Một quá trình xen kẽ giữa việc kéo chân không cứng và đẩy một vài thanh áp suất là một thử nghiệm tra tấn đối với miếng đệm trao đổi nhiệt. Con dấu liên tục bị hút vào và đẩy ra, hoạt động như một màng ngăn. Một miếng đệm đàn hồi mềm, đơn giản sẽ nhanh chóng bị ép ra khỏi vị trí hoặc không thể phục hồi lại hình dạng. Đối với bộ trao đổi nhiệt PTFE xử lý các hóa chất mạnh trong điều kiện tuần hoàn như vậy,lựa chọn miếng đệm Bộ trao đổi PTFE áp suất chân không tuần hoàndịch vụ trở thành một quyết định quan trọng về độ tin cậy. Miếng đệm sai dẫn đến rò rỉ, mất tính nguyên vẹn của chân không và thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến.
Cơ chế hỏng hóc dưới áp suất chân không tuần hoàn{0}}
Hiểu cách hoạt động của các miếng đệm trong chế độ áp suất xen kẽ là điều cần thiết trước khi lựa chọn giải pháp.
Dưới chân không
Khi phía quy trình được kéo vào chân không cứng (thường dưới 10 mbar tuyệt đối), áp suất khí quyển ở bên ngoài mặt bích sẽ ép miếng đệm vào trong. Một miếng đệm mềm, không bị nén có thể bị hút một phần vào lỗ khoan của thiết bị hoặc khe hở mặt bích. Sự dịch chuyển vào trong này có thể gây ra:
Mất ứng suất nén trên các mặt bịt kín
Biến dạng vĩnh viễn hoặc dòng chảy nguội của vật liệu đệm
Đường rò rỉ chân không dọc theo miếng đệm ID
Chịu áp lực
Khi quá trình này được điều áp (ví dụ: máy đo 3–6 bar), áp suất bên trong có tác dụng đẩy miếng đệm ra ngoài. Nếu miếng đệm không được hạn chế về mặt cơ học, nó có thể đùn vào khe hở mặt bích giữa các lỗ bu lông. Đùn dẫn đến:
Làm mỏng miếng đệm ở OD
Mất liên lạc niêm phong
Khóc đột ngột hoặc khóc từ từ
Hiệu ứng tuần hoàn kết hợp
Bản chất xen kẽ của chân không và áp suất làm cho miếng đệm di chuyển qua lại theo mỗi chu kỳ. Sự uốn cong theo chu kỳ này tác động lên vật liệu đệm, làm tăng độ mỏi, dão và giãn. Một miếng đệm hoàn toàn dựa vào khả năng phục hồi đàn hồi từ vật liệu mềm cuối cùng sẽ bị cố định và mất khả năng bịt kín.
Các loại đệm thích hợp cho bộ trao đổi PTFE
Đối với bộ trao đổi nhiệt PTFE, khả năng tương thích hóa học với chất lỏng xử lý là điều tối quan trọng. Bản thân PTFE là chuẩn mực cho khả năng kháng hóa chất phổ quát. Do đó, bất kỳ vật liệu đệm nào tiếp xúc với quy trình đều phải là PTFE hoặc perfluoropolymer khác hoặc được bao bọc hoàn toàn.
Vòng đệm vết thương-xoắn ốc có chất độn PTFE
Miếng đệm vết thương-xoắn ốc là một lựa chọn được sử dụng rộng rãi và có độ đàn hồi cao. Chúng bao gồm một cuộn dây kim loại hình chữ V -(thường là thép không gỉ 316L) xen kẽ với vật liệu độn mềm hơn. Đối với dịch vụ trao đổi PTFE, chất độn là than chì dẻo hoặc phổ biến hơn là băng PTFE nguyên chất. Cuộn dây kim loại mang lại độ bền kết cấu và-lò xo, trong khi chất độn PTFE mang lại độ trơ hóa học.
Thuận lợi:
Khả năng phục hồi tuyệt vời dưới áp lực tuần hoàn
Có sẵn các kích thước tiêu chuẩn cho mặt bích-mặt hoặc lưỡi nâng-và-rãnh nâng
Khả năng chống chân không tốt (với điều kiện cuộn dây được nén đủ)
Nhược điểm:
Các vòng dẫn hướng bên ngoài và bên trong (nếu có) có thể bị lộ trong quá trình xử lý, đòi hỏi phải lựa chọn vật liệu cẩn thận
Chất độn PTFE mềm và có thể chảy lạnh nếu-bị nén quá mức
Vòng đệm phong bì PTFE có lõi thép không gỉ
Đối với dịch vụ áp suất chân không tuần hoàn-có yêu cầu khắt khe nhất trên bộ trao đổi PTFE, giải pháp ưu việt là miếng đệm bao bọc PTFE có lõi bên trong bằng thép không gỉ dạng sóng. Loại đệm này được thiết kế đặc biệt để kết hợp tính trơ hóa học của PTFE với lò xo cơ khí-mặt sau của kim loại.
Sự thi công:Lõi thép không gỉ mỏng, dạng sóng (hoặc đục lỗ)-thường là 316L-được bọc hoàn toàn trong một lớp vỏ PTFE liền mạch hoặc được hàn. Các nếp gấp hoạt động như nhiều lò xo lá, mang lại khả năng phục hồi đàn hồi đồng đều trên mặt bịt kín. Lớp bọc PTFE, thường dày 0,3–0,5 mm, tiếp xúc với các mặt bích và chất lỏng xử lý, đảm bảo không bị ăn mòn hoặc nhiễm bẩn.
