Ako ovplyvňuje minimálny polomer ohybu PTFE ohrievača jeho životnosť?

Napríklad PTFE ponorný ohrievač, ktorý sa musí zmestiť do plytkej nádrže, musí mať často tvar L- alebo mierne zakrivenie. Tento polomer ohybu nie je náhodný dekoratívny prvok; má priamy vplyv na to, či ohrievač vydrží roky alebo zlyhá v mesiacoch. Spojenie medzi polomerom ohybu a životnosťou tvarovaných PTFE ohrievačov je rozhodujúce pre špecifikáciu tvarovaných PTFE ohrievačov na prevádzku v korozívnych kvapalinách. Vzťah medzi polomerom ohybu PTFE ohrievača a životnosťou je založený na mechanickom správaní kovového vykurovacieho jadra a fluoropolymérového plášťa.

Dva materiály pod tlakom: Anatómia PTFE ohrievača
Typický PTFE ponorný ohrievač je kovový odporový drôt (zvyčajne niklová{0}}chrómová alebo medená-niklová zliatina) umiestnený v dielektrickej výplni a obklopený bezšvíkovým extrudovaným alebo teplom{2}}zmršteným PTFE plášťom. Oba materiály sa spolu deformujú, keď je ohrievač ohnutý do určitého tvaru-L, U alebo vinutého tvaru.

PTFE plášť je pod napätím na vonkajšej strane krivky. Plášť tlačí vo vnútri ohybu. Kovové jadro je tiež vystavené podobným silám ťahu a stlačenia. Žiadna látka nevydrží nekonečnú deformáciu. Ak sa táto tolerancia prekročí, dôjde k poškodeniu, ktoré nemusí byť okamžite viditeľné, ale časom sa nahromadí, najmä pri tepelných cykloch.

Kovové jadro: Zlomenie a zalomenie
Tento kovový odporový drôt je určený na prenos prúdu a generovanie tepla. Je tvárny, ale nie nekonečne. Ak je PTFE ohrievač ohnutý na menej ako minimálny odporúčaný polomer, kovové jadro bude namáhané nad hranicu svojej pružnosti. Vo forme, ktorú to má na zemi, je:

Mikro{0}}praskliny v drôte alebo na spojoch drôtu a koncových kolíkov.

Zalomenie alebo lokalizované stenčenie na vytvorenie bodu s vysokým odporom.

Únavové zlomeniny v dôsledku opakovanej expanzie a kontrakcie počas cyklov zahrievania-a ochladzovania-.

Jedným zo základných konštrukčných kritérií je, že minimálny polomer ohybu pre PTFE ohrievače je často špecifikovaný ako násobok vonkajšieho priemeru ohrievača -zvyčajne 5 až 6-násobok vonkajšieho priemeru pre bežné konštrukcie. Napríklad PTFE ohrievač s vonkajším priemerom 10 mm by nemal byť ohnutý na polomer stredovej čiary menší ako 50 mm (5 x vonkajší priemer). Prekročenie tejto hodnoty môže mať za následok nevratnú deformáciu kovového jadra.

Počiatočné elektrické testy (kontinuita, izolačný odpor, dielektrická pevnosť) môžu vyhovieť pre ohrievač ohnutý pod minimálny odporúčaný polomer, pretože poškodenie je spočiatku malé, ako ukazujú skúsenosti z terénu. Ale keď je ohrievač v prevádzke a prechádza tepelnými cyklami, -rozťahuje sa, keď je horúci, stláča sa, keď je studený-, namáhaný kov začne zlyhávať. To má za následok skoré otvorenie-okruhu alebo lokalizovanú horúcu oblasť vedúcu k prepáleniu-.

PTFE plášť: napätie, predĺženie a mikro{0}}praskanie
PTFE je úžasný fluoropolymér s vynikajúcou chemickou odolnosťou a maximálnou nepretržitou prevádzkovou teplotou asi 110 stupňov pre aplikácie s ponorným ohrievačom. Ale PTFE nie je roztiahnuteľný. Nepruží späť, keď ho natiahnete alebo stlačíte tak, ako by to urobil elastomér. Ak je PTFE plášť ohnutý príliš pevne, nastanú dva škodlivé účinky:

Ťahové napätie (vonkajší polomer): Vonkajší povrch ohybu je natiahnutý. Ak je polomer príliš malý, PTFE sa môže plasticky zdeformovať a stena sa stenčí. Tenšie steny poskytujú menšiu elektrickú izoláciu a sú náchylnejšie na oder alebo chemickú infiltráciu.

Tlakové napätie a zvrásnenie na vnútornom polomere: Vnútorný povrch je v tlaku a môže sa zvrásniť alebo zložiť. Takéto anomálie sú oblasti koncentrácie stresu. Tieto miesta môžu byť východiskovými bodmi pre mikro-trhliny počas teplotných cyklov a nakoniec sa šíria cez plášť.

