33-99No. Mufu E Rd. Gulou -kunta, Nanjing, Kiina [email protected] | [email protected]

OTTAA YHTEYTTÄ

Kirjasto

Kotisivu /  Kirjasto

Miksi O-renkaat kovenevat, vuotavat kaasua tai menettävät kimmoisuuttaan alhaisissa lämpötiloissa?

Jul.31.2026

d2e5d0298178ba6beb9bb9aa528fb44.png

Alhainen lämpötila aiheuttaa kumimateriaalin hitaan siirtymisen erinomaisen kimmoisasta tilasta viivästetysti kimmoiseen, lasimaiseen tai paikallisesti haurkaaseen tilaan; samalla O-renkaat lämpölaajenemisominaisuudet muuttuvat, kimmoisuus hidastuu ja puristumisen palautuminen on riittämätöntä, mikä johtaa tiivistyspinnan kosketuspaineen jatkuvan ylläpidon epäonnistumiseen. Kaasutiivistykset ovat erityisen herkkiä, koska mikrotasoiset kosketusaukot tai epätasaisuudet voivat muodostaa jatkuvia mikrovuotokanavia, ja jopa silloinkin, kun O-rengas ei näytä selvästi halkeamia, se voi vuotaa kaasua.

1. O-renkaiden tiivistysteho perustuu ei niin sanottuun kovuuteen, vaan jatkuvasti vaikuttavaan kosketusjännitykseen

O-sigelit tiivistys huoneenlämmössä perustuu pääasiassa kolmeen asiaan:

Ensinnäkin asennuspuristus aiheuttaa O-renkaaseen alustavan kosketusjännityksen.

Toiseksi kumimateriaalin oma kimmoisuus säilyttää jatkuvan kosketuksen uraan ja vastapinnan kanssa.

Kolmanneksi paineen vaikutuksesta O-rengas työntyy lisää tiivistyspinnalle, mikä luo paineavusteisen tiivistyksen.

O-renkaan tiivistysteho perustuu siis oleellisesti seuraavaan:

Kosketusjännitys ≥ mediaan kohdistuva paine + paikallinen vuotomahdollisuus, joka johtuu pinnan karkeudesta.

Alhaisen lämpötilan ongelma juurikin piilee siinä, että kumi voi olla edelleen "kovaa", mutta ei enää "kimpoavaa". Tämä tekee siitä näyttävän painekestämmältä, vaikka se itse asiassa ei pysty kompensoimaan mikrokolmioiden muutoksia urassa, lämpölaajenemisen kutistumista, paineen vaihteluita, pinnan karheutta ja pieniä välysten muutoksia. Viimeaikaiset O-renkaan alhaisen lämpötilan mallinnus- ja kokeelliset tutkimukset viittaavat myös siihen, että pääasiallinen vuoto alhaisessa lämpötilassa johtuu lämpölaajenemisen kutistumisesta, kimpoamiskyvyn rajoittumasta, jännityksen relaksaatiosta ja valmistustoleransseista.

2. Miksi kumi kovettuu alhaisessa lämpötilassa?

Kumin kimmoisuus johtuu molekyyliketjujen liikekyvystä. Kun lämpötila laskee, ketjuosien liike hidastuu ja aika, jona materiaali muuttuu pehmeäksi ja sitkeäksi, pidentyy, mikä ilmenee makroskooppisesti seuraavasti:

Kimmokerroin nousee, kovuus nousee, venymäprosentti laskee, kimpoamisnopeus laskee ja puristuspalautuminen huononee.

Kun lämpötila laskee jatkuvasti kohti lasimuuttumislämpötilaa, kumi siirtyy asteikollisesti pehmeästä elastomeerista lasimaiseen tilaan. Tällöin materiaali ei enää ilmene pehmeänä elastomeerina, vaan muistuttaa enemmän jäykän kiinteän aineen ominaisuuksia. Alhaisen lämpötilan HNBR-tutkimukset osoittavat, että tiivistepäät, jotka perustuvat alun perin kimmoisuuden palautumiseen kompensoidakseen alhaisen lämpötilan aiheuttamaa pysyvää puristusmuodonmuutosta ja välimatkojen vaihtelua, menettävät tehonsa lähestyttäessä Tg:ta, sillä materiaalin kimmoisuus heikkenee merkittävästi; jo pieni erottuminen riittää vuodon aiheuttamiseen.

