Jak ovlivní minimální poloměr ohybu PTFE ohřívače jeho životnost?

Například PTFE ponorný ohřívač, který se musí často vejít do mělké nádrže, musí mít tvar L- nebo mírné zakřivení. Tento poloměr ohybu není náhodný dekorativní prvek; má přímý vliv na to, zda ohřívač vydrží roky nebo selže v měsících. Souvislost mezi poloměrem ohybu a trvanlivostí tvarových ohřívačů PTFE je rozhodující pro specifikaci tvarových ohřívačů PTFE pro provoz v korozivních kapalinách. Vztah mezi poloměrem ohybu PTFE ohřívače a životností je založen na mechanickém chování kovového topného jádra a fluoropolymerového pláště.

Dva materiály pod tlakem: Anatomie ohřívače PTFE
Typický PTFE ponorný ohřívač je kovový odporový drát (obvykle nikl-chrom nebo měď-niklová slitina) umístěný v dielektrické výplni a obklopený bezešvým extrudovaným nebo teplem{2}}sraženým PTFE pláštěm. Oba materiály se společně deformují, když je ohřívač ohnut do určitého tvaru-L, U nebo vinuté konfigurace.

PTFE plášť je pod napětím na vnější straně zakřivení. Plášť tlačí uvnitř ohybu. Kovové jádro je také vystaveno podobným silám tahu a tlaku. Žádná látka nemůže vydržet nekonečnou deformaci. Pokud je tato tolerance překročena, dojde k poškození, které nemusí být okamžitě viditelné, ale časem se nahromadí, zejména při tepelném cyklu.

Kovové jádro: Zlomení a zalomení
Tento kovový odporový drát je určen k přenosu proudu a vytváření tepla. Je tažný, ale ne nekonečně. Pokud je PTFE ohřívač ohnut na méně než minimální doporučený poloměr, bude kovové jádro namáháno nad svou mez pružnosti. Ve formě, kterou to má na zemi, je:

Mikro-praskliny ve vodiči nebo na spojích vodiče a koncových kolíků.

Zlomení nebo lokalizované ztenčení pro vytvoření bodu s vysokou odolností.

Únavové zlomeniny v důsledku opakované expanze a kontrakce během cyklů zahřívání-a ochlazování-.

Jedním ze základních konstrukčních kritérií je, že minimální poloměr ohybu ohřívačů z PTFE je často specifikován jako násobek vnějšího průměru ohřívače -obvykle 5 až 6násobek vnějšího průměru u konvenčních konstrukcí. Například ohřívač PTFE s vnější průměrem 10 mm by neměl být ohnut na poloměr středové osy menší než 50 mm (5 x vnější průměr). Překročení této hodnoty může vést k nevratné deformaci kovového jádra.

Počáteční elektrické testy (kontinuita, izolační odpor, dielektrická pevnost) mohou vyhovovat pro ohřívač ohnutý pod minimální doporučený poloměr, protože poškození je zpočátku malé, jak ukazují zkušenosti z terénu. Ale když je ohřívač v provozu a prochází tepelným cyklem, -roztahuje se za tepla a stlačuje za studena- namáhaný kov začne selhávat. To má za následek předčasné otevření-okruhu nebo lokalizované horké místo vedoucí k propálení-.

PTFE plášť: napětí, prodloužení a mikro{0}}praskání
PTFE je skvělý fluoropolymer s vynikající chemickou odolností a maximální nepřetržitou provozní teplotou asi 110 stupňů pro aplikace s ponorným ohřívačem. Ale PTFE není roztažitelný. Neodpruží se, když jej roztáhnete nebo stlačíte tak, jako by to udělal elastomer. Pokud je PTFE plášť ohnutý příliš pevně, dochází ke dvěma škodlivým účinkům:

Napětí v tahu (vnější poloměr): Vnější povrch ohybu je natažen. Pokud je poloměr příliš malý, PTFE se může plasticky deformovat a stěna se ztenčuje. Tenčí stěny poskytují menší elektrickou izolaci a jsou náchylnější k oděru nebo chemické infiltraci.

Tlakové namáhání a zvrásnění na vnitřním poloměru: Vnitřní povrch je v tlaku a může se zvrásňovat nebo skládat. Takové anomálie jsou oblasti koncentrace stresu. Tato místa mohou být výchozími body mikro-trhlin během teplotních cyklů a nakonec se šíří pláštěm.

