Tihendusmaterjalid mängivad krüogeensete kuulventiilide puhul olulist rolli, mis võib takistada kandja lekkimist ja tagada klapi ohutu töö. Nende jõudlus mõjutab otseselt ventiili tihenduskindlust, kasutusiga ja tööstabiilsust ülimadala temperatuuriga keskkonnas. Nende peamised funktsioonid ja valikupõhimõtted on toodud allpool:
I. Tihendusmaterjalide põhifunktsioonid
Krüogeenne tihendus: Temperatuuridel -196 kraadi (nt vedel lämmastik) või madalamal peab tihendusmaterjal jääma elastseks ja elastseks, et vältida lekkimist, mis on tingitud materjali kõvenemisest või kokkutõmbumisest tingitud tihenduspinna tühimike suurenemisest. Näiteks tavaline kumm võib muutuda madalal temperatuuril rabedaks, samas kui spetsiaalsed krüogeensed tihendusmaterjalid (nt modifitseeritud PTFE (PTFE)) suudavad siiski säilitada tihendusrõhku.
Keskkond Korrosioonikindlus: krüogeensed keskkonnad (nt veeldatud maagaas, vedel hapnik) võivad olla väga söövitavad või keemiliselt reageerivad. Tihendusmaterjalid peavad olema keemiliselt stabiilsed, et vältida reaktsiooni keskkonnaga, mis põhjustab tihendi purunemise. Näiteks vedela hapnikuga töötavates rakendustes tuleks põlemisohu vältimiseks vältida õlisid või kergesti oksüdeerivaid aineid sisaldavaid materjale.
Hõõrdumis- ja korrosioonikindlus: klapi avanemise ja sulgemise ajal võib kera ja tihenduskatte vaheline hõõrdumine põhjustada kulumist, eriti kõrge rõhu erinevuse korral, võib kandja erosioon kiirendada tihenduspinna kahjustamist. Tihendusmaterjalid peavad kulumise vähendamiseks ja kasutusea pikendamiseks olema suure kõvadusega ja isemäärimisvõimelised.
Soojuspaisumise ja kokkutõmbumise kompenseerimine: Madalatel temperatuuridel kahaneb klapi korpuse metall rohkem kui tihendusmaterjal, mis võib põhjustada ebaühtlase rõhu jaotumise tihenduspinnal. Tihendusmaterjal peab selle kokkutõmbumise erinevuse kompenseerima elastse deformatsiooniga, et säilitada tihendi kontaktrõhk.
Adhesioonikindlus: pärast pikka tegevusetust võib tihenduspinda olla raske avada ja sulgeda kandja kristalliseerumise või adhesiooni tõttu. Tihendusmaterjalil peab olema madal pinnaenergia, et vältida kandja nakkumist ja tagada klapi paindlik töö.
II. Hermeetiku valimise põhimõtted
1. Temperatuuri kohanemisvõime
Krüogeensuse piir: Valige materjal minimaalse töötemperatuuri järgi, et klaasistumistemperatuur (Tg) oleks madalam töötemperatuurist.
Näiteks: PTFE (PTFE): kohaldatav temperatuur langeb -200 kraadini, kuid kulumiskindluse parandamiseks on vaja parandusi.
PI (polüimiid): sobib temperatuurile -269 kraadi (absoluutse nulli lähedal), kuid kulukas.
Paindlik grafiit: rakendatav kõrgetel temperatuuridel -200 kraadi, kuid tuleb vältida kokkupuudet tugevate oksüdeerivate ainetega.
2.Meedia ühilduvus
Keemilised omadused: Korrosioonikindlad materjalid valitakse vastavalt kandja tüübile (nt süsivesinikud, vedel hapnik, vedel lämmastik). Näiteks rasva-põhiste materjalide kasutamine vedela hapnikuga töötavates rakendustes on keelatud; Eelistatud on PTFE või metallist tihendid (nt roostevaba teras + painduv grafiit).
Tahkete osakeste korral on vaja kulumiskindlaid materjale (nt ränikarbiidiga tugevdatud PTFE).
3.Mehaanilised omadused
Kompressiooni tagasilöögi määr: materjal peab pärast kokkusurumist kiiresti deformeeruma, et kompenseerida lõdvestumist pikaajalisel-kasutamisel. Näiteks painduval grafiidil on kokkusurumise tagasilöök üle 40%.
Jäikus ja tugevus: kõrge-survega rakendused nõuavad suure-kõvadusega materjale (nt tsementeeritud karbiid), kuid rabeduse vältimiseks peab paindlikkus olema tasakaalustatud.
4. Tihendi tüübi sobitamine
Pehme tihend: sobib madala rõhu, puhta kandja jaoks, hea tihendusvõimega, kuid halb kulumiskindlus
Kõva tihend: sobib kõrgsurve osakeste kandmiseks; tihend saavutatakse kokkupuutel metalliga
Kombineeritud tihendus: ühendab pehmete ja kõvade tihendite eelised, nagu PTFE-rõngas, mis on manustatud metallist klapipesa, et tasakaalustada kulumiskindlust ja tihendusjõudlust.