Huomioitavaa: kovettuminen ei tarkoita parempaa tiivistystä.

Kiinteällä siirtymäpuristuksella modulin nousu voi lyhyellä aikavälillä parantaa paikallisesti kimmoisuuden palautumista; mutta jos materiaali ei kykene palautumaan muodonmuutoksesta, ei täytä karkeita mikrokolkoja tai irtoaa tiivistepinnasta lämpölaajenemisen takia, todellinen tiivistyskyky itse asiassa heikkenee.

3. Miksi kimmoisuuden palautuminen katoaa alhaisessa lämpötilassa?

Alhaisen lämpötilan kimmoisuuden palautumisen menetys johtuu pääasiassa kolmesta mekanismista.

3.1 Molekulaarisen ketjun liike jäätyy, toipuminen hidastuu

Huoneenlämpötilassa O-renkaan puristuksen jälkeen ketjusegmentit voivat nopeasti sopeutua ja säilyttää kimmoisen tuen. Alhaisessa lämpötilassa ketjusegmenttien liike on rajoitettu, ja materiaalin toipumisprosessi hidastuu huomattavasti. Alhaisen lämpötilan puristuskestävyyden testaus käytetään juuri arvioimaan, kuinka paljon vähemmän kumi pystyy kimmoisesti palautumaan jäätyessään kylmemmäksi; laboratoriotiedot osoittavat selvästi, että alhaisessa lämpötilassa kumi menettää jatkuvasti kimmoisuuttaan, ja sen kyky ylittää aukko toipumisnopeudella heikkenee merkittävästi.

3.2 Kylmässä tilassa puristuskestävyys kasvaa

Paineen aiheuttama pysyvä muodonmuutos ei esiinny ainoastaan korkeassa lämpötilassa vanhenemisen jälkeen. Alhaisessa lämpötilassa O-renkaat voivat myös aiheuttaa "jäähtyneen tilan paineen aiheuttamaa pysyvää muodonmuutosta": ne litistyvät litteiksi ja eivät väliaikaisesti kykene palauttamaan poikkileikkauksensa paksuutta. Alhaisen lämpötilan HNBR-tutkimukset osoittavat, että paineen aiheuttama pysyvä muodonmuutos on tärkeä mittari O-renkaissa ja muissa tiivistyssovelluksissa, ja laskeutumislämpötilan läheisyydessä paineen aiheuttama pysyvä muodonmuutos voi kasvaa merkittävästi, jopa hyvin korkealle tutkimusolosuhteissa.

Tämäntyyppinen alhaisen lämpötilan paineen aiheuttama pysyvä muodonmuutos on joskus kääntynyt: lämpötilan noustessa osa voidaan palauttaa; mutta laitteen kylmässä käyttötilassa se on jo riittänyt aiheuttamaan vuotoja.

3.3 Jännityksen relaksaatio aiheuttaa tiukentumisvoiman laskun

O-renkaat, jotka ovat pitkäaikaisessa puristuksessa urassa, menettävät tiivistysvoimansa ajan myötä; tätä ilmiötä kutsutaan jännitysrelaksaatioksi. Alhaisessa lämpötilassa materiaali kutistuu ja sen palautuminen vaikeutuu; jos samanaikaisesti esiintyy painevaihteluita, yhtäkkisiä välysten muutoksia tai lämpökykliä, kosketusjännityksen turvamarginaali laskee entisestään. Syvämeren hydrauliikkajärjestelmissä tehty O-renkaiden tutkimus osoittaa myös, että alhaisessa lämpötilassa kumimateriaalin tilavuuden kutistuminen ja jännitysrelaksaatio heikentävät tiivistystä jatkuvasti, ja yhtäkkisen välyn laajenemisen turvamarginaali pienenee selvästi.

4. Miksi kaasun vuoto on erityisen todennäköistä alhaisessa lämpötilassa?

Kaasun tiivistys on herkempi kuin nesteen tiivistys, koska kaasun viskositeetti ja pinnanjännitys ovat heikommin rajoittavia tekijöitä; vain hyvin pieni jatkuva mikrokanava riittää vuodon aiheuttamiseen. Alhaisessa lämpötilassa vuotokanavat eivät yleensä ala O-renkaan "kokonaismurtumasta", vaan mikrotiivistysvirheistä tiivistyspinnalla.

