73°F. Thường được sử dụng trong vận chuyển hóa chất, van bi PP và PVDF (Hình 3 và 4), có sẵn ở các kích cỡ từ 1/2 inch đến 4 inch với các kết nối ổ cắm, đầu ren hoặc đầu bích thường được đánh giá ở mức dịch vụ nước không sốc tối đa là 150 psi ở nhiệt độ môi trường.

Van một chiều bi nhiệt dẻo dựa trên một viên bi có trọng lượng riêng nhỏ hơn trọng lượng riêng của nước, do đó nếu áp suất bị mất ở phía thượng lưu, viên bi sẽ chìm trở lại bề mặt làm kín. Các van này có thể được sử dụng trong cùng một ứng dụng như van bi nhựa tương tự vì chúng không đưa thêm vật liệu mới vào hệ thống. Các loại van một chiều khác có thể bao gồm lò xo kim loại, vốn có thể không bền trong môi trường ăn mòn.

Hình 5. Van bướm có lớp lót đàn hồi Van bướm bằng nhựa có kích thước từ 2 inch đến 24 inch được ưa chuộng cho các hệ thống đường ống có đường kính lớn hơn. Các nhà sản xuất van bướm bằng nhựa có những cách tiếp cận khác nhau đối với kết cấu và bề mặt bịt kín. Một số sử dụng lớp lót đàn hồi (Hình 5) hoặc vòng chữ O, trong khi những nhà sản xuất khác sử dụng đĩa phủ đàn hồi. Một số làm thân van bằng một vật liệu, nhưng các thành phần bên trong, được làm ướt đóng vai trò là vật liệu hệ thống, nghĩa là thân van bướm bằng polypropylene có thể chứa lớp lót EPDM và đĩa PVC hoặc một số cấu hình khác với các loại gioăng đàn hồi và nhiệt dẻo thường thấy.

Việc lắp đặt van bướm bằng nhựa rất đơn giản vì các van này được sản xuất theo kiểu wafer với các miếng đệm đàn hồi được thiết kế trong thân van. Chúng không yêu cầu thêm miếng đệm. Được đặt giữa hai mặt bích ghép nối, việc bắt bu lông xuống van bướm bằng nhựa phải được xử lý cẩn thận bằng cách tăng dần mô-men xoắn bu lông được khuyến nghị theo ba giai đoạn. Điều này được thực hiện để đảm bảo độ kín đều trên bề mặt và không có ứng suất cơ học không đều nào được áp dụng lên van.

Hình 6. Van màngCác chuyên gia về van kim loại sẽ thấy các tác phẩm hàng đầu của van màng nhựa với bánh xe và các chỉ báo vị trí quen thuộc (Hình 6); tuy nhiên, van màng nhựa có thể bao gồm một số ưu điểm riêng biệt bao gồm các thành bên trong nhẵn của thân nhiệt dẻo. Tương tự như van bi nhựa, người dùng các loại van này có tùy chọn lắp đặt thiết kế khớp nối thực sự, có thể đặc biệt hữu ích cho công việc bảo trì trên van. Hoặc, người dùng có thể chọn kết nối bích. Do có tất cả các tùy chọn về vật liệu thân và màng, van này có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng hóa chất.

Giống như bất kỳ van nào, chìa khóa để kích hoạt van nhựa là xác định các yêu cầu vận hành như khí nén so với điện và nguồn điện một chiều so với nguồn điện xoay chiều. Nhưng với nhựa, nhà thiết kế và người dùng cũng phải hiểu loại môi trường nào sẽ bao quanh bộ truyền động. Như đã đề cập trước đó, van nhựa là một lựa chọn tuyệt vời cho các tình huống ăn mòn, bao gồm cả môi trường ăn mòn bên ngoài. Do đó, vật liệu vỏ của bộ truyền động cho van nhựa là một cân nhắc quan trọng. Các nhà sản xuất van nhựa có các tùy chọn để đáp ứng nhu cầu của các môi trường ăn mòn này dưới dạng bộ truyền động phủ nhựa hoặc vỏ kim loại phủ epoxy.

Như bài viết này cho thấy, van nhựa ngày nay cung cấp đủ loại lựa chọn cho các ứng dụng và tình huống mới.