Kako odabrati brtve za PTFE izmjenjivač u cikličkom vakuum-tlaku?

Brtva izmjenjivača topline muči se postupkom koji naizmjenično povlači jak vakuum i pritiska nekoliko bara. Brtva se neprestano uvlači i ispuhuje. Djeluje poput dijafragme. Jednostavna mekana elastomerna brtva izgubit će oblik ili se neće brzo vratiti u oblik. PTFE izmjenjivač topline ima posla s neprijateljskim kemikalijama u takvim cikličkim postavkama. Stoga je odabir brtve PTFE izmjenjivač cikličke vakuumske usluge ključna odluka o pouzdanosti. Neodgovarajuća brtva uzrokuje curenje, gubitak cjelovitosti vakuuma i neplanirani prekid rada.

Mehanizmi kvarova pod cikličkim vakuum-opterećenjem tlakom
Prije odabira rješenja potrebno je znati kako se brtve ponašaju pod alternativnim režimima tlaka.

u vakuumu
Ako je procesna strana evakuirana do jakog vakuuma (obično manje od 10 mbar apsolutno), tada tlak okoline na vanjskoj strani prirubnice gura brtvu prema unutra. Mekana, nekompresirana brtva se može uvući u provrt opreme ili prostor između prirubnica. Ovo pomicanje prema unutra može dovesti do:

Gubitak tlačnog naprezanja na brtvenim površinama

Trajna deformacija ili hladno strujanje materijala brtve.

Put propuštanja vakuuma preko ID brtve

Na licu mjesta
Za proces pod tlakom (npr. . 3–6 bara), unutarnji tlak će djelovati tako da tjera brtvu prema van. Gdje brtva nije fizički ograničena, brtva se može proširiti u prostor prirubnice između rupa za vijke. Ekstruzija daje:

Stanjenje brtve na OD.

Gubitak brtvenog kontakta.

Iznenadno ispuhivanje ili sporo curenje

Kombinirani ciklički učinak
Izmjenični vakuum i tlak uzrokuju klizanje brtve naprijed-natrag sa svakim ciklusom. Ovo ponovljeno savijanje djeluje na materijal brtve, ubrzavajući zamor, puzanje i opuštanje. Brtva koja ovisi o elastičnom oporavku mekog materijala s vremenom će se trajno učvrstiti i izgubiti mogućnost brtvljenja.

Odgovarajuće vrste brtvi PTFE izmjenjivača
Za PTFE izmjenjivač topline, kemijska kompatibilnost s procesnom tekućinom je od ključne važnosti. Sam po sebi, PTFE je kriterij za globalnu kemijsku otpornost. Prema tome, svaki materijal brtve koji dolazi u kontakt s procesom mora biti PTFE ili drugi perfluoropolimer ili potpuno zatvoren.

PTFE spiralne brtve za punjenje
Spiralne namotane brtve vrlo su uobičajena i robusna alternativa. Izrađuju se od metalnog namota u obliku slova V (obično od nehrđajućeg čelika 316L) s mekšim materijalom za punjenje između. Za uslugu PTFE izmjenjivača, punilo je fleksibilni grafit ili, češće, čista PTFE traka. Metalni namot daje oprugu-i strukturnu čvrstoću, a PTFE punilo osigurava kemijsku inertnost.

Prednosti:

Velika otpornost na ciklički pritisak

Prirubnice s podignutom površinom, perom i utorom dostupne su u uobičajenim veličinama

Dobra otpornost na vakuum (pod pretpostavkom da je namot dovoljno stisnut)

Nedostaci:

Vanjski i, ako postoje, unutarnji prstenovi za vođenje mogu se podvrgnuti postupku i zahtijevaju pažljiv odabir materijala

PTFE punilo je mekano i moglo bi hladno teći ako se previše gura

Teflonska brtva omotnice s valovitom jezgrom od nehrđajućeg čelika
Za najoštriju cikličku vakuum-tlačnu uslugu na PTFE izmjenjivaču, bolja opcija je PTFE brtva ovojnice s valovitom unutarnjom jezgrom od nehrđajućeg čelika. Ova vrsta brtve posebno je dizajnirana da kombinira kemijsku inertnost PTFE-a s mehaničkom oprugom-od metala.

Konstrukcija: Tanka, valovita (ili perforirana) jezgra od nehrđajućeg čelika, obično 316L, potpuno je zatvorena u bešavnu ili zavarenu PTFE ovojnicu. Nabori sačinjavaju niz lisnatih opruga, osiguravajući ravnomjeran elastični oporavak duž brtvene površine. PTFE omotač, obično debljine 0,3–0,5 mm, u kontaktu je s površinama prirubnice i procesnom tekućinom, čime se osigurava minimalna korozija ili onečišćenje.

