Kuigiplastventiilidmõnikord peetakse neid eriliseks tooteks – esimeseks valikuks inimestele, kes toodavad või projekteerivad plasttorustikke tööstussüsteemidele või kellel peavad olema ülipuhtad seadmed – on lühike eeldus, et neil ventiilidel pole palju üldist kasutusvõimalust – nägemine. Tegelikult on tänapäeva plastventiilidel lai valik kasutusvõimalusi, sest materjalide tüübid laienevad pidevalt ja head disainerid, kes neid materjale vajavad, tähendavad, et nende multifunktsionaalsete tööriistade kasutamiseks on üha rohkem võimalusi.

PLASTI OMADUSED

Termoplastventiilide eelised on laialdased – korrosiooni-, kemikaali- ja kulumiskindlus; siledad siseseinad; kerge kaal; paigaldamise lihtsus; pikk eluiga; ja madalamad elutsükli kulud. Need eelised on viinud plastventiilide laialdase aktsepteerimiseni äri- ja tööstusrakendustes, nagu veevarustus, reoveepuhastus, metalli- ja keemiatööstus, toidu- ja farmaatsiatööstus, elektrijaamad, naftatöötlemistehased ja muud. Plastventiile saab toota paljudest erinevatest materjalidest, mida kasutatakse mitmesugustes konfiguratsioonides. Kõige levinumad termoplastventiilid on valmistatud polüvinüülkloriidist (PVC), klooritud polüvinüülkloriidist (CPVC), polüpropüleenist (PP) ja polüvinülideenfluoriidist (PVDF). PVC ja CPVC ventiilid ühendatakse torustikusüsteemidega tavaliselt lahustiga tsementeeritud muhvotste või keermestatud ja äärikutega otste abil; samas kui PP ja PVDF ventiilid nõuavad torustiku komponentide ühendamist kas kuum-, põkk- või elektrokeevitamise tehnoloogiate abil.

Termoplastventiilid on suurepärased söövitavas keskkonnas, kuid sama kasulikud ka üldises veevarustuses, kuna need on pliivabad1, tsingikaokindlad ja ei roosteta. PVC ja CPVC torustikusüsteemid ja ventiilid peaksid olema testitud ja sertifitseeritud vastavalt NSF [National Sanitation Foundation] standardile 61 tervisemõjude osas, sealhulgas lisa G madala pliisisalduse nõude osas. Söövitavate vedelike jaoks sobiva materjali valimiseks saab tutvuda tootja keemilise vastupidavuse juhendiga ja mõista temperatuuri mõju plastmaterjalide tugevusele.

Kuigi polüpropüleenil on pool PVC ja CPVC tugevusest, on sellel kõige mitmekülgsem keemiline vastupidavus, kuna teadaolevaid lahusteid pole. PP toimib hästi kontsentreeritud äädikhapetes ja hüdroksiidides ning sobib ka enamiku hapete, leeliste, soolade ja paljude orgaaniliste kemikaalide leebemate lahuste jaoks.

PP on saadaval pigmenteeritud või pigmenteerimata (loodusliku) materjalina. Looduslikku PP-d lagundab ultraviolettkiirgus (UV-kiirgus) tugevalt, kuid ühendid, mis sisaldavad üle 2,5% süsinikmusta pigmenti, on UV-kiirguse suhtes piisavalt stabiliseeritud.

PVDF-torustikusüsteeme kasutatakse mitmesugustes tööstuslikes rakendustes alates farmaatsiast kuni kaevandamiseni tänu PVDF-i tugevusele, töötemperatuurile ja keemilisele vastupidavusele sooladele, tugevatele hapetele, lahjendatud alustele ja paljudele orgaanilistele lahustitele. Erinevalt PP-st ei lagune PVDF päikesevalguse käes; plastik on aga päikesevalgusele läbipaistev ja võib vedelikku UV-kiirgusega kokku puutuda. Kuigi looduslik, pigmenteerimata PVDF-i koostis sobib suurepäraselt kõrge puhtusastmega siseruumides kasutamiseks, võimaldab pigmendi, näiteks toidukvaliteediga punase, lisamine päikesevalguse käes viibimist ilma vedeliku keskkonda kahjustamata.

