Doc.Ing.Jiří Lukavský, CSc. Bezazbestová těsnění pro přírubové spoje

Přírubové spoje Bez samotěsnícího účinku: Těsnění v hlavním silovém toku Se samotěsnícím účinkem: Těsnění ve vedlejším silovém toku

Přírubové spoje v hlavním silovém toku Fp FŠ FŠ = Rt + Fp Rt

Samotěsnící efekt FŠ R Fp   Přírubový spoj ve vedlejším silovém toku

Těsnění ve vedlejším silovém toku v přírubě s drážkou

Těsnění ve vedlejším silovém toku bez drážky

6 kroků ke spolehlivému utěsnění MONTÁŽ 4 kontrolní utahovací kroky 5 příprava montáže vystředění těsnění, bez mazání těsnicích ploch, šrouby stejné jakosti 4 prohlídka těsnění, přírub a šroubů rozměry, bez poškození, čistota, těs.plocha bez rad.rýh, suché, mazané šrouby, t>250° C žáropevné 3 geometrie těsnění poměr b/h (min. 1:5, 1:10) 2 vláknitopryžové, expand.grafit, PTFE 150° - 500(550° C)-120° 1 volba těsnění rozhoduje medium, teplota a tlak

Přehled BAT: vláknitopryžové materiály – FA expandovaný grafit – GR teflon PTFE – TF a) virginální – čistý b) expandovaný eTF c) plněný pTF slída – SL kombinované materiály - MK kovové materiály - K

Složení vláknitopryžových těsnění VLÁKNA: POJIVA: PLNIVA: celulóza NBR (100° C) křída aramid SBR (110° C) mastek uhlík EPDM (140° C) aj. sklo FPM (250° C) POMOCNÉ PROSTŘEDKY minerály vulkanizátory azbest(chrysotil,krokydolit) urychlovače

Složení AT a BAT: AT: vlákna: 70 – 90% pojiva: 10 – 15% plniva: 5 – 15% pomocné prostředky: 1 – 5% AZBEST BAT: vlákna: 5 – 50% pojiva: 10 – 30% plniva: 40 – 80% pomocné prostředky: 1 – 7% BEZAZBEST

Zdravotní problematika vláken u FA: NEBEZPEČÍ (zejména u anorganických vláken = azbest aj.) KARCINOGENNÍ jsou: délky vláken l > 5 µm průměry vláken d < 3 mm a l/d > 3 : 1 Index karcinogenity = odolnost vlákna v plicní kapalině = = biorozpusnost

Rozsahy užití těsnění a šroubů v ČSN přírubách

Z čeho lze vycházet při snižování emisí: z požadavků zákona 157/98 Sb.a směrnic EU (TA Luft, CAAA-Clean Air Act Amendments aj.) z požadovaných tříd netěsností: 1 – 0,1 – 0,01 mg/s.m podkladů pro pevnostní a těsnostní výpočet přírubových spojů (prEN 1591), přičemž se vychází - do PN 40 pro měkké těsnící materiály - pro vyšší p, T pro kombinované a kovové materiály

Srovnání charakteristik AT a BAT

DIN 28 091- Podklady pro návrh přírubového spoje, které by měly udávat výrobci sVU (Qmin) – min.utahovací tlak při montáži [MPa] sV0 (Qmax) – max.utahovací tlak při montáži [MPa] sBU (sBU ~ m.p) – min. utahovací tlak v provozu sB0 – max. utahovací tlak v provozu [MPa] spec.množství netěsnosti pro tl.2 mm ( 0,1mg/s.m) chemická odolnost při teplotě, tlaku a koncentraci (dlouhodobě) hustota s přesností  5% [kg.cm-3] celková deformace za studena (FA 5-20%, GR 30-50%, TF 20-60%) pružná deformace za studena [%] modul pružnosti (10%) [MPa] pružná deformace za tepla tlak.stálost při specifické teplotě ( 50 MPa)

Vliv poměru b/h u GR s perforovaným plechem min b/h = 5 pro tl. 1 mm q=6.b/h+102 MPa pro tl. 1,5 mm q=6.b/h+91 MPa pro tl. 2 mm q=5,8.b/h+90 MPa

Vliv čistoty expandovaného grafitu na dosaženou netěsnost

Průběh utahovacích tlaků v závislosti na teplotě a tloušťce

Průběh utahovacího tlaku v závislosti na teplotě

Jednotky netěsnosti dle DIN 3535 je směrná hodnota V/t=1 cm3/s dusíku na  90/50 mm hmotnostní vyjádření dle DIN 28090 pro stejný rozměr a N2 (N2=1,25mg/cm3) L = 1,25/(60..0,07)=0,0947 ~0,1 mg/(s.m) a tuto hodnotu lze přepočítat na jiný DN, příp. na jinou těsněnou látku jednotky ve vakuové technice – lusec těkavé emise – koncentrace ppm

Protichůdné požadavky na těsnění přizpůsobivost, tj. deformovatelnost malými silami stlačitelnost – mají být tedy porézní s co nejmenším rozměrem pro vestavbu odolnost vnějším silám – proti přetížení nebo vystřelení průřezová těsnost – neměly by být porézní co nejstabilnější – větší rozměr – dobře zpracovatelné, bezpečné proti porušení

Změna montážní síly vlivem rozptylu utahovacího momentu a souč Změna montážní síly vlivem rozptylu utahovacího momentu a souč. tření při utahování momentovým klíčem tření-max Fmax tření-min Fmin Mu střední   rozptyl utahovacího momentu

Jak přepočítat výpočtové experimentální údaje výrobců na skutečné ? přepočet netěsností z rozměru příruby  90/  50 mm na vybraný rozměr DN přepočet netěsnosti s N2 na jinou těsněnou látku přenesení výsledků z tuhé na reálnou přírubu vliv utahovacího postupu

Měření netěsnosti při výrobě a provozu tlakových nádob VÝROBA:přetlaková a vakuová zkouška: měření úbytku tlaku bublinková metoda akustická emise aktivním plynem s reagenční látkou PROVOZ: metoda zapouzdření (plynová chromatografie, absorpce) měření koncentrací VOC – EPA 21 místa netěsností (Helitest, Ultraprobe, ultrazvuk) místa netěsností (akustická emise)

Dimenzování přírubového spoje Stanovení utahovacího momentu; bude těsnění vyhovovat dané konstrukci spoje s daným počtem a kvalitou šroubů? Přezkoušení utahovacího tlaku spoje pro meze utahovacích tlaků těsnění. Výpočet utahovacího tlaku a utahovacího momentu a pro uvedené podmínky nalézt vhodné těsnění.

Výpočtový program ČVUT pro dimenzování přírubového spoje

Výpočty přírubových spojů Pevnostní výpočty: ČSN 69 0010, ASME- Code, BS 5500, AD Merkblatt aj. Pevnostní a těsnostní výpočty: DIN 2505/ 1990, ČSN-EN 1591-1/2001

Normy Výpočtové: Netopené tlakové nádoby, část 3: Konstrukce a výpočet ČSN EN 13 445-3 Kovová průmyslová potrubí, část 3 Konstrukce a výpočet ČSN EN 13 480-3, příloha A: Dynamická analýza příloha D: Příruby příloha E: Konstrukce odboček v potrubním příslušenství část 4: Výroba a montážní instalace ČSN EN 13 480-4 část 5: Inspekce a zkoušení ČSN EN 13 480-5

Srovnání netěsností při dlouhodobém zatížení