La canalizzazione dei gas di scarico ad alta temperatura crea uno degli ambienti operativi più impegnativi per un giunto di dilatazione in tessuto. Il giunto potrebbe dover gestire diversi problemi contemporaneamente: temperatura elevata del gas, dilatazione termica, pressione negativa, ceneri volanti o polveri di processo, componenti di gas corrosivi, vibrazioni e ampi movimenti multidirezionali dei condotti.
Per questo motivo, un giunto di dilatazione in tessuto per alte temperature non dovrebbe essere scelto semplicemente selezionando un tessuto con la massima resistenza termica dichiarata. Affidabilità e prestazioni dipendono dall'architettura completa del giunto, inclusa la fascia flessibile, lo strato di tenuta del gas, l'isolamento termico, la protezione del lato caldo, il rivestimento interno e la geometria disponibile per il movimento.
BSTFLEX produce giunti di dilatazione tessili non metallici personalizzati per sistemi industriali di condotti per aria calda, scarico e gas combusti.
Principio di progettazione chiave: In un sistema per gas di scarico ad alta temperatura, la membrana di tenuta flessibile non deve necessariamente operare alla temperatura totale del gas. Un sistema di isolamento e di protezione del lato caldo correttamente progettato può creare un gradiente di temperatura controllato attraverso il giunto di dilatazione.
I condotti di scarico industriali possono variare significativamente di dimensione tra l'arresto a freddo e la piena temperatura operativa.
Un lungo condotto in acciaio si dilata all'aumentare della sua temperatura. Se tale dilatazione viene ostacolata, carichi aggiuntivi possono trasferirsi alle pareti dei condotti, alle strutture di supporto, ai ventilatori, alle caldaie, ai forni e alle apparecchiature per il controllo dell'inquinamento.
Un giunto di dilatazione per gas di scarico fornisce una sezione flessibile in cui questo movimento termico può avvenire in modo controllato.
Le sorgenti tipiche di movimento includono:
I giunti in tessuto sono particolarmente utili in questi sistemi perché possono assorbire movimenti assiali, laterali e angolari con forze elastiche relativamente basse. I produttori del settore li utilizzano comunemente per l'impiego in condotti per gas caldi a bassa pressione.
Un'applicazione per gas di scarico ad alta temperatura è solitamente una combinazione di diverse sollecitazioni operative.
| Condizione operativa | Effetto potenziale sul giunto di dilatazione |
|---|---|
| Elevata temperatura del gas | Degradazione termica dei materiali di tenuta e rinforzo |
| Ceneri volanti o polveri | Abrasione e accumulo all'interno della cavità del giunto |
| Pressione negativa | Il materiale flessibile può essere aspirato verso il flusso di gas |
| Elevata velocità del gas | Sbattimento, turbolenza e usura meccanica locale |
| Componenti di gas acidi | Attacco chimico su materiali incompatibili |
| Condensa | Corrosione potenzialmente grave o esposizione chimica |
| Cicli termici | Flessione ripetuta e variazione dimensionale |
| Ampio movimento del condotto | Sollecitazione sul nastro flessibile e sul sistema di fissaggio |
Ecco perché due condotti di scarico che operano alla stessa temperatura possono richiedere costruzioni di giunti di dilatazione completamente diverse.
Molti giunti di dilatazione per servizi gravosi sono assemblaggi multistrato.
Ogni strato svolge una funzione separata.
Il sistema protettivo più interno è posizionato più vicino al flusso di gas.
A seconda dell'applicazione, il suo ruolo può includere:
Materiali tessili per alte temperature come la silice o altri tessuti resistenti al calore possono essere valutati per questa parte del sistema a seconda delle condizioni di servizio effettive.
Lo strato isolante riduce il trasferimento di calore dal gas di processo verso gli strati di tenuta e gli strati flessibili esterni.
Ciò crea un gradiente di temperatura attraverso il giunto di dilatazione.
Lo spessore di isolamento richiesto dipende da:
La tenuta del gas deve contenere il mezzo di processo rimanendo flessibile durante i movimenti ripetuti.
La sua selezione dovrebbe considerare:
I tessuti compositi a base di PTFE vengono utilizzati in alcune applicazioni di gas di scarico chimicamente impegnative a causa della loro resistenza chimica, mentre la temperatura effettiva consentita dipende dal sistema di materiale specifico e dal design termico.
I tessuti tecnici intrecciati possono fornire resistenza meccanica e stabilità dimensionale al nastro flessibile.
La fibra di vetro è comunemente usata perché combina la resistenza al calore con utili proprietà di trazione.
Lo strato esterno potrebbe dover resistere a:
Nei servizi con gas di scarico sporchi o ad alta velocità, proteggere il nastro in tessuto dal flusso diretto del gas è spesso essenziale.
Un rivestimento di flusso crea un percorso interno più fluido e aiuta a schermare l'elemento flessibile.