Tyypillinen prosessi on seuraavanlainen:

  • Lämpötilan laskuun liittyy O-renkaan ja metalliurakan samanaikainen kutistuminen.
  • Kumien lämpölaajenemiskerroin on yleensä suurempi kuin metallien lämpölaajenemiskerroin, joten todellinen puristusmäärä ja kosketusleveys pienenevät molemmat.
  • Kumin kimmoisuus hidastuu, eikä se pysty kompensoimaan uran mittojen muutosta.
  • Jatkuvia mikrokanavia muodostuu tiivisteen karkeiden huippujen välille.
  • Kaasu vuotaa rajapinnan pitkin.

HNBR-O-renkaan alhaisen lämpötilan kaasuvuodon tutkimuksessa havaittiin, että kun lämpötila laskee materiaalin Tg:n läheisyyteen, ilman vuotonopeus nousee äkisti; tutkijat katsovat pääsyyksi kumin riittämätöntä alhaisen lämpötilan kutistumista ja palautumiskykyä, mikä aiheuttaa tiivisteen irtoamisen vastapinnasta.

Tämä selittää yleisen kenttäilmiön: O-rengas ei ole halkeillut, ei murtunut ja näyttää ulkonäöltään normaalilta; kuitenkin laite vuotaa kaasua kylmässä tilassa, ja vuoto kevenee tai katoaa lämpötilan noustessa.

5. Lasisiirtymä, hauraus ja alhaisen lämpötilan vuoto eivät ole sama käsite

Alhaisessa lämpötilassa tehtävässä tiivistystarkastelussa Tg, TR10, murtumislämpötila ja alhaisen lämpötilan puristusmuodonmuutos pysyvyyttä sekoitetaan usein keskenään, mutta ne kuvaavat eri ongelmia.

Näyttö

Selitys

Merkitsevyys O-rengas-tiivistykselle

Tg, lasimuutoslämpötila

Lämpötila, jossa kumi siirtyy korkeasti kimmoisasta tilasta lasimaiseen tilaan; tämä on ketjusegmenttien liikkuvuuden makroskooppinen, dramaattinen muutosalue, mutta ei suora tiivistysraja

Ei suora tiivistysindikaattori

TR10

Näyte venytetään, jäädytetään ja sen jälkeen tarkastellaan lämpenemisen aikana tapahtuvaa palautumista lähellä alhaista lämpötilaa sekä tiivistystä; tämä on tärkeä indikaattori O-rengas-materiaalin valinnassa alhaisissa lämpötiloissa

Lähellä alhaista lämpötilaa tapahtuva palautumiselästyyden piste

Haurastumislämpötila

Arvioidaan, tuottaaako materiaali murtumaa määritellyn iskun vaikutuksesta; arvioidaan, pystyykö se murtumaan vai ei – tämä ei ole sama asia kuin yksittäinen alhaisen lämpötilan tiivistyskyky

Arvioidaan, pystyykö se murtumaan

Alhaisen lämpötilan aiheuttama pysyvä puristusmuodonmuutos

Arvioidaan, palautuuko O-renkaan paksuus tai poikkileikkaus kylmän puristuksen jälkeen

Lähin kontaktijännitys

Alhaisen lämpötilan tiukkuustesti

Tiukkuustesti todellisessa urassa, paineessa, väliaineessa ja jäähdytysajassa

Lähinnä todellisia käyttöolosuhteita

ASTM D2137:n kumien haurastumistesti keskittyy siihen, näyttääkö materiaali naarmuja tai pinnoituksen halkeamia alhaisen lämpötilan iskussa; tämä indikaattori osoittaa myös, että tällainen standardi soveltuu säädösten ja tutkimus- ja kehitystyön vaatimuksiin, mutta se ei välttämättä edusta materiaalin alinta käyttökelpoista lämpötilaa. ASTM D746 huomauttaa samoin, että sen haurastumislämpötilan testausmenetelmä on tarkoitettu materiaalin haurastumisen arviointiin säädettyjen olosuhteiden alla eikä se välttämättä vastaa materiaalin optimaalista käyttölämpötilaa todellisessa käytössä.

Siksi materiaalin puuttuminen halkeamista ei tarkoita, että se ei varmasti vuota; O-renkaan kylmässä lämpötilassa tapahtuva tiivistysvika ilmenee usein riittämättömän kosketuspaineen muodossa, ei näkyvissä halkeamissa.

