כיצד לבחור אטמים למחליף PTFE בוואקום מחזורי-שירות לחץ?

אטם מחליף חום מעונה על ידי הליך המתחלף בין משיכת ואקום חזק לדחיפת מספר בר של לחץ. החותם נמשך פנימה ומפוצץ ללא הרף. זה מתנהג כמו דיאפרגמה. אטם אלסטומר רך פשוט יילחץ מהצורה או לא יחזור לצורתו בזמן קצר. מחליף חום PTFE מתמודד עם כימיקלים עוינים בהגדרות מחזוריות כאלה. לפיכך, שירות לחץ ואקום מחזורי לבחירת אטם מחליף PTFE הוא החלטת אמינות חיונית. האטם הלא תקין גורם לדליפות, אובדן שלמות הוואקום וזמן השבתה לא מתוכנן.

מנגנוני כשל תחת ואקום מחזורי-טעינת לחץ
יש צורך לדעת כיצד אטמים מתנהגים תחת משטרי לחץ חלופיים לפני בחירת פתרון.

בוואקום
אם צד התהליך פונה לוואקום קשה (בדרך כלל פחות מ-10 mbar אבסולוטי), אזי הלחץ הסביבתי בצד החיצוני של האוגן מניע את האטם פנימה. ניתן למשוך אטם רך ולא דחוס לשקע הציוד או לרווח שבין אוגנים. תזוזה זו פנימה יכולה להוביל ל:

אובדן מתח לחיצה על פני איטום

דפורמציה קבועה, או זרימה קרה, של חומר האטם.

נתיב דליפת ואקום מעל מזהה האטם

בּוֹ בְּמָקוֹם
עבור תהליך בלחץ (למשל . 3-6 בר מד), הלחץ הפנימי יפעל כדי לאלץ את האטם החוצה. היכן שהאטם אינו מוגבל פיזית, האטם יכול להשתרע לתוך חלל האוגן שבין חורי הברגים. השחול נותן:

דילול האטם ב-OD.

אובדן מגע חותם.

פיצוץ פתאומי או דליפה איטית

אפקט מחזורי משולב
הוואקום והלחץ המתחלפים גורמים לאטם להחליק קדימה ואחורה עם כל מחזור. הגמישה החוזרת הזו עובדת על חומר האטם, מזרזת עייפות, זחילה והרפיה. אטם שתלוי בהתאוששות אלסטית של חומר רך ייקח בסופו של דבר סט קבוע ויאבד את יכולת האיטום.

מחליף PTFE סוגי אטמים מתאימים
עבור מחליף חום PTFE, תאימות כימית לנוזל התהליך היא בעלת חשיבות מכרעת. כשלעצמו, PTFE הוא קריטריון לעמידות כימית גלובלית. לפיכך, כל חומר אטם הנוגע בתהליך חייב להיות PTFE או פרפלואורופולימר אחר או סגור לחלוטין.

אטמים ספירליים של מילוי PTFE
אטמים ספירליים מפותלים הם אלטרנטיבה נפוצה וחזקה מאוד. הם נוצרים מפיתול מתכתי בצורת -V (בדרך כלל פלדת אל חלד 316L) עם חומר מילוי רך יותר ביניהם. עבור שירות מחליף PTFE, חומר המילוי הוא גרפיט גמיש או, לעתים קרובות יותר, סרט PTFE בתולי. פיתול המתכת מעניק לקפיץ-גב וחוזק מבני, ומילוי ה-PTFE מספק אינרטיות כימית.

הטבות:

עמידות לחץ מחזורית גדולה

אוגני פנים, לשון וחריץ מוגבהים זמינים בגדלים נפוצים

עמידות טובה בפני ואקום (בהנחה שהפיתול סחוט מספיק)

חסרונות:

טבעות ההנחיה החיצוניות ואם בכלל הפנימיות יכולות להיות כפופות לנוהל ודורשות בחירה קפדנית של חומרים

מילוי PTFE רך ועלול לזרום קר אם דוחפים אותו יותר מדי

אטם מעטפת טפלון מפלדת אל חלד גלית ליבה
לשירות הלחץ המחזורי-הקשה ביותר במחליף PTFE, האפשרות הטובה יותר היא אטם מעטפת PTFE עם ליבה פנימית מפלדת אל חלד גלית. סוג זה של אטם תוכנן במיוחד כדי לשלב את האינרטיות הכימית של PTFE עם הקפיץ המכני- האחורי של המתכת.

בנייה: ליבת נירוסטה דקה, גלית (או מחוררת), בדרך כלל 316L, סגורה לחלוטין במעטפת PTFE חלקה או מרותכת. הגליות מהווים מספר קפיצי עלים, המבטיחים התאוששות אלסטית אחידה לאורך פני האיטום. מעטפת ה-PTFE, בדרך כלל בעובי 0.3-0.5 מ"מ, נמצאת במגע עם פני האוגן ונוזל התהליך, ובכך מספקת קורוזיה או זיהום מינימליים.

