Tesnilni materiali igrajo pomembno vlogo pri kriogenih krogelnih ventilih, ki lahko preprečijo uhajanje medija in zagotovijo varno delovanje ventila. Njihovo delovanje neposredno vpliva na zanesljivost tesnjenja, življenjsko dobo in stabilnost delovanja ventila v ultra-temperaturnem okolju. Njihove glavne funkcije in načela izbire so poudarjeni spodaj:
I. Ključne funkcije funkcij tesnilnih materialov
Kriogeno tesnjenje: Pri temperaturah -196 stopinj (npr. tekoči dušik) ali nižjih mora tesnilni material ostati elastičen in prožen, da prepreči puščanje zaradi povečanih praznin na tesnilni površini zaradi strjevanja ali krčenja materiala. Navadna guma, na primer, lahko postane krhka pri nizkih temperaturah, medtem ko lahko specializirani kriogeni tesnilni materiali (npr. modificirani PTFE (PTFE)) še vedno ohranjajo tesnilni tlak.
Mediji Odpornost proti koroziji: Kriogeni mediji (npr. utekočinjeni zemeljski plin, tekoči kisik) so lahko zelo jedki ali kemično reaktivni. Tesnilni materiali morajo biti kemično stabilni, da preprečijo reakcijo z medijem, ki povzroči odpoved tesnila. Na primer, pri aplikacijah s tekočim kisikom se je treba izogibati materialom, ki vsebujejo olja ali hitro oksidirajoče snovi, da preprečimo nevarnost vžiga.
Odpornost proti obrabi in koroziji: med odpiranjem in zapiranjem ventila lahko trenje med kroglo in tesnilnim pokrovom povzroči obrabo, zlasti pri diferencialnem tlaku visokega tlaka, erozija medija lahko pospeši poškodbe tesnilne površine. Tesnilni materiali morajo imeti visoko trdoto in se samo{1}}mazati, da zmanjšajo obrabo in podaljšajo življenjsko dobo.
Kompenzacija toplotnega raztezanja in krčenja: Pri nizkih temperaturah se kovina ohišja ventila skrči bolj kot tesnilni material, kar lahko povzroči neenakomerno porazdelitev tlaka na tesnilni površini. Tesnilni material mora to razliko v krčenju kompenzirati z elastično deformacijo, da ohrani kontaktni tlak tesnila.
Odpornost na oprijem: Po dolgem obdobju nedejavnosti je tesnilno površino morda težko odpreti in zapreti zaradi kristalizacije ali oprijema medija. Tesnilni material mora imeti nizko površinsko energijo, da prepreči oprijem medija in zagotovi prožno delovanje ventila.
II. Načela izbire tesnila
1.temperaturna prilagodljivost
Kriogena meja: izberite material glede na najnižjo delovno temperaturo, da zagotovite, da je njegova temperatura posteklenitve (Tg) pod delovno temperaturo.
Na primer: PTFE (PTFE): veljavna temperatura pade na -200 stopinj, vendar so potrebne izboljšave za izboljšanje odpornosti proti obrabi.
PI (poliimid): primeren za -269 stopinj (blizu absolutne ničle), vendar drag.
Fleksibilni grafit: primeren za visoke temperature -200 stopinj, vendar se mora izogibati stiku z močnimi oksidacijskimi mediji.
2. Združljivost medijev
Kemijske lastnosti: Materiali, odporni proti koroziji, so izbrani glede na vrsto medija (npr. ogljikovodiki, tekoči kisik, tekoči dušik). Na primer, uporaba materialov na osnovi-masti v aplikacijah s tekočim kisikom je prepovedana; Prednostna so PTFE ali kovinska tesnila (npr. nerjavno jeklo + upogljiv grafit).
Za medije v obliki delcev so potrebni materiali, odporni proti obrabi (npr. PTFE, ojačan s silicijevim karbidom).
3.Mehanske lastnosti
Stopnja odboja pri stiskanju: material je treba po stiskanju hitro deformirati, da se kompenzira sprostitev med dolgotrajno-uporabo. Fleksibilni grafit ima na primer kompresijski odboj več kot 40 %.
Togost in trdnost: visoko{0}}tlačne aplikacije zahtevajo visoko{1}}trdote materialov (npr. cementni karbid), vendar mora biti prožnost uravnotežena, da se prepreči krhkost.
4. Ujemanje vrste tesnila
Mehko tesnilo: primerno za nizek tlak, čiste medije, dobro tesnjenje, vendar slaba odpornost proti obrabi
Trdo tesnilo: primerno za visokotlačne medije z delci; tesnjenje se doseže s stikom s kovino
Kombinirano tesnjenje: združuje prednosti mehkih in trdih tesnil, kot je PTFE obroč, vdelan v kovinski sedež ventila, za uravnoteženje odpornosti proti obrabi in učinkovitosti tesnjenja.