Zašto radi pod cikličkim vakuum-pritiskom Čelična jezgra pruža mehaničku 'oprugu-natrag' i strukturnu čvrstoću za otpornost i na vakuum i na pritisak. U vakuumu sila naborane opruge povlači PTFE ovojnicu prema van, čuvajući kontakt s stranama prirubnice i sprječavajući usisavanje prema unutra. Čvrsta čelična jezgra otporna je na istiskivanje pod pritiskom i ravnomjerno raspoređuje opterećenje vijka. Brtva je poput mijeha i uvijek se vraća na prvobitnu debljinu nakon svakog odstupanja tlaka.

Zahtjevi za ugradnju Ovu vrstu brtve potrebno je staviti na dizajn pera i utora ili muško/ženske prirubnice [4]. Ovi stilovi prirubnica osiguravaju zadržavanje brtve ograničavanjem radijalnog zazora u kojem se brtva može istisnuti. Uzdignute površine nisu dovoljne za ravne-obložene prirubnice jer se mekani PTFE omotač još uvijek može gurnuti u stranu pod značajnim cikličkim naprezanjem. Dobro-dizajnirana prirubnica s perom-i-utorom u cijelosti će okružiti brtvu, čineći ispuhivanje gotovo teškim.

Razmatranja za dizajn prirubnice i završnu obradu površine
Sama prirubnica ključna je za rad brtve pod cikličkim vakuum-tlakom.

Tip prirubnice: Kao što je naznačeno, prednost imaju pero-i-utor ili muški-ženski prirubnici. Ovaj dizajn fizički ograničava brtvu tako da je nemoguće povlačenje vakuuma prema unutra i istiskivanje prema van. Ako su trenutne prirubnice tipa uzdignute površine, popravak se može postići brtvom s integriranim unutarnjim i vanjskim metalnim prstenom (npr. spiralno namotana s unutarnjim i vanjskim prstenom) čime se postiže određeno zadržavanje, iako je bolji puni jezik-i-utor.

Završna obrada površine prirubnice PTFE ovojnica zahtijeva glatku završnu obradu površine za ispravno brtvljenje, obično 32–64 µin Ra (0,8–1,6 µm Ra). Ali premaz također mora imati odgovarajuće "prianjanje" kako PTFE ovojnica ne bi iskliznula pod pritiskom. Često se navodi nazubljena završna obrada (koncentrična, spiralna, itd.) s kontroliranom hrapavošću (na primjer, 125–250 µin Ra za nazubljeni uzorak). PTFE se ulijeva u nazubljenja kako bi osigurao mehaničku blokadu koja sprječava bočno pomicanje.

Ugradnja i kontrola momenta
Pravilna ugradnja jednako je važna kao i izbor brtve. PTFE brtve ovojnice:

Zakretni moment vijka mora se regulirati i primjenjivati ​​u zvjezdastom uzorku.

Preko-zatezanje-komprimira PTFE ovojnicu, stvarajući hladno strujanje i smanjujući opružno djelovanje jezgre

Ako ne zategnete dovoljno, tlačno naprezanje će biti premalo da bi držalo brtvu na mjestu pod vakuumom.

Savjetuje se ponovno -zatezanje nakon prvog toplinskog ciklusa jer se PTFE opušta pod početnim opterećenjem.

Usporedba opcija brtvila za ciklički vakuum-tlak
Vrsta brtve Otpornost na cikluse Otpornost na kemikalije Prikladnost za vakuum Preporučena prirubnica
Mekani elastomer Loše Ograničeno Loše Bilo koja PTFE omotnica (bez jezgre) Loša (hladno tečenje) Dobra Loša Bilo koja Spiralna namota (PTFE punilo) Dobro Dobro Dobro Obloženo lice ili T&G PTFE omotnica + valovita 316L jezgra Izvrsno Izvrsno Izvrsno Pero i utor
Zaključak: Pečat, najdinamičniji element
Ključ za vijek trajanja bez curenja je izdržljiva, mehanički robusna brtva napravljena za određeni ciklički rad. PTFE-obložena brtva s metalnom-jezgrom u ograničenoj prirubnici-i-utora najbolji je standard za PTFE izmjenjivač jakih kemikalija pod naizmjeničnim vakuumom i tlakom. U statičkom sklopu najdinamičniji dio je brtva i mora se odabrati s istom pažnjom kao i cijevi. Ako su dizajn prirubnice, završna obrada površine i zakretni moment ugradnje izvedeni ispravno, brtva koja preživi prvih stotinu ciklusa bez kvara vjerojatno će trajati tisuće. Ako ste u nedoumici, valovita jezgra od nehrđajućeg čelika unutar PTFE omotača pruža oprugu-potrebnu za vakuum-izmjenjivanje tlaka.