Ako vybrať správnu rúrku-na{1}}spoj rúrkového plechu pre PTFE výmenník s vysokým tepelným cyklovaním?

Vo výmenníku tepla z PTFE, ktorý niekoľkokrát denne prechádza zo studeného do horúceho a späť, sa spojenie medzi flexibilnou polymérovou rúrkou a pevnou kovovou rúrkou stáva neustále sa posúvajúcim kontaktom. PTFE trubica vo svojom vývrte prakticky funguje ako piest, ktorý sa pri každom tepelnom cykle rozširuje a sťahuje. Tento nepretržitý pohyb čoskoro unaví jednoduché lepenie. Takže spoj musí byť vytvorený ako dynamický tesniaci systém, ktorý akceptuje diferenciálny pohyb, nie taký, ktorý mu odoláva.

Výber konštrukcie PTFE s vysokoteplotným cyklom spojenia rúrok a rúrok je dôležitým faktorom pre dlhodobú spoľahlivosť výmenníka, najmä pri korozívnej prevádzke, kde je neakceptovateľný únik.

Správanie tepelných cyklov a diferenciálnej expanzie
Hlavným konštrukčným problémom je nesúlad tepelných rozťažností.

Miery rozpínania PTFE vs
PTFE má koeficient tepelnej rozťažnosti približne:

10-krát pevnejšia ako uhlíková oceľ

Tento nesúlad vedie k:

Axiálne klzné napätia

Radiálny šmyk na rozhraní spoja

Opakované mikro{0}}pohyby s ohrievacími a chladiacimi cyklami.

Pri týchto cyklických namáhaniach majú tuhé väzby tendenciu sa časom lámať alebo rozpájať.

Vplyv denného tepelného cyklovania
V systémoch s rýchlymi zmenami teploty:

Opakované nakladanie a vykladanie tesniacich rozhraní

Pevné povrchy môžu vytvárať mikro-medzery

Postupom času sa môžu vyvinúť cesty úniku.

Spojenie nie je tuhý zámok, ale flexibilné, dýchajúce tesnenie.

Dizajnový spoj valcovaný a rozšírený
Mechanicky valcované{0}}a{1}}rozšírené spojenie rúrky{2}}na-rúrkový plech je najvyspelejším riešením pre PTFE-k-kovové kontakty.

Návod na inštaláciu
Typická postupnosť montáže môže byť:

Zahrejte a zmäknite koniec PTFE trubice

Vložte cez otvor v rúrkovnici

Mechanické valcovanie steny duše

Rozšírenie otvoru rúrky - radiálne

Vytvorenie rozšírenej pery nad zahĺbením.

To má za následok skôr mechanicky uzamknutú geometriu než chemicky viazané rozhranie.

Úloha geometrie vzplanutia
Svetlice:

Rozkladá záťaž na širšiu oblasť

Znižuje koncentráciu lokálneho kmeňa

Mechanické zaistenie proti ťahovým silám

Tento tvar má značný význam v cyklickej tepelnej prevádzke.

Použitie pružného PTFE tesnenia
Hlavným vylepšením pre vysokocyklové služby je pridanie poddajného tesniaceho prvku.

Účel tesnenia
Mäkká tesniaca podložka z PTFE pod lemom slúži ako:

Jarný člen

Stresový nárazník

Mikrokompenzátor pohybu

Ako dochádza k tepelnej rozťažnosti:

Rúrka sa v rozšírenom sedle trochu pohybuje

Tesnenie sa stlačí a uvoľní

Trvalá sila tesnenia sa udrží

To zabraňuje preťaženiu spoja počas špičiek v expanzii.

Cyklická stabilita tesnenia
Tesnený systém si zachováva svoju integritu tým, že:

Riadené mikro-kĺzanie povolené

Vyhýbanie sa priamemu strihu kovu na polymér

Udržujte konštantný kontaktný tlak

Táto konštrukcia má za následok značné zvýšenie únavovej životnosti oproti prístupom s pevným tesnením.