Plastsüsteemidel on disainimisel väljakutseid, näiteks tundlikkus temperatuuri ning soojuspaisumise ja -kokkutõmbumise suhtes, kuid insenerid saavad ja on projekteerinud pikaealisi ja kulutõhusaid torusüsteeme üldiseks ja söövitavaks keskkonnaks. Peamine disainikaalutlus on see, et plastide soojuspaisumistegur on suurem kui metallil – näiteks termoplastil on see viis kuni kuus korda suurem kui terasel.

Torustikusüsteemide projekteerimisel ja ventiilide paigutuse ning ventiilide tugede mõju arvestamisel on termoplastide puhul oluline kaalutlus soojuspaisumine. Soojuspaisumisest ja -kokkutõmbumisest tulenevaid pingeid ja jõude saab vähendada või kõrvaldada, pakkudes torustikusüsteemides paindlikkust sagedaste suunamuutuste või paisumissilmuste abil. Selle paindlikkuse pakkumisega piki torustikku ei pea plastventiil nii palju pinget neelama (joonis 1).

Kuna termoplastid on temperatuurile tundlikud, väheneb ventiili rõhuklass temperatuuri tõustes. Erinevatel plastmaterjalidel on vastavalt temperatuuri tõustes rõhulangus. Vedeliku temperatuur ei pruugi olla ainus soojusallikas, mis võib plastventiili rõhuklassi mõjutada – maksimaalne välistemperatuur tuleb projekteerimisel arvesse võtta. Mõnel juhul võib torustiku välistemperatuuri arvestamata jätmine põhjustada liigset läbivajumist torutugede puudumise tõttu. PVC maksimaalne töötemperatuur on 140 °F; CPVC maksimaalne temperatuur on 220 °F; PP maksimaalne temperatuur on 180 °F; ja PVDF ventiilid suudavad hoida rõhku kuni 280 °F (joonis 2).

Temperatuuriskaala teises otsas töötavad enamik plasttorustikusüsteeme üsna hästi ka alla nulli. Tegelikult suureneb termoplastiliste torude tõmbetugevus temperatuuri langedes. Enamiku plastide löögikindlus aga väheneb temperatuuri langedes ja mõjutatud torustikumaterjalides ilmneb rabedus. Niikaua kui ventiilid ja nendega külgnev torustik on puutumata, neid ei ohusta löögid ega esemete põrutused ning torustikku käsitsemise ajal maha ei kuku, on kahjulik mõju plasttorustikule minimaalne.

TERMOPLASTIST VENTIILIDE TÜÜBID

Kuulventiilid,tagasilöögiklapid,liblikventiilidJa membraanventiilid on saadaval igast erinevast termoplastilisest materjalist graafiku 80 survetorustikusüsteemide jaoks, millel on ka arvukalt viimistlusvõimalusi ja lisatarvikuid. Standardne kuulventiil on kõige sagedamini ühenduskonstruktsiooniga, et hõlbustada ventiili korpuse eemaldamist hoolduseks ilma ühendustorusid katkestamata. Termoplastsed tagasilöögiklapid on saadaval kuul-, pöörd-, Y- ja koonusventiilidena. Liblikventiilid sobivad hõlpsasti metalläärikutega, kuna need vastavad ANSI klassi 150 poldiaukudele, poltringidele ja üldmõõtmetele. Termoplastsete osade sujuv siseläbimõõt suurendab ainult membraanventiilide täpset juhtimist.

PVC-st ja CPVC-st kuulventiile toodavad mitmed USA ja välismaised ettevõtted suurustes 1/2–6 tolli, millel on pistikupesa, keermestatud või äärikühendused. Kaasaegsete kuulventiilide tõeline ühenduskonstruktsioon hõlmab kahte mutrit, mis keeratakse korpuse külge, surudes kokku elastomeersed tihendid korpuse ja otsaühenduste vahel. Mõned tootjad on aastakümneid säilitanud sama kuulventiili paigalduspikkuse ja mutri keerme, et võimaldada vanemate ventiilide hõlpsat väljavahetamist ilma külgnevat torustikku muutmata.

Etüleenpropüleendieeni monomeerist (EPDM) elastomeersete tihenditega kuulventiilid peaksid joogivees kasutamiseks olema sertifitseeritud vastavalt standardile NSF-61G. Fluorosüsiniku (FKM) elastomeerseid tihendeid saab alternatiivina kasutada süsteemides, kus keemiline ühilduvus on oluline. FKM-i saab kasutada ka enamikus mineraalhapetega seotud rakendustes, välja arvatud vesinikkloriid, soolalahused, klooritud süsivesinikud ja naftaõlid.

