هل تؤدي طريقة ربط غلاف PFA بلوحة التثبيت إلى تغيير حد إجهاد الاهتزاز؟

ينقل الاهتزاز الميكانيكي الناتج عن المحرضين أو المضخات أو المعدات الأخرى الضغط الدوري إلى سخان PFA في موقع التركيب الخاص به. إن طريقة ربط غلاف PFA بلوحة التركيب (تركيبة الضغط المثبتة مقابل الحافة المصبوبة بشكل متكامل) تُحدث فرقًا كبيرًا في حد كلال الاهتزاز. بالنسبة للمرفقات المثبتة، يتم سحق PFA بين الطويق المعدني ولوحة التركيب. في الوصلة المثبتة، يسبب الاهتزاز تهيجًا وتركيزًا للإجهاد عند حافة المشبك، ويحدث تشقق الكلال بعد 500.000-2.000.000 دورة. في المرفقات المقولبة، يتم تشكيل PFA مباشرة في لوحة التركيب، مما يشكل بنية بوليمر مستمرة دون استخدام وصلة ميكانيكية. تدوم الملحقات المقولبة لفترة أطول من 5 إلى 10 مرات (5 إلى 20 مليون دورة) قبل فشل الكلال تحت الاهتزاز. تُفضل الفلنجات المقولبة بشدة في إعدادات الاهتزاز العالية (المحرضون، والخزانات المتنقلة، وخطوط تفريغ المضخة).

سلوك التعب الاهتزاز
يتم تمرير غمد PFA من خلال تركيب ضغط معدني في مشبك على المرفق. يتم ضغط PFA على جسم التركيب بواسطة حلقة أو حلقة دائرية - لتشكيل ختم ولتثبيت المدفأة في مكانها. تحت الاهتزاز، توجد حركة نسبية صغيرة (قلقة) بين PFA والتركيب المعدني. حافة المشبك تخلق عامل تركيز الضغط من 3 إلى 5 مرات. يتم ثني السخان بشكل دوري (اهتزاز) مما يركز التوتر على هذه الحافة. مع مرور الوقت، تتطور الشقوق الصغيرة عند حافة المشبك على السطح الخارجي للـ PFA وتتقدم بشكل محيطي حتى ينقسم الغلاف. في الظروف القصوى، ينفصل السخان عن لوحة التركيب.

في المرفق المصبوب، يمتزج غمد PFA بسلاسة في لوحة التركيب مع شرائح نصف قطرها (عادة نصف قطرها 3-5 مم). لا يوجد تفاعل للمعادن مع PFA عند نقطة الضغط. ينشر البوليمر المستمر قوة الانحناء على منطقة أكبر، وبالتالي يقلل من ذروة الإجهاد بنسبة 70-90%. يخضع عمر إجهاد الاهتزاز لقوة التعب المتأصلة في PFA، وليس تركيز الضغط عند المشبك.