5b8a82fc2a9b8ac264fd0ba6783963e.png

6. Miksi TR10 on tärkeämpi kuin "kylmänsietokykyalue"?

TR10 on erinomainen indikaattori alhaisen lämpötilan tiivistysmateriaalin valinnassa. ISO 2921 on standardimenettely vulkanoitun kumimateriaalin alhaisen lämpötilan ominaisuuksien mittaamiseen vetäytymisen avulla, ja sitä käytetään jännityskumien lämpötilan palautumisominaisuuden määrittämiseen.

TR10-testiä tehtäessä kumia venytetään yleensä 25 % tai 50 %, jäädytetään alhaisessa lämpötilassa ja sen jälkeen mitataan lämpötila, jossa se kutistuu 10 %:n verran; mitä alhaisempi tämä lämpötila on, sitä paremmin materiaali säilyttää tietyn joustavan palautumiskyvyn alhaisessa lämpötilassa.

Teknisesti tätä voidaan yleensä ymmärtää seuraavasti:

Mitä alhaisempi TR10-arvo on ja mitä lähempänä tai korkeammalla se on työolosuhteiden alinta lämpötilaa, sitä pienempi on alhaisen lämpötilan vuotovara.

Kokeelliset tiedot näyttävät, että dynaamisissa tai vastaanottavissa O-renkaissa on yleensä keskityttävä tiivistystehoon lähellä TR10:ää; staattisissa ja alhaisia vaatimuksia asettavissa käyttöolosuhteissa tiivistys voi joskus säilyä teknisesti myös TR10:stä 10–15 °C alapuolella, mutta tämä riippuu materiaalista, rakenteesta ja vuodonmittaustestistä. Myös toinen O-rengas-tekninen käsikirja esittää samankaltaisen periaatteen: staattinen tiivistys sallii yleensä noin 10 °C:n laskun TR10:stä alaspäin, kun taas dynaaminen tiivistys tulisi olla mahdollisimman lähellä TR10:ää, ja samalla mediaan liittyvä kutistuminen ja turpoaminen muuttavat todellista rajaa.

7. Korkeapaineiset ja alhaisen lämpötilan työolosuhteet vaativat myös Tg:n / TR10:n siirtymän huomiointia

Korkeapaineisissa kaasu-, öljy-kaasuventtiili-, vetyjärjestelmä-, ilmailuhydrauliikka- ja muissa vastaavissa sovelluksissa ei riitä tarkastella ainoastaan Tg:tä tai TR10:ää normaalipaineessa. Trelleborgin korkeapainemateriaalidata osoittaa, että alhaisessa lämpötilassa ja korkeassa paineessa käytettäessä puristusmateriaalina toimivien elastomeerien reaktio voi aiheuttaa paineen siirtävän polymeerin Tg:n ylöspäin; suunnittelijan on otettava tämä Tg:n poikkeama huomioon suunnitellessa alhaisen lämpötilan ja korkean paineen tiivistimiä.

Tämä tarkoittaa, että materiaali, joka näyttää kelpaavalta normaalipaineessa TR10:n tai Tg:n perusteella, voi korkeapaineisessa kaasuympäristössä menettää joustavuutensa liian varhain. Tämä on erityisen tärkeää alhaisen lämpötilan venttiileissä, korkeapaineisissa kaasulaitteissa, vetylaitteissa ja kaasu- ja öljykaivojen tiivistämisessä.

8. Erilaisten alhaisen lämpötilan vauriomuotojen kenttäilme

8.1 Kylmä vuotaminen, kuumentunut tila ei vuoda

Tämä on tyypillinen alhaisen lämpötilan takaisinmuodon riittämättömyys tai rajapinnan irtoaminen. O-renkaan lämpenemisen jälkeen ketjusegmenttien aktiivisuus palautuu, kosketuspaine ja poikkileikkaus palautuvat hyvin, ja vuotaminen lievenee.

8.2 Kylmäkäynnistysvaiheen kaasutus, paranee käynnin jälkeen ajan myötä

Syy voi olla lämpötilan palautuminen, väliaineen lämpeneminen tai materiaalin hitaasti tapahtuva palautuminen. Jos laitteen on oltava tiukasti tiukka kylmäkäynnistysvaiheessa, tämäntyyppinen materiaali ei kuitenkaan täytä vaatimuksia.

