Hvordan velge en PTFE-varmer med integrert nivåsperre for periodisk bruk i små tanker?

Alle el-patroner står overfor en tøff driftssyklus når en fem-liters tank fylles, varmes opp og tømmes flere ganger hver time. Elementet er alltid i fare for å få energi når det enten er helt tørt eller delvis eksponert. Den raskeste og sikreste beskyttelsen oppnås ved å inkludere en nivålås rett inn i varmeapparatets design. For å unngå tørr-fyring og forlenge varmerens levetid, beskriver denne veiledningen hvordan du velger en PTFE-oppvarmingsnivåforriglingsløsning med intermitterende drift.

Intermitterende tjenestes fare i små tanker
Under tømmesykluser synker væskenivået i bittesmå tanker raskt. Manuelle kontroller eller prosesstidtakere kunne ikke reagere raskt nok. En kontrollforsinkelse kan føre til en midlertidig tørr-brann i varmeren hvis nivådeteksjonssystemet og varmekontroll ikke er koblet til. PTFE-kappen kan overopphetes lokalt etter bare noen få sekunders luftbåren drift. Når den utsettes for luft, kan den interne motstandstråden raskt stige over 250 grader, selv om PTFE i seg selv har en maksimal kontinuerlig driftstemperatur på ca. 110 grader. Manteldeformasjon, isolasjonsforringelse og til slutt varmefeil er resultatet av dette.

Hvorfor uavhengige nivåsensorer er utilstrekkelige
Ultralyd- eller kapasitansprober er eksempler på eksterne nivåbrytere som tilfører ledningskompleksitet og mulige feilpunkter. Det er mulig å sette en ny sensor i en annen høyde enn varmeren eller å bruke programmerbare logiske kontroller (PLC) skannesykluser for å forsinke sensorens signal. Disse forsinkelsene og usikkerhetene fjernes av en direkte mekanisk forrigling, som er en flottørbryter festet til samme konstruksjon som varmeren.

Løsningen for integrert nivåforrigling
En enkel, pålitelig forrigling produseres av en lav-watt PTFE-varmer med en kort oppvarmet del installert nær tankbunnen og en magnetisk flottørbryter festet til varmebraketten eller rett til standrøret. Bryteren kutter strømmen til varmekontaktoren før PTFE-kappen blir eksponert når væskenivået faller under flottørbryteren.

Hvordan varmeren er beskyttet av flottørbryteren
Flottørbryteren fungerer som en fysisk beskytter. Den er satt opp slik at bare når væskenivået når minst to til tre centimeter over toppen av den oppvarmede lengden, går bryteren inn i "sikker" (lukket) posisjon. Når nivået går under dette punktet, synker flottøren, og bryteren åpnes øyeblikkelig. Det er ingen forsinkelse i elektronisk behandling. Varmeren må være helt nedsenket før den kan slås på.

Velge riktig materiale for flytebrytere
Prosessvæsken må være kompatibel med både flottøren og stammen. Flytebrytere av polypropylen eller PTFE anbefales for de fleste små-tankapplikasjoner, inkludert pletteringsbad, rengjøringsløsninger og milde kjemikalier. For høyere temperaturer er polyfenylensulfid (PPS) et ytterligere valg. I stedet for varmerens primæreffekt (mange kilowatt), bør selve bryteren være klassifisert for kontaktorspolens spenning. Av sikkerhetsmessige årsaker anbefales det på det sterkeste å bruke en forriglingskrets med lav-spenning (som 24 V AC eller DC).

Tekniske betingelser for en krets med feil-Sikker forrigling
Forriglingskretsen må bygges med tanke på sikker feil. Når nivået er trygt, bør flottørbryteren kobles som en normalt åpen (NO) enhet. Kretsen forblir åpen og varmeren kan ikke slås på hvis flottørbryteren ikke fungerer mekanisk eller ledningen ryker. "Fail-safe" operasjon er betegnelsen på dette.

Viktige detaljer
Anbefalt verdi for parameteren
24 V AC/DC forriglingskretsspenning (maksimalt 48 V)
Kontaktverdi for en flottørbryterMinst 1 A ved 24 V DC
PTFE-isolert, skjermet kabeltype
Klassifisering av kabinett (koblingsboks)NEMA 4X eller IP65 Backup Over-Temperature Protection
Det er ingen perfekt beskyttende gadget. Kontaktorspolen skal kobles i serie med en andre, manuelt tilbakestilt over-temperaturtermostat. Nær toppen av det oppvarmede området er denne termostaten direkte festet til PTFE-varmekappen. Manteltemperaturen vil øke hvis flottørbryteren ikke lukker seg og tanken går tørr. Termostaten åpner og låser varmeren til den tilbakestilles manuelt når temperaturen stiger over omtrent 90 til 100 grader, som er mye under PTFEs skadeterskel. Dette legger til et ekstra lag med sikkerhet.

