Как правильная опора и крепление могут продлить срок службы погружного ПТФЭ L-образного нагревателя?

Подвешенный L-тефлоновый нагреватель формы над краем резервуара чувствителен к раскачиванию, вибрации и непреднамеренному контакту со стенкой резервуара. Механические проблемы решаются правильно построенными опорами и зажимами, которые значительно продлевают срок службы обогревателя. Разница между обогревателем, работающим десять лет-, и обогревателем, который выходит из строя через год, обычно сводится к тому, как он установлен. Если вы инженер-химик или специалист по техническому обслуживанию, ответственный за нагрев агрессивных жидкостей, то важно понимать значение срока службы L-образного ПТФЭ-нагревателя с опорой.

L-уязвимости нагревателя без поддержки
Погружной нагреватель из ПТФЭ L-образной формы имеет вертикальную опору (проходящую через край или крышку резервуара) и горизонтальную опору, проходящую в жидкость. Эта геометрия (если она не поддерживается) создает ряд механических напряжений:

В плотных или турбулентных жидкостях силы плавучести стремятся поднять горизонтальную опору. Поэтому он плывет вверх.

Горизонтальная опора подвержена вибрациям потока, создаваемым мешалкой, циркуляционным насосом или тепловой конвекцией.

Во время движения обогреватель может случайно удариться о стенку резервуара, внутренние перегородки или другое оборудование.

Гравитация воздействует на сердечник из тяжелого металла внутри ПТФЭ и пытается со временем утащить горизонтальную опору вниз.

Все эти действия приводят к тому, что оболочка из ПТФЭ прижимается к стенке резервуара или другим твердым поверхностям. Истирание может прорезать ПТФЭ и подвергнуть металлический сердечник воздействию агрессивных химикатов. Тогда любая другая электрическая утечка или замыкание на землю может привести к непредвиденному отключению.

Кроме того, неподдерживаемая горизонтальная опора подвержена вибрациям с собственной частотой, особенно в текущих жидкостях. Эта вибрация передается на вертикальную опору и на край резервуара, вызывая усталость ПТФЭ на изгибе и в монтажном положении.

Решение: изготовленные на заказ-опоры и зажимы
Правильная механическая поддержка позволяет избежать подобных трудностей без введения новых штаммов. Опорная система L-образного ПТФЭ-нагревателя должна быть достаточно развита и выполнять три основные функции:

Предотвращение бокового смещения (т. е. удержание горизонтальной опоры на расстоянии от стенки резервуара).

Свободное тепловое расширение - Не плотно связывает нагреватель, что позволяет ему расширяться и сжиматься при колебаниях температуры.

Защита вертикальной ножки - Предотвращает вращение или скольжение нагревателя, которые могут изменить положение нагревателя в баке.

Обычно достаточно простого опорного кронштейна из ПТФЭ или ПВДФ возле свободного конца горизонтальной опоры. Кронштейн должен быть прикреплен к стенке резервуара или к прочной конструкции внутри резервуара. Нагреватель проходит через отверстие или прорезь в кронштейне. Крайне важно, чтобы отверстие было достаточно большим, чтобы нагреватель мог скользить в продольном направлении при нагревании и расширении.

Материалы кронштейнов и зажимов
Материал, контактирующий с оболочкой из ПТФЭ или химической ванной, должен быть совместим с технологической жидкостью. Некоторые популярные варианты включают в себя:

ПТФЭ - Инертный и не-прилипающий, идеально подходит для всех коррозийных применений.

ПВДФ (поливинилиденфторид) - Хорошая химическая стойкость и более высокая механическая прочность, чем у ПТФЭ; подходит для различных кислот и растворителей.

Нержавеющая сталь (316 или выше) - Подходит для не-неокисляющих кислот и некоторых щелочных ванн. Может потребоваться покрытие или изоляция, если электропроводность является проблемой.

Уменьшите количество металлических зажимов, находящихся в прямом контакте с нагревателем из ПТФЭ, если только для уменьшения истирания не используется втулка или прокладка из ПТФЭ.

Обеспечение теплового расширения. Важная деталь.
Коэффициент теплового расширения ПТФЭ значителен и составляет около 1% от его длины между температурой окружающей среды (20 градусов) и максимальной продолжительной рабочей температурой (110 градусов). У обогревателя с длиной горизонтальной ножки 1 м ножка в горячем состоянии расширяется примерно на 10 мм. Если опорный кронштейн плотно прилегает к нагревателю (как плотно прилегающий шланговый хомут), ПТФЭ не может свободно расширяться. Результат:

Испугивание оболочки из ПТФЭ, когда сжатый материал пытается снять напряжение.

Микротрещины, где концентрируется напряжение, особенно на изгибе или на самом кронштейне.

Отделение оболочки от внутреннего металлического сердечника.

Тщательно сконструированная система поддержки позволяет избежать проблем с направляющей с прорезями или свободным кольцом. Кронштейн дает канал или круглое отверстие на 2–4 мм больше внешнего диаметра ТЭНа. Нагреватель расположен в направляющей, но может перемещаться вперед и назад при расширении и сжатии. В некоторых конструкциях нагреватель поддерживается U-образным каналом с -футеровкой из ПТФЭ, который позволяет нагревателю перемещаться по всей длине.

На практике опора никогда не должна полностью ограничивать продольное перемещение нагревателя. Любой тугой зажим, препятствующий скольжению, в конечном итоге приведет к травме.