8.3 Pitkäaikainen kylmässä pysäköity laite – kaasutus

Mitä pidempi kylmäsoak-aika, sitä selvemmin ilmenee kiteytyminen, jännityksen rentoutuminen ja puristumisen riittämätön palautuminen. Lyhyen kylmätestin läpäiseminen ei tarkoita, että laite kestää pitkäaikaista ulkopuolista pysäköintiä, lentokoneen korkealla lentämistä tai kylmävarastossa tapahtuvaa pitkäaikaista käyttöä.

8.4 Kaasutus uudelleen alhaisessa lämpötilassa lämpöikävyyden jälkeen

Korkea lämpötila tai väliaineen ikääntyminen aiheuttaa pysyvän puristumismuodonmuutoksen, kovettumisen, kutistumisen tai pehmennysaineen menetyksen; tämän jälkeen alhaisessa lämpötilassa O-renkaan palautumiskyky vähenee, mikä lisää vuotamisen riskiä.

8.5 Dynaaminen tiukkuus – alhainen lämpötila, karheus, kuluminen, vuotaminen

Dynaamiset tiivisteet vaativat paitsi riittävää kosketuspainetta myös alhaista kitkaa ja nopeaa palautumiskykyä. Alhaisessa lämpötilassa materiaali kovettuu, kitka kasvaa, voitelu heikkenee ja tiivistyslipun tai O-renkaan saattaa olla mahdotonta seurata liikkuvaa pinnan muutosta riittävän nopeasti, mikä aiheuttaa epäsäännöllistä vuotamista, hyytymistä, kiertymää tai kulumista.

9. Materiaalin valinta ei voi pelkästään mainita "kylmänsietoisuutta"

Jäähdytykseen, avaruusteknologiaan, ulkotarvikkeisiin ja alhaisen lämpötilan venttiileihin tarkoitetuissa tuotteissa materiaalikuvauksessa tulee jakaa "kylmänsietoisuus" tarkistettaviin mittareihin eikä antaa pelkkää yhtä lämpötila-alueen arvoa.

Suositellut kentät ovat seuraavat:

Kenttä

Suositeltava kuvaus

Alin käyttölämpötila

Ilmoita, onko suositeltava arvo staattisen tiivisteen, dynaamisen tiivisteen, kaasutiivisteen vai nestetiivisteen käyttöolosuhteissa

TR10

Ilmoita testinormi, esim. ASTM D1329/ISO 2921; TR10-arvoa tulisi ensisijaisesti käyttää alhaisen lämpötilan palautumiskyvyn arvioinnissa

Tg

Ilmoita testimenetelmä, esim. DSC tai DMA; selitä, että Tg ei ole ainoa tiivistystä rajoittava kynnysarvo

Haurastumislämpötila

Ilmoita ASTM D2137-, ASTM D746- tai vastaava ISO-menetelmä; käytetään alhaisen lämpötilan vaikutuksesta aiheutuvan iskun avautumismurtuman riskin arviointiin

Alhaisen lämpötilan aiheuttama pysyvä puristusmuodonmuutos

Suositellaan viittausta ISO 815-2 -standardiin tai vastaavaan menetelmään; käytetään dynaamisen palautumiskyvyn arviointiin

Alhaisen lämpötilan vuotoprosentti

Testattu todellisessa urassa, todellisella paineella, todellisella väliaineella ja jäähdytysajalla

Väliaineen vaikutus

Ilmoita, johtavatko jäähdytine, polttoaine, voiteluaine, hydraulinen öljy, CO₂, vety, ilma ja muut väliaineet pullistumiseen, kutistumiseen tai pehmennykseen

Lämpötilan vaihtelun jälkeinen palautuminen

Sovellettavissa ulkoisiin, avaruusteknisiin, kylmävarastoihin sekä venttiilien käynnistys- ja pysäytyskäyttöolosuhteisiin

Ikääntymisen jälkeinen alhaisen lämpötilan suorituskyky

Korkean lämpötilan ikääntyminen ja väliaineen ikääntyminen, jonka jälkeen TR10:n, puristusmuodonmuutoksen ja vuotoprosentin uudelleentestaus

10. Yleisten materiaalien kylmässä käytössä sovellettava valintalogiikka

NBR / kylmässä käytössä soveltuva NBR

NBR:n kylmässä käytössä ilmenevä suorituskyky liittyy läheisesti akryylinitriilipitoisuuteen, koostumukseen ja lisäainejärjestelmään. Kylmässä käytössä soveltuva NBR parantaa kylmässä käytössä ilmenevää pehmeysominaisuutta, mutta yleensä täytyy tehdä kompromisseja öljynkestävyyden, polttoaineiden yhteensopivuuden ja kylmässä käytössä ilmenevän kimmoisuuden välillä. Soveltuu öljyyn, vesi-glykoliin, yleisiin hydraulijärjestelmiin ja jäähdytysliittyviin sovelluksiin; väliaineen yhteensopivuus on varmistettava erikseen.

