Jak vybrat těsnění pro PTFE výměník v cyklickém vakuovém-službě tlaku?

Těsnění výměníku tepla je mučeno postupem, který střídavě vytváří silné vakuum a tlačí několik barů tlaku. Těsnění je průběžně vtahováno a vyfukováno. Působí jako bránice. Jednoduché měkké elastomerové těsnění se vytlačí z tvaru nebo se v krátké době nevrátí do svého tvaru. Tepelný výměník PTFE se v takových cyklických podmínkách vypořádává s nepřátelskými chemikáliemi. Proto je výběr těsnění PTFE výměník cyklický podtlakový servis zásadním rozhodnutím o spolehlivosti. Nesprávné těsnění způsobuje netěsnosti, ztrátu integrity vakua a neplánované odstávky.

Mechanismy selhání při cyklickém vakuu-tlakové zatížení
Před výběrem řešení je nutné vědět, jak se těsnění chovají při střídavých tlakových režimech.

ve vakuu
Pokud je procesní strana evakuována do tvrdého vakua (obvykle méně než 10 mbar absolutně), pak okolní tlak na vnější straně příruby tlačí těsnění dovnitř. Do otvoru zařízení nebo do prostoru mezi přírubami lze vtáhnout měkké, nestlačené těsnění. Tento posun dovnitř může vést k:

Ztráta tlakového napětí na těsnicích plochách

Trvalá deformace nebo studený tok materiálu těsnění.

Dráha úniku vakua přes ID těsnění

Na místě
U procesu pod tlakem (např. . 3–6 bar), bude vnitřní tlak působit tak, aby vytlačil těsnění ven. Tam, kde těsnění není fyzicky omezeno, může těsnění zasahovat do přírubového prostoru mezi otvory pro šrouby. Extruze poskytuje:

Ztenčení těsnění na vnější straně.

Ztráta kontaktu těsnění.

Náhlé prasknutí nebo pomalý únik

Kombinovaný cyklický efekt
Střídavý podtlak a tlak způsobují, že těsnění s každým cyklem klouže tam a zpět. Toto opakované ohýbání opracovává materiál těsnění, urychluje únavu, tečení a relaxaci. Těsnění, které závisí na elastickém zotavení měkkého materiálu, nakonec trvale ztvrdne a ztratí těsnost.

PTFE výměník Vhodné typy těsnění
U výměníku tepla z PTFE má zásadní význam chemická kompatibilita s procesní kapalinou. PTFE je sám o sobě kritériem pro globální chemickou odolnost. Jakýkoli materiál těsnění, který je v kontaktu s procesem, tedy musí být PTFE nebo jiný perfluorpolymer nebo zcela uzavřený.

PTFE výplň spirálově vinutá těsnění
Spirálově vinutá těsnění jsou velmi běžnou a robustní alternativou. Jsou vytvořeny z kovového vinutí ve tvaru V- (obvykle nerezová ocel 316L) s měkčím výplňovým materiálem mezi nimi. Pro servis výměníku PTFE je výplní flexibilní grafit nebo častěji páska z čistého PTFE. Kovové vinutí poskytuje-zpětnou pružinu a strukturální pevnost a výplň z PTFE zajišťuje chemickou inertnost.

Výhody:

Velká odolnost vůči cyklickému tlaku

Zvýšené čelní, pero a drážkové příruby dostupné v běžných velikostech

Dobrá odolnost vůči vakuu (za předpokladu, že je vinutí dostatečně stlačeno)

Nevýhody:

Vnější a případně vnitřní vodicí kroužky mohou být podrobeny postupu a vyžadují pečlivý výběr materiálů

PTFE výplň je měkká a při přílišném zatlačení může vytékat za studena

Těsnění obálky s vlnitým jádrem z nerezové oceli
Pro nejdrsnější cyklické podtlakové-tlakové služby na PTFE výměníku je lepší volbou PTFE těsnění pláště s vlnitým vnitřním jádrem z nerezové oceli. Tento typ těsnění je speciálně navržen tak, aby kombinoval chemickou inertnost PTFE s mechanickou pružinou-na zadní straně kovu.

Konstrukce: Tenké, vlnité (nebo perforované) jádro z nerezové oceli, běžně 316L, je zcela uzavřeno v bezešvém nebo svařovaném obalu z PTFE. Zvlnění tvoří množství listových pružin, které zajišťují rovnoměrné elastické zotavení podél těsnicí plochy. Plášť z PTFE, obvykle o tloušťce 0,3–0,5 mm, je v kontaktu s čely přírub a procesní kapalinou, čímž zajišťuje minimální korozi nebo kontaminaci.

