Як вибрати прокладки для PTFE теплообмінника в умовах циклічного вакууму-під тиском?

Прокладку теплообмінника катують за допомогою процедури, яка чергується між створенням сильного вакууму та тиском у кілька барів. Пломба постійно втягується і видувається. Він діє як діафрагма. Проста м’яка еластомерна прокладка втратить форму або не повернеться до форми за короткий час. PTFE теплообмінник має справу з агресивними хімічними речовинами в таких циклічних налаштуваннях. Отже, вибір прокладки PTFE теплообмінника циклічного вакуумного тиску є життєво важливим рішенням щодо надійності. Невідповідна прокладка спричиняє витоки, втрату цілісності вакууму та незаплановані простої.

Механізми відмови під циклічним вакуумним-навантаженням тиску
Перед вибором рішення необхідно знати, як поводяться прокладки при змінних режимах тиску.

у вакуумі
Якщо технологічна сторона розріджена до сильного вакууму (зазвичай менше 10 мбар абсолютного), тоді тиск навколишнього середовища на зовнішній стороні фланця проштовхує прокладку всередину. М’яку нестиснуту прокладку можна втягнути в отвір обладнання або простір між фланцями. Це зміщення всередину може призвести до:

Втрата напруги стиску на поверхнях ущільнення

Постійна деформація або холодне течія матеріалу прокладки.

Шлях витоку вакууму через ID прокладки

На місці
Для процесу під тиском (наприклад,. 3–6 бар) внутрішній тиск працюватиме, щоб витягнути прокладку назовні. Якщо прокладка фізично не обмежена, вона може простягатися в простір фланця між отворами для болтів. Екструзія дає:

Потоншення прокладки на OD.

Втрата щільного контакту.

Раптовий вибух або повільний витік

Комбінований циклічний ефект
Поперемінний вакуум і тиск змушують прокладку ковзати туди-сюди з кожним циклом. Це багаторазове згинання впливає на матеріал прокладки, прискорюючи втому, повзання та розслаблення. Прокладка, яка залежить від пружного відновлення м’якого матеріалу, зрештою закріпиться і втратить герметичність.

Відповідні типи прокладок теплообмінника
Для теплообмінника PTFE хімічна сумісність із технологічною рідиною має вирішальне значення. Сам по собі PTFE є критерієм глобальної хімічної стійкості. Таким чином, будь-який матеріал прокладки, який контактує з процесом, повинен бути PTFE або іншим перфторполімером або повністю закритим.

Спіральні прокладки з наповнювачем PTFE
Спіральні спіральні прокладки є дуже поширеною та надійною альтернативою. Вони виготовлені з V--подібної металевої обмотки (зазвичай з нержавіючої сталі 316L) з м’якшим наповнювачем між ними. Для обслуговування теплообмінника PTFE наповнювачем є гнучкий графіт або, частіше, первинна стрічка PTFE. Металева обмотка забезпечує пружність-і структурну міцність, а наповнювач PTFE забезпечує хімічну інертність.

Переваги:

Велика стійкість до циклічного тиску

Фланці з рельєфною поверхнею, гребнем і пазом доступні в стандартних розмірах

Хороша стійкість до вакууму (за умови достатнього стиснення обмотки)

Недоліки:

Зовнішні і, якщо такі є, внутрішні напрямні кільця можуть бути піддані процедурі і вимагають ретельного вибору матеріалів

PTFE наповнювач м’який і може холодно розтікатися, якщо натискати занадто сильно

Тефлонова прокладка з гофрованого сердечника з нержавіючої сталі
Для найсуворішого циклічного{0}}вакуумного тиску на теплообміннику з PTFE кращим варіантом є прокладка оболонки з PTFE з гофрованим внутрішнім сердечником із нержавіючої сталі. Цей тип прокладки спеціально розроблений для поєднання хімічної інертності PTFE з механічною пружиною-задньої частини металу.

Конструкція: тонкий гофрований (або перфорований) сердечник з нержавіючої сталі, зазвичай 316L, повністю укладений у безшовну або зварну оболонку з PTFE. Гофри утворюють ряд листових пружин, що забезпечує рівномірне пружне відновлення вздовж поверхні ущільнення. ПТФЕ оболонка, зазвичай товщиною 0,3–0,5 мм, контактує з поверхнями фланців і технологічною рідиною, таким чином забезпечуючи мінімальну корозію або забруднення.