HNBR

HNBR tarjoaa paremman lämpönsietokyvyn, öljynkestävyyden ja mekaaniset ominaisuudet kuin tavallinen NBR, mutta sen kylmässä käytössä ilmenevä suorituskyky riippuu edelleen voimakkaasti koostumuksesta. Kylmässä käytössä toimivissa korkeapaineisissa tai öljykaasujärjestelmissä ei riitä pelkästään HNBR-materiaalin nimen tarkastelu; vaaditaan TR10-arvoa, kylmässä käytössä ilmenevää puristusmuodonmuutosta ja todellista vuototesta.

EPDM

EPDM-sovellusalueita ovat yleensä vesi, höyry, jäähdytysneste, ulkoinen otsoni ja kylmäkestävät ympäristöt, mutta se ei sovellu useimpiin petroleum-pohjaisiin öljytuotteisiin. Sitä käytetään ulkoisissa laitteissa, jäähdytysvesiputkistoissa ja alhaisen lämpötilan etyleeniglykoolijärjestelmissä; tarkistettava erityisesti kyseisen koostumuksen TR10-arvo ja alhaisen lämpötilan palautumiskyky.

VMQ/silikonikumi

Silikonikumin alhaisen lämpötilan pehmeys on yleensä hyvä, mutta ripsumislujuus, kulumiskestävyys, kaasun läpäisyaste ja öljy-/polttoneuvojen kestävyys voivat olla rajoitteita. Se soveltuu tietyihin alhaisen lämpötilan staattisiin tiivisteensovelluksiin, elintarvikkeisiin, lääketieteellisiin käyttöön ja kuormitettuihin ympäristöihin, mutta ei välttämättä korkeapaineiseen kaasuun tai voimakkaaseen dynaamiseen kulumiseen.

FVMQ/fluorisilikonikumi

Fluorisilikonikumi tarjoaa paremman tasapainon alhaisen lämpötilan joustavuuden ja polttoaineen/öljyn yhteensopivuuden välillä; sitä käytetään yleisesti avaruusteollisuuden polttoaineisiin ja alhaisen lämpötilan öljytuotteiden staattiseen tiivistykseen. Sen mekaaninen lujuus ja kulumiskestävyys vaativat kuitenkin arviointia, eikä sitä voida yksinkertaisesti korvata kaikissa FKM- tai NBR-sovelluksissa.

FKM / alalämpötilan FKM

Tavallinen FKM tunnetaan korkean lämpötilan kestävyydestä, öljyn kestävyydestä ja kemiallisten aineiden kestävyydestä, mutta alalämpötilan kimmoisuus on usein heikko. Alalämpötilan venttiileihin, avaruusteollisuuden polttoaineisiin ja ulkona käytettäviin öljytuotteiden laitteisiin tulisi ensisijaisesti valita alalämpötilan FKM ja vastaavat erikoisformuloinnit sekä tarkistaa TR10-, Tg- ja alalämpötilan puristusmuodonmuutosominaisuudet.

FFKM

FFKM:n etu on erinomainen kemiallinen kestävyys ja korkea lämpötila, mutta monet tavallisista FFKM-materiaaleista ovat heikkoja alalämpötilan kimmoisuudessa. Jos alalämpötilan korkeapaineiset venttiilit tai öljy- ja kaasulaitteet vaativat FFKM:n käyttöä, tulee valita alalämpötilaan soveltuvat FFKM-formuloinnit ja tarkistaa korkeapaineisen alalämpötilan vuotomahdollisuus.

Trelleborgin tiedot osoittavat myös merkittäviä eroja eri FFKM:n alalämpötilaformulointien TR10/Tg-vasteissa korkeassa paineessa.

11. Miten rakenteellinen suunnittelu vähentää alalämpötilan vuotoriskiä?

Materiaali on vain ensimmäinen askel; alhaisen lämpötilan O-renkaat vaativat myös riskienhallintaa uraan ja asennussuunnitteluun perustuen.

