Quando si progetta una tenuta criogenica , il primo passo è determinare l'intervallo di temperatura operativa della tenuta.

In genere, le tenute criogeniche funzionano al di sotto di -65 gradi Fahrenheit.

Quando si progettano tenute di questo livello (le alte temperature sono intorno ai 300 gradi Fahrenheit), è necessario capire quale grado di controllo delle perdite è richiesto nella parte a bassa temperatura.

Tuttavia, potrebbe esserci un tasso di perdita consentito che consente una resistenza ridotta. Quando si richiede una perdita zero, la resistenza nel sistema viene spesso aumentata per supportare un contatto elastomerico con una superficie dinamica. Nel caso delle guarnizioni statiche , gli elastomeri coprono questo intervallo sebbene possa essere necessaria una maggiore compressione.

JST in genere progetta entro l'intervallo sopra indicato.

Anche se -65°F è estremamente freddo, non è considerato criogenico. L'azoto liquido a -320°F (-195°C) richiede considerazioni speciali sull'hardware e sul materiale di tenuta.

Innanzitutto, molti progetti e applicazioni non utilizzano il lubrificante nelle applicazioni dinamiche. Per migliorare la capacità di tenuta è necessaria una finitura superficiale migliore della media.

La finitura superficiale spesso mantiene il potere lubrificante. Ma senza questo, una finitura liscia riduce l'attrito, migliora la durata, riduce la resistenza e migliora la sigillabilità.

Le tenute statiche spesso devono avere un tasso di perdita prossimo allo zero; ciò significa che le considerazioni sull'hardware e le superfici possono essere ancora più importanti. Ciò può significare lucidare le scanalature, il che può essere molto impegnativo in alcune applicazioni.

Materiali per guarnizioni criogeniche

I materiali elastomerici perdono la loro flessibilità a queste temperature estreme e quando incontriamo temperature inferiori a -180 °F (-195 °C), è possibile utilizzare fluoropolimeri modificati, come il PCTFE, noto per funzionare a temperature fino a -460 °C. F.

L'obiettivo è mantenere i riempitivi da pochissimi a nessuno. (I riempitivi prolungano la durata di usura di questi polimeri). Questi materiali richiedono una sorta di forza elastica per attivarsi, poiché hanno una memoria molto scarsa. Richiedono inoltre un energizzante per forzarli a entrare in contatto con le superfici di accoppiamento.

Tipi di guarnizioni criogeniche

Progettazioni JST con una varietà di tipi di molle come a sbalzo, a spirale inclinata ed elicoidali. Esistono anche una varietà di materiali come vari gradi di acciaio inossidabile, Hastelloy, Elgiloy e Inconel.

Questi materiali e tipi di molle consentono una grande flessibilità nel conformarsi all'involucro hardware del cliente.

Materiale del rivestimento della guarnizione criogenica

Un'ultima considerazione riguarda la finitura superficiale lavorata del materiale della camicia di tenuta.

Molte di queste applicazioni criogeniche in genere non presentano un'elevata quantità di movimento dinamico, pertanto il rodaggio potrebbe non essere possibile. La super finitura consente ai sigilli di avere le migliori possibilità di sigillare appena fuori dalla scatola.

Alcune applicazioni tipiche nelle applicazioni criogeniche includono valvole per ossigeno liquido o azoto. Se è necessario il flusso del contatore, gli effetti dell'attrito diventano un fattore molto rilevante, poiché i clienti spesso hanno spazio limitato e forza limitata per aprire e chiudere le valvole.

JST ha la capacità di stimare le forze di attrito conoscendo le caratteristiche delle molle e il coefficiente di attrito dei materiali con cui sigilliamo. Avere tutti questi pezzi in posizione garantisce che le guarnizioni funzionino bene in condizioni estreme.

Normalmente, è necessario sigillare da 70° Fahrenheit fino a queste temperature criogeniche, ma a volte questo deve essere esteso a intervalli di centinaia di gradi Fahrenheit. È necessario prestare particolare attenzione alla forza della molla che può essere applicata, poiché troppa può causare lo scorrimento a freddo del polimero, rendendo inoperante la tenuta quando ritorna a temperature fredde.

La sigillatura dei prodotti criogenici è un atto di bilanciamento di molti fattori come la forza della molla, la finitura superficiale, l'attrito e le perdite consentite.