Materijali za brtvljenje igraju važnu ulogu u kriogenim kuglastim ventilima, koji mogu spriječiti istjecanje medija i osigurati siguran rad ventila. Njihova izvedba izravno utječe na pouzdanost brtvljenja, radni vijek i radnu stabilnost ventila u okruženju ultra-niske temperature. Njihove glavne funkcije i principi odabira istaknuti su u nastavku:
I. Ključne funkcije funkcije materijala za brtvljenje
Kriogeno brtvljenje: Na temperaturama od -196 stupnjeva (npr. tekući dušik) ili nižim, materijal za brtvljenje mora ostati elastičan i fleksibilan kako bi se spriječilo curenje zbog povećanih šupljina na površini za brtvljenje zbog stvrdnjavanja ili skupljanja materijala. Obična guma, na primjer, može postati krta na niskim temperaturama, dok specijalizirani kriogeni materijali za brtvljenje (npr. modificirani PTFE (PTFE)) još uvijek mogu održati pritisak brtvljenja.
Otpornost medija na koroziju: Kriogeni mediji (npr. ukapljeni prirodni plin, tekući kisik) mogu biti visoko korozivni ili kemijski reaktivni. Materijali za brtvljenje moraju biti kemijski stabilni kako bi spriječili reakciju s medijem koja uzrokuje kvar brtve. Na primjer, u primjenama s tekućim kisikom treba izbjegavati materijale koji sadrže ulja ili tvari koje lako oksidiraju kako bi se spriječio rizik od izgaranja.
Otpornost na abraziju i koroziju: tijekom otvaranja i zatvaranja ventila, trenje između kugle i poklopca za brtvljenje može dovesti do habanja i habanja, posebno pod visokim tlakom razlike tlaka, erozija medija može ubrzati oštećenje površine za brtvljenje. Materijali za brtvljenje moraju imati visoku tvrdoću i samo{1}}podmazivanje kako bi se smanjilo trošenje i produžio vijek trajanja.
Kompenzacija toplinskog širenja i skupljanja: Na niskim temperaturama, metal kućišta ventila se skuplja više od materijala za brtvljenje, što može dovesti do neravnomjerne raspodjele pritiska na površini za brtvljenje. Brtveni materijal mora kompenzirati ovu razliku u skupljanju elastičnom deformacijom kako bi se održao kontaktni pritisak brtve.
Otpornost na prianjanje: Nakon dugog razdoblja neaktivnosti, brtvenu površinu može biti teško otvoriti i zatvoriti zbog kristalizacije ili prianjanja medija. Materijal za brtvljenje mora imati nisku površinsku energiju kako bi se spriječilo prianjanje medija i osigurao fleksibilan rad ventila.
II. Načela odabira brtvila
1. Prilagodljivost temperaturi
Kriogena granica: Odaberite materijal prema minimalnoj radnoj temperaturi kako biste bili sigurni da je njegova staklena temperatura (Tg) ispod radne temperature.
Na primjer: PTFE (PTFE): Primjenjiva temperatura pada do -200 stupnjeva, ali potrebna su poboljšanja kako bi se poboljšala otpornost na abraziju.
PI (poliimid): Prikladno za -269 stupnjeva (blizu apsolutne nule), ali skupo.
Fleksibilni grafit: Primjenjiv za visoke temperature od -200 stupnjeva, ali mora izbjegavati kontakt s jakim oksidirajućim medijima.
2. Kompatibilnost medija
Kemijska svojstva: Materijali otporni na koroziju odabiru se prema vrsti medija (npr. ugljikovodici, tekući kisik, tekući dušik). Na primjer, zabranjena je upotreba materijala-na bazi masti u primjenama s tekućim kisikom; Poželjne su PTFE ili metalne brtve (npr. nehrđajući čelik + fleksibilni grafit).
Za medije u obliku čestica potrebni su materijali otporni na habanje (npr. PTFE ojačan silicijevim karbidom).
3. Mehanička svojstva
Stopa odbijanja kompresije: materijal se mora brzo deformirati nakon kompesije kako bi se kompenziralo opuštanje tijekom dugotrajne-upotrebe. Fleksibilni grafit, na primjer, ima kompresijski odskok od preko 40%.
Krutost i čvrstoća: Primjene pod visokim-tlakom zahtijevaju-materijale visoke tvrdoće (npr. cementni karbid), ali fleksibilnost mora biti uravnotežena kako bi se izbjegla lomljivost.
4. Podudaranje vrste brtve
Mekana brtva: pogodna za niske tlakove, čiste medije, dobre performanse brtvljenja, ali slaba otpornost na abraziju
Tvrdo brtvljenje: pogodno za visokotlačne medije čestica; brtvljenje se postiže kontaktom s metalom
Kombinirano brtvljenje: Kombinira prednosti mekih i tvrdih brtvila kao što je PTFE prsten ugrađen u metalno sjedište ventila kako bi se uravnotežila otpornost na abraziju i brtvljenje.
