Клапан VALTEC из полипропилена
Напорные трубы из полипропилена благодаря невысокой стоимости и относительной простоте монтажа нашли свое место в бытовых инженерных системах.
Помимо труб и фитингов, соединенных полифузной сваркой, использовались специальные полипропиленовые фитинги: шаровые краны, краны, фильтры, головки и обратные клапаны.
Шаровые краны из полипропилена — это наиболее часто используемый тип клапана в полипропиленовых трубопроводах. Их монтируют на каждом входе в квартиру, а также на ответвлениях и вертикальных трубах. Кроме того, в несколько иной конструкции такие клапаны устанавливаются на входе и выходе отопительных приборов, что позволяет их отключать в случае необходимости.
Сами шаровые краны — надежные и долговечные устройства. Огромное количество шаровых кранов из латуни и стали на протяжении десятилетий успешно используется в самых разных областях.
Однако в процессе эксплуатации полипропиленовых трубопроводных систем у полипропиленовых шаровых кранов были выявлены недостатки.
Самый частый дефект обычно связан с утечкой в штоке клапана (
рис.1, 2
).
Рис. 1. Утечка из ствола. Тест в мыльной воде
Рис. 2. Негерметичный шаровой кран на штоке.
Оказалось, что у этой проблемы несколько причин. Первый связан с конструкцией и традиционными технологиями изготовления этих клапанов.
Латунный шаровой кран (
2
) типичного клапана из полипропилена (рис.
Рис. 3
) со стержнем (
4
) и седла из ПТФЭ (
3
) помещается в композитный пластиковый рукав (полипропилен или нейлон) (
5
), состоящий из двух половинок. На заводе шпиндель оснащен эластомерными уплотнительными кольцами (
6
) из NBR, EPDM или FPM. Кольцо сальниковой коробки прикрепляется к форме, и форма поступает в термопластавтомат. Здесь расплавленный полипропилен вводится в форму под высоким давлением для формирования корпуса клапана (
1
).
Именно в этот момент может произойти непредсказуемая деформация корпуса из-за высокой температуры и давления.
В процессе эксплуатации эти деформации могут усугубляться транспортируемыми средами. В результате зазоры между сепаратором и штоком увеличиваются и больше не могут быть компенсированы эластичностью сальникового кольца. Есть утечка.
Малейшие сбои в процессе формования корпуса клапана из полипропилена приводят к плачевным последствиям. Превышение температуры плавления может привести к полному плавлению корпуса, что сделает готовый продукт непригодным для использования. Если температура плавления ниже расчетной, герметичность соединения между корпусом и корпусом отсутствует, что приводит к общей потере герметичности клапана (рис.
Рис. 4
).
Рисунок 3. Конструкция обычного полипропиленового клапана.
Рис. 4. Распиловка поврежденного шарового крана с отслоившимся корпусом.
Другой причиной утечки в клапанах из полипропилена являются разные коэффициенты линейного расширения полимерных материалов и латуни.
Фото 5. Конструкция клапана VTp.743.
Установка обычного полипропиленового клапана в системе горячего водоснабжения или отопления приводит к следующим явлениям: пластмассовая клетка и корпус шарового крана увеличиваются в размерах больше, чем латунный шар и шток. Это приводит к зазорам между частями и, как следствие, к утечкам. Шаровой кран больше не представляет собой одно целое, а представляет собой просто набор отдельных, свободно подогнанных компонентов.
Еще одним существенным недостатком пластикового корпуса полипропиленового шарового крана является его гораздо меньшая прочность по сравнению с латунью, из которой изготовлен шток. В процессе открытия и закрытия клапана латунный шток, вращаясь в клетке, постепенно разрушается по мере деформации более мягкого и пластичного материала. Это связано с тем, что пользователь не только передает крутящий момент на шпиндель, но и определенный изгибающий момент при воздействии на рукоятку флажка клапана. Этот изгибающий момент тем больше, чем больше открывается клапан. Со временем между штоком и клеткой образуется зазор, который не может компенсировать гибкость эластомерных колец сальника. Как следствие, возникает утечка.
Выявив и проанализировав указанные недостатки, компания VALTEC внесла существенные изменения в конструкцию шаровых кранов из полипропилена.
В кран шаровой полипропиленовый ВТп.743 (
Рис. 5
) был включен в конструкцию клапана с уплотнительной корзиной (
7
) из латуни CW614N, в которой находится штифт (4).
4
) и уплотнительные кольца (
6
). Обойма больше не мнется во время формования и не теряет своей герметичности из-за силы и истирания оправки. В нижней части шпинделя находится стопорная лопасть, которая опирается на латунную клетку сальника. Это означает, что давление технологической среды, а также возможный гидроудар поглощаются не пластиком, как в случае с обычным клапаном, а латунью. Втулка, в которой находится шаровой кран (
2
) и стопорные кольца (
3
) изготовлен из полипропилена, армированного стекловолокном.
Вес волокна составляет 17% от общего веса материала оболочки. Шарик из армированного полипропилена имеет коэффициент линейного расширения 6,2 x 10-5 1 / ° C, что более чем вдвое меньше, чем у неармированного полипропилена (13 x 10-5 1 / ° C). Таким образом, корпус компенсирует неравномерность линейного расширения латуни и полипропилена и предотвращает зазоры в конструкции клапана, ведущие к потере герметичности. Это обеспечивает заявленный класс герметичности шарового крана (класс «A») как в системах отопления, так и в системах горячего водоснабжения. Эти же решения были применены при изготовлении радиаторных шаровых кранов ВТр.717 (прямой) и ВТр.718 (угловой) (
рис.6
).
Рисунок 6. Конструкция шарового крана VTr.717.
Единственное отличие шаровых кранов радиаторов VTp.743 — это дополнительное встроенное резьбовое соединение, которое соединяется с корпусом половинкой с накидной гайкой. Полутрубка используется для подключения полипропиленового клапана непосредственно к радиатору.
Чтобы еще больше приблизить характеристики и долговечность полипропиленовых шаровых кранов к их латунным аналогам, компания VALTEC разработала шаровой кран для тяжелых условий эксплуатации VTp.744 (
Рис. 7
), который представляет собой гибрид шаровых кранов из латуни и полипропилена, сочетающий в себе преимущества обоих материалов.
Фото 7. Конструкция клапана VTp.744.
В VTp.744 пластиковая клетка на вилке и шаре заменяется латунной клеткой, изготовленной из никелированной латуни горячего прессования CW.617N. Фактически, в результате получился латунный шаровой кран, заключенный в полипропиленовый корпус. Уплотнительные кольца из EPDM встроены в корпус для предотвращения утечки из-за разницы в коэффициентах линейного теплового расширения между латунью и пластиком. Узел сальника такого клапана в настоящее время ничем не отличается от узла сальника обычного латунного клапана, такого как серия VALTEC COMPACT. Он немного дороже обычных полипропиленовых клапанов, но обладает лучшими характеристиками, прочностью и долговечностью.
VTp.744 и VTp.743 внешне идентичны. Они различаются маркировкой на корпусе («744» и «743»).
Стендовые испытания в Лаборатории комплексных испытаний элементов инженерных систем (ЛАКИЕЛИС) подтвердили срок службы шаровых кранов из полипропилена, описанных в этой статье.
В частности, VTp.743, VTp.717 и VTp.718 выдерживали от 13000 до 15000 циклов открытия / закрытия в горячей (70 ° C) воде, а VTp.744 выдерживали 24000 циклов.
Благодаря этому пользователь может быть уверен в длительной и безотказной работе при использовании полипропиленовых шаровых кранов VALTEC.
