شیرهای پروانه ای PVC به طور گسترده در تصفیه آب، آبیاری، پردازش شیمیایی و سیستم های HVAC استفاده می شود زیرا سبک وزن، مقاوم در برابر خوردگی و مقرون به صرفه هستند. با این حال، هنگام تعیین این شیرها برای کاربردهای صنعتی، مهندسان و تیم های تدارکات اغلب می پرسند: آیا شیرهای پروانه ای PVC می توانند فشار و دمای بالا را تحمل کنند؟ این مقاله یک ارزیابی عملی و فنی از قابلیت‌های شیر پروانه‌ای PVC، محدودیت‌ها، گزینه‌های مواد و صندلی، ملاحظات نصب و آزمایش، و راهنمایی انتخاب ارائه می‌کند تا به شما در انتخاب شیر مناسب برای سیستمتان کمک کند.

خواص مواد PVC مربوط به فشار و دما

پلی وینیل کلراید (PVC) یک پلیمر ترموپلاستیک با مقاومت شیمیایی عالی در برابر بسیاری از اسیدها، نمک ها و قلیاها، به علاوه هزینه کم و سهولت ساخت است. استحکام مکانیکی و سختی آن برای کاربردهای فشار متوسط ​​در دمای محیط کافی است. با این حال، مدول PVC و استحکام تسلیم با افزایش دما کاهش می‌یابد و با نزدیک شدن به محدوده‌های انتقال شیشه‌ای و نرم شدن، مواد انعطاف‌پذیرتر می‌شوند. بنابراین، خود ماده اولین مجموعه از محدودیت ها را بر روی فشار و دمای مجاز اعمال می کند.

رفتارهای مادی کلیدی

در دماهای بالا پی وی سی کاهش استحکام کششی و افزایش خزش تحت بارگذاری پایدار را تجربه می کند. قرار گرفتن طولانی‌مدت در دمای نزدیک یا بالاتر از حداکثر امتیاز لوله/شیر، تغییرات ابعادی را تسریع می‌کند و می‌تواند منجر به تغییر شکل اطراف مهر و موم و بست‌ها شود. قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش و حلال های خاص اگر به درستی محافظت نشود، خواص مکانیکی را بیشتر کاهش می دهد.

درجه بندی فشار و دما استاندارد

اکثر شیرهای پروانه ای پی وی سی در بازار برای سیستم های فشار کم تا متوسط طراحی شده اند. درجه بندی فشار معمولی (در 20 درجه سانتیگراد / 68 درجه فارنهایت) از PN6 تا معادل PN16 (تقریباً 6-16 بار یا 90-232 psi) برای ترکیبات PVC مهندسی شده و ساختارهای شیر متغیر است. با این حال، این ارقام به شدت به اندازه سوپاپ، طراحی دیسک، تقویت‌کننده و آزمایش سازنده بستگی دارد. درجه بندی دما معمولاً محافظه کارانه است: شیرهای PVC استاندارد معمولاً تا 60 درجه سانتیگراد (140 درجه فارنهایت) برای استفاده کوتاه مدت درجه بندی می شوند، با محدودیت سرویس مداوم توصیه شده در حدود 40-50 درجه سانتیگراد (104-122 درجه فارنهایت).

چرا رتبه بندی ها متفاوت است

فرمول‌های مختلف PVC (uPVC در مقابل CPVC)، طراحی بدنه شیر (دنده‌های تقویت‌شده، دیواره‌های ضخیم‌تر)، و مواد نشیمنگاه باعث ایجاد فشار و دماهای مجاز کاری متفاوت می‌شوند. CPVC (PVC کلردار) تحمل دمایی بالاتری نسبت به uPVC استاندارد ارائه می دهد و گاهی اوقات در جایی که دما به مرزهای بالای سرویس PVC نزدیک می شود استفاده می شود.

مواد صندلی و مهر و موم: تأثیر آنها بر محدودیت های دما

مواد نشیمن سوپاپ و آب بند اغلب محدودیت دمای عملیاتی واقعی را بیشتر از بدنه ترموپلاستیک کنترل می کنند. مواد متداول صندلی عبارتند از EPDM، NBR (Buna-N)، FKM (Viton)، PTFE (تفلون)، و الاستومرهای ترموپلاستیک. هر کدام دارای محدوده دمای قابل قبول متفاوت و مشخصات سازگاری شیمیایی هستند.