Le sue funzioni possono includere:
I design industriali per gas di scarico sporchi ad alta temperatura utilizzano comunemente rivestimenti specificamente per proteggere il nastro flessibile dall'abrasione e per gestire il flusso carico di particolato.
Il gas di scarico può trasportare ceneri volanti, polvere di clinker, polvere di cemento o altro materiale particolato.
Se questo materiale si accumula nella cavità del giunto di dilatazione, può interferire con il movimento e aumentare l'usura locale.
Una barriera di accumulo viene utilizzata per ridurre la quantità di particolato che entra e riempie tale cavità.
Può lavorare insieme al rivestimento di flusso per:
Le barriere di accumulo sono una caratteristica di design comune nei sistemi di giunti di dilatazione per gas di scarico sporchi.
Non esiste un unico "tessuto migliore" per ogni giunto di dilatazione ad alta temperatura.
Il materiale corretto dipende da dove si trova all'interno del giunto e dalla funzione che svolge.
| Famiglia di materiali | Ruolo possibile | Principale considerazione ingegneristica |
|---|---|---|
| Tessuto in fibra di vetro | Rinforzo e strato tessile termico | Temperatura e resistenza meccanica |
| Tessuto in silice | Protezione lato caldo ad alta temperatura | Esposizione termica diretta |
| Fibra di vetro rivestita in silicone | Strato esterno flessibile o di tenuta | Temperatura, agenti atmosferici e flessibilità |
| Tessuto rivestito in PTFE | Tenuta gas resistente agli agenti chimici | Chimica e temperatura della membrana |
| Materiali isolanti | Riduzione della temperatura attraverso il giunto | Gradiente termico |
| Rete metallica o rivestimento interno | Protezione da flusso e abrasione | Velocità e carico di particolato |
BSTFLEX produce vari tessuti per alte temperature, consentendo di prendere in considerazione diversi sistemi tessili in base al loro ruolo all'interno del giunto di dilatazione.
Fornire una sola temperatura è raramente sufficiente.
Una specifica utile dovrebbe distinguere tra:
La temperatura rilevata durante il normale funzionamento a regime.
La temperatura di processo massima prevista durante condizioni anomale o temporanee.
Il fatto che la temperatura massima duri secondi, minuti o ore può influenzare significativamente la scelta del materiale.
I cicli di temperatura ripetuti possono creare affaticamento sia termico che meccanico.
Le installazioni all'aperto possono anche subire temperature ambiente molto basse durante l'arresto.
In alcuni sistemi di combustione e fumi, il rischio di corrosione non è massimo alla temperatura operativa massima.
Può diventare più grave quando il gas si raffredda a sufficienza per la formazione di condensati acidi.
Ciò significa che i progettisti dovrebbero considerare:
Potrebbe essere necessaria una membrana per gas chimicamente resistente anche quando la temperatura massima di processo non sembra insolitamente critica.
Molti sistemi di caldaie e scarico operano in pressione negativa.
Ciò crea una condizione meccanica diversa rispetto alle condotte a pressione positiva.
La pressione può tirare l'elemento flessibile verso l'interno, in direzione del flusso di gas.
Le potenziali conseguenze includono:
Il giunto dovrebbe quindi essere progettato includendo la pressione negativa come parametro operativo definito, non semplicemente descritto come "bassa pressione".
L'aria calda pulita e i fumi sporchi sono applicazioni fondamentalmente diverse.
Un giunto che trasporta aria calda pulita può richiedere flessibilità e resistenza alla temperatura, ma poca protezione contro l'abrasione.
Un giunto per fumi sporchi può richiedere inoltre:
Per questo motivo, il tipo e la concentrazione di solidi sospesi nel gas dovrebbero essere inclusi nella richiesta di offerta (RFQ). Le linee guida di progettazione del settore identificano specificamente la temperatura del gas, la portata, nonché la quantità e l'abrasività dei solidi sospesi come principali parametri di progettazione dei giunti in tessuto.
Il movimento termico dovrebbe essere calcolato a partire dal sistema di condotte piuttosto che stimato dalle dimensioni del giunto di dilatazione.
I quattro valori chiave sono:
| Compressione assiale | Le sezioni della condotta si muovono l'una verso l'altra |
| Estensione assiale | Le sezioni della condotta si allontanano |
| Movimento laterale | Una connessione si muove lateralmente rispetto all'altra |
| Movimento angolare | Le facce di connessione ruotano l'una rispetto all'altra |
I giunti in tessuto per alte temperature possono compensare movimenti sostanziali, ma il movimento disponibile dipende dall'ampiezza della fascia, dalla geometria, dalla posizione di installazione e dalla costruzione del materiale.
L'ampiezza flessibile tra i punti di fissaggio determina quanto materiale è disponibile per deformarsi.
Se l'ampiezza è troppo ridotta per il movimento laterale o assiale richiesto, il tessuto potrebbe essere sottoposto a uno stress eccessivo.
