Kako odabrati zaptivke za PTFE izmjenjivač u cikličnom vakuum-pritisku?

Zaptivka izmjenjivača topline se muči postupkom koji se mijenja između povlačenja jakog vakuuma i pritiska od nekoliko bara. Brtva se kontinuirano uvlači i izduvava. Deluje kao dijafragma. Jednostavna meka elastomerna brtva će se istisnuti iz oblika ili se neće vratiti u oblik u kratkom roku. PTFE izmjenjivač topline radi s neprijateljskim kemikalijama u takvim cikličnim uvjetima. Stoga je izbor zaptivača PTFE izmjenjivača usluga cikličkog vakuumskog pritiska vitalna odluka o pouzdanosti. Neodgovarajuća zaptivka uzrokuje curenje, gubitak integriteta vakuuma i neplanirano vrijeme zastoja.

Mehanizmi kvara pod cikličkim vakuumom-opterećenjem pritiskom
Prije odabira rješenja potrebno je znati kako se brtve ponašaju pod alternativnim režimima pritiska.

u vakuumu
Ako je procesna strana evakuisana do tvrdog vakuuma (obično manji od 10 mbar apsolutnih), tada pritisak okoline na vanjskoj strani prirubnice pokreće brtvu prema unutra. Mekana, nekomprimirana brtva se može uvući u otvor opreme ili prostor između prirubnica. Ovo pomicanje prema unutra može dovesti do:

Gubitak tlačnog naprezanja na zaptivnim površinama

Trajna deformacija ili hladno strujanje materijala zaptivke.

Vakuumski put curenja preko ID brtve

On the Spot
Za proces pod pritiskom (npr. . 3–6 bar manometar), unutrašnji pritisak će raditi da bi zaptivku izbacio prema van. Tamo gdje brtva nije fizički ograničena, brtva se može proširiti u prirubnički prostor između rupa za vijke. Ekstruzija daje:

Stanjivanje brtve na OD.

Gubitak kontakta zaptivke.

Iznenadno ispuhivanje ili sporo curenje

Kombinovani ciklički efekat
Naizmjenični vakuum i pritisak uzrokuju da brtva klizi naprijed-nazad sa svakim ciklusom. Ovo ponovljeno savijanje radi na materijalu brtve, ubrzavajući zamor, puzanje i opuštanje. Zaptivka koja zavisi od elastičnog obnavljanja mekog materijala će na kraju poprimiti trajni sastav i izgubiti sposobnost brtvljenja.

PTFE izmjenjivači Prikladni tipovi zaptivki
Za PTFE izmjenjivač topline, kemijska kompatibilnost sa procesnim fluidom je od ključne važnosti. Sam po sebi, PTFE je kriterijum globalne hemijske otpornosti. Stoga, svaki materijal zaptivke koji dolazi u kontakt s procesom mora biti PTFE ili drugi perfluoropolimer ili potpuno zatvoren.

PTFE zaptivke za spiralnu ranu
Spiralne zaptivke su vrlo česta i robusna alternativa. Napravljeni su od metalnog namotaja u obliku slova V- (obično od nerđajućeg čelika 316L) sa mekšim materijalom za punjenje između. Za servis PTFE izmjenjivača, punilo je fleksibilna grafitna ili, češće, čista PTFE traka. Metalni namotaj daje oprugu-pozadinu i strukturnu čvrstoću, a PTFE punilo pruža hemijsku inertnost.

Prednosti:

Velika otpornost na ciklički pritisak

Uzdignute prirubnice, pero i utore dostupne u uobičajenim veličinama

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

Nedostaci:

Vanjski i, ako ih ima, unutrašnji prstenovi za vođenje mogu biti podvrgnuti proceduri i zahtijevaju pažljiv odabir materijala

PTFE punilo je mekano i može hladno teći ako se previše pritisne

Zaptivka za teflonsku kovertu s valovitim jezgrom od nehrđajućeg čelika
Za najstrožu uslugu cikličkog vakuuma-pritiska na PTFE izmjenjivaču, bolja opcija je PTFE zaptivka omotača s valovitim unutrašnjim jezgrom od nehrđajućeg čelika. Ova vrsta zaptivke je posebno dizajnirana da kombinuje hemijsku inertnost PTFE-a sa mehaničkom oprugom-pozadinske strane metala.

Konstrukcija: Tanka, valovita (ili perforirana) jezgra od nehrđajućeg čelika, obično 316L, potpuno je zatvorena u bešavnu ili zavarenu PTFE omotnicu. Nabori čine niz lisnatih opruga, osiguravajući ravnomjeran elastični oporavak duž zaptivne površine. PTFE omotač, obično debljine 0,3-0,5 mm, u kontaktu je sa površinama prirubnica i procesnim fluidom, čime se obezbeđuje minimalna korozija ili kontaminacija.

