간섭 맞춤 딜레마
튜브 시트 구멍에 삽입되고 확장으로 고정된 PTFE 튜브는 내부 증기 압력에 대해 밀봉할 수 있을 만큼 구멍 벽을 단단히 고정해야 하지만, 확장된 튜브의 후프 응력이 재료의 응력 균열 임계값을 초과할 정도로 너무 단단해서는 안 됩니다. 적절한 그립과 손상을 주는 간섭 사이의 차이는 10분의 1밀리미터 단위로 측정됩니다.
PTFE는 지속적인 압축 하에서 재료의 차가운 흐름-으로 인해 튜브{0}}-튜브 시트 접합에 특별한 문제를 제시합니다. 설치 시 단단하고 누출이 없는 억지 끼워맞춤은{4}} 작동 온도에서 PTFE가 접촉 압력에서 멀어지면서 몇 주에 걸쳐 느슨해질 수 있습니다. 조인트가 누출되기 시작합니다. 이완을 허용하기 위해 초기 간섭을 늘리려는 유혹이 있지만-이렇게 하면 과도한 팽창으로 인해 즉각적인 응력 균열이 발생할 위험이 있습니다-.
최대 허용 간섭은 최대 예상 작동 온도에서 PTFE에 응력 균열 한계 바로 아래까지 응력을 가하는 직경 초과의 정도입니다.
응력 분해 메커니즘
PTFE 응력 균열은 재료가 고온에서 약 2-3%를 초과하는 인장 변형을 받을 때 발생합니다. 이 균주는 결정 도메인 사이에 미세한 공극을 엽니다. 이러한 공극은 지속적인 응력 하에서 시간이 지남에 따라 커지며 결국 눈에 보이는 균열로 합쳐집니다.
튜브{0}}대-튜브 시트 확장 조인트에서 주요 변형은 확장된 부분의 튜브 벽에 있는 후프 변형입니다. 튜브 ID는 더 큰 직경(확장 도구 또는 인서트가 있는 튜브 시트 구멍) 위로 강제 적용됩니다. 튜브 벽의 외부 섬유가 늘어납니다. 후프 변형률은 ε=(Dexpanded - Doriginal) / Doriginal입니다.
10.8mm ID 튜브 시트 구멍으로 확장된 10mm OD PTFE 튜빙의 경우 직경 확장은 0.8mm입니다. 후프 변형률은 0.8/10=8%입니다. 이는 2-3% 안전 한계를 훨씬 초과하며 즉시는 아니더라도 작동 온도에서 몇 주 내에 튜브에 균열이 발생합니다.
표 1: PTFE 튜브-와-튜브 시트 조인트에 대한 최대 허용 간섭 끼워 맞춤
| 튜브 외경(mm) | 튜브 벽(mm) | 튜브 시트 구멍 ID(mm) | 직경 간섭(mm) | 후프 스트레인(%) | 스트레스 균열 위험 | 추천 서비스 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 8 | 1.0 | 8.0(제로 클리어런스) | 0 | 0 | 없음 | 보조 씰이 필요합니다. |
| 8 | 1.0 | 8.1 | 0.1 | 1.25 | 없음 | 저기압-(< 2 barg) |
| 8 | 1.0 | 8.2 | 0.2 | 2.5 | 낮음(지속 서비스 한도) | 일반 서비스(최대 4barg) |
| 8 | 1.0 | 8.3 | 0.3 | 3.75 | 보통(권장하지 않음) | 권장되지 않음 |
| 10 | 1.0 | 10.0 | 0 | 0 | 없음 | 보조 씰이 필요합니다. |
| 10 | 1.0 | 10.15 | 0.15 | 1.5 | 없음 | 저기압- |
| 10 | 1.0 | 10.25 | 0.25 | 2.5 | 낮음(지속 서비스 한도) | 일반 서비스(최대 4barg) |
| 12 | 1.2 | 12.3 | 0.3 | 2.5 | 낮음(지속 서비스 한도) | 일반 서비스 |
보조 씰 요구 사항
PTFE의 최대 안전 간섭은 약 2.5%의 후프 변형으로 제한되므로 팽창만으로 인한 파지력은 보통 수준입니다. 작동 온도에서는 크리프 완화로 인해 이 힘이 더욱 감소됩니다. 안정적인-장기 누출-밀폐를 위해서는 보조 밀봉 메커니즘이 필요합니다.
가장 일반적인 2차 씰은 압축 피팅입니다. 튜브가 튜브 시트를 통과하고 너트가 PTFE 페룰을 튜브 OD 위로 압축합니다. 페룰은 씰을 제공합니다. 튜브 시트는 기계적 고정 장치를 제공합니다. 그런 다음 튜브와 튜브 시트 구멍 사이의 간섭이 0(틈새 맞춤) 또는 최소로 설정되어 응력 균열 위험이 완전히 제거됩니다.
대체 보조 씰에는 원뿔형 튜브 시트 면에 안착되는 플레어형 튜브 끝과 튜브 시트 구멍 내부 홈에 있는 O{0}}링 씰이 포함됩니다. 두 접근 방식 모두 밀봉 기능과 튜브 확장 기능을 분리합니다.
열 순환 효과
주변 온도에서 작동 온도까지의 각 열 주기는 확장된 튜브 섹션에 변형 주기를 추가합니다. PTFE 튜브는 튜브 시트보다 방사상으로 더 많이 팽창하여(시트가 금속이거나 다른 폴리머인 경우) 억지끼움을 변경합니다. 실온에서 틈이 있는 접합은 온도에서 억지끼움이 될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
조인트 설계는 열 주기의 어느 지점에서나 2.5% 변형 한계를 초과하지 않고 이러한 주기적 치수 변화를 수용해야 합니다. PTFE 튜브 시트의 PTFE 튜브의 경우 재료가 동일한 속도로 팽창하고 간섭이 안정적입니다. 금속 또는 PVDF 시트의 PTFE 튜브의 경우 차등 팽창을 계산해야 합니다.
요약
PTFE 튜브-와-튜브 시트 접합에 허용되는 최대 직경 간섭은 튜브 직경의 2.5%이며, 이는 8mm OD 튜브의 경우 약 0.2mm, 10mm OD 튜브의 경우 0.25mm에 해당합니다. 이 제한은 고온에서 과도한 후프 변형으로 인한 응력 균열을 방지합니다.
안정적인 밀봉을 위해서는 보조 메커니즘-압축 페럴, 플레어형 조인트 또는 O-링-이 필요합니다. 제한된 간섭으로 인해 온도에서 시간이 지남에 따라 더욱 완화되는 적당한 파지력만 제공되기 때문입니다. 튜브와 튜브 시트가 서로 다른 재질인 경우 조인트 설계는 차등 열팽창을 수용해야 합니다.
PTFE 튜브{0}}대-튜브 시트 접합 설계에 대한 엔지니어링 사양은 튜브 치수, 튜브 시트 재료 및 두께, 작동 온도 및 압력, 필요한 서비스 수명을 제출하면 제공됩니다.
