اتصالات فرول توضیح داده شده: انواع فرول یک در مقابل دو

فیتینگ فرول نوعی اتصالات فشاری است که برای ایجاد اتصالات نشتی و ایمن در سیستم های لوله بدون جوش یا رزوه استفاده می شود. این کار با فشرده کردن یک حلقه کوچک - به نام فرول - بر روی سطح بیرونی یک لوله در حین سفت شدن مهره اتصالات، ایجاد یک مهر و موم مکانیکی دائمی می کند. اتصالات فرول در دو پیکربندی اصلی موجود است: اتصالات تک فرول ، که از یک حلقه فشرده سازی استفاده می کنند و اتصالات فرول دوبل که از دو حلقه برای افزایش چسبندگی و عملکرد آب بندی استفاده می کنند.

این اتصالات اجزای حیاتی در صنایعی هستند که در آن نگهداری سیال یا گاز تحت فشار ضروری است - از جمله نفت و گاز، پردازش شیمیایی، ساخت نیمه هادی ها و ابزار دقیق آزمایشگاهی.

فیتینگ فرول چیست و چگونه کار می کند

کلمه "ferrule" از لاتین سرچشمه گرفته است فرولا به معنی باند یا انگشتر. در زمینه اتصالات لوله، فرول یک یقه فلزی یا پلیمری کوچک است که تحت فشار تغییر شکل می‌دهد تا اطراف قطر بیرونی لوله (OD) را بگیرد و ببندد.

یک مجموعه اتصالات فرول استاندارد از چهار جزء تشکیل شده است:

• بدن: بدنه اتصالات اصلی با مخروط یا نشیمنگاه داخلی که فرول را در هنگام فشرده سازی هدایت می کند.
• فرول جلو (یا تک فرول): حلقه آب بندی اولیه که به لوله OD گاز می گیرد و در مقابل بدنه اتصال قرار می گیرد.
• فرول پشتی (فقط سیستم های فرول دوبل): یک حلقه ثانویه که لوله را گرفته و در حین سفت شدن، فرول جلو را به جلو می راند.
• مهره: درپوش رزوه‌ای که نیروی محوری را برای فشرده‌کردن فرول(های) در حین سفت شدن اعمال می‌کند.

هنگامی که مهره سفت می شود، فرول به سمت مخروط داخلی بدنه متصل می شود. این باعث می شود که فرول روی لوله جابجا شود - یا به طور دائم تغییر شکل دهد و هر دو را ایجاد کند. مهر و موم ضد فشار و الف دستگیره لوله مکانیکی در یک عملیات واحد اکثر اتصالات فرول به طور کامل مونتاژ می شوند ¼ 1/4 به اندازه انگشت می چرخد برای آرایش اولیه، از دستورالعمل های گشتاور سازنده پیروی کنید.

اتصالات تک فرول: طراحی، مزایا و محدودیت ها

اتصالات تک فرول از یک حلقه برای انجام هر دو عملکرد آب بندی و نگه داشتن لوله به طور همزمان استفاده می کنند. فرول معمولا بشکه ای شکل یا مخروطی است و هنگامی که مهره سفت می شود به صورت شعاعی در برابر لوله OD فشرده می شود.

اتصالات تک فرول چگونه کار می کنند

با پیشروی مهره، فرول منفرد به طور همزمان به سمت جلو رانده شده و به سمت داخل فشرده می شود. لبه جلوی فرول برای جلوگیری از بیرون آمدن سطح لوله را برش می دهد یا آن را می گیرد، در حالی که لبه پشتی به مهره می بندد. از آنجایی که یک جزء باید دو کار را انجام دهد، طرح‌های تک فرول اغلب به تحمل‌های سخت‌تر تولید روی OD لوله و بدنه اتصال نیاز دارند.

مزایای کلیدی اتصالات تک فرول

• اجزای کمتر: فقط سه قسمت (بدنه، فرول، مهره)، کاهش زمان مونتاژ و پیچیدگی موجودی.
• هزینه کمتر: طراحی ساده‌تر معمولاً به معنای قیمت پایین‌تر برای هر واحد است که آنها را برای نصب در مقیاس بزرگ اقتصادی می‌کند.
• مشخصات فشرده: طول اتصال کوتاه تر در فضاهای محدود مفید است.
• مناسب برای لوله های نرم: با لوله های پلاستیکی یا PTFE که در آن نیازی به نیش عمیق فرول نیست، به خوبی کار می کند.