K prolomení bariéry proti korozi stačí mikrotrhlina v PTFE. Kapaliny jako kyseliny, zásady nebo rozpouštědla mohou difundovat skrz kovové jádro, což vede k elektrickému úniku, zemnímu spojení nebo katastrofickému kolapsu. Příčinou poruch na poli může být často ohyb, který byl nadměrně ostrý a začal možná měsíce před konečným selháním.

Praktický důsledek: snížená životnost v důsledku skrytého poškození
Pokud dodržíte minimální poloměr ohybu, může ohřívač vydržet roky, často 10 000 až 20 000 hodin nepřetržitého používání. Naopak ohřívač, který je instalován s poloměrem ohybu menším, než je navrhovaný, může selhat během týdnů nebo několika měsíců, přestože prošel továrními akceptačními testy.

Režim poruchy je obecně charakterizován:

Přerušovač obvodu zemního spojení snímá pomalý nárůst svodového proudu.

Lokalizované přehřátí v ohybu, projevující se změnou barvy nebo zuhelnatěním PTFE (vzácné, protože PTFE je samozhášecí{0}}, ale může se zhoršit).

Kovový drát se přeruší a obvod je zcela otevřený.

Typický minimální poloměr ohybu pro PTFE ohřívače Referenční tabulka
Minimální poloměr ohybu bude záviset na konstrukci ohřívače (jedno nebo dvoujádro, hustota wattů, tloušťka pláště). Níže uvedená tabulka poskytuje obecná kritéria pro konvenční PTFE ponorné ohřívače. Všechny poloměry jsou měřeny ke středové ose ohřívače.

Vnější průměr ohřívače PTFE (OD) Doporučený minimální poloměr ohybu (5 x OD) Příklad použití
6 mm (¼ palce) 30 mm (1,2 palce) Malá nádrž, nízký výkon
8 mm (0,315 palce) 40 mm (1,6 palce) Laboratorní vodní lázně
10 mm (0,394 palce) 50 mm (2,0 palce) Standardní velikost chemické nádrže
12 mm (0,472 palce) 60 mm (2,4 palce) Aplikace s vyšším výkonem 16 mm (5/8 palce) 80 mm (3,1 palce) Velké ponorné ohřívače
Poznámka: Vždy zkontrolujte údaje výrobce případ od případu. Některé konstrukce (např. dvojitá paralelní jádra nebo silné stěny z PTFE) mohou vyžadovat větší poloměr (6 nebo 7X OD)

Tvary topných těles: Forma a funkce
Tvary L-, tvary J{1}} nebo spirálové spirály Tvarované ohřívače PTFE jsou obvykle potřebné k přizpůsobení stávající geometrii nádrže nebo k zamezení vnitřních překážek. Technickým problémem je vytvořit potřebný tvar při zachování minimálního poloměru ohybu. Pokud požadovaný tvar vyžaduje užší poloměr, než je doporučeno, jsou alternativní metody:

Větší průměr ohřívače: Větší vnější průměr umožňuje větší absolutní poloměr ohybu (např. poloměr 60 mm pro vnější průměr 12 mm vs 50 mm pro vnější průměr 10 mm)

Několik malých rovných ohřívačů spíše než jeden ohnutý ohřívač.

Místo ohýbání samotného ohřívače použijte pre-vyrobené kolenové šroubení.

Výběr alternativní technologie ohřívače, jako je ohřívač z flexibilního silikonového kaučuku (pokud to chemická kompatibilita umožňuje) nebo kovový ohřívač s povlakem PTFE.

Minimální poloměr ohybu není návrh, ale parametr musí být -při návrhu plně sestaveného návrhu.

Závěr:
Jedním z nejpřímějších a nejefektivnějších způsobů, jak zaručit životnost tvarových ohřívačů v korozivním prostředí, je respektovat minimální poloměr ohybu PTFE ohřívače. Spojka životnosti poloměru ohybu PTFE ohřívače je přímá. Nadměrné těsné ohýbání způsobuje prasknutí vnitřního kovového jádra, namáhání pláště PTFE a předčasné selhání po tepelném cyklování. Vyberte si ohřívač s navrhovaným poloměrem (obvykle 5 až 6krát větší než vnější průměr) a budete mít roky bezproblémového provozu. Na druhou stranu ohřívač ohnutý do těsnější křivky může nejprve projít kontrolou, ale během měsíců může nepředvídatelným způsobem selhat. Při plánování vlastních návrhů ohřívačů byste měli vždy upřednostňovat poloměr ohybu před kompaktností, abyste si byli jisti, že vytváříte pro dlouhodobou-spolehlivost.