Thermoplastische Ventile und Stellantriebe: Alles, was Sie wissen müssen

In der Pumpenindustrie gibt es eine Vielzahl von Vorgängen, die die Steuerung des Flusses verschiedener Flüssigkeiten in unterschiedlichen Prozessen erfordern.

Seit über 50 Jahren erfreuen sich thermoplastische Ventile in vielen Anwendungen zunehmender Beliebtheit als wirksame Alternative zu Metallventilen. Zu den Vorteilen thermoplastischer Ventile gehören:

Thermoplastische Ventile haben den Vorteil, dass sie leicht, korrosionsbeständig, chemikalienbeständig und ungiftig sind. Sie verkrusten und rosten außerdem nicht und haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Thermoplastisches Material wird häufig in kommunalen und industriellen Chemikalienzufuhrsystemen verwendet und ist robust und hat sich für industrielle Anwendungen bewährt, wenn es im Rahmen der Materialspezifikationen verwendet wird. Mit elektrischen oder pneumatischen Antrieben ausgestattete Thermoplastventile ermöglichen außerdem eine automatisierte Steuerung und einen Fernzugriff durch Bediener.

Thermoplastische Ventilmaterialien Die am häufigsten bei der Herstellung thermoplastischer Ventile verwendeten Materialien sind PVC, CPVC, GFPP und PVDF. Beide Materialien verhalten sich bei gleicher Betriebstemperatur, gleichem Druck, gleicher Schlageinwirkung und gleicher UV-Einwirkung von Natur aus unterschiedlich.

Der thermoplastische Ventilkörper ist aus dem Grundmaterial präzisionsgeformt. Thermoplastische Ventilbaugruppen verfügen zusätzlich über kleinere Komponenten aus unterschiedlichen Materialien, die ebenfalls mit dem Flüssigkeitsprozess interagieren. Alle diese Materialien erfordern aufgrund der möglichen chemischen Kompatibilität sorgfältige Aufmerksamkeit bei der Ventilauswahl. Eine falsche Materialauswahl, insbesondere von O-Ringen und Linern, kann zu einem vorzeitigen Ventilausfall führen.

Kugelhähne verwenden Elastomer-O-Ringe aus EPDM oder FMP. Diese befinden sich in den Endanschlüssen und im Schaft und bilden eine Dichtfläche zwischen den Kunststoffkomponenten. PTFE-Sitze auf beiden Seiten der Kugel sorgen für eine reibungslose Bewegung und eine Dichtfläche, auf der die Kugel gleiten und auf der sie aufsitzen kann. Thermoplastische Absperrklappen haben eine Elastomerauskleidung, in der die Scheibe abdichtet, und O-Ringe aus EPDM, Viton oder Nitril. Eine thermoplastische Absperrklappe verfügt außerdem über einen Schaft aus Edelstahl oder Titan, der die Liner- und Scheibenbaugruppe im Ventilkörper an Ort und Stelle hält.

Wenn Sie ein Ventil für eine potenziell korrosive Anwendung spezifizieren, stellen Sie die richtige Materialauswahl sicher, indem Sie eine Tabelle zur chemischen Beständigkeit für die chemische Verträglichkeit von Thermoplasten und Elastomeren heranziehen. EPDM-Kautschuk ist ein Elastomer, das für Wasser, Dampf, verdünnte Säuren, verdünnte Laugen und Alkohole empfohlen wird.

Der Betriebsdruck aller thermoplastischen Materialien nimmt mit steigender Temperatur ab. Der maximale Betriebsdruck eines 2-Zoll-Kugelhahns kann 250 psi bei 70 °F (stoßfrei) betragen. Die Druck- und Temperaturkurven sind für PVC und CPVC unterschiedlich. Der gleiche PVC-Kugelhahn gemäß Zeitplan 80 hat einen maximalen Druck von 130 psi bei 145 °F.

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Ein Ventilantrieb ist das Gerät, das ein Ventil „betätigt“ oder bewegt, ob es geöffnet oder geschlossen wird. Es wird an zwei Teilen befestigt und arbeitet mit diesen zusammen: dem Ventilkörper und dem Ventilpiloten.

Arten von Aktoren

Bei der Überlegung, ein thermoplastisches Ventil zu betätigen, müssen die folgenden Punkte identifiziert werden:

Elektrisch oder pneumatisch Pneumatische Antriebe benötigen anlagenseitig zugeführte Luft und sind entweder doppeltwirkend oder mit Federrückstellung erhältlich. Zu den Optionen gehören Magnetventil (Wechselstrom oder Gleichstrom), Luftfilter/-regler, Stellungsregler (4–20 mA), zusätzliche Endschalter, optische Anzeige und auskuppelbare Handnotbetätigung.

