Mặc dùvan nhựaĐôi khi được coi là một sản phẩm đặc biệt - lựa chọn hàng đầu cho những người sản xuất hoặc thiết kế ống nhựa cho hệ thống công nghiệp hoặc những người cần thiết bị siêu sạch - nhưng thật thiếu sót nếu cho rằng những van này không có nhiều ứng dụng chung. Trên thực tế, van nhựa ngày nay có phạm vi ứng dụng rất rộng, bởi vì các loại vật liệu ngày càng đa dạng, và các nhà thiết kế giỏi cần đến những vật liệu này đồng nghĩa với việc ngày càng có nhiều cách 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), polypropylen (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 mặt bích; trong khi đó, van PP và PVDF yêu cầu nối các thành phần của hệ thống đường ống bằng công nghệ nhiệt, hàn đối đầu hoặc hàn điện.

Van nhiệt dẻo hoạt động tốt trong môi trường ăn mòn, nhưng chúng cũng hữu ích trong dịch vụ cấp nước nói chung vì không chứa chì1, chống khử kẽm và không bị gỉ sét. Hệ thống đường ống và van PVC và CPVC cần được kiểm tra và chứng nhận theo tiêu chuẩn 61 của NSF [Tổ chức Vệ sinh Quốc gia] về ảnh hưởng đến sức khỏe, bao gồm cả yêu cầu hàm lượng chì thấp theo Phụ lục G. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp cho chất lỏng ăn mòn có thể được thực hiện bằng cách tham khảo hướng dẫn về khả năng chịu hóa chất của nhà sản xuất và hiểu rõ 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 chưa có dung môi nào được biết đến. PP hoạt động tốt trong axit axetic và hydroxit đậm đặc, và cũng thích hợp với các dung dịch nhẹ hơn của hầu hết các loại axit, kiềm, muối và nhiều hóa chất hữu cơ.

PP có sẵn ở dạng vật liệu có sắc tố hoặc không có sắc tố (tự nhiên). PP tự nhiên bị phân hủy nghiêm trọng bởi tia cực tím (UV), nhưng các hợp chất chứa hơn 2,5% sắc tố carbon đen lại có khả năng ổn định tia UV đầy đủ.

Hệ thống ống PVDF được sử dụng trong nhiều ứng dụng công nghiệp, từ dược phẩm đến khai thác mỏ nhờ 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 bởi ánh sáng mặt trời; tuy nhiên, loại nhựa này trong suốt với ánh sáng mặt trời và có thể tiếp xúc với tia UV. Mặc dù công thức PVDF tự nhiên, không chứa sắc tố rất lý tưởng cho các ứng dụng trong nhà đòi hỏi độ tinh khiết cao, nhưng việc thêm sắc tố, chẳng hạn như màu đỏ dùng trong thực phẩm, sẽ cho phép tiếp xúc với ánh sáng mặt trời mà không gây 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 nhiệt, nhưng các kỹ sư có thể và đã thiết kế được hệ thống đường ống bền bỉ, tiết kiệm chi phí cho môi trường nói 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 thép.

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

Do nhựa nhiệt dẻo nhạy cảm với nhiệt độ, định mức áp suất của van giảm khi nhiệt độ tăng. Các vật liệu nhựa khác nhau có sự suy giảm áp suất tương ứng với nhiệt độ tăng. Nhiệt độ chất lỏng có thể không phải là nguồn nhiệt duy nhất ảnh hưởng đến định mức áp suất của van nhựa—nhiệt độ bên ngoài tối đa cần được xem xét trong thiết kế. Trong một số trường hợp, việc không thiết kế theo nhiệt độ bên ngoài của đường ống có thể gây ra hiện tượng võng quá mức do thiếu giá đỡ đường ống. PVC có nhiệt độ làm việc tối đa là 140°F (63°C); CPVC có nhiệt độ tối đa là 220°F (100°C); PP có nhiệt độ tối đa là 180°F (80°C); và van PVDF có thể duy trì áp suất lên đến 280°F (130°C) (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 điểm đóng băng. Trên thực tế, độ bền kéo của ống nhựa nhiệt dẻo tăng khi nhiệt độ giảm. Tuy nhiên, khả năng chống va đập của hầu hết các loại nhựa đều 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 ảnh hưởng bởi va đập hoặc va đập của vật thể, và ống không bị rơi trong quá trình vận chuyển, thì tác động tiêu cực lên ống nhựa sẽ được giảm thiểu.

