Уплътнителните материали играят важна роля в криогенните сферични кранове, които могат да предотвратят изтичането на среда и да осигурят безопасна работа на клапана. Тяхната производителност пряко влияе върху надеждността на уплътнението, експлоатационния живот и работната стабилност на вентила в среда с ултра{1}}ниска температура. Техните основни функции и принципи за избор са подчертани по-долу:
I. Ключови функции функции на уплътнителните материали
Криогенно запечатване: При температури от -196 градуса (напр. течен азот) или по-ниски, запечатващият материал трябва да остане еластичен и гъвкав, за да предотврати изтичане поради увеличени кухини на запечатващата повърхност поради втвърдяване или свиване на материала. Обикновената гума, например, може да стане крехка при ниски температури, докато специализираните криогенни уплътняващи материали (напр. модифициран PTFE (PTFE)) все още могат да поддържат уплътняващо налягане.
Среда Устойчивост на корозия: Криогенната среда (напр. втечнен природен газ, течен кислород) може да бъде силно корозивна или химически реактивна. Уплътняващите материали трябва да са химически стабилни, за да предотвратят реакция със средата, която причинява повреда на уплътнението. Например, при приложения с течен кислород трябва да се избягват материали, съдържащи масла или лесно окисляващи се вещества, за да се предотвратят рискове от изгаряне.
Устойчивост на абразия и корозия: По време на отваряне и затваряне на клапана, триенето между сферата и уплътнителния капак може да доведе до износване и разкъсване, особено при диференциално налягане при високо налягане, ерозията на средата може да ускори повредата на уплътнителната повърхност. Уплътнителните материали трябва да притежават висока твърдост и само-смазване, за да намалят износването и да удължат експлоатационния живот.
Компенсация на термично разширение и свиване: При ниски температури металът на корпуса на клапана се свива повече от уплътнителния материал, което може да доведе до неравномерно разпределение на налягането върху уплътнителната повърхност. Уплътняващият материал трябва да компенсира тази разлика в свиването чрез еластична деформация, за да поддържа контактното налягане на уплътнението.
Устойчивост на адхезия: След дълъг период на бездействие, запечатващата повърхност може да бъде трудна за отваряне и затваряне поради кристализация или адхезия на средата. Уплътнителният материал трябва да има ниска повърхностна енергия, за да предотврати залепването на средата и да осигури гъвкава работа на вентила.
II. Принципи за избор на уплътнител
1.Температурна адаптивност
Криогенна граница: Изберете материал според минималната работна температура, за да сте сигурни, че неговата температура на встъкляване (Tg) е под работната температура.
Например: PTFE (PTFE): Приложимата температура пада до -200 градуса, но са необходими подобрения за подобряване на устойчивостта на абразия.
PI (полиимид): Подходящ за -269 градуса (близо до абсолютната нула), но скъп.
Гъвкав графит: Приложим за високи температури от -200 градуса, но трябва да се избягва контакт със силна окислителна среда.
2. Съвместимост на медиите
Химически свойства: Устойчивите на корозия материали се избират според вида на средата (напр. въглеводороди, течен кислород, течен азот). Например използването на материали на базата на грес-в приложения с течен кислород е забранено; Предпочитат се PTFE или метални уплътнения (напр. неръждаема стомана + гъвкав графит).
За среда с частици се изискват материали, устойчиви на абразия (напр. PTFE, подсилен със силициев карбид).
3. Механични свойства
Скорост на отскок при компресия: Материалът трябва бързо да се деформира след компресия, за да компенсира отпускането по време на дългосрочна-използване. Гъвкавият графит, например, има отскок на компресия от над 40%.
Твърдост и якост: Приложенията под високо-налягане изискват материали с висока-твърдост (напр. циментиран карбид), но гъвкавостта трябва да бъде балансирана, за да се избегне крехкостта.
4. Съвпадение на типа уплътнение
Меко уплътнение: подходящо за ниско налягане, чиста среда, добро уплътняване, но слаба устойчивост на абразия
Твърдо уплътнение: подходящо за среда с частици под високо налягане; уплътнението се постига чрез контакт с метал
Комбинирано уплътнение: Комбинира предимствата на меките и твърдите уплътнения, като PTFE пръстен, вграден в метална седалка на клапана, за да балансира устойчивостта на абразия и ефективността на уплътняване.
