Hur väljer man packningar för en PTFE-växlare i ett cykliskt vakuum-trycktjänst?

En värmeväxlarpackning torteras av en procedur som växlar mellan att dra ett kraftigt vakuum och trycka på flera bars tryck. Tätningen dras kontinuerligt in och blåser ut. Det fungerar som ett diafragma. En enkel mjuk elastomer packning kommer att pressas ur form eller kommer inte att återgå till form på kort tid. PTFE-värmeväxlaren hanterar fientliga kemikalier i sådana cykliska miljöer. Därför är val av packning PTFE-växlare med cykliskt vakuumtryck ett viktigt beslut om pålitlighet. Den felaktiga packningen orsakar läckor, förlust av vakuumintegritet och oplanerad stilleståndstid.

Felmekanismer under cykliskt vakuum-tryckbelastning
Det är nödvändigt att veta hur packningar beter sig under alternativa tryckregimer innan man väljer en lösning.

i vakuum
Om processsidan evakueras till ett hårt vakuum (vanligtvis mindre än 10 mbar absolut), så driver det omgivande trycket på utsidan av flänsen packningen inåt. En mjuk, okomprimerad packning kan dras in i utrustningens hål eller utrymmet mellan flänsarna. Denna inåtgående förskjutning kan leda till:

Förlust av tryckspänning på tätningsytorna

Permanent deformation, eller kallflöde, av packningsmaterialet.

Vakuumläckageväg över packnings-ID

På platsen
För en trycksatt process (t.ex. . 3–6 bar manometer), kommer det interna trycket att arbeta för att pressa packningen utåt. Där packningen inte är fysiskt begränsad kan packningen sträcka sig in i flänsutrymmet mellan bulthålen. Extruderingen ger:

Förtunning av packningen vid OD.

Förlust av tätningskontakt.

Plötslig utblåsning eller långsamt läckage

Kombinerad cyklisk effekt
Det alternerande vakuumet och trycket gör att packningen glider fram och tillbaka med varje cykel. Denna upprepade böjning bearbetar packningsmaterialet och påskyndar trötthet, krypning och avslappning. En packning som är beroende av elastisk återhämtning av ett mjukt material kommer så småningom att ta en permanent uppsättning och förlora förseglingsbarhet.

PTFE-växlare Lämpliga packningstyper
För en PTFE-värmeväxlare är kemisk kompatibilitet med processvätskan av avgörande betydelse. PTFE är i sig ett kriterium för global kemikalieresistens. Allt packningsmaterial som kommer i kontakt med processen måste således vara PTFE eller annan perfluorpolymer eller helt inneslutet.

PTFE Filler spirallindade packningar
Spirallindade packningar är ett mycket vanligt och robust alternativ. De är gjorda av en V--formad metalllindning (vanligtvis 316L rostfritt stål) med ett mjukare fyllmaterial emellan. För PTFE-växlare är fyllmedlet flexibel grafit eller, oftare, ny PTFE-tejp. Metalllindningen ger fjäder-rygg och strukturell styrka och PTFE-fyllmedlet ger kemisk tröghet.

Fördelar:

Stort cykliskt tryckmotstånd

Flänsar med upphöjd yta, spont och not finns i vanliga storlekar

Bra motstånd mot vakuum (förutsatt att lindningen är tillräckligt klämd)

Nackdelar:

De yttre och, om några, inre styrringarna kan utsättas för proceduren och kräver noggrant materialval

PTFE-fyllmedel är mjukt och kan kallflyta om det trycks för mycket

Rostfritt stål korrugerad kärna Teflon Envelope Packning
För det hårdaste cykliska vakuum-trycket på en PTFE-växlare är det bättre alternativet en PTFE-höljespackning med en inre kärna av korrugerat rostfritt stål. Denna typ av packning är speciellt utformad för att kombinera den kemiska trögheten hos PTFE med den mekaniska fjädern-baksidan av metall.

Konstruktion: En tunn, korrugerad (eller perforerad) kärna av rostfritt stål, vanligtvis 316L, är helt innesluten i ett sömlöst eller svetsat PTFE-hölje. Korrugeringarna utgör ett antal bladfjädrar, vilket säkerställer jämn elastisk återhämtning längs tätningsytan. PTFE-höljet, normalt 0,3–0,5 mm tjockt, är i kontakt med flänsytorna och processvätskan, vilket ger minimal korrosion eller kontaminering.