Varmista ensin riittävä puristusmäärä lämpötilassa Tmin. On laskettava metalliuran ja kumimateriaalin lämpölaajenemusero; suunnittelua ei voi tehdä pelkästään tavanomaisten mittojen perusteella.

Kiinteät tiivistykset voivat kohtalaisesti lisätä painepuristusta, mutta puristusmäärää ei saa ylittää uran täyttö- tai asennusrajoja. Liian pieni puristusmäärä johtaa tiukentumisen aikaisempaan vuotamiseen; liian suuri puristusmäärä voi aiheuttaa asennusvaurioita, lämpölaajenemisen aiheuttamaa ulospuristumista, kitkan nousua tai pysyvää muodonmuutosta.

Liikkuvia tiukentumia ei saa mielivaltaisesti korottaa puristusmäärällä. Alhaisessa lämpötilassa kitka nousee, ja liian suuri puristusmäärä johtaa käynnistysvastukseen, kulumiseen, kiertymiseen ja epätasaiseen liikkeeseen (crawl).

Neljänneksi on säänneltävä tiukentuspinnan karkeutta ja pyöreyttä. Alhaisessa lämpötilassa kumin kyky täyttää karkeat huippukohdat heikkenee, ja pinnan karkeus vaikuttaa tiukentumisen tiukkuuteen enemmän.

Viides, käytä tarvittaessa vararingoja, tukiringoja tai jousilla energisoituja rakenteita. Korkeapaineisissa, alhaisen lämpötilan olosuhteissa toimivissa kaasutiivistyksissä, jotka perustuvat pelkästään kumimateriaalin omaan kimmoisuuteen, tiivistyksen epäonnistumisen riski on suurempi; luotettavampia vaihtoehtoja voivat olla jousilla energisoitu PTFE-tiiviste, kapseloitu O-renkaus, erikoispoikkileikkauksinen tiiviste tai metallitiiviste.

Kuudes, voiteluvoide on oltava alhaisen lämpötilan kanssa yhteensopiva. Tavallinen voiteluvoide muuttuu viskoosiksi tai jäätyy alhaisessa lämpötilassa, mikä lisää kitkaa ja vaikuttaa liitoksen sovittumiseen; erityisesti alhaisen lämpötilan venttiilejä ja avaruusteknologiaan liittyviä sovelluksia varten on tarkistettava voiteluaineen yhteensopivuus kumin, käytetyn väliaineen ja alhaisimman käyttölämpötilan kanssa.

12. Suositeltava verifiointimenetelmä

Jäähdytyslaitteissa, avaruusteknologiassa, ulkona käytetyissä laitteissa ja alhaisen lämpötilan venttiileissä suositellaan alhaisen lämpötilan verifiointia yhdistettyksi testiksi, ei yksittäiseksi materiaalitestiksi.

Suositeltava testiketju:

  • Materiaalitasolla: Tg, TR10, murtumislämpötila, alhaisen lämpötilan puristusmuodonmuutos.
  • Median taso: tarkista uudelleen mitat, kovuus, TR10 ja puristusvakiomuodonmuutos jääkaasun, öljyn, polttoaineen, ilman, CO₂:n, vedyntai todellisen median upottamisen jälkeen.
  • Rakennetaso: sovitettava todellinen ura, todellinen puristusmäärä ja todellinen pinnankarheus asennetulle O-renkaalle.
  • Käyttöolosuhdetaso: jäähtyminen alimmalle lämpötilalle, riittävä pitämisajassa sen jälkeen kaasutiukkuuden testaus.
  • Kiertotaso: korkean ja matalan lämpötilan vaihtelu, paineen vaihtelu, käynnistys- ja pysäytysvaihtelu, sen jälkeen vuodon uudelleentestaus.
  • Ikääntymistaso: lämpöikääntyminen tai median ikääntyminen, sen jälkeen matalan lämpötilan uudelleentestaus.

Vähimmäisvaatimukset eivät saa olla pelkästään "materiaali, joka kestää −40 °C:n lämpötilaa", vaan niissä on ilmoitettava seuraavaa:

−40 °C:ssa, määritellyssä mediassa, määritellyssä paineessa, määritellyllä jäähtymisaikalla, määritellyllä uralla ja pinnankarheudella vuodonopeus ≤ tavoitearvo; O-rengas ei saa sisältää rakoja, poikkeavia vakiomuodonmuutoksia eikä sen palautumiskyvyn saa heikentyä hyväksyttävästi ennen ja jälkeen testin.