محدودیت های اتصالات تک فرول

• مقاومت در برابر لرزش کمتر در مقایسه با طرح های دو فرول
• حساس تر به تحمل OD لوله - لوله های خارج از گرد می توانند آب بندی را به خطر بیندازند
• کاهش قدرت کشش تحت بارهای محوری بالا
• برای کاربردهای فشار بالا در بالا توصیه نمی شود 10000 psi در اکثر پیکربندی ها

اتصالات تک فرول معمولاً تحت استانداردهایی مانند DIN 2353 (به طور گسترده در اروپا و کاربردهای هیدرولیک استفاده می شود) و توسط سازندگانی از جمله Parker (سری CPI)، Legris و Voss ارائه می شود.

اتصالات دو فرول: طراحی، مزایا و محدودیت ها

اتصالات دو فرول از دو حلقه مجزا استفاده می کنند - یک حلقه جلو و یک حلقه عقب - که هر کدام برای انجام یک عملکرد مجزا طراحی شده اند. این تقسیم کار دلیل اصلی ترجیح طرح‌های دو فرول در برنامه‌های پرمخاطب و پرمخاطره است.

اتصالات دو فرول چگونه کار می کنند

وقتی مهره سفت می‌شود، فرل پشتی به‌عنوان مکانیزم لولا و محرک عمل می‌کند - به سمت داخل می‌چرخد و حلقه جلو را به سمت جلو به سمت صندلی مخروطی بدنه می‌برد. را فرول جلو مهر و موم فشار اولیه را ایجاد می کند با تاب دادن لبه جلویی آن به داخل لوله OD. را فرول پشتی به طور مستقل لوله را می گیرد ، ایجاد مقاومت در برابر کشش و جذب تنش ارتعاشی قبل از رسیدن به مهر و موم.

این عمل دو مرحله ای به این معنی است که نیروهای آب بندی و نگهدارنده از هم جدا شده اند و به هر عملکرد اجازه می دهد تا به طور مستقل بهینه شود. نتیجه اتصالی است که قادر به حفظ یکپارچگی در شرایطی است که طراحی یک فرول را به خطر می اندازد.

مزایای کلیدی اتصالات دو فرول

• مقاومت در برابر لرزش برتر: فرول پشتی ارتعاش مکانیکی را جذب می کند و آن را کاهش می دهد و از مهر و موم اولیه محافظت می کند. این در خطوط پمپ و کمپرسور بسیار مهم است.
• درجه بندی فشار بالاتر: اتصالات دو فرول در فولاد ضد زنگ 316 تا رتبه بندی می شوند 10000 psi برای اندازه های کوچک لوله (به عنوان مثال، ¼ اینچ OD)، با برخی از طرح ها بیش از این در انواع فشار بالا.
• قدرت کشش بیشتر: دستگیره لوله مستقل به این معنی است که اتصالات در برابر نیروهای محوری موثرتر از جایگزین های تک فرول مقاومت می کنند.
• قابل بازسازی: پس از نصب اولیه، اتصالات را می توان چندین بار بدون تعویض فرول ها جدا کرد و دوباره سرهم کرد، البته تا زمانی که انتهای لوله آسیب نبیند.
• آرایش مداوم: سیستم دو حلقه ای بازخورد لمسی را در هنگام مونتاژ ارائه می دهد و احتمال سفت شدن بیش از حد یا کم را کاهش می دهد.

محدودیت های اتصالات دو فرول

• هزینه بالاتر به دلیل اجزای اضافی و تلرانس های سخت تر
• اجزای بیشتر برای موجودی و پیگیری
• طول بدنه اندکی بیشتر ممکن است در نصب پانل های بسیار فشرده یک محدودیت باشد
• به برش دقیق لوله و آماده سازی برای بهترین نتایج نیاز دارد

شناخته شده ترین سیستم فرول دوتایی است اتصالات لوله سوگلوک ، در دهه 1950 توسعه یافت و اکنون یک معیار صنعت است. پارکر A-Lok و Ham-Let Let-Lok نیز طرح های برجسته دو فرول هستند.

