كيف تؤثر تقلبات درجة الحرارة والتوسع الحراري على الختم والسلامة الميكانيكية لصمامات البلاستيك CPVC؟

CPVC هو بوليمر للهارة الحرارية مع معامل التوسع الحراري الخطي يزيد حوالي 50 إلى 100 مرة من المعادن النموذجية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو النحاس. هذا يعني أنه لكل درجة مئوية زيادة في درجة الحرارة ، فإن مكونات CPVC تستمد أو تتوسع بشكل أكثر أهمية. على سبيل المثال ، يمكن أن يوسع أنبوب CPVC أو جسم الصمام الذي يبلغ طوله 1 متر تقريبًا ما يقرب من ملليمتر أو أكثر تحت ارتفاع درجة حرارة التشغيل النموذجية ، وهو أمر كبير في أنظمة الأنابيب المحصورة بإحكام. يمكن أن يؤدي هذا التوسع إلى إحداث ضغوط في المفاصل والشفاه وداخل أجسام الصمامات إن لم تكن محسوبة بشكل صحيح أثناء التصميم والتركيب. قد تتسبب الطبيعة متباينة الخواص لأجزاء CPVC التي تم تشكيلها حرارياً في توسع غير متساوٍ بسبب اتجاه سلسلة البوليمرات الاتجاهية ، مما يؤدي إلى تغييرات تشويه أو أبعاد تؤثر على تشغيل الصمام.

آلية الختم في صمام البلاستيك CPVC يعتمد على الأختام المرنة أو المقاعد المقولبة المصممة لتشويه بشكل مرن والحفاظ على حاجز محكم السوائل تحت الضغط. نظرًا لأن جسم الصمام والمقعد والأختام مصنوع من مواد ذات معاملات تمدد حرارية مختلفة ، فإن التغيرات في درجة الحرارة تتسبب في توسيع هذه المكونات أو تقلصها بمعدلات مختلفة. إذا توسعت مادة الختم أقل من جسم CPVC ، يمكن أن تتشكل الفجوات ، مما يؤدي إلى تسرب. على العكس ، إذا توسعت الأختام بشكل مفرط ، فقد يتم بثقها من أخاديدها أو تضررت. لذلك من الضروري الحفاظ على قوة ضغط متسقة على الختم طوال دورات درجة الحرارة. يستخدم المصممون أختام مصنوعة من المرنة المستقرة حرارياً ، مثل EPDM أو Viton ، والتي تحتفظ بالمرونة والضغط على نطاقات درجات الحرارة الواسعة ، مما يمنع التسريبات على الرغم من عدم التوافق التوسع.

ركوب الدراجات المتكرر بين درجات الحرارة الساخنة والباردة يؤدي إلى ضغوط التعب داخل صمامات CPVC. كل مرحلة التدفئة تسبب التوسع ، في حين أن التبريد يتقلص المادة إلى حجمها الأصلي. يمكن أن تولد هذه السلالة الدورية من القطع الدقيقة أو التجول أو التخلص من التفريغ ، وخاصة في نقاط تركيز الإجهاد مثل الزوايا المقولبة أو الاتصالات الملولبة أو أخاديد الحشية. وبالمثل ، قد تفقد الأختام المعرضة للضغط المتكرر والاسترخاء المرونة أو تطوير مجموعة دائمة ، مما يقلل من قدرتها على الختم. يمكن أن يؤدي الإجهاد الحراري الدوري إلى تخفيف السحابات أو التسبب في تشوه بطيء للمكونات ، مما يتطلب الفحص الدوري والصيانة لضمان أداء الصمام المستمر.

لمواجهة تحديات التوسع الحراري ، يدمج الشركات المصنعة استراتيجيات تصميم متعددة. مواد المقعد المرنة مثل مزج PTFE أو حشيات المرنة مع استطالة كافية تستوعب التغييرات الأبعاد دون المساس بالختم. قد تتضمن أجسام الصمامات فتحات تمدد أو ميزات تشبه الخوار التي تمتص الحركات المحورية. تتيح إنشاءات الصمامات المكونة من ثلاث قطع مع أغطية مثبتة التوسع الحراري دون ضغوط داخلية مفرطة. تم تصميم تعبئة الغدة والأختام الجذعية للحفاظ على الضيق مع السماح بحركة STEM الناتجة عن التوسع. يضمن تطبيق عزم الدوران الصحيح أثناء التجميع أن السحابات تمسك بأجزاء بحزم دون تحفيز الشقوق ، مع السماح بالتوسع الطبيعي لمكونات CPVC.

تبدأ الإدارة الفعالة للتوسع الحراري بتصميم مستوى النظام. تتضمن تخطيطات الأنابيب حلقات التوسع أو المفاصل أو المعوضات لامتصاص الحركات الناجمة عن التغيرات في درجة الحرارة. يتم تثبيت الصمامات مع خلوص كاف للسماح بالتوسع المجاني دون الربط مع الدعم الثابت أو المعدات المجاورة. يمكن أن تقيد التجهيزات المتصلة بالخيوط أو الأنابيب المدعومة بشكل غير صحيح التوسع ، مما يسبب ضغوطًا تنشر أجسام الصمامات والأختام. من الضروري للمثبتين أن يتبعوا إرشادات عزم الدوران المصنعة ، واستخدام مواد تشحيم متوافقة أو مانعات للتسربات ، وتجنب فرض اتصالات تتجاوز الحدود المحددة لمنع الفشل المبكرة.