Proč funguje pod cyklickým vakuovým-tlakem Ocelové jádro poskytuje mechanickou „pružinu-zpět“ a strukturální pevnost, aby odolalo vakuu i tlaku. Ve vakuu síla zvlněné pružiny táhne PTFE obal směrem ven, čímž zachovává kontakt s čely přírub a zabraňuje sání dovnitř. Masivní ocelové jádro je odolné proti vytlačení pod tlakem a rovnoměrně rozkládá zatížení šroubu. Těsnění je jako měch a po každém tlakovém výkyvu se vždy vrátí do původní tloušťky.

Požadavek na instalaci Tento typ těsnění je nutné nasadit na pero a drážku nebo na přírubu s vnějším/vnějším závitem [4]. Tyto styly přírub zajišťují spolehlivé uzavření těsnění omezením radiální vůle, ve které by mohlo být těsnění vytlačeno. Vyvýšené plochy nejsou dostatečné pro ploché-příruby, protože měkká obálka z PTFE může být při značném cyklickém namáhání stále tlačena do stran. Dobře-navržená příruba s perem-a-drážkou zcela obepne těsnění, takže profouknutí bude téměř obtížné.

Úvahy o konstrukci přírub a povrchové úpravě
Samotná příruba je nezbytná pro výkon těsnění pod cyklickým vakuovým-tlakem.

Typ příruby: Jak je uvedeno, velmi oblíbené jsou příruby s perem-a-drážkou nebo samčí-zásuvkou. Tato konstrukce fyzicky omezuje těsnění, takže vakuové nasávání dovnitř a vytlačování ven je nemožné. Pokud jsou stávající příruby typu se zvýšeným čelem, lze opětovné namontování dosáhnout pomocí těsnění s integrálním vnitřním a vnějším kovovým kroužkem (např. spirálově vinutým vnitřním a vnějším kroužkem), které poskytuje určitou izolaci, ačkoli lepší je plná drážka-a{8}}.

Povrchová úprava příruby Plášť z PTFE vyžaduje pro správné utěsnění hladký povrch, obvykle 32–64 µin Ra (0,8–1,6 µm Ra). Ale povlak musí mít také adekvátní "přilnavost", aby PTFE obal pod tlakem nevyklouzl. Často je specifikován vroubkovaný povrch (koncentrický, spirálový atd.) s řízenou drsností (například 125–250 µin Ra pro vroubkovaný vzor). PTFE se nalévá do zoubkování a zajišťuje mechanické blokování, které brání bočnímu pohybu.

Instalace a kontrola točivého momentu
Správná instalace je stejně důležitá jako výběr těsnění. PTFE těsnění pláště:

Kroutící moment šroubu musí být regulován a aplikován do hvězdy.

Nadměrné-přetažení-stlačuje PTFE obal, vytváří studený tok a snižuje pružinové působení jádra

Pokud neutáhnete dostatečný utahovací moment, tlakové napětí bude příliš nízké na to, aby udrželo těsnění na místě pod vakuem.

Po prvním tepelném cyklu se doporučuje znovu{0}}utáhnout, protože PTFE se při počáteční zátěži uvolní.

Cyklické vakuum-Porovnání možností těsnění servisního tlaku
Typ těsnění Cyklická odolnost Chemická odolnost Vhodnost pro vakuum Doporučená příruba
Měkký elastomer Špatný Omezený Špatný Libovolný PTFE obal (bez jádra) Špatný (tečení za studena) Dobrý Špatný Jakýkoliv Spirálovitě vinutý (plnidlo PTFE) Dobrý Dobrý Dobrý Obrubový povrch nebo T&G PTFE obal + vlnité jádro 316L Vynikající Vynikající Vynikající Pero a drážka
Závěr: Seal, nejdynamičtější prvek
Klíčem k životnosti bez úniků je odolné, mechanicky robustní těsnění vyrobené pro zvláštní cyklický provoz. PTFE-zapouzdřené, kovové-těsnění s těsnícím perem-a{4}}drážkovou přírubou je nejlepším standardem pro PTFE výměník agresivních chemikálií při střídavém vakuu a tlaku. Ve statické sestavě je nejdynamičtější částí těsnění a musí být vybráno se stejnou péčí jako trubky. Pokud je design příruby, povrchová úprava a instalační krouticí moment provedeny správně, těsnění, které přežije prvních sto cyklů bez poruchy, bude pravděpodobně stát tisíce. Pokud si nejste jisti, jádro z vlnité nerezové oceli v PTFE obalu poskytuje pružinu-zpět potřebnou pro vakuové-cyklování tlaku.