Mikrotrhlina v PTFE stačí na prelomenie bariéry proti korózii. Kvapaliny, ako sú kyseliny, zásady alebo rozpúšťadlá, môžu difundovať cez kovové jadro, čo vedie k elektrickému úniku, zemným poruchám alebo katastrofickému kolapsu. Príčinou zlyhaní v teréne môže byť často ohyb, ktorý bol nadmerne ostrý, začínajúci možno mesiace pred konečným zlyhaním.

Praktický dôsledok: znížená životnosť v dôsledku skrytého poškodenia
Ak dodržíte minimálny polomer ohybu, ohrievač môže vydržať roky, často 10 000 až 20 000 hodín nepretržitého používania. Naopak, ohrievač, ktorý je inštalovaný s polomerom ohybu menším, ako je navrhovaný, môže zlyhať v priebehu týždňov alebo niekoľkých mesiacov, a to aj napriek tomu, že prešiel továrenskými akceptačnými testami.

Poruchový režim je vo všeobecnosti charakterizovaný:

Prerušovač obvodu zemného spojenia zaznamená pomalý nárast unikajúceho prúdu.

Lokalizované prehriatie v ohybe, prejavujúce sa zmenou farby alebo zuhoľnatením PTFE (zriedkavé, pretože PTFE je samozhášavý, ale môže sa zhoršiť).

Kovový drôt sa zlomí a obvod je úplne otvorený.

Typický minimálny polomer ohybu pre PTFE ohrievače Referenčná tabuľka
Minimálny polomer ohybu bude závisieť od konštrukcie ohrievača (jedno alebo dvojité jadro, hustota wattov, hrúbka plášťa). Nižšie uvedená tabuľka poskytuje všeobecné kritériá pre konvenčné PTFE ponorné ohrievače. Všetky polomery sú merané k stredovej čiare ohrievača.

Vonkajší priemer PTFE ohrievača (OD) Odporúčaný minimálny polomer ohybu (5 x OD) Príklad použitia
6 mm (¼ palca) 30 mm (1,2 palca) Malá nádrž, nízky výkon
8 mm (0,315 palca) 40 mm (1,6 palca) Laboratórne vodné kúpele
10 mm (0,394 palca) 50 mm (2,0 palca) Štandardná veľkosť nádrže na chemikálie
12 mm (0,472 palca) 60 mm (2,4 palca) Aplikácie s vyšším príkonom 16 mm (5/8 palca) 80 mm (3,1 palca) Veľké ponorné ohrievače
Poznámka: Vždy si overte údaje výrobcu od prípadu k prípadu. Niektoré konštrukcie (napr. dvojité paralelné jadrá alebo hrubé steny PTFE) môžu vyžadovať väčší polomer (6 alebo 7X OD)

Tvary ohrievačov: Forma a funkcia
L-tvary, J-tvary alebo špirálové cievky Tvarované PTFE ohrievače sú zvyčajne potrebné na prispôsobenie existujúcej geometrii nádrže alebo na zabránenie vnútorným prekážkam. Technickým problémom je vytvoriť potrebný tvar pri zachovaní minimálneho polomeru ohybu. Ak požadovaný tvar vyžaduje užší polomer, ako sa odporúča, alternatívne metódy sú:

Väčší priemer ohrievača: Väčší vonkajší priemer umožňuje väčší absolútny polomer ohybu (napr. polomer 60 mm pre vonkajší priemer 12 mm oproti 50 mm pre vonkajší priemer 10 mm)

Niekoľko malých rovných ohrievačov namiesto jedného ohnutého ohrievača.

Namiesto ohýbania samotného ohrievača použite pre-vyrobenú kolenovú armatúru.

Výber alternatívnej technológie ohrievača, ako je flexibilný ohrievač zo silikónovej gumy (ak to umožňuje chemická kompatibilita) alebo kovový ohrievač s PTFE povlakom.

Minimálny polomer ohybu nie je návrh, ale musí-mať parameter pri návrhu plne zostaveného dizajnu.

Záver:
Jedným z najpriamejších a najúčinnejších spôsobov, ako zaručiť životnosť tvarovaných ohrievačov v korozívnom prostredí, je rešpektovať minimálny polomer ohybu ohrievača PTFE. Spojenie životnosti polomeru ohybu PTFE ohrievača je priame. Nadmerné tesné ohýbanie spôsobuje zlomenie vnútorného kovového jadra, namáhanie PTFE plášťa a predčasné zlyhanie po tepelnom cyklovaní. Vyberte si ohrievač s navrhovaným polomerom (zvyčajne 5 až 6-násobkom vonkajšieho priemeru) a budete mať roky bezproblémového výkonu. Na druhej strane ohrievač ohnutý do pevnejšej krivky môže najskôr prejsť kontrolou, ale v priebehu mesiacov môže nepredvídateľným spôsobom zlyhať. Pri plánovaní vlastného dizajnu ohrievača by ste mali vždy uprednostniť polomer ohybu pred kompaktnosťou, aby ste si boli istí, že vytvárate pre dlhodobú-spoľahlivosť.