Die Aktuatorzykluszeit ist die Zeit, die ein Aktuator benötigt, um vom Öffnen zum Schließen zu gelangen. Sie ist wichtig, um Wasserschläge zu verhindern, die durch ein zu schnelles Öffnen oder Schließen eines Ventils entstehen. Die Zykluszeit des elektrischen Stellantriebs HRSN2 von Hayward für einen 4-Zoll-Kugelhahn beträgt etwa 9 bis 13 Sekunden. Die Zykluszeit für eine 12-Zoll-Absperrklappe beträgt etwa 39 Sekunden. Bei elektrischen Antrieben ist diese Geschwindigkeit fest vorgegeben.

Die Geschwindigkeit eines pneumatischen Stellantriebs wird durch eine Magnetbaugruppe gesteuert, die sich auf Befehl öffnet oder schließt und den Luftstrom in den und aus dem Stellkolbenzylinder reguliert. Bei doppeltwirkenden Stellantrieben wird Luft sowohl dem Öffnungs- als auch dem Schließzylinder zugeführt. Bei einem Versorgungsluftverlust bleibt ein doppeltwirkendes Ventil in der letzten Position. Ausfallsichere Stellantriebe mit Federrückstellung werden in Anwendungen eingesetzt, bei denen ein Ventil bei Ausfall der Luftversorgung entweder in die vollständig geöffnete oder vollständig geschlossene Position fahren muss. Die Fail-Safe-Position wird bei der Spezifizierung des Aktuators ausgewählt, kann aber bei Bedarf vor Ort geändert werden.

Elektrische Antriebe –Diese Ventiltypen gehören zu den gebräuchlichsten und zuverlässigsten. Sie sind in der Lage, einige der größten Ventile schnell zu betätigen, und sie werden von einem ein- oder dreiphasigen Elektromotor angetrieben, der eine Kombination aus ebenen Zahnrädern und Stirnrädern antreibt. Anschließend treiben diese Zahnräder und Stirnräder eine Schaftmutter an, die in den Schaft des Ventils eingreift, um es zu öffnen oder zu schließen. Sie verfügen häufig über einen Entkupplungsmechanismus und ein Handrad, das bei einem Stromausfall eine manuelle Betätigung ermöglicht.

Manuelle Aktuatoren – Manuelle Antriebe nutzen Hebel, Räder und/oder Zahnräder, um die Bewegung zu erleichtern. Manuelle Stellantriebe unterscheiden sich von automatischen Stellantrieben, da automatische Stellantriebe über eine externe Stromquelle verfügen, die die Kraft und Bewegung bereitstellt, die zum automatischen oder ferngesteuerten Betätigen eines Ventils erforderlich sind. Für viele Ventile ist eine manuelle Betätigung keine Option, entweder weil die Anwendung Ventile in entfernten Rohrleitungen umfasst oder weil für die Betätigung eine enorme Kraft erforderlich ist. Darüber hinaus sind manuelle Stellantriebe keine praktische Lösung für Ventile, die sich in giftigen oder aggressiven Umgebungen befinden, und sie sind nicht so nützlich bei Anwendungen, bei denen die Sicherheitsvorkehrung einer sofortigen Abschaltung erforderlich ist.

Abschluss Bei der Auswahl von Ventilantrieben spielen die Nutzungsfaktoren eine wichtige Rolle. Beispielsweise benötigen elektrische Stellantriebe von Natur aus Strom, um zu funktionieren. Pneumatikantriebe können bei Temperaturen von -20 bis 70 °C (-4 bis 150 °F) oder in einigen Fällen von -40 bis 121 °C (-40 bis 250 °F) betrieben werden, sofern die richtigen Dichtungen vorhanden sind , Fett und Lager sind vorhanden. Elektrische Stellantriebe können bei Temperaturen von -40 bis 150 °F (-40 bis 65 °C) betrieben werden.

Pneumatikantriebe werden in gefährlichen oder giftigen Umgebungen aufgrund ihrer explosionssicheren Beschaffenheit häufig bevorzugt. Wenn jedoch Druckluft fehlt oder ein pneumatischer Antrieb andere Betriebsspezifikationen nicht erfüllen kann, können elektrische Antriebe verwendet werden.