वैक्यूम सेवा पीएफए हीटर सील पर अद्वितीय तनाव लगाती है। दबाव अंतर {{1}टैंक के बाहर वायुमंडलीय दबाव (1 बार) बनाम निकट {{3}वायु दबाव अंदर (0.01 बार निरपेक्ष तक){{5}सील असेंबली पर एक शुद्ध बाहरी बल बनाता है। एक सामान्य 50 मिमी व्यास वाले हीटर प्रवेश के लिए, हीटर को टैंक की दीवार से बाहर खींचने की कोशिश में कुल बल 200-400 एन (20-40 किग्रा) तक पहुंच जाता है। इसके साथ ही, वैक्यूम सील में सूक्ष्म अंतराल से किसी भी अस्थिर प्रजाति (पानी, सॉल्वैंट्स, एसिड वाष्प) को खींचता है, जो संभावित रूप से पीएफए या सीलिंग इंटरफ़ेस को खराब कर देता है। थ्रेडेड, फ़्लैंग्ड और कम्प्रेशन फिटिंग सील के बीच, ट्रैप्ड इलास्टोमेरिक गैसकेट (एफकेएम या एफएफकेएम) के साथ फ़्लैंग्ड कनेक्शन वैक्यूम के तहत पीएफए हीटर की अखंडता को सबसे अच्छी तरह से संरक्षित करता है। संपीड़न फिटिंग (फेरूल प्रकार) मध्यम वैक्यूम (0.1 बार तक) के लिए स्वीकार्य रूप से कार्य करती है लेकिन पीएफए रेंगने के कारण उच्च वैक्यूम पर विफल हो जाती है। थ्रेडेड कनेक्शन (एनपीटी या बीएसपी) किसी भी वैक्यूम सेवा के लिए अनुपयुक्त है क्योंकि पीएफए थ्रेड नकारात्मक दबाव के तहत गैस-तंग सील को बनाए नहीं रख सकता है।
वैक्यूम के तहत सील व्यवहार: विफलता के तंत्र
वैक्यूम के तहत, सीलिंग तंत्र दबाव सेवा से उलट जाता है। सकारात्मक दबाव सेवा में, आंतरिक दबाव पीएफए हीटर को सील के खिलाफ बाहर की ओर धकेलता है, जिससे संपर्क बढ़ता है। वैक्यूम के तहत, बाहरी वायुमंडलीय दबाव हीटर को अंदर की ओर धकेलता है, लेकिन दबाव का अंतर बहुत छोटा होता है (दबाव सेवा में 1 बार अधिकतम बनाम . 10 बार संभव है)। गंभीर विफलता मोड ब्लोआउट नहीं बल्कि सूक्ष्म चैनलों के माध्यम से रिसाव है। चूंकि वैक्यूम टैंक के अंदरूनी हिस्से से हवा खींचता है, बाहर से कोई भी रिसाव पथ अंदर की ओर रिसाव (टैंक में हवा) का कारण बनेगा, जो निष्क्रिय वातावरण या रासायनिक शुद्धता की आवश्यकता वाली वैक्यूम प्रक्रियाओं में समान रूप से अस्वीकार्य है।
थ्रेडेड पीएफए कनेक्शन (एनपीटी या बीएसपी) के लिए, सीलिंग थ्रेड हस्तक्षेप पर निर्भर करती है। पीएफए विस्कोइलास्टिक है और निरंतर भार के तहत रेंग जाएगा। वैक्यूम में, संभोग सतह के खिलाफ धागों पर दबाव डालने के लिए आंतरिक दबाव की कमी के कारण धागों का हस्तक्षेप फिट शिथिल हो जाता है। वैक्यूम के तहत 24-72 घंटों के बाद, एक थ्रेडेड पीएफए कनेक्शन आम तौर पर 10⁻² से 10⁻¹ mbar·L/s- की रिसाव दर विकसित करता है जो अधिकांश वैक्यूम अनुप्रयोगों के लिए अस्वीकार्य है। थ्रेड सीलेंट (पीटीएफई टेप या पेस्ट) अस्थायी सुधार प्रदान करता है लेकिन टेप वैक्यूम के नीचे रेंगते हैं, और वाष्पशील यौगिकों को चिपका देते हैं जो वैक्यूम चैम्बर को दूषित करते हैं।
संपीड़न फिटिंग (फेरूल प्रकार, स्वैगेलोक के समान लेकिन पीएफए फेरूल के साथ) पीएफए ट्यूब और फिटिंग बॉडी के खिलाफ एक पॉलिमर फेरूल को संपीड़ित करके सील करती है। वैक्यूम के तहत, प्रारंभिक सील पकड़ में आ सकती है। हालाँकि, पीएफए फेरूल के निरंतर संपीड़न के तहत रेंगता है। वैक्यूम के तहत 500-2,000 घंटों के बाद, फेरूल अपनी संपीड़न शक्ति का 20-40% खो देता है। परिणामी रिसाव दर बढ़ जाती है<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.