Zašto radi pod cikličnim vakuumom-pritiskom Čelično jezgro pruža mehaničku 'oprugu-pozadinu i strukturnu čvrstoću da se odupre i vakuumu i pritisku. U vakuumu sila naborane opruge povlači PTFE omotač prema van, čuvajući kontakt sa stranama prirubnice i sprečavajući usisavanje prema unutra. Čvrsto čelično jezgro otporno je na ekstruziju pod pritiskom i ravnomjerno raspoređuje opterećenje zavrtnja. Zaptivka je poput mijeha i uvijek se vraća na prvobitnu debljinu nakon svake promjene pritiska.

Zahtjevi za ugradnju Ovaj tip brtve je potrebno staviti na pero i utor ili mušku/žensku prirubnicu [4]. Ovi stilovi prirubnica osiguravaju pozitivno zadržavanje zaptivke ograničavanjem radijalnog zazora u kojem se zaptivka može ekstrudirati. Izdignute površine nisu dovoljne za ravne-prirubnice jer mekani PTFE omotač i dalje može biti prisiljen bočno pod značajnim cikličnim naprezanjem. Dobro{5}}dizajniran pero-i-prirubnica će u potpunosti okružiti zaptivku, čineći izbijanje skoro teškim.

Razmatranja za dizajn prirubnice i završnu obradu površine
Sama prirubnica je neophodna za performanse brtve pod cikličnim vakuum{0}}pritiskom.

Tip prirubnice: Kao što je naznačeno, prirubnice s perom{0}}i-utorom ili muške-ženske prirubnice su najpoželjnije. Ovaj dizajn fizički ograničava brtvu tako da je nemoguće uvlačenje vakuuma i ekstruzija prema van. Ako su trenutne prirubnice tipa podignute strane, remont se može postići pomoću zaptivke sa integralnim unutrašnjim i vanjskim metalnim prstenom (npr. spiralno namotanim sa unutrašnjim i vanjskim prstenovima) koji daje određeno zadržavanje, iako je bolji pun pero-i-žljeb.

Završna obrada površine prirubnice PTFE omotač zahtijeva glatku završnu obradu površine za pravilno zaptivanje, tipično 32–64 µin Ra (0,8–1,6 µm Ra). Ali premaz mora imati i adekvatan "prihvat" tako da PTFE omotač ne isklizne pod pritiskom. Često se specificira nazubljena završna obrada (koncentrična, spiralna, itd.) s kontroliranom hrapavošću (na primjer, 125–250 µin Ra za nazubljeni uzorak). PTFE se ulijeva u nazubljene dijelove kako bi osigurao mehaničku blokadu koja inhibira bočno kretanje.

Ugradnja i kontrola momenta
Prava instalacija je jednako važna kao i izbor zaptivke. PTFE zaptivke omotača:

Moment zavrtnja mora se regulisati i primeniti u obliku zvezda.

Prekomjerno-zatezanje preko-komprimuje PTFE omotač, stvarajući hladan protok i umanjujući djelovanje opruge jezgra

Ako nemate dovoljan zakretni moment, tlačno naprezanje će biti prenisko da zadrži brtvu na mjestu pod vakuumom.

Savjetuje se re-zakretni moment nakon prvog termičkog ciklusa, jer se PTFE opušta pod početnim opterećenjem.

Poređenje opcija zaptivke za ciklički vakuum-pritisni servis
Tip brtve Otpornost na biciklizam Otpornost na kemikalije Vakuumska prikladnost Preporučena prirubnica
Mekani elastomer Loše Ograničeno Loše Bilo koji PTFE omotač (bez jezgre) Loše (hladni protok) Dobro Loše Bilo koje spiralno namotavanje (PTFE punilo) Dobro Dobro Dobro Prirubničko lice ili T&G PTFE omotač + valovita 316L jezgra Odlično Odlično Odlično Pero i utor
Zaključak: Pečat, najdinamičniji element
Ključ za životni vijek bez curenja je izdržljiva, mehanički robusna zaptivka napravljena za posebne ciklične radnje. PTFE-obložena, metalna-zaptivka sa jezgrom u zatvorenom peru-i-prirubnici je najbolji standard za PTFE izmjenjivač jakih hemikalija pod naizmjeničnim vakuumom i pritiskom. Kod statičkog sklopa najdinamičniji dio je brtva i mora se birati s istom pažnjom kao i cijevi. Ako su dizajn prirubnice, završna obrada površine i instalacijski moment ispravno izvedeni, brtva koja preživi prvih stotinu ciklusa bez kvara će vjerovatno trajati hiljadama. Kada ste u nedoumici, valovito jezgro od nehrđajućeg čelika unutar PTFE omotača pruža oprugu-povratak potrebnu za vakuum-cikliranje pritiska.