Vakuuminis aptarnavimas PFA šildytuvo sandarikliams sukelia unikalius įtempius. Slėgio skirtumas-atmosferos slėgis rezervuaro išorėje (1 baras) ir beveik -vakuumas viduje (iki 0,01 baro absoliutus)-sukuria grynąją išorinę sandariklio jėgą. Įprasto 50 mm skersmens šildytuvo įsiskverbimo atveju bendra jėga siekia 200–400 N (20–40 kg), bandant ištraukti šildytuvą iš bako sienelės. Tuo pačiu metu vakuumas ištraukia bet kokias lakias medžiagas (vandenį, tirpiklius, rūgščių garus) iš mikroskopinių sandariklio tarpų, todėl gali pablogėti PFA arba sandarinimo sąsaja. Tarp srieginių, flanšinių ir suspaudžiamų jungiamųjų dalių sandariklių flanšinė jungtis su įstrigusia elastomerine tarpine (FKM arba FFKM) geriausiai išsaugo PFA šildytuvo vientisumą vakuume. Suspaudimo jungtis (įvorės tipo) tinkamai veikia esant vidutiniam vakuumui (iki 0,1 baro), tačiau sugenda esant didesniam vakuumui dėl PFA šliaužimo. Srieginė jungtis (NPT arba BSP) netinka bet kokiam vakuuminiam darbui, nes PFA sriegiai negali išlaikyti sandaraus dujų sandarinimo esant neigiamam slėgiui.
Ruonių elgesys vakuume: gedimo mechanizmai
Esant vakuumui, sandarinimo mechanizmas pasikeičia nuo slėgio veikimo. Teigiamo slėgio eksploatavimo metu vidinis slėgis stumia PFA šildytuvą į išorę prie sandariklio ir sustiprina kontaktą. Esant vakuumui, išorinis atmosferos slėgis stumia šildytuvą į vidų, tačiau slėgio skirtumas yra daug mažesnis (maksimalus 1 baras, palyginti su . 10 barais, galimas naudojant slėgį). Kritinis gedimo režimas yra ne išpūtimas{5}}, o nuotėkis mikroskopiniais kanalais. Kadangi vakuumas ištraukia orą iš bako vidaus, bet koks nuotėkio kelias iš išorės sukels nuotėkį į vidų (orą į baką), o tai taip pat nepriimtina vakuuminiuose procesuose, kuriems reikalinga inertinė atmosfera arba cheminis grynumas.
Srieginių PFA jungčių (NPT arba BSP) sandarinimas priklauso nuo sriegio trukdžių. PFA yra viskoelastingas ir šliaužia veikiant nuolatinei apkrovai. Esant vakuumui, trūkstant vidinio slėgio sriegiams prispausti prie besijungiančio paviršiaus, sriegiai atpalaiduoja savo trukdymą. Po 24–72 valandų vakuume srieginė PFA jungtis paprastai sukuria nuo 10⁻² iki 10⁻¹ mbar·L/s- nuotėkio greitį, nepriimtiną daugeliui vakuuminių įrenginių. Sriegio sandariklis (PTFE juosta arba pasta) suteikia laikiną pagerėjimą, tačiau juostos šliaužia vakuume ir pasta išskiria lakiuosius junginius, kurie užteršia vakuumo kamerą.
Suspaudimo jungiamosios detalės (įvorės tipo, panašios į Swagelok, bet su PFA antgaliais) sandarina prispaudžiant polimerinę movą prie PFA vamzdžio ir jungiamosios detalės korpuso. Esant vakuumui, pradinis sandariklis gali išlaikyti. Tačiau PFA šliaužia po nuolatinio įvorės suspaudimo. Po 500–2000 valandų vakuume, įvorė praranda 20–40% gniuždymo jėgos. Gautas nuotėkio greitis pakyla nuo<10⁻⁵ mbar·L/s (acceptable for high vacuum) to 10⁻³–10⁻² mbar·L/s (unacceptable). Re-tightening the compression nut can restore the seal, but each re-tightening reduces the remaining PFA wall thickness under the ferrule, limiting the number of cycles.