Joonis 3. Paagi külge kinnitatud äärikuga kuulventiilJoonis 4. Vertikaalselt paigaldatud kuulventiilPVC ja CPVC kuulventiilid läbimõõduga 1/2–2 tolli on sobiv valik kuuma ja külma vee rakenduste jaoks, kus maksimaalne löögivaba vee rõhk võib olla kuni 250 psi temperatuuril 73 °F. Suurematel kuulventiilidel läbimõõduga 2–1/2–6 tolli on madalam rõhk, mis on 73 °F juures 150 psi. Tavaliselt kasutatakse kemikaalide transportimisel PP ja PVDF kuulventiile (joonis 3 ja 4), mis on saadaval suurustes 1/2–4 tolli ja millel on pistikupesa, keermestatud või äärikuga ühendused, tavaliselt maksimaalseks löögivaba vee rõhuks 150 psi toatemperatuuril.

Termoplastsed kuulventiilid põhinevad kuulil, mille erikaal on väiksem kui veel, nii et kui rõhk ülesvoolu poolel kaob, vajub kuul tagasi tihenduspinna vastu. Neid ventiile saab kasutada samamoodi nagu sarnaseid plastkuulventiile, kuna need ei lisa süsteemi uusi materjale. Muud tüüpi tagasilöögiventiilid võivad sisaldada metallvedrusid, mis ei pruugi korrosiivses keskkonnas vastu pidada.

Joonis 5. Elastomeerse voodriga liblikventiilPlastist liblikventiil suurustes 2–24 tolli on populaarne suurema läbimõõduga torusüsteemides. Plastist liblikventiilide tootjad kasutavad konstruktsiooni ja tihenduspindade osas erinevaid lähenemisviise. Mõned kasutavad elastomeerset vooderdust (joonis 5) või O-rõngast, teised aga elastomeerkattega ketast. Mõned valmistavad korpuse ühest materjalist, kuid sisemised, niisutatud komponendid toimivad süsteemi materjalidena, mis tähendab, et polüpropüleenist liblikventiili korpus võib sisaldada EPDM-vooderdust ja PVC-ketast või mitut muud konfiguratsiooni tavaliste termoplast- ja elastomeertihenditega.

Plastikust liblikventiili paigaldamine on lihtne, kuna need ventiilid on valmistatud vahvelkujuliselt, mille korpusesse on projekteeritud elastomeersed tihendid. Need ei vaja tihendi lisamist. Kahe vastasääriku vahele paigutatud plastist liblikventiili poltidega kinnitamisel tuleb olla ettevaatlik, suurendades poltide kinnitusmomenti kolmes etapis. Seda tehakse selleks, et tagada ühtlane tihend kogu pinnal ja vältida ventiilile ebaühtlast mehaanilist pinget.

Joonis 6. MembraanventiilMetallventiilide spetsialistidele on plastmembraanventiilide tippmudelid tuttavad ratta ja asendiindikaatoritega (joonis 6); plastmembraanventiilil on aga ka mõningaid selgeid eeliseid, sealhulgas termoplastilise korpuse siledad siseseinad. Sarnaselt plastkuulventiilile on ka nende ventiilide kasutajatel võimalus paigaldada ühendusmuhv, mis on eriti kasulik ventiili hooldustöödel. Või saab kasutaja valida äärikühendused. Tänu kõigile korpuse ja membraani materjalide valikuvõimalustele saab seda ventiili kasutada mitmesugustes keemilistes rakendustes.

Nagu iga ventiili puhul, on ka plastventiilide käivitamise võti töötingimuste kindlaksmääramine, näiteks pneumaatiline vs elektriline ning alalis- vs vahelduvvool. Kuid plastiku puhul peavad disainer ja kasutaja mõistma ka seda, milline keskkond ajamit ümbritseb. Nagu varem mainitud, on plastventiilid suurepärane valik söövitavates olukordades, sealhulgas väliselt söövitavas keskkonnas. Seetõttu on plastventiilide ajamite korpuse materjal oluline kaalutlus. Plastventiilide tootjatel on valikuid nende söövitavate keskkondade vajaduste rahuldamiseks plastkattega ajamite või epoksüüdkattega metallkorpuste näol.

Nagu see artikkel näitab, pakuvad plastventiilid tänapäeval igasuguseid võimalusi uute rakenduste ja olukordade jaoks.