Уплотнительные кольца используются в различных отраслях промышленности. В некоторых отраслях промышленности требуется, чтобы уплотнения хорошо работали в суровых низкотемпературных условиях. Криогенные применения чаще всего связаны с рабочими средами, в которых температура опускается ниже -150 ° C. Криогенные уплотнения должны обеспечивать безопасную и надежную работу без риска утечки. Уплотнительные кольца, предназначенные для низких температур, имеют большое значение в фармацевтической, аэрокосмической, медицинской, пищевой (включая молочную), нефтегазовой, нефтехимической отраслях.

Криогеника – что это?

Криогенный метод – это исследование поведения материалов при экстремально низких температурах, которые изменяют их химические свойства. Криогенные жидкости, в том числе кислород, азот, гелий, метан и аргон могут быть очень опасными. Контакт с криогенной жидкостью потенциально опасен для жизни, он может быть токсичным или удушающим. Жидкости легко воспламеняются, и утечка может привести к взрыву из-за быстрого расширения. Уплотнительные кольца в криогенных системах должны решать эти важные проблемы. Устойчивость к низким температурам уплотнений, используемых в криогенных условиях, должна быть значительно ниже, чем у стандартных уплотнительных колец. Жидкий азот используется в медицине (криохирургия, криотерапия), обработке металлов, замораживании продуктов питания, а жидкий кислород – в нефтехимической промышленности. Среди криогенных жидкостей также используются жидкий гелий (томографы ЯМР) или жидкий метан (моторное топливо для автомобилей). Обратите внимание, что жидкий азот и жидкий гелий используются для кипячения при очень низких температурах (ниже -153 ° C). Криогенные применения включают приложения, в которых температура опускается от -150 ° C до -460 ° C (абсолютный ноль). Для хранения сжиженных газов (в том числе азота и гелия) нужны специальные емкости, обеспечивающие отличную теплоизоляцию. Вся информация и рекомендации относительно хранения криогенных жидкостей должны строго соблюдаться.

Влияние низкой температуры на уплотнительные кольца

Уплотнительные кольца, которые используются при низких температурах, могут выйти из строя. Низкая температура может снизить герметичность. Эластомерные изделия при контакте с низкими температурами могут давать усадку, что, в свою очередь, снижает их сжимаемость и может привести к утечке. В момент превышения предела низких температур резиновые изделия затвердевают, становятся менее гибкими и более хрупкими. Это нарушит работу уплотнительных колец и вызовет утечку. Чтобы предотвратить поломки в результате работы в низкотемпературной среде, проводятся различные тесты, чтобы проверить, как конкретные резиновые смеси ведут себя при низких температурах. Химическая совместимость в сочетании с соответствующими физическими свойствами и стойкостью материалов к чрезвычайно низким температурам является ключом к производству высококачественных уплотнительных колец.

Испытание на герметичность

Работа при низких температурах – это фактор, который в наибольшей степени влияет на гибкость эластомерных изделий. По мере снижения температуры эластичность резины (в зависимости от состава) постепенно снижается, пока она полностью не утратит это свойство. Уплотнительные кольца, гибкие при низких температурах, обеспечивают надлежащее уплотнение. Рабочие характеристики уплотнительных колец, предназначенных для работы при низких температурах, измеряются с помощью стандартных тестов для измерения физических свойств и характеристик материала. Выполняются следующие испытания: хрупкость (ASTM D2137), температурный откат (ASTM D1329), остаточная деформация при сжатии (ASTM D395). Производственные испытания проводятся для проверки работоспособности уплотнительных колец при работе в низкотемпературной среде.

Хрупкость

В результате работы при низких температурах хрупкость резиновых изделий увеличивается. Повышенная хрупкость может привести к трещинам, поломкам или повреждению уплотнительного кольца. С этой целью проводится испытание на хрупкость (ASTM D2137), в ходе которого измеряется прочность на излом уплотнительных колец, которые после изгиба подвергаются воздействию определенной температуры в течение определенного времени. Благодаря этому методу определяется самая низкая температура, при которой резиновые изделия не разрушаются из-за растрескивания.

Температурный отвод

Испытание ASTM D1329, также называемое испытанием TR, проводится для измерения температуры, при которой замороженные вулканизированные эластомерные изделия возвращаются в свое эластичное состояние. Используемый метод заключается в оценке эффектов кристаллизации и сравнении свойств резиновых изделий в процессе изменения температуры.

Компрессионный комплект

Работоспособность уплотнительных колец можно проверить при воздействии низких температур и что с ними происходит при повышении температуры. Испытание ASTM D395 проверяет поведение материала при длительном сжатии и его способность восстанавливать первоначальную толщину сечения. Низкая остаточная деформация при сжатии материала указывает на то, что он восстанавливает свою первоначальную толщину сечения после длительного сжатия и, таким образом, демонстрирует лучшую герметизирующую способность. При длительном сжатии эластомеры не полностью восстанавливают свою первоначальную толщину.

Уплотнительные кольца для криогенных применений

Чрезвычайно важным элементом является химическая совместимость материалов, контактирующих с криогенными жидкостями. Чтобы обеспечить эффективное уплотнение, нам нужны материалы, которые могут выдерживать длительный контакт с чрезвычайно низкими температурами. Благодаря постоянному развитию полимерной техники, многие материалы расширили свой диапазон рабочих температур и не дают усадки при низких температурах. Правильный выбор материала уплотнения имеет решающее значение в криогенных приложениях. Уплотнение, которое эффективно при контакте с низкими температурами, должно также соответствовать ряду других важных свойств (химическая стойкость, механические свойства, устойчивость к скачкам давления). Уплотнительные кольца для криогенных применений должны быть сконструированы таким образом, чтобы предотвратить утечку жидкостей.

