Puhdistuksen dilemma
PTFE-putki höyryllä{0}}lämmitetyssä upotuskäämissä laajenee noin 1,6 mm pituutta kohti, kun se kuumennetaan 25 astetta 140 asteeseen. Jos putki on tiukasti kiinni tukilevyn reiässä, tämä laajeneminen estyy. Putki taittuu tukien väliin. Jos reikä on liian löysä, putki kolisee sekoituksen{7}}aiheuttaman tärinän alaisena ja tuloksena oleva naarmu kuluu putken seinämän läpi tuen kosketuspisteessä.
Tukilevyn reiän halkaisija suhteessa putken ulkohalkaisijaan on petollisen yksinkertainen suunnitteluparametri, jolla on monimutkaiset mekaaniset seuraukset. Liian tiukka ja lämpöjännitys kerääntyy. Liian löysä ja tärinän kuluminen kiihtyy. Optimaalinen välys mahdollistaa esteettömän lämpölaajenemisen ja rajoittaa samalla tärinän -aiheuttaman liikkeen amplitudia.
PTFE-lämmönvaihtimien optimaalinen välys eroaa metallisten vaihtimien vakioarvoista, koska PTFE:llä on korkeampi lämpölaajenemiskerroin ja pienempi kimmokerroin. Se mikä toimii ruostumattomalla teräksellä tai titaanilla, ei toimi fluoripolymeereilla.
Lämpölaajenemisvaravaatimus
Pienin reiän halkaisija on suurempi kuin putken ulkohalkaisija maksimikäyttölämpötilassa. Putki laajenee kuumennettaessa sekä radiaalisesti että aksiaalisesti.
10 mm:n ulkohalkaisijaltaan PTFE-putken säteittäinen laajeneminen, joka on kuumennettu 25 astetta 140 asteeseen, on noin 0,14 mm. Reiän halkaisijan on oltava vähintään kuumaputken ulkohalkaisija plus liukuvälys kiinnittymisen estämiseksi.
Liukuvälys ottaa huomioon sekä putken ulkohalkaisijan että reiän ID:n valmistustoleranssit sekä mahdolliset tukilevyjen väliset kohdistusvirheet. PTFE:lle lisävaraus koskee materiaalin korkeampaa lämpölaajenemiskerrointa suhteessa tukilevymateriaaliin. Jos tukilevy on myös PTFE:tä, reikä laajenee samaa tahtia kuin putki ja välys pysyy vakiona. Jos tukilevy on PVDF-levyä tai metallia, jolla on eri laajenemiskerroin, välys muuttuu lämpötilan mukaan.
Taulukko 1: Suositellut tukilevyn reikien välykset PTFE-lämmönvaihdinputkille
| Putken ulkohalkaisija (mm) | Tukilevyn materiaali | Suositeltu reiän halkaisija (mm) | Halkaisijavälys (mm) | Välys % putken ulkohalkaisijasta | Sovelluksen huomautukset |
|---|---|---|---|---|---|
| 8 | PTFE | 8.8-9.0 | 0.8-1.0 | 10-12.5% | Vakiona hiljaisille tai lievästi levottomille kylpyille |
| 10 | PTFE | 10.8-11.0 | 0.8-1.0 | 8-10% | Yleiskäyttöinen |
| 12 | PTFE | 13.0-13.2 | 1.0-1.2 | 8-10% | Suurempi halkaisija; korkeampi jäykkyys |
| 10 | PVDF | 11.2-11.5 | 1.2-1.5 | 12-15% | PVDF laajenee vähemmän kuin PTFE; välys kasvaa lämpötilassa |
| 10 | Metalli (PTFE-holkilla) | 11,5-12,0 (hihan tunnus) | 1.5-2.0 | 15-20% | Metallin tuki; PTFE-holkki tarjoaa alhaisen{0}}kitkan pinnan |
| 10 (herätetty palvelu) | PTFE | 10.8-11.0 | 0.8-1.0 | 8-10% | Sama välys, mutta pienempi tukiväli |
Vibrational Wear Trade-pois
Löysemmät välykset mahdollistavat suuremman putken liikkeen tukireiässä. Sekoittelevan-värähtelyn alaisena putki värähtelee ja koskettaa reiän reunaa jokaisen jakson aikana. Toistuva kosketus kuluttaa materiaalia sekä putkesta että tukilevystä-, jota kutsutaan naarmuttamiseksi.
Kiinnityksen kulumisnopeus riippuu kosketusvoimasta, liukuamplitudista ja materiaaliparista. PTFE-on-PTFE:n naarmuttaminen on suhteellisen hyvänlaatuista, koska molemmat pinnat ovat samaa materiaalia ja alhainen kitkakerroin rajoittaa tangentiaalista jännitystä. Kuitenkin vuosien jatkuvan sekoituksen aikana jopa PTFE---PTFE-kuluminen voi aiheuttaa mitattavissa olevan seinämän ohenemisen tukipisteissä.
Värähtelyn amplitudia ohjaa tukilevyjen välinen tukematon jänneväli, ei reiän välys. Pienempi tukiväli pienentää amplitudia tehokkaammin kuin välysten kiristäminen. Suositeltava lähestymistapa on säilyttää lämpölaajenemisvälys ja pienentää tukiväliä, jos tärinä on huolenaihe, sen sijaan, että kiristetään välystä liikkeen rajoittamiseksi lämpösidoksen kustannuksella.
Hihasisäkkeet kulumiselta
Sovelluksissa, joissa kylvyssä on voimakasta tärinää tai hankaavia hiukkasia, tukilevyn reiät voidaan varustaa vaihdettavilla PTFE-holkkisisäkkeillä. Sisäke tarjoaa saman alhaisen-kitkapinnan kuin kiinteä PTFE-levy, mutta se voidaan vaihtaa kuluneena, mikä suojaa putkea suoralta kosketukselta tukirakenteeseen.
Sisäke on suunniteltu siten, että se sopii tukilevyyn ja välyssovitus putkeen. Määräaikaishuollon aikana tapahtuva vaihto palauttaa alkuperäisen välyksen ilman, että koko tukilevyä tai lämmönvaihdinputkia vaihdetaan.
Yhteenveto
Optimaalinen tukilevyn reiän välys PTFE-lämmönvaihdinputkille on 0,8-1,0 mm halkaisijaltaan 8-10 mm:n ulkohalkaisijan putkille PTFE-tukilevyissä. Tämä tarjoaa riittävän välyksen esteettömälle lämpölaajenemiselle ja rajoittaa värähtelyn amplitudia tasolle, joka tuottaa hyväksyttävän naarmutuksen kulumisasteen laitteen käyttöiän aikana.
Tärinän kulumista hallitaan tehokkaammin pienentämällä tukiväliä kuin kiristämällä välyksiä lämpölaajenemisvaatimuksen alapuolelle. Vaikeissa käyttöolosuhteissa vaihdettavat PTFE-holkkisisäkkeet suojaavat putken pintaa suoralta kosketukselta.
Tekniset suositukset tukilevyjen suunnittelulle tietyissä PTFE-lämmönvaihdinsovelluksissa ovat saatavilla, kun putken mitat, käyttölämpötila-alue, sekoitustyyppi ja -intensiteetti sekä laitteen odotettu käyttöikä on toimitettu.