بيانات إجهاد الاهتزاز ميزات تصميم نوع المرفقات المقارنة عامل تركيز الإجهاد (K t) دورات الاهتزاز حتى الفشل (20 هرتز، سعة 0.5 مم) وضع الفشل: عمر التعب النسبي
حلقة مفردة مثبتة (نمط الضغط) حافة حادة عند مخرج المشبك 5–8 200,000–500,000 1.0× شق محيطي عند حافة المشبك
حلقة نصف قطرها، مخرج حلقة دائرية مثبتة (نصف قطر 1 مم) 3-5 500,000-1,500،000 2-3x صدع عند الحافة، متأخر
مثبتة بحشية مطاطية بين المشبك وPFA. واجهة ناعمة تقلل من القلق 2–3 1,000,000–3,000،000 4–6× تآكل الحشية، والكسر في نهاية المطاف
شفة مصبوبة، بدون شرائح انتقال حاد (نصف قطر 0.5 مم) 3–4 2 000 000–5 000 000 8–15× صدع في قاعدة الحافة
شفة مقولبة، شريحة نصف قطرها (3 مم) انتقال سلس 1.5–2 8,000,000–15,000،000 25–50× التعب الداخلي (المواد السائبة)
شفة مقولبة، شريحة نصف قطرها + قاعدة سميكة (10 مم) التصميم الأمثل 1.2–1.5 15,000,000–25,000,000 60–100× غير محتمل خلال عمر السخان
Overmolded metal insert PFA moulded around metal plate 1.1–1.3 >20,000,000 >100 مرة لم أشاهده
قياس التعرض للاهتزاز
استخدم مقياس التسارع لتقييم سعة الاهتزاز عند موضع التركيب لتركيب معين. إجهاد دوري يتناسب مع السعة A (مم الذروة - إلى - الذروة) لاهتزاز 20 هرتز (تردد المحرض النموذجي). عزم الانحناء عند الحافة هو M=F * L مع F=m * a (الكتلة * التسارع) و L طول السخان. أ=(2\\pi f)^2 × (A/2). لكتلة سخان تبلغ 1 كجم، L=1 م، A=0.5 مم، f=20 هرتز: a=(125.6)² × 0.00025=15،800 × 0.00025=3.95 م/ث² (0.4 جم). القوة F=1 x 3.95=3.95 N Moment M=3.95 x 1=3.95 Nm إجهاد الانحناء عند معامل قسم الشفة=M / ZZ =. بالنسبة إلى 25 مم OD، أنبوب PFA بجدار 2 مم Z ~ 2.5e-6 m^3 الإجهاد=3.95 / 2.5e-6=1.58 MPa هذا الضغط وحده هو الحد الأدنى، لكن تركيز الإجهاد عند حافة المشبك (Kt=5) يعززه إلى 7.9 ميجا باسكال - يقترب من حد الكلال لـ PFA.

الحافة المقولبة ذات Kt=1.5 سيكون لها ذروة إجهاد تبلغ 2.4MPa-أقل بكثير من حد الكلال. سوف يستمر السخان إلى الأبد.

شدة الاهتزاز - كيفية التحديد
مصدر الاهتزاز التردد النموذجي هرتز السعة النموذجية مم p-pالعدد المقدر للدورات في السنةتبرير المرفق الموصى به
لا شيء (خزان ثابت) 0 0 0 مثبت أو مقولب (موافق) لا يوجد إجهاد تعب
منخفض (مضخة طرد مركزي) 50 - 100 0.05 - 0.1 5x10^8 - 1x10^9 مطلوب شفة مقولبة إجهاد المشبك بسبب الدورات العالية
معتدل (التقليب، 100 دورة في الدقيقة) 1.7 0.2-0.5 1-2x107 شفة مقولبة ضرورية يفشل المشبك خلال سنة إلى سنتين
عالية (محرض، 300 دورة في الدقيقة) 5 0.5-1.0 8×107 شفة مقولبة ذات شرائح دائرية تفشل في المشبك خلال أشهر
عالية جدًا (غربال اهتزازي، خلاط) 15–30 1–2 1–3×10⁸ شفة مقولبة بإدخال معدني قمم إجهاد حتمية
الخزان المتحرك (النقل) 5-50 2-5 1x10^6-1x10^7 عزل الاهتزاز + الحافة المقولبة راجع المقالة رقم 21
سخان بالقرب من تفريغ المضخة 50–120 0.1–0.3 1–3×109 شفة + اتصال مرنأفضل تصميم للدورات العالية
الأدلة الميدانية
منشأة كيميائية تحتوي على 12 خزان تقليب (محركات 60 دورة في الدقيقة، سخانات PFA بطول 1.5 متر) تستخدم في الأصل تركيبات ضغط المشبك (حلقة واحدة) وكان متوسط ​​عمر كلال الاهتزاز 8 أشهر (~ 2 مليون دورة). كان فشل السخان عبارة عن صدع محيطي عند حافة المشبك. لم تكن هناك أعطال في السخان ولم تكن هناك شقوق اهتزازية بعد 5 سنوات.