CPVC è un polimero termoplastico con un coefficiente di espansione termica lineare da circa 50 a 100 volte maggiore dei metalli tipici come acciaio inossidabile o ottone. Ciò significa che per ogni grado Celsius aumenta di temperatura, i componenti CPVC si allungano o si espandono in modo molto più significativo. Ad esempio, un tubo CPVC o un corpo della valvola di 1 metro potrebbe espandere quasi un millimetro o più sotto aumenti di temperatura operativa tipici, il che è considerevole in sistemi di tubazioni strettamente confinate. Questa espansione può indurre sollecitazioni a giunti, flange e all'interno dei corpi delle valvole se non adeguatamente spiegati durante la progettazione e l'installazione. La natura anisotropica delle parti CPVC termoformi può causare un'espansione irregolare a causa dell'orientamento della catena polimerica direzionale, portando potenzialmente a cambiamenti di deformazione o dimensionali che influenzano il funzionamento della valvola.
Il meccanismo di tenuta in Valvola di plastica CPVC Si basa su guarnizioni elastomeriche o sedili modellati progettati per deformarsi elasticamente e mantenere una barriera a tenuta di liquido sotto pressione. Poiché il corpo della valvola, il sedile e le guarnizioni sono realizzati con materiali con diversi coefficienti di espansione termica, le variazioni di temperatura causano l'espansione o il contratto di questi componenti a tassi diversi. Se il materiale di tenuta si espande meno del corpo CPVC, possono formarsi lacune, con conseguenti perdite. Al contrario, se i sigilli si espandono eccessivamente, possono essere estrusi dalle loro scanalature o danneggiati. È quindi essenziale mantenere una forza di compressione costante sul sigillo durante i cicli di temperatura. I progettisti usano guarnizioni realizzate con elastomeri termicamente stabili, come EPDM o viton, che mantengono la flessibilità e la compressione su ampi gamme di temperatura, prevenendo perdite nonostante i disallineamenti di espansione.
Il ciclo ripetuto tra temperature calde e fredde induce sollecitazioni di fatica all'interno delle valvole CPVC. Ogni fase di riscaldamento provoca l'espansione, mentre il raffreddamento contrae il materiale alla dimensione originale. Questa deformazione ciclica può generare micro-crack, folli o delaminazione, specialmente a punti di concentrazione dello stress come angoli modellati, collegamenti filettati o scanalature della guarnizione. Allo stesso modo, le foche sottoposte a ripetute compressione e rilassamento possono perdere elasticità o sviluppare un set permanente, riducendo la loro capacità di sigillazione. Lo stress termico ciclico può allentare gli elementi di fissaggio o causare una lenta deformazione dei componenti, che richiedono ispezione e manutenzione periodiche per garantire le prestazioni delle valvole in corso.
Per affrontare le sfide di espansione termica, i produttori integrano più strategie di progettazione. I materiali di sedile flessibili come miscele PTFE o guarnizioni elastomeriche con sufficiente allungamento aprono cambiamenti dimensionali senza compromettere la tenuta. I corpi delle valvole possono includere slot di espansione o caratteristiche simili a soffietti che assorbono i movimenti assiali. Le costruzioni delle valvole a tre pezzi con coperture imbullonate consentono un'espansione termica senza eccessive sollecitazioni interne. L'imballaggio delle ghiandole e le guarnizioni dello stelo sono progettate per mantenere la tenuta consentendo il movimento dello stelo causato dall'espansione. La corretta applicazione della coppia durante il montaggio garantisce saldamente le parti di fissaggio senza indurre fessure, consentendo al contempo la naturale espansione dei componenti CPVC.
Una gestione efficace dell'espansione termica inizia con la progettazione a livello di sistema. I layout delle tubazioni incorporano circuiti di espansione, giunti o compensatori per assorbire i movimenti indotti dalle variazioni di temperatura. Le valvole sono installate con spazio sufficiente per consentire un'espansione libera senza vincolo contro supporti fissi o apparecchiature adiacenti. Raccordi filettati o tubazioni supportate in modo improprio possono limitare l'espansione, causando sollecitazioni che si propagano ai corpi delle valvole e alle tenute. È essenziale che gli installatori seguano le linee guida per la coppia del produttore, utilizzo lubrificanti compatibili o sigillanti a filo ed evitare di forzare connessioni oltre i limiti specificati per prevenire il guasto prematuro.