Geometri av varmeovner for små tanker
For et lite bad er en kort, bred varmeovn med-vippebryter ofte det sikreste alternativet. Den oppvarmede lengden bør ikke overstige 70 % av tankens typiske driftsdybde. Den oppvarmede delen vil forbli nedsenket selv når væskenivået er ganske lavt hvis varmeren er montert horisontalt nær tankbunnen. For å unngå henging ved driftstemperatur, må en horisontal PTFE-varmer støttes forsiktig.

For en 5–20 gallon tank er en varmeovn med en oppvarmet lengde på 150–300 mm standard for vertikal innfesting. Flottørbryteren er plassert på en justerbar ramme slik at utløsningspunktet kan stilles inn 25–50 mm over toppen av den oppvarmede lengden. Både varmestøtten og flyteføringen leveres via et stivt PTFE- eller polypropylenstandrør.

Sjekkliste for krav til en PTFE-varmer med nivåsperre
Følgende faktorer må tas i betraktning når du velger et PTFE-oppvarmingsnivåforriglingssystem med intermitterende drift for en periodisk liten-tankapplikasjon:

Oppvarmet lengde (L_h): Avstanden mellom tankens bunn og nødvendig minimum væskenivå. Når flottørbryteren er i sikker posisjon, må den oppvarmede lengden være helt nedsenket.

Den vertikale avstanden mellom turnivået til bryteren og bunnen av tanken er kjent som flytebryterens settpunkt. Dette må være mer enn L_hpluss en marg (vanligvis 25 mm).

For svakt sure eller alkaliske væsker, bruk polypropylen som flytebrytermateriale; for sterke kjemikalier (som konsentrerte syrer eller løsemidler), bruk PTFE.

Varmerens watttetthet: Maksimalt 1,5 W/cm² for vann-baserte løsninger og 0,8 W/cm² for oljer anbefales for periodisk bruk med nivåkontroll.

Settpunktet for over-temperaturtermostat er 80 grader for varme-sensitive væsker og 90 grader for vann-baserte bad.

Kontaktorklassifisering: Strømstyrken for full belastning for varmeren må samsvare. Hovedstrømmen styres ikke av flottørbryteren; bare kontaktorspolen er.

Merknad om kjemisk kompatibilitet
Selv om PTFE-flottører er kostbare, er de kjemisk inerte for nesten alle væsker. Polypropylen flyter er motstandsdyktig mot de fleste alkalier og syrer, med unntak av intens svovelsyre og salpetersyre. Noen ganger brukes en PTFE-belagt rustfritt-stålflyter for hydrokarbonvæsker, men stammen må fortsatt være egnet. Før du velger flottørbrytermateriale, se alltid kjemisk motstandsdiagrammer.

Testing og installasjon
Systemet må settes i drift nøye etter at varmeren med integrert nivåsperre er installert. Fyll tanken gradvis mens du holder øye med hvordan flottørbryteren fungerer. Når væskeoverflaten når det spesifiserte punktet, skal flottørbryteren lukkes hørbart (et klikk kan høres) når varmerens kontrollkrets er tilkoblet og kontaktorens hovedkontakter er åpne. Inntil nivået er trygt, bør varmeren ikke slås på. Varmekontaktoren må forbli åpen selv om kontrollsystemet prøver å slå på varmeren når tanken er tom, så en tørrkjøringstest bør utføres.

Avslutningsvis
En mekanisk nærhetsbryter som hindrer elektrisitet i å nå varmeelementet i nærvær av tørr luft, er det beste forsvaret for en liten-batchvarmer. Før PTFE-kappen avdekkes, brytes kontrollkretsen av en integrert nivåsperre, som er en flytebryter av PTFE eller polypropylen festet direkte til varmebraketten. Denne utformingen garanterer sikker, pålitelig funksjon under sporadiske fyllings-/tømmesykluser når den er paret med en kort oppvarmet lengde og en manuelt tilbakestilt over-temperaturtermostat. Hemmeligheten bak en lang levetid for varmeren er å designe for de verste-driftsforholdene, som er en uttømt tank med kontrollsystemet som ber om varme. Denne beskyttelsen gis uten kompleksitet eller forsinkelse av et korrekt spesifisert PTFE-varmenivåforriglingssystem med intermitterende drift.