वैक्यूम के तहत सीलिंग विधि की तुलना
| सील करने की विधि | अधिकतम प्राप्य वैक्यूम (पूर्ण दबाव) | आरंभिक रिसाव दर (एमबार·एल/एस) | 1,000 घंटे के बाद रिसाव दर 0.01 बार पर | रेंगना-संबंधित विफलता? | निकास दर (पानी, जीव) | सर्वोत्तम अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|---|---|---|
| थ्रेडेड एनपीटी (पीएफए से धातु) | 0.5 बार (खराब वैक्यूम) | 10⁻¹–10⁰ | 10⁰–10¹ (बिगड़ना) | हाँ, धागे कुछ ही दिनों में शिथिल हो जाते हैं | उच्च (थ्रेड सीलेंट आउटगैस) | वैक्यूम के लिए अनुशंसित नहीं |
| पीटीएफई टेप से पिरोया गया | 0.2 बार | 10⁻²–10⁻¹ | 10⁻¹–10⁰ | हाँ, टेप रेंगता है | बहुत ऊँचा (टेप से निकली गैसें) | केवल अस्थायी |
| संपीड़न फिटिंग (एकल सामी, पीएफए) | 0.05 बार | 10⁻⁴–10⁻³ | 10⁻³–10⁻² (1,000 घंटे के बाद) | हाँ, सामी रेंगता है | मध्यम (फेर्रूल पॉलिमर आउटगैस) | कम निर्वात, रुक-रुक कर निर्वात |
| संपीड़न फिटिंग (पीएफए पर धातु सामी) | 0.01 बार | 10⁻⁵–10⁻⁴ | 10⁻⁴–10⁻³ (1,000 घंटे के बाद) | हाँ, फेरूल क्रीप्स के तहत पीएफए | कम (धातु सामी, न्यूनतम निकास) | मध्यम निर्वात; प्रतिवर्ष निरीक्षण करें |
| इलास्टोमेरिक गैस्केट (एफकेएम) के साथ निकला हुआ किनारा | 10⁻⁵ बार (उच्च वैक्यूम) | <10⁻⁶ | <10⁻⁶ | नहीं, गैस्केट संपीड़न बनाए रखता है | कम (FKM आउटगैसिंग दर 10⁻⁷–10⁻⁶ mbar·L/s·cm²) | उच्च निर्वात, स्वच्छ प्रक्रियाएँ |
| इलास्टोमेरिक गैस्केट (एफएफकेएम, पेरफ्लूरोएलास्टोमर) के साथ निकला हुआ किनारा | 10⁻⁷ बार (अल्ट्रा-हाई वैक्यूम) | <10⁻⁸ | <10⁻⁸ | नहीं, एफएफकेएम स्थिर है | बहुत कम (सेंकने के बाद एफएफकेएम का उत्सर्जन न्यूनतम होता है-) | अति-उच्च निर्वात, आक्रामक रसायन |
| धातु गैसकेट (तांबा या एल्यूमीनियम) के साथ निकला हुआ किनारा | 10⁻⁹ बार | <10⁻¹⁰ | <10⁻¹⁰ | नहीं, धातु रेंगती नहीं है | कोई नहीं (बेकने के बाद धातु का गैस निकलना नगण्य) | अत्यधिक निर्वात (वैक्यूम भट्टियाँ, अनुसंधान) |
| पीएफए निकला हुआ किनारा (अभिन्न सील) में ओ - रिंग ग्रूव | 10⁻³ बार | 10⁻⁵–10⁻⁴ | 10⁻⁴–10⁻³ | हाँ, पीएफए ओ-रिंग के नीचे रेंगता है | कम | कम निर्वात, लागत-संवेदनशील |
वैक्यूम सेवा के लिए फ़्लैंग्ड कनेक्शन डिज़ाइन
