Com seleccionar les juntes per a un bescanviador de PTFE en un servei de pressió-de buit cíclic?

Una junta de l'intercanviador de calor es tortura mitjançant un procediment que alterna entre tirar un fort buit i empènyer diverses barres de pressió. El segell s'introdueix i s'extreu contínuament. Actua com un diafragma. Una junta simple d'elastòmer suau es pressionarà fora de forma o no tornarà a la forma en poc temps. L'intercanviador de calor de PTFE està tractant amb productes químics hostils en aquests entorns cíclics. Per tant, el servei de pressió de buit cíclica de l'intercanviador de PTFE de selecció de juntes és una decisió de fiabilitat vital. La junta inadequada provoca fuites, pèrdua de la integritat del buit i temps d'inactivitat no programat.

Mecanismes de fallada sota buit cíclic-càrrega de pressió
Cal conèixer com es comporten les juntes sota règims de pressió alternatius abans de triar una solució.

al buit
Si el costat del procés s'evacua a un buit dur (generalment menys de 10 mbar absoluts), la pressió ambiental a l'exterior de la brida condueix la junta cap a dins. Es pot tirar una junta suau i sense comprimir al forat de l'equip o a l'espai entre brides. Aquest desplaçament cap a l'interior pot provocar:

Pèrdua d'esforç de compressió a les cares de segellat

Deformació permanent, o flux en fred, del material de la junta.

Trajecte de fuites de buit sobre l'ID de la junta

A l'acte
Per a un procés a pressió (per exemple,. 3-6 bar manòmetre), la pressió interna funcionarà per forçar la junta cap a fora. Quan la junta no està físicament restringida, la junta es pot estendre a l'espai de la brida entre els forats dels cargols. L'extrusió dóna:

Aprimament de la junta a l'OD.

Pèrdua de contacte del segell.

Esclat sobtat o fuita lenta

Efecte cíclic combinat
El buit i la pressió alternats fan que la junta llisqui cap endavant i cap enrere amb cada cicle. Aquesta flexió repetida treballa el material de la junta, accelerant la fatiga, la fluïdesa i la relaxació. Una junta que depèn de la recuperació elàstica d'un material tou acabarà prenent un conjunt permanent i perd la segellabilitat.

Bescanviador de PTFE Tipus de juntes adequats
Per a un intercanviador de calor de PTFE, la compatibilitat química amb el fluid del procés és d'importància crucial. Per dret propi, el PTFE és un criteri per a la resistència química global. Així, qualsevol material de la junta que entri en contacte amb el procés ha de ser PTFE o un altre perfluoropolímer o totalment tancat.

Juntes de ferida en espiral de farciment de PTFE
Les juntes espirals en espiral són una alternativa molt comuna i robusta. Es formen a partir d'un enrotllament metàl·lic en forma de V (generalment acer inoxidable 316L) amb un material de farciment més suau entremig. Per al servei d'intercanviador de PTFE, el farciment és de grafit flexible o, més sovint, cinta de PTFE verge. L'enrotllament metàl·lic proporciona la molla-retorn i la força estructural i el farciment de PTFE proporciona inercia química.

Beneficis:

Gran resistència a la pressió cíclica

Brides de cara elevada, llengüeta i ranura disponibles en mides comunes

Bona resistència al buit (suposant que el bobinatge s'esprem prou)

Inconvenients:

Els anells de guia exteriors i, si n'hi ha, interiors es poden sotmetre al procediment i requereixen una selecció acurada dels materials

El farciment de PTFE és suau i pot fluir fred si s'empeny massa

Junta de sobre de tefló amb nucli corrugat d'acer inoxidable
Per al servei de buit-cíclic més dur en un intercanviador de PTFE, la millor opció és una junta de sobre de PTFE amb un nucli interior d'acer inoxidable corrugat. Aquest tipus de junta està dissenyada específicament per combinar la inercia química del PTFE amb la molla mecànica-de metall.

Construcció: un nucli d'acer inoxidable prim, ondulat (o perforat), comunament 316L, està completament tancat en un sobre de PTFE sense costures o soldat. Les ondulacions constitueixen una sèrie de molles de fulla, assegurant una recuperació elàstica uniforme al llarg de la cara de segellat. L'embolcall de PTFE, normalment de 0,3-0,5 mm de gruix, està en contacte amb les cares de la brida i el fluid de procés, proporcionant així una corrosió o contaminació mínima.

