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如何使用柔性屏障提高膜片压力表的生产率和可靠性

返回列表发布日期:2019-08-12 09:00:07    |    


      膜片压力表是正排量压力表,其使用收缩和膨胀腔或置换腔来通过往复或弯曲膜片移动流体。简单的膜片压力表包括膜片、排量室、两个阀和一个驱动机构。现代工业膜片压力表可以具有多个腔室和多个膜片。它们由弹性或其它柔性材料构成,该材料固定在保持流体的位移室和附接的凸缘或第二腔室之间,保持驱动流体,例如空气或液压油。排气室具有两个止回阀,其允许从进气口流出并从排气口流出。止回阀是弹簧加载的球阀或挡板阀,通常由与膜片相同的材料制成。
      当膜片通过诸如空气压力、液压流体、往复活塞或螺线管的驱动机构弯曲时,膜片压力表通过将流体推出置换室而工作。膜片的弯曲导致腔室中的交替压力增加和减少,这将介质移入膜片压力表然后移出膜片压力表。与替代压力表类型相比,膜片压力表由于其高可靠性而越来越多地被使用,因为它们包含很少的移动部件,没有滑动接触的部件并且没有需要从介质密封的轴或轴承。不需要密封或润滑油,因此油蒸汽不会泄漏并污染输送介质。由于它们不含油,因此它们通常也是无密封的,这样可以最大限度地减少清洁和维护停机时间。
      膜片压力表可通过往复膜片处理气体、液体、浆液或气液混合物。膜片材料必须具有耐化学性,并且理想地,对于输送的介质是惰性的。膜片压力表可以移动到高粘度介质,甚至可以移动研磨浆料,因为膜片将介质与压力表内部机构隔离。膜片压力表是处理油漆、涂料、着色剂、颜料、食品、饮料、粘合剂、化学品、药品、废水和生物材料(例如血液、血浆、细胞)的行业中的重要工艺工具。
减少计划外维护
      理解膜片的应力和性能要求有助于选择最佳材料,以提高压力表的效率、可靠性和寿命。膜片必须承受数百万到数千万的弯曲循环。长的柔性寿命材料是理想的并且提供可预测的性能,这使得能够进行维护和膜更换的定期停机。具有短弯曲寿命的膜片材料通常会由于膜片压力表故障而导致意外停机并且可能非常昂贵。膜片压力表故障会导致生产工厂下游出现大量问题。突然的流体流失会损坏造纸厂、化学加工厂、发电厂、制药厂和半导体晶圆制造厂的宝贵资本设备,并损失完整的生产批次。更换或修理专用生产设备可能需要数天或数周,导致生产损失。柔性阻隔材料的高耐用性和长使用寿命通常可延长所需维护周期之间的平均时间并减少意外停机。
更顺畅的流动
      在某些膜片压力表应用中,减少脉动和提供平稳流动非常重要,例如涂料、粘合剂、润滑剂、染料或活性药物成分的精确分配和计量。几家压力表厂商建议使用脉动阻尼器来控制脉冲和浪涌。随着每单位时间更少数量的较小位移膜片弯曲循环,可以降低脉动强度并实现更连续的流动。
      与传统膜片材料相比,增加的弯曲循环次数要求材料具有甚至更高的挠曲寿命性能。新的膜片压力表使用小型电动马达和凸轮使活塞往复运动并使膜片弯曲。与由气动或液压流体驱动的压力表相比,它们可以产生高循环和减少的脉动。高弯曲寿命膜片屏障在这些应用中特别有益。
更容易清洁
      易于清洁和不粘特性是在同一生产线上运行不同化学品、颜料、涂料或药物的生产线中的另一个重要考虑因素。必须清洗或清洁介质以防止交叉污染。具有低表面能的柔性屏障可防止介质发生化学键合或粘连,并促进就地清洁程序。具有高光滑度和裂缝以及无空隙表面的柔性屏障易于维护,因为它们具有较少的表面不均匀性(突起或空腔),用于污垢或介质的滞留或积聚。增加材料平滑度也会降低摩擦系数,从而增强膜片压力表的流动性和清洁度。膜片材料必须对溶剂、酸性和碱性介质具有出色的耐化学性。耐磨性在输送浆料的应用中很重要,