0.01 बार (कुल 10 एमबार) तक के वैक्यूम अनुप्रयोगों के लिए, फंसे हुए एफकेएम गैसकेट के साथ एक फ़्लैंग्ड कनेक्शन की सिफारिश की जाती है। निकला हुआ किनारा धातु बैकअप निकला हुआ किनारा और टैंक की दीवार के बीच गैसकेट को संपीड़ित करता है। पीएफए हीटर में एक अभिन्न निकला हुआ किनारा (मोल्डेड या वेल्डेड) होता है। वैक्यूम अखंडता के लिए मुख्य डिज़ाइन विशेषताएं: (1) बाहर निकलने से रोकने के लिए गैस्केट को पूरी तरह से खांचे में कैद किया जाना चाहिए; (2) संपीड़न बल को धातु बोल्ट और वॉशर के साथ लागू किया जाना चाहिए, अकेले पीएफए के माध्यम से नहीं; (3) बोल्ट लोड को रेंगने के बिना वितरित करने के लिए पीएफए फ्लैंज में मेटल इंसर्ट या बैकअप रिंग होनी चाहिए। 0.01 बार (उच्च वैक्यूम, 10⁻⁵ एमबार या उससे कम) से नीचे के वैक्यूम के लिए, कम आउटगैसिंग के कारण एक एफएफकेएम (कालरेज़ या केमरेज़) गैसकेट की आवश्यकता होती है। फ्लैंज बोल्ट को एक निर्दिष्ट मूल्य (आमतौर पर एम8 बोल्ट के लिए 5-10 एनएम) तक टॉर्क किया जाना चाहिए और प्रारंभिक पीएफए रेंगने की भरपाई के लिए 24 घंटे के बाद फिर से टॉर्क किया जाना चाहिए। पुन: -टॉर्किंग के बाद, फ़्लैंज सील निरंतर वैक्यूम के तहत वर्षों तक स्थिर रहती है।
अत्यधिक वैक्यूम अनुप्रयोगों (10⁻⁶ एमबार और नीचे) के लिए, एक पीएफए - फ़्लैंग्ड हीटर और एक धातु टैंक पोर्ट के बीच संपीड़ित एक धातु गैस्केट (तांबा या एल्यूमीनियम) एकमात्र विश्वसनीय तरीका है। हालाँकि, धातु गैस्केट को उच्च बोल्ट टॉर्क (20-30 एनएम) की आवश्यकता होती है जो पीएफए फ्लैंज को नुकसान पहुंचा सकता है। ऐसे मामलों में, हीटर में पूरी तरह से इनकैप्सुलेटेड मेटल फ्लैंज (स्टेनलेस स्टील रिंग पर पीएफए ओवरमोल्ड) होना चाहिए ताकि मेटल {{6} से - मेटल सील कोई पीएफए संपीड़न का उपयोग न करे।
मौजूदा वैक्यूम प्रतिष्ठानों के लिए फ़ील्ड सत्यापन
वैक्यूम के तहत स्थापित मौजूदा हीटर के लिए जो रिसाव के संकेत दिखाता है (वैक्यूम कक्ष में बढ़ता दबाव, स्नान वाष्प से संदूषण), हीलियम रिसाव परीक्षण करें। हीलियम रिसाव डिटेक्टर को टैंक वैक्यूम लाइन से कनेक्ट करें और हीटर सील के चारों ओर हीलियम स्प्रे करें। 