Co je třeba vědět při návrhu přírubového spoje podle TA-Luft a VDI 2440

1. Co je třeba vědět při návrhu přírubového spoje podle TA-Luft a VDI 2440 Jiří Lukavský, ČVUT v Praze

2. Požadavky na velikost netěsností dle nových zákonů ČR, TA-Luft, VDI 2440 • při přetlaku 1 bar helia, utahovacím tlaku 30 MPa, teplotě 200°nebo 250° C a za dále uvedených podmínek nemá překročit množství netěsností • 1.10-4 mbar.l /s.m • 1.10-5 kPa.l / s.m • zákon o ochraně ovzduší č. 86/2002 Sb. + nařízení vlády č 350 až 354/2002 Sb. pro emisní limity + vyhlášky MŽP č.355 a 356/2002 Sb. i se seznamem znečišťujících látek • TA-Luft (Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft) – stav 24.7.2002 • VDI 2440, 200-11:Emmisionsminderung…..

3. Certifikát TÜV • splňuje podmínky TA Luft na množství netěsností • splňuje podmínky pro bezpečnost proti vystřelení

4. Docílené utahovací tlaky v normalizovaných přírubových spojích podle DN a PN – 80% ní využití meze kluzu

5. Přehled utahovacích tlaků pro VP, GR a TF těsnění

6. Dosahované netěsnosti u měkkých materiálů • vláknitopryžové: aramid 0,1-0,6 mg/s.m • vlákna: sklo, keramika, uhlík 0,1 mg/s.m a nižší • s vysokým obsahem uhlíku jako plniva-méně než 0,1 mg/s.m • expandovaný grafit: čistota 98% C: 0,1 mg/s.m • čistota 99,75%: až 0,001 mg/s.m • PTFE: čistý: 0,01 mg/s.m a nižší • expandovaný: 0,01 mg/s.m • plněný: 0,01 mg/s.m a nižší • lepších hodnot dosahují kombinované materiály a kovová těsnění

7. Měření netěsností • dle DIN 3535 je směrná hodnota V/t=1 cm3/min dusíku na  90/50 mm při pi = 40 bar a q = 30 MPa • hmotnostní vyjádření dle DIN 28090 pro stejný rozměr a N2 (N2=1,25mg/cm3) – přetlaková zkouška • L = 1,25/(60..0,07)=0,0947 ~0,1 mg/(s.m) a tuto hodnotu lze přepočítat na jiný DN (střední těsnicí průměr), příp. na jinou těsněnou látku (viskozitu) • jednotky ve vakuové technice – (vakuová zkouška) lusec/m (mbar.l/s.m) – dle VDI 2440 10-4 mbar.l/s.m – viz poznámka dále – měření = hmotový spektrometr • těkavé emise – koncentrace ppm - > 104 ppm (koncentrace 0.01) =netěsný zdroj; 104 až 103 ppm = emitující zdroj; < 103těsný zdroj – dle EPA 21 – pro měření plamenové ionizační detektory

8. Přepočet netěsností z dusíku na jiný plyn

9. Proč nelze jednoduše srovnat výsledky tlakové a vakuové zkoušky ? • tlaková zkouška umožňuje měřit pouze v oblasti laminárního proudění netěsnosti (model: kapiláry, kde L/d je menší než 1) • množství netěsnosti m=[M..n.r4/(R.T.16..L)].(pi2-pe2) • vakuová zkouška je většinou zaměřena na oblast vyšší těsnosti – oblast difúzního proudění(zde je L/d mnohem větší než 1) • množství netěsností m = [(4.n.r3/3.L).(2..M/R.T)].p • výsledky obou zkoušek lze jen obtížně srovnat ! !

10. Postup měření podle VDI 2440 tlakový snímač tisícinové hodinky těsnění měrný šroub výplň vnitřní prostor vytápění

11. Postup měření dle VDI 2440/VDI 2220 • po utažení spoje na 30 MPa zahřát spoj na 200° příp. 250° C a držet na teplotě 16 h • ochladit na teplotu okolí • zatížit vnitřním přetlakem 1 bar (40 bar) a naplnit heliem • měřit netěsnosti hmotovým spektrometrem v závislosti na čase (různý průběh podle materiálu těsnění) – min. 48 h

12. Vliv různých veličin pro nalezení nejvhodnějšího těsnění pro dané podmínky • materiál těsnění (pro daný pi a T) • 1) v rámci PN 40 • 2) nad PN 40 • vliv čistoty materiálu těsnění (GR) nebo u (VP) množství vláken, pojiv a plniv) • vliv poměru b/h – vliv tloušťky těsnění • teplotní roztažnost, tepelná vodivost • tlaková stálost (relaxace napětí: 50 MPa, 300° C, 16 h )

13. Těsnicí materiály • vláknitopryžové materiály – FA • expandovaný grafit – GR • teflon PTFE – TF a) virginální – čistý TF b) expandovaný eTF c) plněný pTF • slída – SL • kombinované materiály - MK • kovové materiály - K

14. Složení VP- materiálů

15. Složení azbestových a bezazbestových vláknitopryžových materiálů • 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

16. Vliv azbestu: • NEBEZPEČÍ(zejména u anorganických vláken = azbest aj.)-zákony,zákoník práce 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

17. Poznámky k výběrovým řízením • každé těsnění by mělo mít certifikát TÜV nebo Lloyd, potvrzující, že parametry uváděné v prospektech firmy skutečně odpovídají – jde především o max. provozní tlak a teplotu • cena těsnění není rozhodující – nižší cena může ukazovat, že materiál použitý pro těsnění není kvalitní a nemá potřebné složení např. vláken, pryže a plniv; u expandovaného grafitu to bývá nižší hustota, než je proklamovaná v dodávce • zásadně nelze očekávat stejnou bezpečnost, provozní spolehlivost a komfort u Trabanta a např. u Mercedesa: • to je notoricky známé a přesto u těsnění se otázka bezpečnosti, životnosti a provozní spolehlivosti zanedbává – zásadně se neprovádí kalkulace nákladů !