Mặc dùvan nhựađôi khi được coi là một sản phẩm đặc biệt - sự lựa chọn hàng đầu 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 những loại van này không có nhiều mục đích sử dụng chung. Trên thực tế, van nhựa ngày nay có nhiều mục đích sử dụng vì các loại vật liệu tiếp tục mở rộng và những nhà thiết kế giỏi cần những vật liệu này có nghĩa là ngày càng có nhiều cách để sử dụng những công cụ đa chức năng này.

ĐẶC TÍNH CỦA NHỰA

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

Van nhựa nhiệt dẻo hoạt động tốt trong môi trường ăn mòn, nhưng chúng cũng hữu ích trong dịch vụ cấp 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 kiểm tra và chứng nhận theo tiêu chuẩn 61 của NSF [Tổ chức Vệ sinh Quốc gia] về ảnh hưởng sức khỏe, bao gồm yêu cầu về lượng chì thấp cho Phụ lục G. Có thể xử lý việc chọn vật liệu thích hợp cho chất lỏng ăn mòn bằng cách tham khảo khả năng kháng hóa chất của nhà sản xuất hướng dẫn và hiểu ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ bền của vật liệu nhựa.

Mặc dù polypropylene có độ bền bằng một nửa PVC và CPVC, nhưng nó có khả năng kháng hóa chất linh hoạt nhất vì không có dung môi nào được biết đến. PP hoạt động tốt trong axit axetic đậm đặc và hydroxit, đồng thời nó cũng thích hợp với các dung dịch nhẹ hơn của hầu hết các 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 tia cực tím (UV), nhưng các hợp chất chứa hơn 2,5% sắc tố cacbon đen có khả năng ổn định tia cực tím đầy đủ.

Hệ thống đường ống PVDF được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp từ dược phẩm đến khai thác mỏ vì độ bền, nhiệt độ làm việc và khả năng kháng 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 dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời; tuy nhiên, nhựa trong suốt dưới ánh sáng mặt trời và có thể khiến chất lỏng tiếp xúc với bức xạ tia cực tím. Trong khi công thức tự nhiên, không chứa chất tạo màu của PVDF là lựa chọn tuyệt vời cho các ứng dụng trong nhà, có độ tinh khiết cao, thì việc thêm một chất tạo màu như màu đỏ cấp thực phẩm sẽ cho phép tiếp xúc với ánh sáng mặt trời mà không ảnh hưởng xấu 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. Vấn đề cần cân nhắc trong thiết kế chính là hệ số giãn nở nhiệt của nhựa lớn hơn kim loại – ví dụ, nhựa nhiệt dẻo gấp 5 đến 6 lần so với thép.

Khi thiết kế hệ thống đường ống và xem xét tác động lên vị trí đặt van và các giá đỡ van, một yếu tố quan trọng cần cân nhắc trong nhựa nhiệt dẻo là độ giãn dài vì nhiệt. Các ứng suất và lực sinh ra từ sự giãn nở và co lại vì nhiệt có thể được giảm hoặc loại bỏ bằng cách mang lại sự linh hoạt trong hệ thống đường ống thông qua những thay đổi thường xuyên về hướng 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 mức áp suất của van giảm khi nhiệt độ tăng. Các vật liệu nhựa khác nhau có sự suy giảm tương ứng khi nhiệt độ tăng lên. Nhiệt độ chất lỏng có thể không phải là nguồn nhiệt duy nhất có thể ảnh hưởng đến mức áp suất của van nhựa - nhiệt độ bên ngoài tối đa cần phải là một phần của việc xem xét thiết kế. Trong một số trường hợp, việc không thiết kế phù hợp với nhiệt độ bên ngoài của đường ống có thể gây ra độ võng quá mức do thiếu giá đỡ đường ống. PVC có nhiệt độ sử dụng 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 tới 280°F (Hình 2).

Ở đầu bên kia của thang nhiệt độ, hầu hết các hệ thống đường ống nhựa hoạt động khá tốt ở nhiệt độ dưới mức đóng băng. Trên thực tế, độ bền kéo tăng trong đường 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 vật liệu đường ống bị ảnh hưởng. Miễn là các van và hệ thống đường ống liền kề không bị xáo trộn, không bị ảnh hưởng bởi các cú va đập hoặc va đập của vật thể và đường ống không bị rơi trong quá trình xử lý thì các tác động bất lợi đối với đường ống nhựa sẽ được giảm thiểu.

CÁC LOẠI VAN NHỰA NHIỆT

Van bi,van kiểm tra,van bướmvà van màng có sẵn ở mỗi loại vật liệu nhựa nhiệt dẻo khác nhau cho hệ thống đường ống áp lực Schedule 80 cũng có vô số tùy chọn trang trí và phụ kiện. Van bi tiêu chuẩn thường được coi là một thiết kế kết hợp thực sự để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tháo thân van để bảo trì mà không làm gián đoạn đường ống kết nối. Van một chiều bằng nhựa nhiệt dẻo có sẵn dưới dạng van kiểm tra bi, kiểm tra xoay, kiểm tra y và kiểm tra hình nón. Van bướm dễ dàng kết hợp với mặt bích kim loại vì chúng phù hợp với các lỗ bu lông, vòng tròn bu lông và kích thước tổng thể của ANSI Loại 150. Đường kính bên trong nhẵn của các bộ phận nhựa nhiệt dẻo chỉ góp phần tăng thêm khả năng điều khiển chính xác của van màng.

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

Van bi có vòng đệm đàn hồi ethylene propylene diene monome (EPDM) phải được chứng nhận đạt NSF-61G để sử dụng trong nước uống được. Vòng đệm đàn hồi Fluorocarbon (FKM) có thể được sử dụng làm giải pháp thay thế cho các hệ thống mà khả năng tương thích hóa học là mối lo ngại. 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, hydrocacbon clo hóa và dầu mỏ.

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

Van một chiều bi nhựa nhiệt dẻo dựa vào một quả bóng có trọng lượng riêng nhỏ hơn nước, do đó nếu mất áp suất ở phía thượng lưu, quả bóng sẽ chìm trở lại bề mặt bịt kín. Các van này có thể được sử dụng trong cùng một dịch vụ như các van bi nhựa tương tự vì chúng không đưa vật liệu mới vào hệ thống. Các loại van một chiều khác có thể bao gồm lò xo kim loại có thể không tồn tại được trong môi trường ăn mòn.

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

Việc lắp đặt van bướm nhựa rất đơn giản vì những van này được sản xuất theo kiểu wafer với các vòng đệm đàn hồi được thiết kế vào thân. Họ không yêu cầu bổ sung một miếng đệm. Nằm giữa hai mặt bích tiếp giáp, việc siết bu-lông của van bướm 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 đồng đều tác dụng lên van.

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

Giống như bất kỳ loại 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 DC so với nguồn AC. Nhưng với nhựa, người thiết kế và người sử dụng cũng phải hiểu loại môi trường nào sẽ bao quanh bộ truyền động. Như đã đề cập trước đây, van nhựa là một lựa chọn tuyệt vời cho các tình huống ăn mòn, bao gồm môi trường ăn mòn bên ngoài. Vì lý do này, vật liệu vỏ của bộ truyền động cho van nhựa là một yếu tố quan trọng cần được cân nhắc. Các nhà sản xuất van nhựa có các lựa chọn để đáp ứng nhu cầu của những môi trường ăn mòn này dưới dạng bộ truyền động được bọc nhựa hoặc vỏ kim loại phủ epoxy.

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