Zaptivni materijali igraju važnu ulogu u kriogenim kuglastim ventilima, koji mogu spriječiti curenje medija i osigurati siguran rad ventila. Njihove performanse direktno utiču na pouzdanost brtvljenja, vijek trajanja i radnu stabilnost ventila u okruženju ultra-niskih temperatura. Njihove glavne funkcije i principi odabira su istaknuti u nastavku:
I. Ključne funkcije funkcije zaptivnih materijala
Kriogeno zaptivanje: Na temperaturama od -196 stepeni (npr. tečni azot) ili niže, materijal za zaptivanje mora ostati elastičan i fleksibilan kako bi se sprečilo curenje usled povećanih praznina na površini zaptivanja usled stvrdnjavanja ili skupljanja materijala. Obična guma, na primjer, može postati lomljiva na niskim temperaturama, dok specijalizirani kriogeni zaptivni materijali (npr. modificirani PTFE (PTFE)) i dalje mogu održavati tlak zaptivanja.
Mediji Otpornost na koroziju: Kriogeni mediji (npr. tečni prirodni gas, tečni kiseonik) mogu biti veoma korozivni ili hemijski reaktivni. Materijali za zaptivanje moraju biti hemijski stabilni kako bi se sprečila reakcija sa medijumom koji uzrokuje kvar zaptivača. Na primjer, u aplikacijama s tekućim kisikom, treba izbjegavati materijale koji sadrže ulja ili lako oksidirajuće tvari kako bi se spriječili rizici od izgaranja.
Otpornost na abraziju i koroziju: Tokom otvaranja i zatvaranja ventila, trenje između kugle i zaptivnog poklopca može dovesti do habanja, posebno pod visokim pritiskom razlike pritiska, erozija medija može ubrzati oštećenje zaptivne površine. Zaptivni materijali moraju imati visoku tvrdoću i samo{1}}podmazivanje kako bi se smanjilo habanje i produžio vijek trajanja.
Kompenzacija termičkog širenja i kontrakcije: Na niskim temperaturama, metal tijela ventila se skuplja više od materijala za zaptivanje, što može dovesti do neravnomjerne raspodjele pritiska na površini zaptivanja. Materijal za zaptivanje mora kompenzirati ovu razliku skupljanja elastičnom deformacijom kako bi održao kontaktni pritisak brtve.
Otpornost na prianjanje: Nakon dugog perioda neaktivnosti, površina za zaptivanje može biti teško otvoriti i zatvoriti zbog kristalizacije ili adhezije medija. Zaptivni materijal mora imati nisku površinsku energiju kako bi se spriječilo prianjanje medija i osigurao fleksibilan rad ventila.
II. Principi izbora zaptivača
1. Prilagodljivost temperature
Kriogena granica: Odaberite materijal prema minimalnoj radnoj temperaturi kako biste osigurali da je njegova temperatura staklastog prijelaza (Tg) ispod radne temperature.
Na primjer: PTFE (PTFE): Primjenjiva temperatura pada na -200 stepeni, ali su potrebna poboljšanja kako bi se poboljšala otpornost na habanje.
PI (poliimid): Pogodno za -269 stepeni (blizu apsolutne nule), ali skupo.
Fleksibilni grafit: Primenljiv za visoke temperature od -200 stepeni, ali mora izbegavati kontakt sa jakim oksidacionim medijima.
2.Kompatibilnost medija
Hemijska svojstva: Materijali otporni na koroziju biraju se prema vrsti medija (npr. ugljovodonici, tečni kiseonik, tečni azot). Na primjer, upotreba materijala na bazi masti-u primjenama tečnog kiseonika je zabranjena; Poželjne su PTFE ili metalne brtve (npr. nerđajući čelik + fleksibilni grafit).
Za medije u obliku čestica potrebni su materijali otporni na habanje (npr. PTFE ojačan silicijum karbidom).
3.Mehanička svojstva
Stopa odbijanja kompresije: materijal se mora brzo deformisati nakon kompresije kako bi se nadoknadilo opuštanje tokom-dugotrajne upotrebe. Fleksibilni grafit, na primjer, ima odskok kompresije od preko 40%.
Krutost i čvrstoća: Primjene pod visokim{0}}pritiskom zahtijevaju materijale visoke-tvrdoće (npr. cementni karbid), ali fleksibilnost mora biti izbalansirana kako bi se izbjegla lomljivost.
4. Poklapanje tipa pečata
Meko zaptivanje: pogodno za nizak pritisak, čiste medije, dobre performanse zaptivanja, ali slabu otpornost na habanje
Čvrsta brtva: pogodna za medije čestica visokog pritiska; zaptivanje se postiže kontaktom sa metalom
Kombinovano zaptivanje: Kombinuje prednosti mekih i tvrdih zaptivki kao što je PTFE prsten ugrađen u metalno sedište ventila kako bi se uravnotežila otpornost na habanje i performanse zaptivanja.