Чому він працює під-циклічним вакуумним тиском Сталевий сердечник забезпечує механічну «пружину-назад» і міцність конструкції, щоб протистояти як вакууму, так і тиску. У вакуумі сила гофрованої пружини тягне оболонку з ПТФЕ назовні, зберігаючи контакт із поверхнями фланців і запобігаючи всмоктуванню всередину. Міцний сталевий сердечник стійкий до видавлювання під тиском і рівномірно розподіляє навантаження болта. Прокладка схожа на сильфон і завжди повертається до початкової товщини після кожного відхилення тиску.

Вимоги до встановлення. Цей тип прокладки потрібно встановлювати на конструкцію фланців із гребнем і пазом або гніздо/гвинт [4]. Ці стилі фланців забезпечують надійне утримання прокладки, обмежуючи радіальний зазор, у якому прокладка може бути екструдована. Піднятих поверхонь недостатньо для фланців із плоским-лицьовим покриттям, оскільки м’яка оболонка з ПТФЕ все ще може бути зрушена вбік під впливом значного циклічного навантаження. Добре-сконструйований греб-і-фланець повністю оточує прокладку, майже ускладнюючи продування.

Міркування щодо конструкції фланця та обробки поверхні
Сам фланець має важливе значення для роботи прокладки під циклічним-тиском вакууму.

Тип фланця: як зазначено, перевагу надають фланцям із гребнем-і-пазом або зовнішнім-внутрішнім фланцем. Ця конструкція фізично обмежує прокладку, тому втягування вакууму всередину та екструзія назовні є неможливими. Якщо поточні фланці мають рельєфну поверхню, можна виконати ремонт за допомогою прокладки з інтегрованим внутрішнім і зовнішнім металевими кільцями (наприклад, спірально намотаними з внутрішнім і зовнішнім кільцями), що забезпечує певну герметичність, хоча кращим є повний греб-і-паз.

Оздоблення поверхні фланця Конверт із PTFE вимагає гладкої поверхні для належного ущільнення, як правило, 32–64 мкin Ra (0,8–1,6 мкм Ra). Але покриття також має мати належне «зчеплення», щоб оболонка з ПТФЕ не вислизнула під тиском. Часто вказується зубчасте покриття (концентричне, спіральне тощо) з контрольованою шорсткістю (наприклад, 125–250 мкдюйм Ra для зубчастого малюнка). PTFE заливається в зубці, щоб забезпечити механічне блокування, яке перешкоджає бічному руху.

Встановлення та контроль крутного моменту
Правильна установка так само важлива, як і вибір прокладки. Прокладки конверта PTFE:

Крутний момент болта повинен регулюватися та застосовуватися зіркоподібно.

Надмірне-затягування-стискає оболонку з PTFE, створюючи холодний потік і зменшуючи пружинну дію серцевини

Якщо ви не додасте достатнього моменту затягування, напруга стиску буде занадто низькою, щоб утримувати ущільнення на місці під вакуумом.

Рекомендується повторно -крутити після першого термічного циклу, оскільки PTFE розслаблюється під початковим навантаженням.

Порівняння варіантів прокладок із циклічним вакуумом-під тиском
Тип прокладки Циклічна стійкість Хімічна стійкість Відповідність вакууму Рекомендований фланець
М’який еластомер Погано Обмежено Погано Будь-яка оболонка з PTFE (без серцевини) Погана (холодна текучість) Добре Погано Будь-яка Спіральна намотка (PTFE наповнювач) Добре Добре Добре Фланцева поверхня або T&G PTFE оболонка + гофрований сердечник 316L Відмінно Відмінно Відмінно Греба та паз
Висновок: печатка, найдинамічніший елемент
Ключ до тривалого терміну служби без протікання — міцна, механічно міцна прокладка, створена для певних циклічних навантажень. Прокладка з PTFE-із металевим-сердечником у звуженому фланці з пазом-і-є найкращим стандартом для PTFE-обмінника агресивних хімікатів під вакуумом і тиском по черзі. У статичній збірці найбільш динамічною частиною є ущільнювач, і його слід вибирати з такою ж обережністю, як і труби. Якщо конструкція фланця, обробка поверхні та момент затягування виконані правильно, прокладка, яка витримає першу сотню циклів без поломки, ймовірно, прослужить тисячі. Якщо ви сумніваєтеся, гофрований сердечник із нержавіючої сталі всередині оболонки з PTFE забезпечує пружину-звороту, необхідну для вакуумного-змінного тиску.