10⁻⁵ mbar·L/s से अधिक रिसाव दर को पुनः सील करने की आवश्यकता होती है। संपीड़न फिटिंग के लिए, पहला प्रयास नट को फिर से टॉर्क करना (प्रारंभिक मूल्य से टॉर्क को 20% तक बढ़ाना) होना चाहिए। यदि रिसाव बना रहता है, तो फेरूल को बदल दें। इलास्टोमेरिक गास्केट के साथ फ़्लैंग्ड कनेक्शन के लिए, मूल विनिर्देश के अनुसार टॉर्किंग बोल्ट अक्सर सील की अखंडता को बहाल करते हैं। यदि दोबारा टॉर्किंग के बाद भी रिसाव जारी रहता है, तो गैसकेट को बदल दें। फ़्लैंग्ड कनेक्शन हीटर के जीवनकाल में 5-10 गैस्केट प्रतिस्थापनों तक जीवित रह सकते हैं। वैक्यूम के तहत थ्रेडेड कनेक्शन जो लीक हो गए हैं, उन्हें विश्वसनीय रूप से मरम्मत नहीं किया जा सकता है; संपूर्ण पेनेट्रेशन असेंबली को फ़्लैंज्ड डिज़ाइन से बदला जाना चाहिए।
निष्कर्ष: ट्रैप्ड गैस्केट के साथ निकला हुआ किनारा वैक्यूम के लिए सर्वोत्तम है
वैक्यूम के तहत पीएफए हीटर अखंडता को संरक्षित करने के लिए, फंसे हुए इलास्टोमेरिक गैसकेट (मध्यम वैक्यूम के लिए एफकेएम, उच्च वैक्यूम के लिए एफएफकेएम) के साथ निकला हुआ किनारा कनेक्शन थ्रेडेड या संपीड़न फिटिंग से बेहतर है। थ्रेडेड पीएफए कनेक्शन वैक्यूम के तहत रेंगते हैं और घंटों से लेकर दिनों के भीतर लीक हो जाते हैं। संपीड़न फिटिंग शुरू में मध्यम वैक्यूम (0.05 बार तक) रखती है, लेकिन सैकड़ों घंटों तक रेंगती रहती है, जिसके लिए समय-समय पर पुन: कसने और अंततः प्रतिस्थापन की आवश्यकता होती है। उचित गैसकेट कैप्चर और धातु बैकअप रिंगों के साथ फ़्लैंग्ड कनेक्शन 10⁻⁵ बार तक निरंतर वैक्यूम के तहत वर्षों तक रिसाव दर को 10⁻⁶ mbar·L/s से नीचे बनाए रखते हैं। वैक्यूम सेवा के लिए पीएफए हीटर निर्दिष्ट करने वाले इंजीनियरों को टॉर्क विनिर्देशों और पुन: -टॉर्क प्रक्रियाओं के साथ फ्लैंग्ड कनेक्शन अनिवार्य करना चाहिए। 0.1 बार निरपेक्ष से कम किसी भी वैक्यूम के लिए, थ्रेडेड पीएफए कनेक्शन को विनिर्देशन द्वारा निषिद्ध किया जाना चाहिए। फ़्लैंग्ड कनेक्शन की अतिरिक्त लागत (आमतौर पर थ्रेडेड से 20-40% अधिक) विश्वसनीय वैक्यूम अखंडता और सील रखरखाव के लिए अनियोजित डाउनटाइम के उन्मूलन के माध्यम से वसूल की जाती है। जब वैक्यूम स्तर के लिए 0.01 बार से नीचे दबाव की आवश्यकता होती है, तो एफएफकेएम गैसकेट और धातु बैकअप रिंग वैकल्पिक नहीं होते हैं। वे आवश्यक वैक्यूम होल्ड समय को प्राप्त करने और बनाए रखने के लिए अनिवार्य होते हैं।
