Těsnící materiály hrají důležitou roli v kryogenních kulových ventilech, které mohou zabránit úniku média a zajistit bezpečný provoz ventilu. Jejich výkon přímo ovlivňuje spolehlivost těsnění, životnost a provozní stabilitu ventilu v ultra-nízkoteplotním prostředí. Jejich hlavní funkce a principy výběru jsou uvedeny níže:
I. Funkce klíčových funkcí těsnících materiálů
Kryogenní těsnění: Při teplotách -196 stupňů (např. kapalný dusík) nebo nižších musí těsnicí materiál zůstat elastický a pružný, aby se zabránilo prosakování v důsledku zvětšených dutin těsnicího povrchu v důsledku tvrdnutí nebo smrštění materiálu. Například běžná pryž může při nízkých teplotách zkřehnout, zatímco specializované kryogenní těsnicí materiály (např. modifikovaný PTFE (PTFE)) mohou stále udržovat těsnicí tlak.
Média Odolnost proti korozi: Kryogenní média (např. zkapalněný zemní plyn, kapalný kyslík) mohou být vysoce korozivní nebo chemicky reaktivní. Těsnicí materiály musí být chemicky stabilní, aby se zabránilo reakci s médiem, které způsobuje selhání těsnění. Například při aplikacích s kapalným kyslíkem je třeba se vyhnout materiálům obsahujícím oleje nebo snadno oxidující látky, aby se předešlo rizikům hoření.
Odolnost proti otěru a korozi: Během otevírání a zavírání ventilu může tření mezi koulí a těsnicím krytem vést k opotřebení, zejména při vysokém tlakovém rozdílu, eroze média může urychlit poškození těsnícího povrchu. Těsnící materiály musí mít vysokou tvrdost a samomazné-mazání, aby se snížilo opotřebení a prodloužila životnost.
Kompenzace tepelné roztažnosti a smršťování: Při nízkých teplotách se kov tělesa ventilu smršťuje více než těsnicí materiál, což může vést k nerovnoměrnému rozložení tlaku na těsnicí ploše. Těsnicí materiál musí kompenzovat tento rozdíl ve smrštění pružnou deformací, aby byl zachován kontaktní tlak těsnění.
Odolnost přilnavosti: Po dlouhé době nečinnosti se může těsnicí plocha obtížně otevírat a zavírat v důsledku krystalizace nebo adheze média. Těsnicí materiál musí mít nízkou povrchovou energii, aby nedocházelo k přilnavosti média a zajišťoval flexibilní provoz ventilu.
II. Zásady výběru tmelu
1. Adaptabilita teploty
Kryogenní limit: Vyberte materiál podle minimální provozní teploty, abyste zajistili, že jeho teplota skelného přechodu (Tg) bude nižší než pracovní teplota.
Například: PTFE (PTFE): Použitelná teplota klesne na -200 stupňů, ale ke zlepšení odolnosti proti oděru jsou zapotřebí vylepšení.
PI (polyimid): Vhodné pro -269 stupňů (blízko absolutní nuly), ale nákladné.
Flexibilní grafit: Použitelné pro vysoké teploty -200 stupňů, ale musí se vyhnout kontaktu se silnými oxidačními médii.
2. Kompatibilita médií
Chemické vlastnosti: Materiály odolné proti korozi se vybírají podle typu média (např. uhlovodíky, kapalný kyslík, kapalný dusík). Například je zakázáno používat materiály na bázi tuku- v aplikacích s kapalným kyslíkem; Preferuje se PTFE nebo kovová těsnění (např. nerezová ocel + pružný grafit).
Pro částicová média jsou vyžadovány otěruvzdorné materiály (např. PTFE vyztužený karbidem křemíku).
3.Mechanické vlastnosti
Rychlost odskoku při stlačení: Materiál musí být po stlačení rychle deformován, aby se kompenzovala relaxace při dlouhodobém-používání. Flexibilní grafit má například kompresní odraz přes 40 %.
Tuhost a pevnost: Vysokotlaké -aplikace vyžadují vysokou-tvrdost materiálů (např. slinutý karbid), ale flexibilita musí být vyvážená, aby nedocházelo ke křehnutí.
4. Shoda typu těsnění
Měkké těsnění: vhodné pro nízký tlak, čistá média, dobrý těsnící výkon, ale špatná odolnost proti oděru
Tvrdé těsnění: vhodné pro vysokotlaká částicová média; těsnění je dosaženo kontaktem s kovem
Kombinované těsnění: Kombinuje výhody měkkých a tvrdých těsnění, jako je PTFE kroužek zapuštěný do kovového sedla ventilu pro vyvážení odolnosti proti oděru a těsnícího výkonu.