Varför den fungerar under cykliskt vakuum-tryck Stålkärnan ger den mekaniska "fjädern-tillbaka" och strukturell styrka för att motstå både vakuum och tryck. I vakuum drar den korrugerade fjäderkraften PTFE-höljet utåt, vilket bevarar kontakten med flänsytorna och förhindrar sug inåt. Den solida stålkärnan är resistent mot extrudering under tryck och fördelar bultens belastning jämnt. Packningen är som en bälg och återgår alltid till den ursprungliga tjockleken efter varje tryckavvikelse.

Installationskrav Denna typ av packning måste sättas på en spont och spår eller han-/honflänsdesign [4]. Dessa flänsstilar säkerställer en säker inneslutning av packningen genom att begränsa det radiella spelet i vilket packningen kan extruderas. De upphöjda ytorna är inte tillräckliga för plana-flänsar eftersom det mjuka PTFE-höljet fortfarande kan tvingas i sidled under betydande cyklisk stress. En väl-designad spont-och-spårfläns kommer att omsluta packningen helt, vilket gör en utblåsning nästan svår.

Överväganden för flänsdesign och ytfinish
Själva flänsen är väsentlig för packningens prestanda under cykliskt vakuum-tryck.

Flänstyp: Som nämnts är fjäder-och-spår eller hane-honflänsar starkt gynnade. Denna design begränsar packningen fysiskt så att vakuumdragning inåt och extrudering utåt är omöjliga. Om de aktuella flänsarna är av den upphöjda ytan, kan återmontering uppnås med en packning med en integrerad inre och yttre metallring (t.ex. spirallindad med inre och yttre ringar) som ger viss inneslutning, även om full fjäder-och-spår är bättre.

Ytfinish med fläns PTFE-höljet kräver en slät ytfinish för korrekt tätning, vanligtvis 32–64 µin Ra (0,8–1,6 µm Ra). Men beläggningen måste också ha tillräckligt "grepp" så att PTFE-höljet inte glider ut under tryck. Ofta anges en tandad yta (koncentrisk, spiral, etc.) med en kontrollerad grovhet (till exempel 125–250 µin Ra för det tandade mönstret). PTFE hälls in i tandningarna för att ge en mekanisk förregling som förhindrar rörelse i sidled.

Installation och momentkontroll
Rätt installation är lika viktig som valet av packning. PTFE kuvertpackningar:

Skruvmomentet måste regleras och appliceras i ett stjärnmönster.

Över-vridning över-komprimerar PTFE-höljet, skapar kallt flöde och minskar kärnans fjäderverkan

Om du inte drar åt tillräckligt med vridmoment kommer tryckspänningen att vara för låg för att hålla tätningen på plats under vakuum.

Det rekommenderas att åter-dra åt efter den första termiska cykeln, eftersom PTFE slappnar av under den initiala belastningen.

Cyklisk vakuum-Jämförelse av alternativ för tryckservicepackningar
Packningstyp Cykelförmåga Kemiskt motstånd Vakuum lämplighet Rekommenderad fläns
Mjuk elastomer Dålig Begränsad Dålig Alla PTFE-kuvert (ingen kärna) Dålig (kallt flöde) Bra Dålig Alla Spirallindade (PTFE-fyllmedel) Bra Bra Bra Flänsad yta eller T&G PTFE-hölje + korrugerad 316L kärna Utmärkt Utmärkt Utmärkt Tunga och spår
Slutsats: Sigillen, det mest dynamiska elementet
Nyckeln till en läckagefri livslängd är en hållbar, mekaniskt robust packning byggd för den speciella cykliska driften. En PTFE-kapslad, metall-kärnadspackning i en spontad-och-spårfläns är den bästa standarden för en PTFE-växlare av starka kemikalier under omväxlande vakuum och tryck. I en statisk montering är den mest dynamiska delen tätningen och måste väljas med samma omsorg som rören. Om flänsdesign, ytfinish och installationsmoment görs på rätt sätt, kommer en packning som överlever de första hundra cyklerna utan att misslyckas förmodligen att fortsätta i tusentals. När du är osäker ger den korrugerade kärnan av rostfritt stål i ett PTFE-hölje den fjäder-tillbaka som behövs för vakuum-tryckcykling.