• EPDM: مناسب برای آب گرم و بسیاری از مواد شیمیایی؛ سرویس مداوم معمولی تا دمای 120 درجه سانتیگراد برای مدت زمان کوتاه اما معمولاً توسط بدنه PVC محدود می شود.
• NBR (Buna-N): مقاومت خوب در برابر روغن؛ به طور کلی تحمل گرما کمتر است - استفاده عملی تا 80 درجه سانتیگراد بسته به قرار گرفتن در معرض.
• FKM (Viton): الاستومر با دمای بالا، مفید در مواقعی که دماهای بالاتر مورد نیاز است - اغلب عامل محدودکننده به جای صندلی، بدنه PVC می شود.
• PTFE: مقاومت شیمیایی و درجه حرارت عالی؛ صندلی های PTFE در ترکیب با بدنه های CPVC، استفاده را در دماهای بالاتر گسترش می دهند، اما رفتار آب بندی مکانیکی باید تایید شود.

انواع طراحی و تاثیر آنها بر مدیریت فشار

دریچه های پروانه ای در طرح های ویفری، لگ و دو فلنج ساخته می شوند. آرماتورهای ساختاری، مواد دیسک (پی وی سی، فلز با روکش پی وی سی، یا فلز)، طراحی شفت و ترتیبات بلبرینگ بر ظرفیت فشار و طول عمر تأثیر می گذارند.

ویفر در مقابل لگ در مقابل دو فلنج

به سبک ویفر شیر پروانه ای پی وی سی سبک و مقرون به صرفه هستند، اما برای حفظ و نگهداری به پیچ‌های فلنج اطراف متکی هستند و در فشارهای دیفرانسیل بالا مقاومت کمتری دارند. دریچه‌های لاگ دارای درج‌های رزوه‌ای هستند که در صورت بازکردن پیچ و مهره از یک طرف، جداسازی پایین دست را امکان‌پذیر می‌سازد و قابلیت سرویس‌دهی را بهبود می‌بخشد. طرح‌های دو فلنج (در PVC خالص نادر) یا شیرهای با بدنه تقویت‌شده، پایداری مکانیکی را افزایش می‌دهند و زمانی که با دیوارهای ضخیم‌تر یا درج‌های فلزی مهندسی می‌شوند، می‌توانند بار فشار بیشتری را تحمل کنند.

دما و فشار عملی - چه چیزی باید انتظار داشت

در بیشتر کاربردهای صنعتی عملی، انتظار راهنمایی محافظه کارانه زیر را داشته باشید، مگر اینکه سازنده طور دیگری مشخص کند:

• دمای مداوم ایمن: 0 تا 40 درجه سانتیگراد (32 تا 104 درجه فارنهایت) برای شیرهای استاندارد uPVC در سرویس مداوم.
• قرار گرفتن در معرض کوتاه مدت متناوب: بسته به مواد و فشار صندلی تا 60 درجه سانتیگراد (140 درجه فارنهایت) ممکن است تحمل شود.
• قابلیت فشار معمولی: تا PN10-PN16 در اندازه های کوچکتر در دمای محیط برای طرح های تقویت شده. قطرهای بزرگتر اغلب فشار مجاز کمتری دارند.

اینها دستورالعمل های کلی هستند - همیشه به منحنی های فشار-دمای خاص سازنده (P-T) مراجعه کنید. منحنی‌های P-T فشار کاری مجاز را با افزایش دما نشان می‌دهند و مهم‌ترین سند هنگام ارزیابی مناسب بودن شیر هستند.

نصب، درجه بندی، و ملاحظات سیستم

حتی زمانی که رتبه اسمی یک دریچه رضایت بخش به نظر می رسد، درجه بندی محافظه کارانه عمل مهندسی خوبی است. امکان افزایش فشار، انبساط حرارتی و منابع گرمای گذرا را فراهم کنید. اقدامات احتیاطی عملیاتی زیر را در نظر بگیرید:

• با افزایش دما بر اساس منحنی P-T فروشنده، فشار مجاز را کاهش دهید.
• برای به حداقل رساندن خطرات ناشی از چکش آب که می تواند از فشارهای طراحی کوتاه مدت فراتر رود، حفاظت از نوسانات بالادست یا محرک های آهسته بسته را فراهم کنید.
• از قرار دادن دریچه ها در زیر نور مستقیم خورشید یا نزدیک منابع گرما خودداری کنید مگر اینکه محافظ حرارتی ارائه شده باشد. تثبیت کننده های UV در پی وی سی کمک می کنند، اما جایگزین حذف مکانیکی نمی شوند.