Per què funciona sota la pressió cíclica de buit-El nucli d'acer proporciona la "resort-retorn" mecànica i la resistència estructural per resistir tant el buit com la pressió. Al buit, la força de la molla de corrugació estira l'embolcall de PTFE cap a l'exterior, conservant el contacte amb les cares de la brida i evitant la succió cap a dins. El nucli d'acer sòlid és resistent a l'extrusió sota pressió i distribueix igualment la càrrega del cargol. La junta és com una manxa i sempre torna al gruix original després de cada excursió de pressió.

Requisits d'instal·lació Aquest tipus de junta s'ha de col·locar en un disseny de llengüeta i ranura o brida mascle/femella [4]. Aquests estils de brida asseguren una contenció positiva de la junta limitant el joc radial en què es podria extruir la junta. Les cares elevades no són suficients per a brides-planes, ja que l'embolcall suau de PTFE encara es pot forçar de costat sota una tensió cíclica important. Una brida-llengüeta-i-ben dissenyada encerclarà completament la junta, cosa que dificultarà gairebé l'explosió.

Consideracions per al disseny de la brida i l'acabat superficial
La brida en si és essencial per al rendiment de la junta sota pressió cíclica de buit-.

Tipus de brida: tal com s'indica, s'afavoreixen molt les brides-i-canalades o mascles-femella. Aquest disseny restringeix físicament la junta de manera que el buit cap a dins i l'extrusió cap a fora siguin impossibles. Si les brides actuals són del tipus de cara elevada, el muntatge es pot aconseguir amb una junta amb un anell metàl·lic interior i exterior integral (p. ex. bobinat en espiral amb anells interiors i exteriors) que proporcioni una certa contenció, tot i que és millor la llengüeta-i-completa.

Acabat de la superfície de la brida L'embolcall de PTFE requereix un acabat de superfície llisa per a un segellat adequat, normalment 32–64 µin Ra (0,8–1,6 µm Ra). Però el recobriment també ha de tenir una "adherència" adequada perquè l'embolcall de PTFE no llisqui sota pressió. Sovint, s'especifica un acabat dentat (concèntric, espiral, etc.) amb una rugositat controlada (per exemple, 125–250 µin Ra per al patró dentat). El PTFE s'aboca a les serradures per proporcionar un enclavament mecànic que inhibeix el moviment lateral.

Instal·lació i control de parell
La instal·lació correcta és tan vital com l'elecció de la junta. Juntes d'embolcall de PTFE:

El parell del cargol s'ha de regular i aplicar en un patró d'estrella.

Un-parell excessiu-comprimeix l'embolcall de PTFE, creant un flux fred i disminuint l'acció de molla del nucli

Si no apliqueu prou parell, la tensió de compressió serà massa baixa per mantenir el segell al seu lloc sota el buit.

Es recomana re{0}}torquejar després del primer cicle tèrmic, ja que el PTFE es relaxa sota la càrrega inicial.

Buit cíclic-Comparació d'opcions de juntes de servei de pressió
Tipus de junta Resiliència al cicle Resistència química Idoneïtat al buit Brida recomanada
Elastòmer suau Dolent Restringit Dolent Qualsevol embolcall de PTFE (sense nucli) Pobre (flux fred) Bona Dolent Qualsevol ferida en espiral (farciment de PTFE) Bona Bona Bona Cara amb brides o sobre de PTFE T&G + nucli corrugat de 316L Excel·lent Excel·lent Excel·lent Llengua i ranura
Conclusió: El Segell, l'element més dinàmic
La clau per a una vida útil sense fuites és una junta duradora i mecànicament robusta construïda per al servei cíclic particular. Una junta de nucli de metall-con carcassa de PTFE-en una brida de llengüeta-i{-restringida és el millor estàndard per a un intercanviador de PTFE de productes químics durs sota buit i pressió alternatius. En un muntatge estàtic la part més dinàmica és la junta i s'ha de seleccionar amb la mateixa cura que els tubs. Si el disseny de la brida, l'acabat de la superfície i el parell d'instal·lació es fan correctament, una junta que sobrevisqui els primers cent cicles sense fallar probablement es mantindrà durant milers. En cas de dubte, el nucli d'acer inoxidable corrugat dins d'un embolcall de PTFE proporciona la-retorn de molla necessària per al cicle de pressió-buit.