Les gaines de gaz de combustion à haute température créent l'un des environnements d'exploitation les plus exigeants pour un compensateur de dilatation textile. Le compensateur peut devoir gérer plusieurs problèmes en même temps : température élevée des gaz, expansion thermique, pression négative, cendres volantes ou poussières de procédé, composants gazeux corrosifs, vibrations et mouvements importants et multidirectionnels de la gaine.
C'est pourquoi un compensateur de dilatation textile haute température ne doit pas être sélectionné simplement en choisissant un tissu présentant la température nominale publiée la plus élevée. Des performances fiables dépendent de l'architecture complète du compensateur, notamment de la bande flexible, de la couche d'étanchéité aux gaz, de l'isolation thermique, de la protection de la face chaude, de la chemise interne et de la géométrie disponible pour le mouvement.
BSTFLEX fabrique sur mesure des compensateurs de dilatation textiles non métalliques pour les systèmes industriels de gaines d'air chaud, d'échappement et de gaz de combustion.
Principe de conception clé : Dans un système de gaz de combustion chaud, la membrane d'étanchéité flexible ne doit pas nécessairement fonctionner à la température maximale du gaz. Un système d'isolation et de face chaude correctement conçu peut créer un gradient de température contrôlé à travers le compensateur de dilatation.
Les gaines de combustion industrielles peuvent changer considérablement de dimensions entre l'arrêt à froid et la pleine température de fonctionnement.
Une longue gaine en acier se dilate lorsque sa température augmente. Si cette expansion est restreinte, des charges supplémentaires peuvent être transférées aux parois des gaines, aux structures de support, aux ventilateurs, aux chaudières, aux fours et aux équipements de contrôle de la pollution.
Un compensateur de dilatation pour gaz de combustion fournit une section flexible où ce mouvement thermique peut se produire de manière contrôlée.
Les sources typiques de mouvement comprennent :
Les compensateurs textiles sont particulièrement utiles dans ces systèmes car ils peuvent absorber les mouvements axiaux, latéraux et angulaires avec des forces de rappel relativement faibles. Les fabricants industriels les utilisent couramment dans les réseaux de gaines à basse pression pour gaz chauds.
Une application de gaz de combustion à haute température combine généralement plusieurs contraintes d'exploitation.
| Conditions de fonctionnement | Effet potentiel sur le compensateur de dilatation |
|---|---|
| Température de gaz élevée | Dégradation thermique des matériaux d'étanchéité et de renforcement |
| Cendres volantes ou poussières | Abrasion et accumulation à l'intérieur de la cavité du compensateur |
| Pression négative | Le matériau flexible peut être aspiré vers le flux de gaz |
| Vitesse de gaz élevée | Battement, turbulences et usure mécanique locale |
| Composants gazeux acides | Attaque chimique sur les matériaux incompatibles |
| Condensation | Corrosion potentiellement sévère ou exposition chimique |
| Cyclage thermique | Flexion répétée et changement dimensionnel |
| Mouvement important des conduits | Contrainte sur la bande flexible et le système de fixation |
C'est pourquoi deux conduits de fumée fonctionnant à la même température peuvent nécessiter des constructions de joints de dilatation complètement différentes.
De nombreux joints de dilatation pour services sévères sont des assemblages multicouches.
Chaque couche remplit une fonction distincte.
Le système de protection le plus interne est situé au plus près du flux de gaz.
Selon l'application, son rôle peut inclure :
Des matériaux textiles haute température tels que la silice ou d'autres tissus résistants à la chaleur peuvent être évalués pour cette partie du système en fonction des conditions de service réelles.
La couche d'isolation réduit le transfert de chaleur du gaz de procédé vers les couches d'étanchéité et les couches flexibles externes.
Cela crée un gradient de température à travers le joint de dilatation.
L'épaisseur d'isolation requise dépend de :
Le joint d'étanchéité aux gaz doit contenir le milieu de procédé tout en restant flexible lors de mouvements répétés.
Sa sélection doit prendre en compte :
Les tissus composites à base de PTFE sont utilisés dans certaines applications de gaz de combustion chimiquement exigeantes en raison de leur résistance chimique, tandis que la température admissible réelle dépend du système de matériau spécifique et de la conception thermique.
Les tissus techniques tissés peuvent fournir une résistance mécanique et une stabilité dimensionnelle à la bande flexible.
La fibre de verre est couramment utilisée car elle combine la résistance à la chaleur avec des propriétés de traction utiles.
La couche externe peut devoir résister aux éléments suivants :
Dans les services de gaz de combustion sales ou à haute vitesse, il est souvent essentiel de protéger la bande en tissu du flux de gaz direct.
Une doublure de flux crée un chemin interne plus lisse et aide à protéger l'élément flexible.
Ses fonctions peuvent inclure :
Les conceptions industrielles pour gaz de combustion sales à haute température utilisent couramment des doublures spécifiquement pour protéger la bande flexible de l'abrasion et pour gérer le flux chargé de particules.
Le gaz de combustion peut transporter des cendres volantes, de la poussière de mâchefer, de la poussière de ciment ou d'autres matières particulaires.
Si ce matériau s'accumule dans la cavité du joint de dilatation, il peut interférer avec le mouvement et augmenter l'usure locale.
Une barrière anti-accumulation est utilisée pour réduire la quantité de particules entrant et remplissant cette cavité.
Elle peut fonctionner conjointement avec la doublure de flux pour :
Les barrières anti-accumulation sont une caractéristique de conception courante dans les systèmes de joints de dilatation pour gaz de combustion sales.
Il n'existe pas de « meilleur tissu » unique pour chaque joint de dilatation à haute température.
Le matériau correct dépend de l'endroit où ce matériau est placé dans le joint et de la fonction qu'il remplit.
| Famille de matériaux | Rôle possible | Considération technique principale |
|---|---|---|
| Tissu en fibre de verre | Renforcement et couche textile thermique | Température et résistance mécanique |
| Tissu en silice | Protection de face chaude à haute température | Exposition thermique directe |
| Fibre de verre enduite de silicone | Couche extérieure flexible ou d'étanchéité | Température, conditions météorologiques et flexibilité |
| Tissu revêtu de PTFE | Joint d'étanchéité aux gaz résistant aux produits chimiques | Chimie et température de la membrane |
| Matériaux d'isolation | Réduction de la température à travers le joint | Gradient thermique |
| Treillis métallique ou doublure | Protection contre l'écoulement et l'abrasion | Vitesse et charge particulaire |
BSTFLEX fabrique divers tissus haute température, permettant d'envisager différents systèmes textiles en fonction de leur rôle à l'intérieur du joint de dilatation.
Fournir une seule température est rarement suffisant.
Une spécification utile doit distinguer :
La température rencontrée lors d'un fonctionnement normal et stable.
La température de processus la plus élevée attendue dans des conditions anormales ou temporaires.
Le fait que la température maximale dure quelques secondes, minutes ou heures peut influencer considérablement le choix des matériaux.
Des cycles de température répétés peuvent créer une fatigue à la fois thermique et mécanique.
Les installations extérieures peuvent également subir des températures ambiantes très basses lors de l'arrêt.
Dans certains systèmes de combustion et de gaz de combustion, le risque de corrosion n'est pas le plus élevé à la température de fonctionnement maximale.
Il peut devenir plus grave lorsque le gaz se refroidit suffisamment pour permettre la formation de condensats acides.
Cela signifie que les concepteurs doivent prendre en compte :
Une membrane à gaz chimiquement résistante peut être nécessaire même lorsque la température maximale du processus ne semble pas inhabituellement sévère.
De nombreux systèmes de chaudières et d'échappement fonctionnent sous pression négative.
Cela crée une condition mécanique différente de celle des conduits à pression positive.
La pression peut attirer l'élément flexible vers l'intérieur, en direction du flux de gaz.
Les conséquences potentielles incluent :
Le joint doit donc être conçu en incluant la pression négative comme paramètre de fonctionnement défini, et non simplement décrit comme « basse pression ».
L'air chaud propre et les gaz de combustion sales sont des applications fondamentalement différentes.
Un joint transportant de l'air chaud propre peut nécessiter de la flexibilité et une résistance à la température, mais peu de protection contre l'abrasion.
Un joint pour gaz de combustion sales peut nécessiter en plus :
Pour cette raison, le type et la concentration des solides en suspension dans le gaz doivent être inclus dans la demande de devis (RFQ). Les directives de conception de l'industrie identifient spécifiquement la température du gaz, le débit, ainsi que la quantité et l'abrasivité des solides en suspension comme paramètres majeurs de conception des joints en tissu.
Le mouvement thermique doit être calculé à partir du système de conduits plutôt qu'estimé à partir des dimensions du joint de dilatation.
Les quatre valeurs clés sont :
| Compression axiale | Les sections de conduit se rapprochent l'une de l'autre |
| Extension axiale | Les sections de conduit s'écartent |
| Mouvement latéral | Une connexion se déplace latéralement par rapport à l'autre |
| Mouvement angulaire | Les faces de connexion pivotent l'une par rapport à l'autre |
Les joints en tissu haute température peuvent accommoder un mouvement substantiel, mais le mouvement disponible dépend de la portée de la bande, de la géométrie, de la position installée et de la construction du matériau.
La portée flexible entre les points de fixation détermine la quantité de matériau disponible pour se déformer.
Si la portée est trop courte pour le mouvement latéral ou axial requis, le tissu peut être soumis à une contrainte excessive.
Cependant, si une quantité excessive de matériau lâche est introduite, cela peut créer :
La dimension face à face et le mouvement requis doivent donc être évalués ensemble.
Les grands systèmes de chaudières peuvent créer une dilatation thermique importante entre le foyer, le réchauffeur d'air, le précipitateur, l'épurateur et les conduits liés à la cheminée.
La production de ciment combine des gaz chauds avec une forte charge de poussière, ce qui rend le contrôle de l'abrasion et de l'accumulation particulièrement important.
Les systèmes d'échappement des fours et des processus peuvent exposer les joints de dilatation à la chaleur rayonnante, aux gaz à haute température et aux particules.
L'incinération des déchets peut créer des charges thermiques élevées et des gaz d'échappement chimiquement complexes nécessitant une sélection minutieuse des matériaux.
Des joints de dilatation peuvent être installés entre les sorties de four et l'équipement de traitement des gaz en aval pour compenser la dilatation thermique.
Les grands systèmes d'échappement peuvent combiner une température élevée, des vibrations et un mouvement structurel important.
Considérez un grand conduit rectangulaire transportant des gaz de combustion chauds avec une forte charge de particules.
Le système fonctionne également sous pression négative et subit des mouvements thermiques axiaux et latéraux.
Une évaluation de conception appropriée se concentrerait sur :
Spécifier simplement « tissu en fibre de verre haute température » ne répondrait pas à la plupart des risques réels de cette application.
Considérez maintenant un conduit d'air chaud propre sans poussière importante ni gaz corrosifs.
Bien que la température puisse être similaire, la construction requise pourrait être nettement plus simple car la protection contre l'abrasion et la résistance chimique sont moins critiques.
Les priorités de conception peuvent se déplacer vers :
Cela illustre pourquoi les fluides de processus doivent être spécifiés avec la température.
Les matériaux flexibles à base de PTFE peuvent être envisagés lorsque la résistance chimique et l'étanchéité aux gaz sont importantes.
Ils sont particulièrement pertinents pour certaines applications de traitement chimique et de nettoyage des gaz de combustion. Frenzelit, par exemple, positionne spécifiquement des matériaux composites PTFE multilaminés pour les usines chimiques et de nettoyage des gaz de combustion.
Cependant, le PTFE ne doit pas simplement être placé directement dans un flux de gaz extrêmement chaud sans évaluer la température réelle de sa membrane.
À des températures de processus plus élevées, une isolation et une protection de la face chaude peuvent être nécessaires pour maintenir la membrane d'étanchéité dans sa plage de fonctionnement prévue.
Le tissu à haute teneur en silice peut être envisagé lorsqu'une couche textile nécessite une résistance à la chaleur directe nettement supérieure à celle des tissus conventionnels à base de fibre de verre.
Les rôles possibles incluent :
La construction finale dépend toujours des exigences en matière d'étanchéité aux gaz, de pression, de mouvement et de chimie ; la silice ne doit pas être considérée comme un matériau de joint de dilatation complet en soi.
Les joints en tissu haute température échouent souvent parce qu'une condition de fonctionnement a été sous-estimée plutôt que parce que le tissu flexible était simplement « trop faible ».
Les causes courantes incluent :
Le personnel de maintenance doit examiner des conditions telles que :
Lorsqu'un joint a échoué prématurément, la cause opérationnelle doit être identifiée avant de commander un remplacement identique.
Fournissez les informations suivantes avant la sélection finale du matériau :
Pour une installation existante, ne fournissez pas uniquement les dimensions extérieures.
Un dossier de remplacement utile devrait inclure :
Si le joint existant a connu une courte durée de vie, ces informations peuvent aider à déterminer si la construction de remplacement doit être modifiée.
BSTFLEX développe des joints de dilatation en tissu haute température pour les conduits industriels de gaz de combustion, d'échappement et d'air chaud.
Selon l'application, la construction flexible peut combiner des tissus techniques, de la fibre de verre enduite, des matériaux d'étanchéité à base de PTFE, du tissu à haute teneur en silice, une isolation thermique et des composants de protection internes.
Des configurations rondes, rectangulaires, carrées et spécifiques à l'application peuvent être fabriquées selon les dessins et les données d'exploitation du client.
Pour les options de fabrication sur mesure disponibles, visitez la page produit BSTFLEX Non Metallic Fabric Expansion Joint.
Envoyez à BSTFLEX les dimensions de vos conduits, la température normale et maximale, la pression, le gaz de traitement, la vitesse des gaz, les conditions de particules, le mouvement axial, le mouvement latéral, la longueur face à face et les dessins disponibles.
Demander un devis pour un joint de dilatation en tissu sur mesure
English
Deutsch
русский
italiano
español
português
Nederlands
العربية
日本語
한국의
Türkçe
Polski
Tiếng Việt
slovenský
Indonesia