اتصالات تک در مقابل دو فرول: مقایسه کنار هم

مواد مورد استفاده در اتصالات فرول

اتصالات فرول در طیف وسیعی از مواد برای مطابقت با سازگاری شیمیایی، دما و فشار مورد نیاز کاربردهای مختلف تولید می شوند.

• فولاد ضد زنگ 316/316L: رایج ترین مواد. مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی ارائه می دهد که برای سرویس از دمای برودتی تا درجه بندی شده است 1200 درجه فارنهایت (649 درجه سانتیگراد) . برای اکثر کاربردهای شیمیایی و فرآیندی مناسب است.
• فولاد ضد زنگ 304: جایگزین هزینه کمتر؛ مقاومت در برابر خوردگی کمی کمتر از 316 است. در ابزار دقیق همه منظوره استفاده می شود.
• برنج: رایج در سیستم های پنوماتیکی و هیدرولیک با فشار پایین تر. برای محیط های مبتنی بر آمونیاک یا اکسید کننده مناسب نیست.
• PEEK / PTFE: فرول های پلیمری برای کاربردهای نیمه هادی و با خلوص فوق العاده بالا که در آن باید از آلودگی فلزات اجتناب شود. به طور معمول به 150 درجه سانتی گراد .
• آلیاژ 400 (مونل)، هاستلوی C-276، آلیاژ 825: آلیاژهای عجیب و غریب مورد استفاده در نفت و گاز دریایی و محیط های شیمیایی بسیار خورنده.

صنایع و کاربردهایی که از اتصالات فرول استفاده می شود

اتصالات فرول در طیف وسیعی از صنایع در هر جایی که اتصالات لوله قابل اعتماد بدون جوش مورد نیاز است مشخص می شود:

نفت و گاز

عملیات بالادستی و پایین دستی به طور گسترده از اتصالات دو فرول در لوله های ابزار برای فرستنده های فشار، خطوط گیج، سیستم های تزریق مواد شیمیایی و پانل های نمونه استفاده می شود. اتصالات نوع Swagelok در 316SS در سکوهای دریایی استاندارد هستند ارتعاش از ماشین آلات عرشه و حرکت موج پیوسته است.

تولید نیمه هادی و الکترونیک

سیستم های توزیع گاز با خلوص فوق العاده بالا (UHP) در کارخانه های تراشه به اتصالاتی نیاز دارند که آلودگی صفر را ایجاد کنند. اتصالات دو قلاب فولادی ضد زنگ 316L برقی شده با پرداخت سطح Ra زیر 15 میکرو اینچ در این محیط ها استاندارد هستند. فرول های پلیمری بدون PFAS نیز در فرآیندهای شیمی مرطوب استفاده می شوند.

فرآوری شیمیایی و پتروشیمی

کارخانه های فرآیند از اتصالات فرول برای خطوط نمونه آنالایزر، لوله های کارخانه پایلوت و تنظیمات آزمایشگاهی استفاده می کنند. توانایی بازسازی مکرر اتصالات بدون تعویض سخت افزار یک مزیت عملیاتی قابل توجه در طول چرخه های تعمیر و نگهداری است.

هیدرولیک و پنوماتیک

اتصالات تک فرول (نوع DIN 2353) بر سیستم های هیدرولیک اروپایی برای ماشین آلات متحرک، پرس های صنعتی و تجهیزات اتوماسیون غالب است. طراحی فشرده و سازگاری آنها با لوله متریک آنها را به انتخابی عملی برای این کاربردها تبدیل می کند.

ابزار دقیق آزمایشگاهی و تحلیلی

سیستم‌های HPLC، کروماتوگراف‌های گازی و طیف‌سنج‌های جرمی از اتصالات فرول مینیاتوری (اغلب در لوله OD 1/16 یا 1/8 اینچی ) برای اتصال ستون ها، آشکارسازها و حلقه های نمونه. هر دو فرول فلزی و پلیمری بسته به سیال و فشار درگیر استفاده می شوند.

نصب صحیح: نحوه درست کردن فیتینگ فرول

نصب صحیح برای دستیابی به یک اتصال بدون نشتی حیاتی است. شایع‌ترین علت خرابی اتصالات فرول، آرایش نامناسب است - خواه کم‌ سفت‌کردن (آب‌بندی ناکافی فرول) یا سفت‌شدن بیش از حد (ترک‌شدن فرول یا آسیب دیواره لوله).

