Крепеж ТЭНов: штуцера, способы монтажа и установки нагревательных элементов
Каким крепежом оснащаются ТЭНы?
ТЭНы, пожалуй, самый универсальный нагревательный элемент и в быту и в промышленности. Одной из причин этой универсальности является удобство, простота и надежность монтажа ТЭНов. Способ монтажа зависит от среды в которой работают ТЭНы, давления, температуры, вибрации и других факторов. В данной статье описана самая распространенная крепежная арматура – штуцер.
Рисунок наглядно описывает способ монтажа штуцера на ТЭНе. Штуцер представляет из себя резьбовую втулку с одной стороны которой имеется буртик. В штуцере выполнено отверстие через которое проходит сам ТЭН. Для герметичного монтажа ТЭНа в баке между буртиком и стенкой бака устанавливается прокладка. Штуцер вставляется в отверстие бака через прокладку и с другой стороны затягивается гайкой.
Чаще всего штуцер обжимается на ТЭНе вместе с герметиком (обычно это эпоксидная смола ЭП-20). В случае присутствия высокого давления или температуры (или того и другого вместе) штуцер закрепляется пайкой. На нашем заводе применяется припой П-81 или латунный припой. Если же ТЭН работает в воздушной среде и герметичность не нужна, то штуцер просто обжимается на сухую.
Какие бывают штуцера?
На нашем заводе разработан стандарт (СТП Штуцер) в соответствии с которым штуцера могут изготавливаться из различных материалов – Ст. 10, Сталь 08Х18Н9, Сталь 12Х18Н10Т, Латунь Л63, Титан ВТ-1. Могут быть различной длины кратной 5 мм. Иметь разную резьбу от М10 до М24, G1/2». А также имеют различные диаметры внутреннего отверстия.
Диаметр отверстия определяет на ТЭН какого диаметра можно установить штуцер. Нельзя на ТЭН любого диаметра установить любой штуцер. Например, если мы имеем ТЭН диаметром 13мм, и хотим поставить туда штуцер М12, то ничего не выйдет т.к. диаметр резьбы меньше диаметра ТЭНа. Ниже дана таблица применяемости штуцеров. Обращаем внимание, что штуцер М20 и М22 применять не рекомендуется и следует заменять штуцером G1/2 дюйма там где это возможно. Причина этого, во-первых, в том, что штуцер с дюймовой резьбой дешевле и гайки к ним можно купить любом магазине сантехники. А вот гайку к штуцеру М20х1,5 купить быстро удастся вряд ли. А, во-вторых, отверстие под штуцер М22, М20, G1/2 – в большинстве случаев одинаковое. (наружный диаметр наружной резьбы штуцера G1/2 – 20.9 мм)
|
Диаметр ТЭН |
6,5 |
8,5 |
10 |
13 |
16 |
|
|
M10 |
+ |
+ |
- |
- |
- |
|
|
М12 |
+ |
+ |
- |
- |
- |
|
|
М14х1,5 |
+ |
+ |
+ |
- |
- |
|
|
М16х1,5 |
+ |
+ |
+ |
+ |
- |
|
|
М18х1,5 |
± |
± |
+ |
+ |
- |
|
|
М20х1,5 |
± |
± |
± |
± |
± |
Не рекомендуется во вновь проектируемых изделиях |
|
М22х1,5 |
± |
± |
± |
± |
± |
Не рекомендуется во вновь проектируемых изделиях |
|
М24х1,5 |
± |
± |
± |
+ |
+ |
|
|
G ½ |
± |
± |
+ |
+ |
+ |
|
± - нерациональная конструкция
Отдельно следует ответить на вопрос: «почему у штуцеров шаг резьбы 1,5 мм?» Это связано все с тем что у резьбы с большим шагом глубина профиля резьбы больше и вероятность что отверстие «вскроется» гораздо выше.
Для более подробного ознакомления с типовыми штуцерами вы можете ознакомится скачав наш стандарт СТП Штуцер.
Альтернативные способы крепления ТЭНов
Фланцевые соединения
Для мощных промышленных ТЭНов большого диаметра (от 20 мм и выше) часто применяются фланцевые соединения. Фланец представляет собой плоский диск с отверстиями для болтов, который приваривается или припаивается к корпусу ТЭНа. Такой способ крепления обеспечивает высокую надежность соединения и возможность монтажа в системах с высоким давлением (до 40 атм). Фланцевые соединения особенно популярны в парогенераторах, автоклавах и промышленных котлах.
Сварные соединения
В некоторых случаях, особенно при работе с агрессивными средами или при экстремальных температурах, применяется прямая сварка ТЭНа с корпусом оборудования. Этот метод обеспечивает абсолютную герметичность, но делает невозможной замену ТЭНа без повреждения корпуса. Сварка применяется преимущественно в одноразовых или долговременных установках.
Быстроразъемные соединения
Для оборудования, требующего частого технического обслуживания, используются быстроразъемные соединения типа "американка" или байонетные замки. Они позволяют быстро демонтировать ТЭН без использования инструментов, что существенно упрощает обслуживание.
Выбор крепежа в зависимости от условий эксплуатации
Агрессивные среды
При работе с кислотами, щелочами или солевыми растворами необходимо особое внимание уделить материалу крепежа. Стандартная сталь Ст.10 в таких условиях быстро корродирует. Рекомендуется использовать штуцера из нержавеющих сталей 12Х18Н10Т или 08Х18Н9. Для особо агрессивных сред применяют титановые штуцера ВТ-1.
Высокие температуры
При температурах выше 300°C обычные резиновые прокладки не применимы. В таких случаях используют металлические прокладки или специальные высокотемпературные уплотнители на основе графита или керамики. Сам штуцер должен быть изготовлен из жаропрочных материалов.
Пищевая промышленность
Для пищевых производств обязательно применение штуцеров из пищевых нержавеющих сталей с соответствующими сертификатами. Поверхность должна быть тщательно отполирована для предотвращения накопления загрязнений.
Практические рекомендации по монтажу
Подготовка к установке
Перед монтажом необходимо проверить соответствие диаметра отверстия в баке наружному диаметру штуцера. Отверстие должно быть выполнено с точностью ±0,1 мм. Края отверстия следует зачистить от заусенцев и окалины.
Выбор прокладок
Для воды и слабых растворов подходят резиновые прокладки ГОСТ 17152-77. Для масел применяют маслостойкую резину. При высоких температурах используют прокладки из паронита или специальных термостойких материалов.
Момент затяжки
Затяжка гайки должна производиться равномерно, с контролем момента. Избыточная затяжка может привести к деформации прокладки и нарушению герметичности, недостаточная - к протечкам. Рекомендуемый момент затяжки для различных размеров:
- М10-М12: 15-20 Н·м
- М14-М16: 25-35 Н·м
- М18-М20: 40-50 Н·м
- G1/2": 45-55 Н·м
Контроль качества монтажа
После установки обязательно проводится испытание на герметичность. Для систем с рабочим давлением до 10 атм испытательное давление составляет 15 атм, для более высоких давлений - в 1,5 раза выше рабочего.
Техническое обслуживание крепежных соединений
Крепежные соединения ТЭНов требуют периодического обслуживания. Рекомендуется проводить осмотр не реже одного раза в 6 месяцев. При обнаружении следов коррозии, деформации или протечек необходима замена соответствующих элементов.
Особое внимание следует уделить состоянию резьбовых соединений. При появлении люфта или затрудненном вращении гайки необходимо заменить поврежденные детали. Использование поврежденных резьбовых соединений недопустимо, так как может привести к аварийным ситуациям.