Уплотнительные кольца из ПТФЭ

Стандартные уплотнительные кольца изготовлены из политетраполифторэтилена (ПТФЭ), наполненного различными полимерами. Эти полимеры представляют собой полиимиды и материалы из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Полиэтиленовые материалы не имеют запаха и не токсичны. Химическая совместимость, низкое трение, устойчивость к экструзии и чрезмерному износу – вот преимущества, которые характеризуют эти материалы. Комбинация ПТФЭ с различными полимерами обеспечивает эффективность герметизации в широком диапазоне температур. PTFE – это фторполимер, который благодаря своим свойствам (химическая совместимость, устойчивость к низким температурам, низкий коэффициент трения) используется в аэрокосмической промышленности и в лабораторных условиях.

Уплотнительные кольца из PTFE, несмотря на плохую остаточную деформацию при сжатии, обеспечивают исключительную стойкость к экстремально низким температурам до -200 ° C. Материал также обеспечивает высококачественную стойкость практически ко всем промышленным химическим веществам (химическая совместимость). Уплотнительные кольца из ПТФЭ совместимы с кислотами, щелочами и растворителями. Кроме того, ПТФЭ имеет низкий коэффициент трения и поэтому не требует смазки при установке. При криогенных температурах ПТФЭ сохраняет свои свойства изгиба, не крошится, а также обеспечивает долговечность при контакте с УФ-излучением и не набухает из-за поглощения влаги.

Уплотнительные кольца в крышке из FEP / PFA

Уплотнения в бесшовной оболочке из FEP / PFA демонстрируют высококачественную химическую стойкость, обеспечивая надежную и долгосрочную герметизацию жидкостей. Уплотнительные кольца в утеплителе могут иметь два типа эластомерного сердечника: сплошные и полые. Твердый эластомерный сердечник может быть изготовлен из FKM (Viton®) или силикона (VMQ). Эластомерный сердечник FKM обеспечивает отличную гибкость, а также хорошую остаточную деформацию при сжатии. Кроме того, уплотнительные кольца в силиконовом покрытии (помимо вышеупомянутых свойств) более мягкие и обладают большей термостойкостью. Силиконовый сердечник остается гибким при контакте с очень низкими температурами. Сердцевина из полого эластомера в основном предназначена для применений, где требуется максимальная гибкость. Закрытый эластомерный сердечник может быть изготовлен из пластика, одобренного FDA, поэтому его можно использовать в пищевой и фармацевтической промышленности, а также в других областях, требующих соблюдения гигиены.

Внешнее покрытие PFA химически устойчиво к различным коррозионным веществам (включая спирт, кислоту, нефть и ароматические растворители). Он отличается низкой степенью сжатия и диапазоном рабочих температур от -60 ° C до + 260 ° C.

Внешнее покрытие FEP имеет свойства, аналогичные PFA, однако оно демонстрирует большую механическую прочность и устойчивость к напряжениям и трещинам. Этот тип материала имеет худшие механические свойства и более короткий срок службы, чем PFA. Диапазон рабочих температур от -60 ° C до + 205 ° C.

Уплотнительные кольца с покрытием FEP / PFA склонны к царапинам, поэтому их следует избегать при контакте с абразивными веществами. Однако они хорошо работают в статических приложениях. Подпружиненные прокладки также доступны для криогенных применений, которые могут выдерживать экстремально низкие температуры до -250 ° C.

Криогенные уплотнительные кольца – Применение

Использование жидкого азота в криогенных уплотнениях предназначено для работы в диапазоне температур от -196 ° C, а в системах с жидким водородом до -254 ° C. Криогенные жидкости также включают сжиженный природный газ, жидкий кислород и гелий. Криогенные уплотнительные кольца чаще всего используются в аэрокосмической и нефтегазовой промышленности. В авиационной промышленности, среди прочего, используются пломбы. в баках и ракетных клапанах. Они защищают газовую смесь от утечки, которая отвечает за движение ракеты. В нефтегазовой промышленности использование прокладок соответствует, среди прочего, для перекачки сжиженного природного газа (СПГ) и сжиженного нефтяного газа (СУГ). Ниже приводится информация для других приложений, вот они:

фармацевтические исследования
магнитно-резонансная томография
инфракрасные телескопы
криогенные насосы
производство специального газа
Топливные системы и компрессоры СПГ
радиоастрономия
производство специальных газов
самолет
криогенные уплотнения штока клапана
инфракрасные телескопы
научное оборудование

Здесь

Вы можете узнать больше о технических применениях уплотнительных колец здесь.

На что обращать внимание при выборе криогенных уплотнений?

При покупке уплотнительных колец для криогенных применений следует обращать внимание на несколько показателей качества, в том числе скорость утечки (должна быть в микродиапазоне), адекватная упаковка, простота установки. Правильно упакованные прокладки предотвращают проникновение различных видов грязи (например, пыли), которые во время установки могут отрицательно повлиять на плотное соединение между уплотнительным кольцом и поверхностью.. Простая сборка означает меньшее усилие, необходимое для вставки между двумя поверхностями. В этом случае полимерные прокладки имеют преимущество перед металлическими прокладками.

Воспользуйтесь нашими знаниями и выберите уплотнения, подходящие для криогенных применений. Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам.