Hvordan velge pakninger for en PTFE-veksler i et syklisk vakuum-trykktjeneste?

En varmevekslerpakning tortureres av en prosedyre som veksler mellom å trekke et sterkt vakuum og skyve flere bars trykk. Forseglingen trekkes kontinuerlig inn og blåses ut. Den fungerer som en diafragma. En enkel myk elastomer pakning vil bli presset ut av form eller vil ikke gå tilbake til form på kort tid. PTFE-varmeveksleren håndterer fiendtlige kjemikalier i slike sykliske omgivelser. Derfor er pakningsvalg PTFE-veksler syklisk vakuumtrykktjeneste en viktig beslutning om pålitelighet. Den feilaktige pakningen forårsaker lekkasjer, tap av vakuumintegritet og uplanlagt nedetid.

Feilmekanismer under syklisk vakuum-trykkbelastning
Det er nødvendig å vite hvordan pakninger oppfører seg under alternative trykkregimer før du velger en løsning.

i vakuum
Hvis prosesssiden evakueres til et hardt vakuum (vanligvis mindre enn 10 mbar absolutt), så driver omgivelsestrykket på utsiden av flensen pakningen innover. En myk, ukomprimert pakning kan trekkes inn i utstyrsboringen eller mellomrommet mellom flensene. Denne forskyvningen innover kan føre til:

Tap av trykkspenning på tetningsflater

Permanent deformasjon, eller kald flyt, av pakningsmaterialet.

Vakuumlekkasjebane over paknings-ID

På stedet
For en prosess under trykk (f.eks. . 3–6 bar måler), vil det interne trykket virke for å tvinge pakningen utover. Der pakningen ikke er fysisk begrenset, kan pakningen strekke seg inn i flensrommet mellom boltehullene. Ekstruderingen gir:

Tynning av pakningen ved OD.

Tap av tetningskontakt.

Plutselig utblåsning eller langsom lekkasje

Kombinert syklisk effekt
Det vekslende vakuumet og trykket får pakningen til å gli frem og tilbake med hver syklus. Denne gjentatte bøyningen virker på pakningsmaterialet, og fremskynder tretthet, kryp og avslapning. En pakning som er avhengig av elastisk gjenvinning av et mykt materiale vil til slutt ta et permanent sett og miste forseglingsevnen.

PTFE-veksler Egnede pakningstyper
For en PTFE varmeveksler er kjemisk kompatibilitet med prosessvæsken av avgjørende betydning. I seg selv er PTFE et kriterium for global kjemisk resistens. Derfor må ethvert pakningsmateriale som kommer i kontakt med prosessen være PTFE eller en annen perfluorpolymer eller helt innelukket.

PTFE fyller spiralviklet pakninger
Spiralkveilede pakninger er et svært vanlig og robust alternativ. De er formet av en V-formet metallvikling (vanligvis 316L rustfritt stål) med et mykere fyllmateriale mellom. For PTFE-vekslerservice er fyllstoffet fleksibel grafitt eller, oftere, virgin PTFE-tape. Metallviklingen gir fjær-rygg og strukturell styrke, og PTFE-fyllstoffet gir kjemisk treghet.

Fordeler:

Stor motstand mot syklisk trykk

Forhøyede flenser med fjær og not tilgjengelig i vanlige størrelser

God motstand mot vakuum (forutsatt at viklingen er klemt nok)

Ulemper:

De ytre og eventuelt innvendige føringsringene kan utsettes for prosedyren og krever nøye valg av materialer

PTFE fyllstoff er mykt og kan kaldflyte hvis det presses for mye

Rustfritt stål korrugert kjerne teflon konvoluttpakning
For den tøffeste sykliske vakuum-trykktjenesten på en PTFE-veksler, er det bedre alternativet en PTFE-konvoluttpakning med en indre kjerne av korrugert rustfritt stål. Denne typen pakninger er spesielt utviklet for å kombinere den kjemiske tregheten til PTFE med den mekaniske fjæren-baksiden av metall.

Konstruksjon: En tynn, korrugert (eller perforert) kjerne av rustfritt stål, vanligvis 316L, er fullstendig innelukket i en sømløs eller sveiset PTFE-konvolutt. Korrugeringene utgjør en rekke bladfjærer, som sikrer jevn elastisk gjenvinning langs tetningsflaten. PTFE-konvolutten, normalt 0,3–0,5 mm tykk, er i kontakt med flensflatene og prosessvæsken, og gir dermed minimal korrosjon eller forurensning.

Hvorfor det fungerer under syklisk vakuum-trykk Stålkjernen gir den mekaniske «fjæren-ryggen» og strukturell styrke for å motstå både vakuum og trykk. I vakuum trekker korrugeringsfjærkraften PTFE-konvolutten utover, og bevarer kontakt med flensflatene og forhindrer innsuging. Den solide stålkjernen er motstandsdyktig mot ekstrudering under trykk og fordeler boltens belastning likt. Pakningen er som en belg og går alltid tilbake til den opprinnelige tykkelsen etter hvert trykkutslag.

Installasjonskrav Denne typen pakning må settes på en not og fjær eller hann-/hunflensdesign [4]. Disse flensstilene sikrer positiv inneslutning av pakningen ved å begrense den radielle klaringen som pakningen kan ekstruderes i. De hevede flatene er ikke tilstrekkelige for flate-flenser, siden den myke PTFE-konvolutten fortsatt kan tvinges sidelengs under betydelig syklisk stress. En godt-designet fjær-og-sporflens vil omslutte pakningen helt, noe som gjør en utblåsning nesten vanskelig.

Hensyn til flensdesign og overflatefinish
Selve flensen er avgjørende for ytelsen til pakningen under syklisk vakuum-trykk.

Flenstype: Som angitt er fjær-og-spor eller hann-hunflenser sterkt foretrukket. Denne utformingen begrenser pakningen fysisk slik at vakuumtrekking innover og ekstrudering utover er umulig. Hvis de aktuelle flensene er av typen forhøyet overflate, kan gjenmontering oppnås med en pakning med en integrert indre og ytre metallring (f.eks. spiralviklet med indre og ytre ringer) som gir en viss inneslutning, selv om full fjær-og-spor er bedre.

Flensoverflatefinish PTFE-konvolutten krever en jevn overflatefinish for riktig forsegling, typisk 32–64 µin Ra (0,8–1,6 µm Ra). Men belegget må også ha tilstrekkelig "grep" slik at PTFE-konvolutten ikke sklir ut under trykk. Ofte spesifiseres en tagget finish (konsentrisk, spiral, etc.) med en kontrollert ruhet (for eksempel 125–250 µin Ra for det taggete mønsteret). PTFE strømmer inn i takkingene for å gi en mekanisk låsing som hindrer sidebevegelse.

Installasjon og momentkontroll
Riktig installasjon er like viktig som valg av pakning. PTFE konvoluttpakninger:

Boltemoment skal reguleres og påføres i stjernemønster.

Over-overdreie-komprimerer PTFE-konvolutten, skaper kald flyt og reduserer fjærvirkningen til kjernen

Hvis du ikke trekker nok til, vil trykkspenningen være for lav til å holde tetningen på plass under vakuum.

Det anbefales å gjenoppta-momentet etter den første termiske syklusen, siden PTFE slapper av under den første belastningen.

Syklisk vakuum-Sammenligning av alternativer for trykktjenestepakning
Pakningstype Sykkelfasthet Kjemisk motstand Vakuumegnethet Anbefalt flens
Myk elastomer Dårlig Begrenset Dårlig Enhver PTFE-konvolutt (ingen kjerne)Dårlig (kald flyt) God Dårlig Alle Spiralsår (PTFE-filler)Bra God God Flensflate eller T&G PTFE-konvolutt + korrugert 316L kjerne Utmerket Utmerket Utmerket Fjær og not
Konklusjon: Seglet, det mest dynamiske elementet
Nøkkelen til en lekkasjefri levetid er en slitesterk, mekanisk robust pakning bygget for den spesielle sykliske oppgaven. En PTFE-innkapslet, metall-kjernepakning i en tverr-og-sporflens er den beste standarden for en PTFE-veksler av sterke kjemikalier under vekslende vakuum og trykk. I en statisk montering er den mest dynamiske delen tetningen og må velges med samme forsiktighet som rørene. Hvis flensdesign, overflatefinish og installasjonsmoment er utført på riktig måte, vil en pakning som overlever de første hundre syklusene uten feil sannsynligvis fortsette i tusenvis. Når du er i tvil, gir den korrugerte rustfrie stålkjernen i en PTFE-konvolutt den fjæren-tilbake som trengs for vakuum-trykksykling.