Dichtungsmaterialien spielen bei kryogenen Zapfenkugelhähnen eine wichtige Rolle, da sie das Austreten von Medien verhindern und einen sicheren Betrieb des Ventils gewährleisten können. Ihre Leistung wirkt sich direkt auf die Dichtungszuverlässigkeit, Lebensdauer und Betriebsstabilität des Ventils in Umgebungen mit extrem niedrigen Temperaturen aus. Ihre Hauptfunktionen und Auswahlprinzipien werden im Folgenden hervorgehoben:
I. Schlüsselfunktionen von Dichtungsmaterialien
Kryo-Dichtung: Bei Temperaturen von -196 Grad (z. B. flüssiger Stickstoff) oder niedriger muss das Dichtungsmaterial elastisch und flexibel bleiben, um Leckagen aufgrund größerer Hohlräume auf der Dichtungsoberfläche aufgrund von Aushärtung oder Schrumpfung des Materials zu verhindern. Gewöhnlicher Gummi kann beispielsweise bei niedrigen Temperaturen spröde werden, während spezielle kryogene Dichtungsmaterialien (z. B. modifiziertes PTFE (PTFE)) den Dichtungsdruck immer noch aufrechterhalten können.
Korrosionsbeständigkeit der Medien: Kryogene Medien (z. B. Flüssigerdgas, Flüssigsauerstoff) können stark korrosiv oder chemisch reaktiv sein. Dichtungsmaterialien müssen chemisch stabil sein, um eine Reaktion mit dem Medium zu verhindern, die zum Versagen der Dichtung führt. Beispielsweise sollten bei Anwendungen mit flüssigem Sauerstoff Materialien vermieden werden, die Öle oder leicht oxidierende Substanzen enthalten, um Verbrennungsrisiken vorzubeugen.
Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit: Beim Öffnen und Schließen des Ventils kann die Reibung zwischen der Kugel und dem Dichtungsdeckel zu Verschleiß führen, insbesondere bei hohen Druckdifferenzen kann die Erosion von Medien die Beschädigung der Dichtungsoberfläche beschleunigen. Dichtungsmaterialien müssen eine hohe Härte und Selbstschmierung aufweisen, um den Verschleiß zu reduzieren und die Lebensdauer zu verlängern.
Kompensation von Wärmeausdehnung und -kontraktion: Bei niedrigen Temperaturen schrumpft das Metall des Ventilkörpers stärker als das Dichtungsmaterial, was zu einer ungleichmäßigen Druckverteilung auf der Dichtfläche führen kann. Diesen Schrumpfungsunterschied muss das Dichtungsmaterial durch elastische Verformung ausgleichen, um den Anpressdruck der Dichtung aufrechtzuerhalten.
Adhäsionsbeständigkeit: Nach längerer Inaktivität kann es aufgrund der Kristallisation oder Adhäsion des Mediums zu Schwierigkeiten beim Öffnen und Schließen der Dichtfläche kommen. Das Dichtungsmaterial muss eine niedrige Oberflächenenergie aufweisen, um Medienanhaftungen zu verhindern und einen flexiblen Betrieb des Ventils zu gewährleisten.
II. Grundsätze zur Auswahl von Dichtstoffen
1. Temperaturanpassungsfähigkeit
Kryogengrenze: Wählen Sie das Material entsprechend der minimalen Betriebstemperatur aus, um sicherzustellen, dass seine Glasübergangstemperatur (Tg) unter der Arbeitstemperatur liegt.
Zum Beispiel: PTFE (PTFE): Die anwendbare Temperatur sinkt auf -200 Grad, es sind jedoch Verbesserungen erforderlich, um die Abriebfestigkeit zu verbessern.
PI (Polyimid): Geeignet für -269 Grad (nahe dem absoluten Nullpunkt), aber teuer.
Flexibler Graphit: Geeignet für hohe Temperaturen von -200 Grad, der Kontakt mit stark oxidierenden Medien muss jedoch vermieden werden.
2. Medienkompatibilität
Chemische Eigenschaften: Korrosionsbeständige Materialien werden je nach Medientyp (z. B. Kohlenwasserstoffe, flüssiger Sauerstoff, flüssiger Stickstoff) ausgewählt. Beispielsweise ist die Verwendung fettbasierter Materialien in Flüssigsauerstoffanwendungen verboten; Bevorzugt werden PTFE- oder Metalldichtungen (z. B. Edelstahl + flexibler Graphit).
Für partikelförmige Medien sind abriebfeste Materialien (z. B. siliziumkarbidverstärktes PTFE) erforderlich.
3.Mechanische Eigenschaften
Kompressions-Rückprallrate: Das Material muss sich nach der Kompression schnell verformen, um die Entspannung während der Langzeitnutzung auszugleichen. Flexibler Graphit hat beispielsweise einen Kompressionsrückprall von über 40 %.
Steifigkeit und Festigkeit: Hochdruckanwendungen erfordern Materialien mit hoher-Härte (z. B. Hartmetall), aber die Flexibilität muss ausgewogen sein, um Sprödigkeit zu vermeiden.
4.Übereinstimmung des Dichtungstyps
Weiche Dichtung: geeignet für niedrige Drücke, saubere Medien, gute Dichtleistung, aber schlechte Abriebfestigkeit
Harte Dichtung: geeignet für Partikelmedien mit hohem Druck; Die Abdichtung erfolgt durch Kontakt mit Metall
Kombinierte Dichtung: Kombiniert die Vorteile weicher und harter Dichtungen, z. B. einen in einen Metallventilsitz eingebetteten PTFE-Ring, um Abriebfestigkeit und Dichtleistung in Einklang zu bringen.