1. لوله را به صورت مربع برش دهید: برای اطمینان از تمیز و عمود بودن انتهای آن از یک برش لوله (نه اره برقی) استفاده کنید. پس از برش، هم ID و هم OD را جدا کنید.
2. لوله را به طور کامل وارد کنید: لوله را به داخل بدنه فیتینگ فشار دهید تا در مقابل شانه داخلی قرار گیرد. این امر باعث می شود که پیچ قبل از شروع سفت شدن به درستی قرار گیرد.
3. با انگشت سفت کنید: مهره را با دست بچرخانید تا مقاومت احساس شود - این حالت "سفت شدن با انگشت" است.
4. تعداد چرخش های مشخص شده را اعمال کنید: برای اکثر اتصالات دو فرول (مانند Swagelok)، آرایش اولیه استاندارد است. ¼ 1/4 به اندازه انگشت می چرخد . اتصالات تک فرول (نوع DIN) معمولاً مقدار گشتاور را بر حسب نیوتن متر مشخص می کنند.
5. موقعیت مهره را قبل و بعد از سفت کردن علامت بزنید با استفاده از یک علامت مرجع برای تأیید اینکه چرخش صحیح به دست آمده است.
6. تأیید بازسازی مجدد: در مونتاژ مجدد بعدی، فقط تا زمانی که مقاومت احساس شود سفت کنید - پیچ های اضافی اضافه نکنید، زیرا فرول قبلاً جابجا شده است.

هرگز از نوار PTFE یا درزگیر رزوه روی رزوه های اتصالات فرول استفاده نکنید - مهر و موم توسط فرول روی لوله OD ساخته می شود نه در رزوه ها. افزودن درزگیر می تواند از آرایش مناسب جلوگیری کرده و باعث نشتی شود.

استانداردهای متداول فیتینگ فرول و سازگاری متقابل

اتصالات فرول از تولید کنندگان مختلف می باشد به طور جهانی قابل تعویض نیست ، حتی زمانی که از نظر بصری مشابه به نظر می رسند. هندسه فرول، زاویه مخروط و گام نخ مهره بین برندها متفاوت است و اختلاط اجزا می تواند منجر به تاب خوردن ناقص یا خرابی مهر و موم شود.

هنگام تعویض اتصالات در یک سیستم موجود، همیشه سازنده و استاندارد را قبل از تعویض اجزا بررسی کنید. حتی اتصالاتی که ادعای سازگاری متقاطع دارند باید با آزمایش نشت قبل از بازگرداندن سیستم به سرویس تأیید شوند.

نحوه انتخاب بین اتصالات تک و دو فرول

انتخاب بین اتصالات تک و دو فرول بستگی به نیازهای خاص برنامه شما دارد. از معیارهای زیر به عنوان راهنمای تصمیم گیری استفاده کنید:

• فرول دوتایی را انتخاب کنید اگر: فشار کاری بیش از 3000 psi است. سیستم در معرض لرزش (پمپ، کمپرسور، موتور) است. مایع خطرناک است (گاز سمی، مایع قابل اشتعال)؛ یا اتصالات چندین بار در طول تعمیر و نگهداری بازسازی می شود.
• یک فرول را انتخاب کنید اگر: فشار کاری زیر 3000 psi است. این سیستم از لوله های متریک تحت استانداردهای DIN استفاده می کند. هزینه و سادگی اجزاء اولویت هستند. یا کاربرد پنوماتیک یا هیدرولیک کم فشار است.
• فرول های پلیمری را در نظر بگیرید اگر: جابجایی مایع با خلوص فوق العاده بالا مورد نیاز است، یا اگر لوله PTFE یا PFA است که نیش فلز مناسب نیست.

در تاسیسات حیاتی یا با ارزش بالا، اتصالات دو فرول توصیه پیش فرض است حتی زمانی که شرایط عملیاتی ممکن است به شدت به آنها نیاز نداشته باشد - تفاوت هزینه نهایی در مقایسه با هزینه یک رویداد نشت یا تعطیلی برنامه ریزی نشده به ندرت قابل توجه است.