Как да изберем уплътнения за PTFE топлообменник при циклично вакуум-налягане?

Уплътнението на топлообменника се измъчва чрез процедура, която редува издърпване на силен вакуум и натискане на няколко бара налягане. Уплътнението непрекъснато се изтегля и издухва. Действа като диафрагма. Обикновено меко еластомерно уплътнение ще загуби формата си или няма да се върне във формата за кратко време. PTFE топлообменникът се справя с враждебни химикали в такива циклични настройки. Следователно изборът на уплътнение на PTFE топлообменника при циклично вакуумно обслужване е жизненоважно решение за надеждност. Неправилното уплътнение причинява течове, загуба на целостта на вакуума и непланиран престой.

Механизми на повреда при циклично вакуумно{0}}натоварване под налягане
Необходимо е да знаете как се държат уплътненията при различни режими на налягане, преди да изберете решение.

във вакуум
Ако страната на процеса се евакуира до силен вакуум (обикновено по-малко от 10 mbar абсолютно), тогава налягането на околната среда от външната страна на фланеца задвижва уплътнението навътре. Меко, некомпресирано уплътнение може да бъде изтеглено в отвора на оборудването или в пространството между фланците. Това изместване навътре може да доведе до:

Загуба на натиск върху уплътнителните повърхности

Постоянна деформация или студено течение на материала на уплътнението.

Пътят на вакуумно изтичане през ID на уплътнението

На място
За процес под налягане (напр. . 3–6 bar габарит), вътрешното налягане ще работи, за да избута уплътнението навън. Когато уплътнението не е физически ограничено, уплътнението може да се простира в пространството на фланеца между отворите на болтовете. Екструзията дава:

Изтъняване на уплътнението при OD.

Загуба на уплътнителен контакт.

Внезапно издухване или бавно изтичане

Комбиниран цикличен ефект
Редуващият се вакуум и налягане кара уплътнението да се плъзга напред-назад с всеки цикъл. Това повтарящо се огъване работи върху уплътнителния материал, ускорявайки умората, пълзенето и отпускането. Уплътнение, което зависи от еластичното възстановяване на мек материал, в крайна сметка ще приеме постоянна настройка и ще загуби способност за запечатване.

PTFE обменник Подходящи типове уплътнения
За PTFE топлообменник химическата съвместимост с технологичния флуид е от решаващо значение. Сам по себе си PTFE е критерий за глобална химическа устойчивост. По този начин всеки уплътнителен материал, който влиза в контакт с процеса, трябва да бъде PTFE или друг перфлуорополимер или напълно затворен.

PTFE пълнеж спираловидни уплътнения
Спиралните навити уплътнения са много често срещана и здрава алтернатива. Те са формирани от V--образна метална намотка (обикновено неръждаема стомана 316L) с по-мек пълнежен материал между тях. За обслужване на PTFE обменник, пълнителят е гъвкав графит или, по-често, чиста PTFE лента. Металната намотка осигурява пружина-и структурна здравина, а PTFE пълнителят осигурява химическа инертност.

Предимства:

Голяма устойчивост на цикличен натиск

Фланци с повдигната челна част, език и жлеб се предлагат в общи размери

Добра устойчивост на вакуум (ако приемем, че намотката е достатъчно притисната)

Недостатъци:

Външните и, ако има такива, вътрешните направляващи пръстени могат да бъдат подложени на процедурата и изискват внимателен подбор на материали

PTFE пълнителят е мек и може да изстине, ако се натисне твърде много

Тефлоново уплътнение с гофрирана сърцевина от неръждаема стомана
За най-суровото циклично вакуум-налягане на PTFE обменник, по-добрият вариант е PTFE уплътнение на обвивката с гофрирана вътрешна сърцевина от неръждаема стомана. Този тип уплътнение е специално проектирано да комбинира химическата инертност на PTFE с механичната пружина-задна част на метала.

Конструкция: Тънка, гофрирана (или перфорирана) сърцевина от неръждаема стомана, обикновено 316L, е напълно затворена в безшевен или заварен PTFE плик. Гофрите представляват редица листови пружини, осигуряващи равномерно еластично възстановяване по дължината на уплътнителната повърхност. PTFE обвивката, обикновено с дебелина 0,3–0,5 mm, е в контакт с повърхностите на фланеца и технологичния флуид, като по този начин осигурява минимална корозия или замърсяване.

