چگونه برای یک مبدل PTFE با چرخه حرارتی بالا، اتصال لوله-به-صحیح لوله را انتخاب کنیم؟

در یک مبدل حرارتی PTFE که چند بار در روز از سرد به گرم می رود و برمی گردد، اتصال بین لوله پلیمری انعطاف پذیر و ورق لوله فلزی سفت و سخت تبدیل به یک تماس دائما در حال تغییر می شود. لوله PTFE عملاً مانند یک پیستون در سوراخ خود عمل می کند و با هر چرخه حرارتی منبسط و منقبض می شود. این حرکت مداوم به زودی یک چسب ساده را خسته می کند. بنابراین اتصال باید به عنوان یک سیستم آب بندی پویا ساخته شود که حرکت دیفرانسیل را بپذیرد، نه سیستمی که در برابر آن مقاومت کند.

انتخاب طراحی PTFE چرخه دمای بالا لوله به ورق لوله یک عامل حیاتی برای قابلیت اطمینان طولانی مدت مبدل است، به ویژه برای عملیات خورنده که در آن نشتی غیرقابل قبول است.

رفتار چرخه حرارتی و انبساط دیفرانسیل
مشکل اصلی طراحی عدم تطابق انبساط های حرارتی است.

نرخ PTFE در مقابل Metal Expansion
PTFE دارای ضریب انبساط حرارتی در حدود:

10 برابر قوی تر از فولاد کربنی

این عدم تطابق منجر به موارد زیر می شود:

تنش های لغزشی محوری

برش شعاعی در فصل مشترک اتصال

ریز{0}}حرکات مکرر با چرخه گرمایش و سرمایش.

تحت این تنش‌های چرخه‌ای، پیوندهای سفت در طول زمان تمایل به شکستن یا جدا شدن دارند.

تاثیر چرخه حرارتی روزانه
در سیستم هایی با تغییرات سریع دما:

بارگیری و تخلیه مکرر رابط های مهر و موم

سطوح صلب می‌توانند شکاف‌های میکرو- ایجاد کنند

مسیرهای نشتی ممکن است در طول زمان ایجاد شوند.

محل اتصال یک قفل سفت نیست، بلکه یک واشر تنفسی انعطاف پذیر است.

مفصل طراحی نورد و گشاد شد
اتصال مکانیکی-و-لوله باز شده-به-لوله لوله شده بالغ ترین راه حل برای تماس های PTFE-به-فلزی است.

دستورالعمل نصب
یک توالی مونتاژ معمولی ممکن است به صورت زیر باشد:

انتهای لوله PTFE را گرم و نرم کنید

از طریق سوراخ در ورق لوله وارد کنید

نورد مکانیکی دیواره یک لوله داخلی

انبساط سوراخ لوله - شعاعی

تشکیل یک لبه گشاد شده در بالای کانتر سینک.

این منجر به یک هندسه مکانیکی قفل شده به جای یک رابط با پیوند شیمیایی می شود.

نقش هندسه شعله ور
شعله ور شدن:

بار را روی یک منطقه وسیع تری پخش می کند

غلظت کرنش موضعی را کاهش می دهد

حفظ مکانیکی در برابر نیروهای کششی

این شکل در سرویس حرارتی سیکلی از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.

استفاده از واشر PTFE انعطاف پذیر
یک پیشرفت عمده برای سرویس چرخه بالا، افزودن یک عنصر آب بندی سازگار است.

هدف واشر
یک واشر نرم PTFE در زیر فلر به صورت زیر عمل می کند:

یک عضو بهاری

بافر استرس

جبران کننده حرکت میکرو

همانطور که انبساط حرارتی انجام می شود:

لوله تا حدودی در صندلی گشاد شده حرکت می کند

واشر فشرده شده و آزاد می شود

نیروی مداوم آب بندی نگه داشته شد

این مانع از بارگذاری بیش از حد مفصل در حین اوج انبساط می شود.

دوچرخه سواری پایداری آب بندی
سیستم واشر دار یکپارچگی خود را با موارد زیر حفظ می کند:

میکرو{0}}لغزش کنترل شده مجاز است

اجتناب از برش مستقیم فلز به پلیمر

فشار تماس را ثابت نگه دارید

این طراحی منجر به افزایش قابل توجهی در طول عمر خستگی نسبت به روش های آب بندی سفت و سخت می شود.