تست، صدور گواهینامه و اعتبارسنجی

گزارش‌های آزمایش کارخانه شامل تست‌های پوسته و صندلی هیدرواستاتیک، تست‌های استقامت چرخه‌ای و گواهی‌های مواد را درخواست کنید. به دنبال انطباق با استانداردهای قابل اجرا برای شیرهای پلاستیکی مانند ISO 9393/ISO 14313 (در صورت لزوم)، ملاحظات ANSI/ASME B16.34 برای قطعات حاوی فشار، و رتبه‌بندی‌های خاص سازنده باشید. اعتبار سنجی میدانی و نصب آزمایشی در شرایط سیال و دمای واقعی برای کاربردهای حاشیه ای توصیه می شود.

تعمیر و نگهداری و عیب یابی در شرایط بالا

در دماها و فشارهای بالاتر، ساییدگی سریع صندلی، شل شدن محور، تغییر شکل خزشی یا نشت در اطراف مهر و موم را کنترل کنید. یک برنامه بازرسی بر اساس ساعات کار و سیکل های حرارتی ایجاد کنید. قطعات یدکی از اقلام فرسوده معمولی (صندلی‌ها، حلقه‌های O، یاتاقان‌های شفت) را نگه دارید و هرگونه تغییر در گشتاور را به عنوان یک هشدار اولیه در مورد تخریب ثبت کنید.

راهنمای انتخاب سریع

هنگام ارزیابی اینکه آیا شیر پروانه ای PVC برای کاربردهای پرفشار یا دمای بالا مناسب است از چک لیست عملی زیر استفاده کنید:

• منحنی P-T سازنده را برای مدل و اندازه دقیق شیر بدست آورید.
• سازگاری مواد صندلی با مایع و دما را تأیید کنید.
• فشارهای گذرا را ارزیابی کنید و در صورت لزوم حفاظت از نوسانات را مشخص کنید.
• هنگامی که دما از محدوده ایمن PVC فراتر می رود، CPVC یا مواد جایگزین (بدنه فلزی یا شیرهای آستردار) را در نظر بگیرید.
• برنامه ریزی برای بازرسی های محافظه کارانه و برنامه ریزی شده.

زمان انتخاب گزینه های جایگزین

اگر برنامه شما به طور معمول دماهای بالاتر از 60 تا 80 درجه سانتیگراد، فشارهای گذرا مکرر، یا محیط های تهاجمی که PVC را به چالش می کشد، می بیند، گزینه های جایگزین را در نظر بگیرید: دریچه های پروانه ای فلزی با پوشش های مقاوم در برابر خوردگی، دریچه های فولادی ضد زنگ، یا پلاستیک های با کارایی بالا مانند PVDF برای تحمل دما و مواد شیمیایی بالاتر. این جایگزین ها هزینه اولیه بالاتری دارند اما ریسک و نگهداری را در خدمات سخت کاهش می دهند.

نتیجه گیری

شیرهای پروانه ای پی وی سی یک انتخاب قابل اعتماد و اقتصادی برای بسیاری از کاربردهای فشار متوسط و دمای محیط هستند. آنها معمولاً بهترین انتخاب برای خدمات پایدار با دمای بالا یا فشار بسیار بالا بدون مواد خاص یا تغییرات طراحی نیستند. همیشه با منحنی‌های P-T سازنده مشورت کنید، مواد صندلی سازگار را انتخاب کنید، برای اثرات حرارتی کاهش دهید، و پروتکل‌های حفاظت از نوسانات و بازرسی را ارائه دهید. در مواردی که وظیفه شما حاشیه ای است، آزمایش های آزمایشی یا انتخاب مواد با عملکرد بالاتر، گام های محتاطانه ای برای اطمینان از عملکرد ایمن و طولانی مدت است.