Tại sao nó hoạt động dưới áp suất-chân không tuần hoàn:Lõi thép cung cấp "lò xo{0}}lưng" cơ học và độ bền kết cấu để chống lại cả chân không và áp suất. Trong điều kiện chân không, lực lò xo từ các nếp gấp sẽ đẩy lớp bọc PTFE ra ngoài, duy trì sự tiếp xúc với các mặt bích và ngăn chặn lực hút vào trong. Dưới áp lực, lõi thép đặc chống lại sự đùn và phân bổ tải trọng bu lông đều. Miếng đệm hoạt động giống như một ống thổi, liên tục trở lại độ dày ban đầu sau mỗi lần áp suất chênh lệch.
Yêu cầu cài đặt:Loại đệm này phải được lắp theo thiết kế mặt bích-và-rãnh hoặc nam{2}}mặt bích. Các loại mặt bích này cung cấp khả năng ngăn chặn tích cực bằng cách hạn chế khe hở xuyên tâm mà miếng đệm có thể đùn vào. Mặt bích-phẳng có mặt nhô lên là không đủ vì lớp vỏ PTFE mềm vẫn có thể bị đẩy sang một bên dưới áp lực chu kỳ cao. Mặt bích lưỡi-và-rãnh được thiết kế phù hợp bao bọc hoàn toàn miếng đệm, khiến cho việc xì hơi gần như không thể xảy ra.
Những cân nhắc về thiết kế mặt bích và hoàn thiện bề mặt
Bản thân mặt bích đóng một vai trò quan trọng trong hiệu suất của miếng đệm dưới áp suất{0}}chân không tuần hoàn.
Loại mặt bích:Như đã lưu ý, mặt bích-và-rãnh hoặc nam-nữ được ưu tiên sử dụng nhiều hơn. Những thiết kế này hạn chế vật lý miếng đệm, ngăn cản việc hút chân không vào trong và đẩy ra ngoài. Nếu mặt bích hiện có-được nâng lên, việc trang bị thêm một miếng đệm có vòng kim loại bên trong và bên ngoài tích hợp (ví dụ: vết thương-xoắn ốc với các vòng bên trong và bên ngoài) có thể mang lại khả năng ngăn chặn nhất định, nhưng rãnh-và{10}}toàn bộ mặt bích sẽ tốt hơn.
Bề mặt hoàn thiện mặt bích:Lớp bọc PTFE yêu cầu bề mặt nhẵn để bịt kín hiệu quả, thường là 32–64 µin Ra (0,8–1,6 µm Ra). Tuy nhiên, lớp hoàn thiện cũng phải có đủ “độ bám” để ngăn lớp vỏ PTFE bị trườn ra ngoài dưới áp lực. Bề mặt hoàn thiện có răng cưa (đồng tâm hoặc xoắn ốc) với độ nhám được kiểm soát (ví dụ: 125–250 µin Ra đối với mẫu răng cưa) thường được chỉ định. PTFE chảy vào các răng cưa, tạo ra một khóa liên động cơ học chống lại chuyển động ngang.
Kiểm soát cài đặt và mô-men xoắn
Việc lắp đặt đúng cách cũng quan trọng như việc lựa chọn miếng đệm. Đối với miếng đệm phong bì PTFE:
Mômen xoắn của bu lông phải được kiểm soát cẩn thận và áp dụng theo hình sao
Quá{0}}mô-men xoắn nén lớp vỏ PTFE quá mức, gây ra dòng chảy lạnh và làm giảm hiệu ứng lò xo của lõi
Dưới-mô-men xoắn khiến ứng suất nén không đủ để duy trì vòng đệm trong điều kiện chân không
Nên sử dụng lại-mô-men xoắn sau chu kỳ nhiệt đầu tiên vì PTFE giãn ra dưới tải trọng ban đầu
So sánh các tùy chọn miếng đệm cho dịch vụ áp suất chân không tuần hoàn{0}}
| Loại đệm | Khả năng phục hồi khi đi xe đạp | Kháng hóa chất | Sự phù hợp cho chân không | Mặt bích được đề xuất |
|---|---|---|---|---|
| Chất đàn hồi mềm | Nghèo | Giới hạn | Nghèo | Bất kì |
| Phong bì PTFE (không có lõi) | Kém (dòng lạnh) | Xuất sắc | Nghèo | Bất kì |
| Vết thương-xoắn ốc (chất độn PTFE) | Tốt | Tốt | Tốt | Mặt nâng lên hoặc T&G |
| Phong bì PTFE + lõi sóng 316L | Xuất sắc | Xuất sắc | Xuất sắc | Lưỡi-và-rãnh |
Kết luận: Con dấu là thành phần năng động nhất
Việc chọn một miếng đệm đàn hồi, chắc chắn về mặt cơ học được thiết kế cho nhiệm vụ tuần hoàn cụ thể là chìa khóa cho tuổi thọ sử dụng không bị rò rỉ. Đối với bộ trao đổi PTFE xử lý các hóa chất mạnh trong điều kiện chân không và áp suất xen kẽ, một miếng đệm lõi kim loại-có vỏ bọc bằng PTFE được lắp đặt trong lưỡi hạn chế-và-mặt bích rãnh thể hiện tiêu chuẩn vàng. Vòng đệm là thành phần động nhất trong cụm tĩnh và nó phải được chọn cẩn thận như các ống. Một miếng đệm tồn tại qua hàng trăm chu kỳ đầu tiên mà không bị hỏng hóc có thể sẽ tiếp tục tồn tại trong hàng nghìn chu kỳ-với điều kiện thiết kế mặt bích, độ hoàn thiện bề mặt và mô-men xoắn lắp đặt đều được thực hiện chính xác. Khi có nghi ngờ, lõi thép không gỉ dạng sóng bên dưới lớp vỏ PTFE sẽ cung cấp lò xo{10}phía sau đáp ứng nhu cầu đạp xe áp suất chân không.