מדוע זה עובד בלחץ ואקום- מחזורי ליבת הפלדה מספקת את ה'קפיץ-גב המכני וחוזק מבני כדי לעמוד בוואקום ובלחץ כאחד. בוואקום, כוח קפיץ הגלי מושך את מעטפת ה-PTFE החוצה, שומר על מגע עם פני האוגן ומונע יניקה פנימה. ליבת הפלדה המוצקה עמידה בפני שחול בלחץ ומפזרת באופן שווה את עומס הבורג. האטם הוא כמו מפוח וחוזר תמיד לעובי המקורי לאחר כל תנועת לחץ.

דרישת התקנה סוג זה של אטם נדרש להרכיב על לשון וחריץ או עיצוב אוגן זכר/נקבה [4]. סגנונות אוגן אלו מבטיחים בלימה חיובית של האטם על ידי הגבלת המרווח הרדיאלי שבו ניתן היה להוציא את האטם. הפנים המוגבהות אינן מספיקות לאוגנים שטוחים- מכיוון שמעטפת ה-PTFE הרכה עדיין יכולה להידחף הצידה תחת לחץ מחזורי משמעותי. לשון-מעוצבת היטב-ו-אוגן חריץ יקיפו את האטם לחלוטין, מה שהופך כמעט קשה לנשיפה.

שיקולים עבור עיצוב אוגן וגימור פני השטח
האוגן עצמו חיוני לביצועי האטם בלחץ ואקום מחזורי-.

סוג אוגן: כפי שצוין, לשון-ו-חריץ או זכר-נקבה מועדפים מאוד. עיצוב זה מגביל פיזית את האטם כך שאי אפשר לשאוב ואקום פנימה ולחול החוצה החוצה. אם האוגנים הנוכחיים הם מסוג פנים מוגבהים, ניתן להשיג התאמה מחדש עם אטם עם טבעת מתכת פנימית וחיצונית אינטגרלית (למשל ספירלה כרוכה עם טבעות פנימיות וחיצוניות) המעניקות מעט בלימה, אם כי לשון מלאה-ו-חריץ עדיף.

גימור משטח אוגן מעטפת PTFE דורשת גימור משטח חלק לאיטום נאות, בדרך כלל 32–64 מיקרון Ra (0.8–1.6 מיקרומטר Ra). אבל לציפוי חייב להיות גם "אחיזה" מספקת כדי שמעטפת ה-PTFE לא תחליק החוצה בלחץ. לעתים קרובות, צוין גימור משונן (קונצנטרי, ספירלה וכו') עם חספוס מבוקר (לדוגמה, 125-250 µin Ra עבור התבנית המשוננת). PTFE נשפך לתוך השננים כדי לספק נעול מכני המונע תנועה צידית.

התקנה ובקרת מומנט
ההתקנה הנכונה היא חיונית כמו בחירת האטם. אטמי מעטפת PTFE:

יש לווסת את מומנט הבורג ולהפעיל אותו בדוגמת כוכבים.

סיבוב-יתר-דוחס את מעטפת ה-PTFE, יוצר זרימה קרה ומצמצם את פעולת הקפיץ של הליבה

אם לא תפעיל מספיק מומנט, לחץ הלחיצה יהיה נמוך מכדי להחזיק את האיטום במקומו תחת ואקום.

מומלץ להפעיל מחדש-מומנט לאחר המחזור התרמי הראשון, מכיוון ש-PTFE נרגע תחת העומס הראשוני.

ואקום מחזורי-השוואת אפשרויות אטם בשירות לחץ
סוג אטם רכיבה על אופניים עמידות כימית התנגדות ואקום התאמה אוגן מומלץ
אלסטומר רך רע מוגבל רע כל מעטפת PTFE (ללא ליבה) גרוע (זרימה קרה) טוב רע כל פצע ספירלה (מילוי PTFE) טוב טוב טוב פנים אוגן או T&G מעטפת PTFE + ליבה גלית 316L מעולה מעולה מעולה לשון וחריץ
מסקנה: החותם, האלמנט הדינמי ביותר
המפתח לחיי שירות ללא דליפות הוא אטם עמיד וחזק מבחינה מכנית שנבנה עבור הפעילות המחזורית המסוימת. אטם-עטוף PTFE, בעל ליבה-מתכת בלשון מוגבלת-ו-אוגן חריץ הוא הסטנדרט הטוב ביותר למחליף PTFE של כימיקלים קשים תחת ואקום ולחץ מתחלפים. בהרכבה סטטית החלק הדינמי ביותר הוא האיטום ויש לבחור אותו באותה הקפדה כמו הצינורות. אם עיצוב האוגן, גימור פני השטח ומומנט ההתקנה מתבצעים כהלכה, אטם ששורד את מאה המחזורים הראשונים ללא תקלות, כנראה ימשיך לאלפים. כאשר יש ספק, ליבת הנירוסטה הגלית בתוך מעטפת PTFE מספקת את הקפיץ-לגב הדרוש למחזוריות-לחץ בוואקום.