جایگزینی برای فناوری های مشترک
اتصالات نورد شده-و-به طور کلی مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما بسته به مواد و شرایط خدمات، انواع مختلفی وجود دارد.

PFA Joint Homogeneous Fusion
برای سیستم های لوله PFA:

با این حال، می‌توان از جوش-جوشکاری فیوژن به صفحه لوله PFA استفاده کرد

یک اتصال پلیمری کاملاً همگن تشکیل می شود

مزایا عبارتند از:

هیچ رابط مواد مرتبطی وجود ندارد.

کاهش غلظت تنش مکانیکی

تداوم شیمیایی عالی

با این حال، این تکنیک کمتر برای پردازش PTFE استفاده می‌شود زیرا-ذوب-قابل پردازش نیست.

PTFE به فلز در مقابل سیستم های PTFE به PTFE
برای سیستم های PTFE مورد استفاده در خدمات چرخه حرارتی:

مفاصل گشاد مکانیکی هنوز بهترین راه حل هستند

اتصال چسب اغلب برای شرایط خستگی چرخه ای مناسب نیست

طرح معمولی و میدانی اثبات شده-به صورت مکانیکی حفظ شده و واشر شده است.

مشکلات طراحی برای{0}سرویس دوچرخه سواری بالا
عملکرد مشترک تابع پارامترهای مهندسی مختلفی است.

تلورانس های تولید
برای اطمینان از آب بندی قابل اعتماد:

کنترل دقیق بر ابعاد سوراخ لوله

هندسه شعله ور شدن ثابت

حتی فشرده سازی واشر

تغییرات ممکن است باعث تقسیم بار ناهموار بین اتصالات شود.

بازرسی و راه اندازی
نصب و راه اندازی:

به طور معمول یک آزمایش هیدرواستاتیک انجام می شود

آزمایش‌های بیشتر ممکن است پس از اولین چرخه‌های حرارتی انجام شود

آزمایش هیدروتست پس از چرخه ممکن است نشان دهد:

تسویه حساب تاثیر می گذارد

آرامش واشر

مفاصلی که باید دوباره-گردش یا کار شوند

حالت های شکست اتصالات بد طراحی شده
اگر مفاصل ضعیف انتخاب شوند، مکانیسم های متعددی برای شکست وجود دارد.

مشکلات رایج
ترک خوردگی شعله ور ناشی از محدودیت بیش از حد

اکستروژن واشر تحت سیکل حرارتی.

از دست دادن نشت نیروی آب بندی

جداسازی سیستم های چسبنده

این خرابی ها معمولاً به دلیل انبساط دیفرانسیل کنترل نشده است.

مزایای مهندسی طراحی واشر -
در سرویس چرخه‌ای، تکنیک رول شده-و-شعله‌شده تعدادی مزیت را ارائه می‌دهد:

انطباق مکانیکی در حرکت حرارتی

بار آب بندی توزیع شده

مقاومت در برابر ترک خوردگی ناشی از خستگی

قابلیت تعمیر در میدان

عملکرد نشان داده شده در محیط های خورنده

این امر آن را به ویژه برای برنامه های مبدل PTFE مناسب می کند که در آن قابلیت اطمینان به سهولت ساخت ترجیح داده می شود.

نتیجه گیری:
در مبدل‌های PTFE با چرخه حرارتی، رابط{0}}به-لوله، حیاتی‌ترین جزء محدودکننده عمر کل سیستم است. تفاوت بسیار زیاد در انبساط حرارتی بین PTFE و سازه های فلزی به طراحی مفصلی نیاز دارد که به جای محدود کردن آن، امکان حرکت را فراهم کند.

اتصال مکانیکی نورد و گشاد شده با واشر PTFE قوی یک گزینه اثبات شده برای سرویس چرخه دمای سنگین است. این طرح در مقایسه با چسب سفت یا چسباندن، حرکت میکرو{1} تنظیم شده، نیروی آب بندی ثابت، و مقاومت خستگی قابل ملاحظه ای بهتر را ارائه می دهد.

با استفاده از اتصالی که به جای مبارزه با آن، امکان انبساط حرارتی را فراهم می کند، منجر به نشت طولانی مدت خدمات رایگان{0}}می شود. بهترین سیستم های آب بندی محدودیت های ثابت نیستند، بلکه رابط های مهندسی شده ای هستند که با موادی که به آنها متصل هستند حرکت می کنند.