Sandarinimo metodo palyginimas vakuume
| Sandarinimo būdas | Didžiausias pasiekiamas vakuumas (absoliutus slėgis) | Pradinis nuotėkio greitis (mbar·L/s) | Nuotėkio greitis Po 1000 val. esant 0,01 baro slėgiui | Šliaužti{0}}Susijęs gedimas? | Išmetimo greitis (vanduo, organinės medžiagos) | Geriausia programa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Srieginis NPT (PFA į metalą) | 0,5 baro (prastas vakuumas) | 10⁻¹–10⁰ | 10⁰–10¹ (blogėja) | Taip, siūlai atsipalaiduoja per kelias dienas | Aukštas (sriegio sandariklio išmetamosios dujos) | Nerekomenduojama naudoti vakuume |
| Įsriegtas PTFE juosta | 0,2 baro | 10⁻²–10⁻¹ | 10⁻¹–10⁰ | Taip, juosta šliaužia | Labai didelis (juostos išmetamosios dujos) | Tik laikinai |
| Suspaudimo jungtis (vienas antgalis, PFA) | 0,05 baro | 10⁻⁴–10⁻³ | 10⁻³–10⁻² (po 1 000 val.) | Taip, antgalis šliaužia | Vidutinis (išeinančios polimerinės dujos) | Žemas vakuumas, pertraukiamas vakuumas |
| Suspaudimo jungtis (metalinė įvorė ant PFA) | 0,01 baro | 10⁻⁵–10⁻⁴ | 10⁻⁴–10⁻³ (po 1 000 val.) | Taip, PFA po įvorėmis šliaužia | Žemas (metalinis įvorė, minimalus dujų išsiskyrimas) | Vidutinis vakuumas; kasmet tikrinti |
| Flanšas su elastomerine tarpine (FKM) | 10⁻⁵ barų (didelis vakuumas) | <10⁻⁶ | <10⁻⁶ | Ne, tarpiklis palaiko suspaudimą | Žemas (FKM išmetamųjų dujų greitis 10⁻⁷–10⁻⁶ mbar·L/s·cm²) | Didelis vakuumas, švarūs procesai |
| Flanšas su elastomeriniu tarpikliu (FFKM, perfluorelastomeras) | 10⁻⁷ barų (itin{1}}didelis vakuumas) | <10⁻⁸ | <10⁻⁸ | Ne, FFKM stabilus | Labai mažas (FFKM išskiria minimalias dujas po iškepimo{0}}) | Itin{0}}didelio vakuumo, agresyvios cheminės medžiagos |
| Flanšinis su metaline tarpine (variu arba aliuminiu) | 10⁻⁹ baras | <10⁻¹⁰ | <10⁻¹⁰ | Ne, metalas nešliaužia | Nėra (metalo dujų išsiskyrimas po kepimo yra nereikšmingas) | Ekstremalus vakuumas (vakuuminės krosnys, tyrimai) |
| O-žiedo griovelis PFA flanše (integruotas sandariklis) | 10⁻³ baro | 10⁻⁵–10⁻⁴ | 10⁻⁴–10⁻³ | Taip, PFA šliaužia po O{0}}žiedu | Žemas | Mažas vakuumas,{0}}jautri kaina |
Flanšinės jungties dizainas vakuuminiam aptarnavimui
Vakuuminiams darbams iki 0,01 baro (absoliutus 10 mbar), rekomenduojama flanšinė jungtis su įstrigusia FKM tarpine. Flanšas suspaudžia tarpiklį tarp metalinio atsarginio flanšo ir bako sienelės. PFA šildytuvas turi integruotą flanšą (lietą arba suvirintą). Pagrindinės vakuuminio vientisumo konstrukcijos ypatybės: (1) tarpiklis turi būti visiškai užfiksuotas griovelyje, kad būtų išvengta išspaudimo; (2) suspaudimo jėga turi būti taikoma metaliniais varžtais ir poveržlėmis, o ne tik PFA; (3) PFA flanšas turi turėti metalinį įdėklą arba atsarginį žiedą, kad paskirstytų varžto apkrovą be šliaužimo. Jei vakuumas yra mažesnis nei 0,01 baro (didelis vakuumas, 10⁻⁵ mbar arba mažesnis), dėl mažesnio dujų išsiskyrimo reikalingas FFKM (Kalrez arba Chemraz) tarpiklis. Flanšų varžtus reikia priveržti iki nurodytos vertės (paprastai 5–10 N·m M8 varžtams) ir vėl{15}}prisukti po 24 valandų, kad būtų kompensuotas pradinis PFA valkšnumas. Po pakartotinio sukimo, flanšo sandariklis išlieka stabilus ilgus metus veikiant nuolatiniam vakuumui.