Закрепление вертикальной ножки на ободе резервуара.
Вертикальная ножка L-образного нагревателя из ПТФЭ часто проходит через отверстие в ободе резервуара или через фланец. Если зажим в этой точке входа закреплен неправильно, нагреватель может:

Поворачивайтесь вокруг своей вертикальной оси, меняя направление горизонтальной ножки.

Если кронштейн на горизонтальной ножке вышел из строя, сдвиньте его в резервуар.

Вибрируйте, прижимаясь к отверстию обода, надев оболочку из ПТФЭ.

Правильный зажим обода или сальник должен надежно удерживать вертикальную ножку, но при этом позволять нагревателю выдвигаться вверх (нагреватель расширяется как по вертикали, так и по горизонтали). Популярным решением является разъемный-кольцевой зажим из ПТФЭ или ПВДФ, который затягивается вокруг нагревателя чуть выше обода, при этом буртик опирается на обод. Зажим удерживает вертикальное положение, но не препятствует продольному выдвижению вверх, поскольку при необходимости обогреватель может немного скользить сквозь зажим. Другой вариант — использовать незакрепленную-направляющую втулку и отдельный механический стопор (хомут), чтобы предотвратить падение нагревателя в бак.

Зажим обода также перестает вращаться. Это важно, поскольку вращение может изменить зазор между горизонтальной опорой и стенкой резервуара и создать контакт, которого могло не быть во время установки.

Вторая ключевая функция: остановка истирания
Необходимо обеспечить надлежащую поддержку, однако оболочка из ПТФЭ никогда не должна царапать стенки резервуара или любую другую жесткую поверхность. Опорный кронштейн должен располагать горизонтальную ножку так, чтобы минимальный зазор между ПТФЭ и ближайшей внутренней поверхностью резервуара составлял 5–10 мм. Этот зазор служит для предотвращения истирания от вибраций или небольших движений жидкости.

Риск истирания выше, если стенки резервуара изготовлены из грубого материала (например, стали без покрытия или стекловолокна). В таких случаях рекомендуется использовать защитный рукав, состоящий из дополнительного слоя трубок из ПТФЭ, в местах, где обогреватель может соприкасаться, или опорный кронштейн, который удерживает обогреватель на расстоянии нескольких сантиметров от стены.

Небольшие усилия по установке кронштейна помогут сэкономить дорогостоящий ремонт обогревателя и избежать ненужных простоев. Кронштейн — относительно недорогая деталь, которую можно легко изготовить из листового материала ПТФЭ или ПВДФ.

Особые соображения по перемешиванию в резервуарах
В резервуарах с механическими мешалками или барботирующим газом скорость жидкости может иметь важное значение. Горизонтальная опора подвергается не только вибрациям, но и силам сопротивления, стремящимся отклонить ее в направлении потока. Если ножка длинная, опорного кронштейна на свободном конце может быть недостаточно. В таких случаях целесообразно рассмотреть две дополнительные меры:

Несколько точек опоры - Два или более кронштейна вдоль горизонтальной опоры, расположенные таким образом, чтобы неподдерживаемый пролет не превышал обычные стандарты (т. е. пролет < 20–30-кратного наружного диаметра обогревателя).

-Защита потока - Перед нагревателем можно установить перфорированную перегородку или дефлектор потока, чтобы уменьшить прямое столкновение потока.

Опорные кронштейны по-прежнему должны учитывать тепловое расширение, поэтому применяется та же идея направляющих со свободной посадкой.

Контрольный список лучших практик для установки
Во время установки необходимо соблюдать следующие правила, чтобы максимально продлить срок службы опорного зажима Г-образного ПТФЭ-нагревателя:

Действие Значение
Осмотрите внутреннюю часть резервуара на наличие острых кромок или заусенцев. Предотвратите первоначальное повреждение ПТФЭ.
Свободный конец горизонтальной ножки установите опорный кронштейн. Не допускайте провисания и касания стены.
Убедитесь, что отверстие кронштейна на 2–4 мм больше диаметра нагревателя. Учитывайте тепловое расширение.
Закрепите вертикальную ножку на ободе с помощью не-вращающегося зажима. Без вращения и вертикального падения.
Проверьте минимальный зазор 5–10 мм от стенок резервуара. Устраните опасность износа.
Горячий-проверочный запуск после-установкиНет контакта или привязки к расширению.
Краткое содержание
Механическая поддержка – это недорогой и простой способ сохранить инвестиции в ПТФЭ-нагреватель-нестандартной формы. Хорошо поддерживаемый и закрепленный нагреватель L--образной формы не подвержен ни одному из трех основных механизмов механического повреждения, т.е. истирание из-за контакта со стенками резервуара, усталость из-за вибрации и напряжение из-за ограниченного теплового расширения. Хорошо построенная система поддержки включает в себя свободную направляющую или кронштейн с прорезями возле конца горизонтальной стойки, что позволяет ПТФЭ свободно скользить при расширении. Для закрепления вертикальной опоры на ободе резервуара необходимо использовать зажим, предотвращающий вращение и падение, но допускающий расширение вверх. Необходимо поддерживать совместимость материала с технологической жидкостью - Типичными альтернативами являются ПТФЭ, ПВДФ или нержавеющая сталь. Качество обогревателя не более важно, чем передовой опыт установки: обогреватель премиум-класса преждевременно выйдет из строя, если его раскачивать, дребезжать или царапать стенку резервуара.