更少的膜片泄漏
      渗透性是选择膜片压力表的柔性屏障的另一个考虑因素。根据厚度和密度以及柔性薄膜的化学性质,蒸汽可以渗透或通过膜片压力表。如果有毒或腐蚀性化学物质溶解在介质中,它们可能会进入液压系统或周围空气,这会造成危险。根据泄漏检测和维修指南,膜片压力表和膜片阀被认为是“无泄漏”的。
      但是,如果蒸汽或挥发性有机化合物通过膜片压力表外的大气,则可能需要昂贵的维修操作。如果由于弯曲寿命差导致膜片过早破裂,则会发生膜片泄漏。高渗透性膜片材料也可以允许水蒸气通过。从环境到输送介质的污染是另一种可能性。周围气动系统或液压流体中的水或蒸汽可以通过膜传输并污染过程介质。具有低渗透性和低平均故障间隔时间的柔性阻挡材料防止介质释放到环境中,反之亦然。
遵守食品和药品法规
      另一个考虑因素是柔性屏障符合卫生法规和卫生标准,这可能是制药、医疗、牙科和电子设备中膜片的重要因素。处理食品和饮料的膜片必须符合美国食品和药物管理局21 CFR 177标准。携带药物或活性药物成分的膜片必须符合药典公约VI级标准。制造具有高挠曲寿命、低渗透性、低摩擦表面能和法规遵从性的柔性屏障或压力表膜片材料是具有挑战性的。
膜片压力表的障碍
      膜片压力表柔性阻隔材料由不同的薄膜和层压结构组成,由优质高分子量含氟聚合物树脂制成。膜片压力表擅长化学工艺应用,需要高水平的运动和细胞周期蛋白,宽工作温度范围,耐化学性和抗应力开裂性能,如油箱衬里、压力表膜片、阀膜片和止回阀挡板。膜片压力表材料满足并经常超过氟碳树脂片材和薄膜的行业要求,采用专业的表面处理和专有的层压工艺,在柔性屏障中赋予高弹性寿命、低渗透性和高光滑度以及低摩擦系数。高分子量含氟聚合物,例如聚四氟乙烯(PTFE)和全氟烷氧基(PFA)共聚物树脂,在适当加工时提供优异的抗应力开裂性和延长的挠曲寿命。含氟聚合物的低表面能提供出色的抗粘特性和出色的耐化学性,即使对于高腐蚀性的化学介质也是如此。
      膜片压力表材料适用于低温和高温应用,工作温度范围为-425°F至500°F(-254°C至260°C)。图3显示了与常规改性PTFE相比,材料的弯曲寿命得到改善。膜片压力表产品在内部高频弯曲寿命测试中的使用寿命延长了约70%,以模拟膜片材料的弯曲寿命性能。膜片压力表柔性屏障对化学品和高腐蚀性介质(如芳香族或氯化烃、酸、苛性碱、酮类和乙酸酯)具有实际上的普遍抵抗力。用于生产膜片压力表材料的树脂符合制药、食品和饮料、卫生和医疗应用成功的主要法规,因此它们不含任何会限制电子产品中使用的材料的危险或禁用化合物。
      聚四氟乙烯材料的渗透性变化很大,性能取决于选择合适的材料等级和柔性屏障结构。与常规改性PTFE材料相比,柔性屏障具有更高的渗透性。然而,对柔性膜产品的额外屏障可以减轻这种影响并将渗透性降低30%。工程师正在继续开发具有更好渗透性和弯曲性能的膜片压力表,因为这两种性能通常是在非常恶劣的条件下实现更长寿命的重要因素。
结论
      在膜片压力表设计中使用柔性屏障或升级现有压力表可以最大限度地降低由于多种因素造成的总体拥有成本。由于柔性阻隔材料与其他材料相比可提供更长的膜片寿命,因此可减少维护或膜片更换的停机频率。这也降低了消耗品的成本,因为需要保留更少的备件或更换膜片。膜片表面的高光滑度和低摩擦力使得在不同油漆、化学品、食品或药物成分的工艺运行之间易于清洁。由于降低了污染风险,高清洁度和改进的耐久性提高了处理介质的质量。减少停机时间、减少维护、提高清洁度以及柔性屏障提供的坚固性,从而提高生产率和工艺产量。
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