Ekstremaliam vakuumui (10⁻⁶ mbar ir mažiau), metalinis tarpiklis (varis arba aliuminis), suspaustas tarp šildytuvo su PFA-briaune ir metalinio bako angos, yra vienintelis patikimas būdas. Tačiau metaliniam tarpikliui reikalingas didelis varžto sukimo momentas (20–30 N·m), kuris gali pažeisti PFA flanšą. Tokiais atvejais šildytuvas turi turėti visiškai įdėtą metalinį flanšą (PFA užlietas ant nerūdijančio plieno žiedo), kad metalinis -to{7}}metalinis sandariklis nenaudotų PFA suspaudimo.
Esamų vakuuminių įrenginių lauko patikrinimas
Esamam šildytuvui, sumontuotam vakuume, kuriame yra nuotėkio požymių (didėjantis slėgis vakuumo kameroje, užteršimas vonios garais), atlikite helio nuotėkio testą. Prijunkite helio nuotėkio detektorių prie bako vakuumo linijos ir purškite helio aplink šildytuvo sandariklį. Jei nuotėkio greitis viršija 10⁻⁵ mbar·L/s, reikia iš naujo užsandarinti. Jei naudojate suspaudimo jungtis, pirmiausia reikia -prisukti veržlę (padidinkite sukimo momentą 20 %, palyginti su pradine verte). Jei nuotėkis išlieka, pakeiskite įvorę. Jungiant flanšines jungtis su elastomerinėmis tarpinėmis, varžtus priveržus pagal pradinę specifikaciją, dažnai atkuriamas sandariklio vientisumas. Jei po pakartotinio sukimo{10}}nuotėkis išlieka, pakeiskite tarpiklį. Flanšinės jungtys gali atlaikyti 5–10 tarpiklių pakeitimų per šildytuvo eksploatavimo laiką. Srieginės jungtys vakuume, kurios nutekėjo, negali būti patikimai suremontuotos; visas įsiskverbimo mazgas turėtų būti pakeistas flanšiniu dizainu.
Išvada: flanšas su įstrigusia tarpine Geriausiai tinka vakuumui
Siekiant išsaugoti PFA šildytuvo vientisumą vakuume, flanšinė jungtis su įstrigusia elastomerine tarpine (FKM vidutiniam vakuumui, FFKM aukštam vakuumui) yra pranašesnė už sriegines arba suspaudžiamas jungtis. Srieginės PFA jungtys šliaužia vakuume ir nuteka per kelias valandas ar dienas. Suspaudimo jungiamosios detalės iš pradžių palaiko vidutinį vakuumą (iki 0,05 baro), bet šliaužia šimtus valandų, todėl reikia periodiškai priveržti ir galiausiai pakeisti. Flanšinės jungtys su tinkamu tarpikliu ir metaliniais atraminiais žiedais palaiko nuotėkio greitį žemiau 10⁻⁶ mbar·L/s daugelį metų esant nuolatiniam vakuumui iki 10⁻⁵ barų. Inžinieriai, nurodantys PFA šildytuvus vakuuminiam aptarnavimui, turėtų nurodyti flanšines jungtis pagal sukimo momento specifikacijas ir sukimo momento atkūrimo procedūras. Bet kokiam vakuumui, mažesniam nei 0,1 baro absoliutus, srieginės PFA jungtys turėtų būti draudžiamos pagal specifikaciją. Papildomos flanšinės jungties sąnaudos (paprastai 20–40 % didesnės nei srieginės) kompensuojamos dėl patikimo vakuumo vientisumo ir neplanuotų sandariklių priežiūros prastovų pašalinimo. Kai vakuumo lygiui reikalingas slėgis, mažesnis nei 0,01 baro, FFKM tarpikliai ir metaliniai atsarginiai žiedai nėra neprivalomi{16}}jie yra privalomi norint pasiekti ir išlaikyti reikiamą vakuumo palaikymo laiką.