Защо работи при циклично вакуумно-налягане Стоманената сърцевина осигурява механична „пружина-назад“ и структурна здравина, за да устои както на вакуум, така и на налягане. Във вакуум силата на гофрираната пружина издърпва PTFE обвивката навън, като запазва контакта с повърхностите на фланеца и предотвратява засмукването навътре. Здравата стоманена сърцевина е устойчива на екструдиране под налягане и равномерно разпределя натоварването на болта. Уплътнението е като маншон и винаги се връща към първоначалната дебелина след всяко отклонение на налягането.

Изискване за инсталиране Този тип уплътнение се изисква да се постави върху перо и жлеб или мъжки/женски фланец [4]. Тези стилове на фланци осигуряват положително задържане на уплътнението чрез ограничаване на радиалната хлабина, в която уплътнението може да бъде екструдирано. Повдигнатите повърхности не са достатъчни за фланци с плоска повърхност, тъй като меката PTFE обвивка все още може да бъде принудена настрани при значително циклично напрежение. Добре-проектираният фланец с език-и-жлеб ще обхване уплътнението изцяло, правейки продухването почти трудно.

Съображения за дизайн на фланец и повърхностно покритие
Самият фланец е от съществено значение за работата на уплътнението при циклично вакуумно{0}}налягане.

Тип фланец: Както е посочено, фланците с език-и-жлеб или мъжки-женски фланци са силно предпочитани. Този дизайн физически ограничава уплътнението, така че изтеглянето на вакуума навътре и екструдирането навън са невъзможни. Ако текущите фланци са от тип повдигната повърхност, може да се постигне повторно монтиране с уплътнение с интегриран вътрешен и външен метален пръстен (напр. спирално навит с вътрешни и външни пръстени), което осигурява известно задържане, въпреки че пълният език-и-жлеб е по-добър.

Повърхностно покритие на фланеца Обвивката от PTFE изисква гладко повърхностно покритие за правилно уплътняване, обикновено 32–64 µin Ra (0,8–1,6 µm Ra). Но покритието трябва също така да има подходящо "сцепление", така че PTFE обвивката да не се изплъзва под натиск. Често се посочва назъбено покритие (концентрично, спирално и т.н.) с контролирана грапавост (например 125–250 µin Ra за назъбения модел). PTFE се излива в назъбванията, за да осигури механична блокировка, която възпрепятства страничното движение.

Монтаж и контрол на въртящия момент
Правилният монтаж е толкова важен, колкото и изборът на уплътнение. PTFE уплътнения на плика:

Въртящият момент на болта трябва да се регулира и да се прилага звездообразно.

Прекомерното{0}}затягане-компресира PTFE обвивката, създавайки студен поток и намалявайки пружинното действие на сърцевината

Ако не затегнете достатъчно, напрежението на натиск ще бъде твърде ниско, за да задържи уплътнението на място под вакуум.

Препоръчва се повторно -затягане след първия термичен цикъл, тъй като PTFE се отпуска при първоначалното натоварване.

Сравнение на опциите за уплътнение за цикличен вакуум-налягане
Тип уплътнение Устойчивост на циклиране Химическа устойчивост Вакуумна годност Препоръчителен фланец
Мек еластомер Лош Ограничен Лош Всяка обвивка от PTFE (без сърцевина) Лош (студен поток) Добър Лош Всяка спирална навивка (PTFE пълнител)Добър Добър Добър Лице с фланец или T&G PTFE обвивка + гофрирана сърцевина 316L Отлично Отлично Отлично Перо и жлеб
Заключение: Печатът, най-динамичният елемент
Ключът към експлоатационния живот без течове е издръжливо, механично здраво уплътнение, създадено за конкретния цикличен режим. PTFE-обвито уплътнение с метална-сърцевина в стегнат фланец с език-и-жлеб е най-добрият стандарт за PTFE обменник на агресивни химикали при редуване на вакуум и налягане. При статичен монтаж най-динамичната част е уплътнението и трябва да бъде избрано със същото внимание като тръбите. Ако дизайнът на фланеца, покритието на повърхността и въртящият момент на монтажа са направени правилно, уплътнение, което оцелява през първите сто цикъла без повреда, вероятно ще продължи хиляди. Когато се съмнявате, гофрираната сърцевина от неръждаема стомана в обвивката от PTFE осигурява пружината-задната част, необходима за вакуумно-промяна на налягането.