CÁC LOẠI VAN NHIỆT DẺO

Van bi,van kiểm tra,van bướmVan màng có sẵn trong mỗi loại vật liệu nhiệt dẻo khác nhau cho hệ thống đường ống áp suất theo tiêu chuẩn 80, đồng thời cũng có nhiều tùy chọn trang trí và phụ kiện. Van bi tiêu chuẩn thường được thiết kế theo kiểu khớp nối thực sự, giúp dễ dàng tháo lắp thân van để bảo trì mà không làm gián đoạn đường ống kết nối. Van một chiều nhiệt dẻo có sẵn dưới dạng van bi, van xoay, van chữ Y và van côn. Van bướm dễ dàng lắp ghép với mặt bích kim loại vì chúng tuân thủ các lỗ bu lông, vòng bu lông và kích thước tổng thể theo tiêu chuẩn ANSI Class 150. Đường kính trong nhẵn mịn của các bộ phận nhiệt dẻo càng làm tăng thêm độ chính xác của van màng.

Van bi 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, sử dụng 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 chặt các gioăng đàn hồi giữa thân và đầu nối. Một số nhà sản xuất đã duy trì cùng một chiều dài lắp đặt van bi và ren đai ốc trong nhiều thập kỷ để dễ dàng thay thế các van cũ mà không cần sửa đổi đường ống liền kề.

Van bi với gioăng cao su đàn hồi monome ethylene propylene diene (EPDM) phải được chứng nhận theo tiêu chuẩn NSF-61G để sử dụng trong nước uống. Gioăng cao su đàn hồi Fluorocarbon (FKM) có thể được sử dụng thay thế cho các hệ thống có vấn đề về 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 áp suất 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 các kích cỡ từ 1/2 inch đến 4 inch với các kết nối đầu ổ cắm, đầu ren hoặc đầu bích thường được đánh giá ở mức áp suất 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 với lớp lót đàn hồi. Van bướm nhựa có kích thước từ 2 inch đến 24 inch (5cm) phổ biến cho các hệ thống đường ống có đường kính lớn hơn. Các nhà sản xuất van bướm nhựa có nhiều cách tiếp cận khác nhau về kết cấu và bề mặt làm kín. Một số sử dụng lớp lót đàn hồi (Hình 5) hoặc vòng đệm chữ O, trong khi những nhà sản xuất khác sử dụng đĩa phủ đàn hồi. Một số chế tạo thân van bằng một vật liệu duy nhất, nhưng các thành phần bên trong, được làm ẩm, đóng vai trò là vật liệu hệ thống, nghĩa là thân van bướm polypropylene có thể chứa lớp lót EPDM và đĩa PVC hoặc một số cấu hình khác với các loại gioăng nhiệt dẻo và đàn hồi thông dụng.

Việc lắp đặt van bướm nhựa rất đơn giản vì chúng được sản xuất theo kiểu wafer với gioăng đàn hồi được thiết kế liền mạch với thân van. Chúng không yêu cầu thêm gioăng. Được đặt giữa hai mặt bích, việc siết chặt van bướm nhựa phải được thực hiện cẩn thận bằng cách tăng dần lực siết bu lông theo khuyến nghị trong 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 tác động lên van.

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

Giống như bất kỳ loại van nào, chìa khóa để vận hành van nhựa là xác định các yêu cầu vận hành, chẳng hạn như khí nén hay điện, DC hay AC. Tuy nhiên, với van nhựa, nhà thiết kế và người dùng cũng cần hiểu rõ 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 yếu tố quan trọng cần cân nhắc. Các nhà sản xuất van nhựa có các lựa chọn để đáp ứng nhu cầu của các môi trường ăn mòn này dưới dạng bộ truyền động bọc 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.