Alternatívy k spoločným technológiám
Vo všeobecnosti sa používa valcovaný-a{1}}rozšírený spoj, existuje však niekoľko typov v závislosti od materiálov a prevádzkových podmienok.

Spoločná homogénna fúzia PFA
Pre hadicové systémy PFA:

avšak je možné použiť{0}}tavné zváranie na PFA rúrkovnicu

Vytvorí sa úplne homogénny polymérny spoj

Výhody sú:

Žiadne súvisiace materiálové rozhrania.

znížená koncentrácia mechanického namáhania

Veľká chemická kontinuita

Táto technika sa však menej často používa na spracovanie PTFE, pretože je nespracovateľný -tavením-.

Systémy PTFE na kov vs. PTFE na PTFE
Pre PTFE systémy používané v tepelných cykloch:

Mechanické rozšírené spoje sú stále najlepším riešením

Lepenie často nie je vhodné pre podmienky cyklickej únavy

Konvenčný, v praxi-osvedčený dizajn je mechanicky zachovaný, tesnený.

Problémy s dizajnom vysoko{0}}cyklistických služieb
Výkon spoja podlieha rôznym technickým parametrom.

Výrobné tolerancie
Na zabezpečenie spoľahlivého utesnenia:

Prísna kontrola nad rozmermi otvorov rúrky

Konštantná geometria vzplanutia

Rovnomerné stlačenie tesnenia

Variácie môžu spôsobiť nerovnomerné rozdelenie zaťaženia medzi kĺby.

Kontrola a uvedenie do prevádzky
Inštalácia:

Typicky sa vykonáva hydrostatický test

Ďalšie testy sa môžu vykonať po prvých tepelných cykloch

Hydrotest po cykle môže odhaliť:

Usadzovanie ovplyvňuje

Relaxácia tesnenia

Spoje, ktoré je potrebné znovu{0}}dotiahnuť alebo prepracovať

Režimy zlyhania zle navrhnutých kĺbov
Ak sú kĺby zle vybrané, môže dôjsť k početným mechanizmom zlyhania.

Bežné problémy
Praskanie odleskov spôsobené nadmerným obmedzením

Extrúzia tesnenia pri tepelnom cyklovaní.

Strata úniku tesniacej sily

Odlepovanie lepených systémov

Tieto poruchy sú zvyčajne spôsobené nekontrolovanou diferenciálnou expanziou.

Technické výhody dizajnu Flared{0}}tesnenia
V cyklickej službe ponúka technika rolovania{0}}a{1}}rozširovania množstvo výhod:

Mechanická poddajnosť pri tepelnom pohybe

Rozložené zaťaženie tesnenia

Odolnosť proti únavovému praskaniu

Možnosť opravy v teréne

Preukázaný výkon v korozívnom prostredí

Vďaka tomu je obzvlášť vhodný pre aplikácie PTFE výmenníkov, kde sa uprednostňuje spoľahlivosť pred jednoduchosťou výroby.

záver:
V tepelne cyklovaných PTFE výmenníkoch je rozhranie rúrka-k{1}}rúrkovému plechu najdôležitejším komponentom obmedzujúcim životnosť celého systému. Enormný rozdiel v tepelnej rozťažnosti medzi PTFE a kovovými konštrukciami si vyžaduje konštrukciu spoja, ktorá umožňuje pohyb a nie ho obmedzuje.

Mechanicky valcovaný a rozšírený spoj so silným PTFE tesnením je osvedčenou voľbou pre použitie pri vysokých teplotách. Tento dizajn poskytuje regulovaný mikro-pohyb, konštantnú tesniacu silu a podstatne lepšiu odolnosť proti únave v porovnaní s tvrdým lepidlom alebo lepením.

Výsledkom je dlhodobá prevádzka-bez úniku vďaka použitiu spoja, ktorý umožňuje tepelnú rozťažnosť namiesto toho, aby s ňou bojovalo. Najlepšie tesniace systémy nie sú pevné obmedzenia, ale skonštruované rozhrania určené na pohyb s materiálmi, ku ktorým sú pripojené.