Se viene introdotto materiale in eccesso, tuttavia, si possono creare:
La dimensione faccia a faccia e il movimento richiesto dovrebbero quindi essere valutati insieme.
I grandi sistemi di caldaie possono creare una notevole dilatazione termica tra il forno, il preriscaldatore d'aria, il precipitatore, lo scrubber e le condutture collegate al camino.
La produzione di cemento combina gas caldi con un elevato carico di polveri, rendendo particolarmente importante il controllo dell'abrasione e dell'accumulo.
I sistemi di scarico di forni e processi possono esporre i giunti di dilatazione a calore radiante, gas ad alta temperatura e particolato.
L'incenerimento dei rifiuti può creare elevati carichi termici e gas di scarico chimicamente complessi che richiedono un'attenta selezione dei materiali.
I giunti di dilatazione possono essere installati tra le uscite dei forni e le apparecchiature a valle per il trattamento dei gas, al fine di compensare la dilatazione termica.
I grandi sistemi di scarico possono combinare alte temperature, vibrazioni e significativi movimenti strutturali.
Si consideri un grande condotto rettangolare che trasporta fumi caldi con un elevato carico di particolato.
Il sistema opera inoltre in pressione negativa e subisce movimenti termici sia assiali che laterali.
Una valutazione progettuale adeguata si concentrerebbe su:
Specificare semplicemente "tessuto in fibra di vetro per alte temperature" non risolverebbe la maggior parte dei rischi effettivi in questa applicazione.
Si consideri ora un condotto di aria calda pulita senza polveri significative o gas corrosivi.
Sebbene la temperatura possa essere simile, la costruzione richiesta potrebbe essere sostanzialmente più semplice poiché la protezione dall'abrasione e la resistenza chimica sono meno critiche.
Le priorità di progettazione possono spostarsi verso:
Ciò illustra perché il fluido di processo deve essere specificato insieme alla temperatura.
I materiali flessibili a base di PTFE possono essere presi in considerazione laddove la resistenza chimica e la tenuta ai gas siano importanti.
Sono particolarmente rilevanti per alcune applicazioni di processi chimici e di depurazione dei fumi. Frenzelit, ad esempio, posiziona specificamente materiali compositi in PTFE multilaminato per impianti chimici e di depurazione dei fumi.
Tuttavia, il PTFE non dovrebbe essere semplicemente inserito direttamente in un flusso di gas estremamente caldo senza valutarne l'effettiva temperatura della membrana.
A temperature di processo più elevate, potrebbero essere necessarie un'isolamento e una protezione del lato caldo per mantenere la membrana di tenuta all'interno del suo intervallo operativo previsto.
Il tessuto ad alto contenuto di silice può essere preso in considerazione laddove uno strato tessile richieda una resistenza al calore diretto sostanzialmente superiore rispetto ai convenzionali tessuti a base di fibra di vetro.
I ruoli possibili includono:
La costruzione finale dipende comunque dalla tenuta al gas, dalla pressione, dal movimento e dai requisiti chimici; la silice non deve essere trattata da sola come un materiale completo per giunti di dilatazione.
I giunti in tessuto per alte temperature spesso si guastano perché una condizione operativa è stata sottovalutata, piuttosto che perché il tessuto flessibile fosse semplicemente "troppo debole".
Le cause comuni includono:
Il personale di manutenzione deve verificare condizioni quali:
Laddove un giunto si sia guastato prematuramente, la causa operativa deve essere identificata prima di ordinare un ricambio identico.
Fornire le seguenti informazioni prima della selezione finale del materiale:
Per un'installazione esistente, non fornire solo le dimensioni esterne.
Un pacchetto di sostituzione utile dovrebbe includere:
Se il giunto esistente ha avuto una vita utile breve, queste informazioni possono aiutare a determinare se la struttura di ricambio debba essere modificata.
BSTFLEX sviluppa giunti di dilatazione tessili per alte temperature per condutture industriali di gas di scarico, fumi e aria calda.
A seconda dell'applicazione, la struttura flessibile può combinare tessuti tecnici, fibra di vetro rivestita, materiali di tenuta a base di PTFE, tessuto ad alto contenuto di silice, isolamento termico e componenti protettivi interni.
Le configurazioni rotonde, rettangolari, quadrate e specifiche per l'applicazione possono essere prodotte secondo i disegni del cliente e i dati operativi.
Per le opzioni di produzione personalizzata disponibili, visitare la pagina del prodotto Giunto di dilatazione tessile non metallico BSTFLEX.
Invia a BSTFLEX le dimensioni del condotto, la temperatura normale e massima, la pressione, il gas di processo, la velocità del gas, le condizioni del particolato, il movimento assiale, il movimento laterale, la lunghezza scartamento e i disegni disponibili.
Richiedi un preventivo per un giunto di dilatazione in tessuto personalizzato
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