1. Hvorfor forkorter kjølemiddel og kjøleolje levetiden til O-ringar

O-ringer i kjølesystem er utsatt for tre effekter samtidig.

Først, mediaoppsvelling eller ekstraksjon. Små kjølemolekyl går inn i gummiettet, og fører til endringar i vekt, volum, hardheit, strekkstyrke og forlenging; kjøleolje kan også gå inn i gummiet og trekke ut plastifiseringsmidlar og tilsetningar, noko som fører til at materialet først blir mykare og deretter hardare, eller krympar når kjølemiddelet ikkje lenger er i bruk. Chemours R134a-data peikar eksplisitt på at oppsvelling, tap av plastifiseringsmidlar og endringar i mekaniske eigenskapar ikkje bør vurderast ut frå eitt enkelt kjølemiddel, sidan ingen einaste gummi-gruppe dekkjer alle erstatningskjølemiddel.

Andre, dårleg termisk syklus, lågtemperatur-rebounding og kompresjonssett-feil. Kald-, evaporator- og sugesideapplikasjonar krev låg kompresjonssett; kompressor-, avgass- og varmepumpe-høgtemperaturtilfelle krev òg låg kompresjonssett. Grad av O-ring langvarig kompresjon kan ikke grunnleggende gjenopprette tetningskraften; jo større verdien er, jo lettere går tetningskraften tapt.

Tredje: risiko for trykkssyklus og rask dekomprimering. HFC/HFO-systemer fokuserer hovedsakelig på løselighet, permeasjon og kompresjonssett; CO₂/R744-systemer må også ta hensyn til skade fra rask dekomprimering – CO₂-molekyler trenger inn i gummi under høyt trykk, og rask trykkfrigivelse kan føre til at gummi blærer opp internt, sprekker eller til og med får O-ringene til å sprunge.

2. Valg av materialer etter kjølemiddelsystem først

A. R134a / HFC + PAG eller POE: Hovedscenarioet for bilklimaanlegg og tradisjonell kjøling

R134a brukes vanligvis sammen med PAG-olje i bilklimaanlegg og med POE-olje i kjøleskap, kompressorer og utstyr for delbelastning. For O-ringene må materialet verifiseres samtidig for kompatibilitet med HFC-kjølemiddel, PAG/POE-olje, termisk aldring, kompresjonsett og installasjonstap. Ifølge Chemours må kompatibiliteten mellom R134a og gummi, metall og elastomerer verifiseres spesifikt for hvert prosjekt; løseligheten av POE-olje i HFC-134a angis vanligvis av kompressor- eller utstyrs-OEM via testing.

Anbefalte bruksområder:

I Parker i 's O-Ring Handbook er CR-materialer merket som vanligvis brukt for R134a eller R22 og lignende kjølemidler, med typisk statisk temperaturområde fra –40 til 100 °C; HNBR-temperaturområdet er ofte fra –35 til 150 °C; standardgrader av NBR ligger for det meste mellom –35 og 100 °C; EPDM er vanligvis egnet fra –50 til 150 °C. Dette temperaturlagret forklarer: NBR kan være billig, men ved langvarige krav i bilens klimaanlegg – høy temperatur, oksygen og kompresjon – bør det ikke brukes som standardvalg.

B. R1234yf / HFO + PAG eller POE: Elbiler, personbilers klimaanlegg, varmepumpesystemer

R1234yf er et HFO-kjølemiddel og har blitt en viktig erstatningsretning for bilklimaanlegg. Chemours’ data angir Opteon YF som R-1234yf/HFO-1234yf; det er klassifisert som A2L i henhold til ASHRAE- og ISO 817-sikkerhetsgrader: Det likner R134a i ytelse og driftsegenskaper, men det må brukes spesialformulert PAG- eller POE-olje beregnet spesifikt for R1234yf, og det kan ikke behandles som en enkel oppgraderingsersättning.

Når det gjelder materialkompatibilitet, viste Chemours’ fastspennings-testdata for elastomerer ved 100 °C i to uker, sammenligning av R1234yf og R134a, at HNBR hadde større vektforskjell ved innvirkning av R134a, mens vektforskjellen var mindre ved innvirkning av HFO-1234yf; EPDM viste tydelig større vektforskjell enn HNBR, NBR, EPDM og CR-typematerialer. Viton® var sterkest, men ulike produsenter og fremstillingsprosesser kan gi ulike resultater, så materialet bør leveres av materialleverandørene.

Anbefalinger for valg:

Merk: R134a-systemet kan ikke enkelt byttes ut mot R1234yf, og R1234yf kan ikke blandes inn i R134a. Chemours angir eksplisitt at R1234yf-systemer har unike tilkoblingsdeler; blanding av kjølemidler regnes som krysskontaminering, og systemkomponenter er utformet for et spesifikt kjølemiddel.

C. HFC/HFO-blandet kjølemiddel + POE/PVE: varmepumper, kommersiell kjøling, kjøleinstallasjoner

Varmepumper og kommersiell kjøleutstyr bruker vanligvis HFC-, HFO- eller HFC/HFO-blandede kjølemidler, med produkter som for det meste bruker POE-, PVE- eller spesialblandede oljer. Her kan ikke materialekonklusjoner for R134a eller R1234yf direkte overføres til R410A-, R32-, R454B-, R513A- og R1234ze-systemer, fordi polaritet, damptrykk, driftstemperatur samt løselighet mellom olje og kjølemiddel og additivpakker alle er ulike.

Førstevalgslogikk:

Formålet med ASHRAE-standard 97 er å vurdere kompatibiliteten mellom tettningsmaterialer og materialer i kjølesystemer ved hjelp av tester i forsegla glassrør; røret inneholder kjølemiddel, smøremiddel og testmaterialer forsegla i et glassrør, og åpnes vanligvis etter lagring for aldringsanalyse, deretter kvalitativ eller kvantitativ analyse utføres for å vurdere kompatibilitet eller kjemisk stabilitet.

D. CO₂ / R744 + PAG, POE eller PAO: Høytrykksvarmepumpe, kommersiell kjøling, bilvarmepumpe

CO₂/R744 er en annen kategori problem. Den kjemiske korrosiviteten er ikke nødvendigvis sterk, men trykket, permeasjonen og risikoen for eksplosiv dekomprimering er svært høye. Parkers data om tettningsmaterialer for CO₂-klimaanlegg viser at driftstrykket i R744-systemer sammenlignet med R134a er betydelig høyere; R744-driftstrykk kan nå 150–160 bar, og temperaturen kan nå 180 °C; valg av myke tettningsmaterialer må fokusere på motstand mot eksplosiv dekomprimering.

Materialer som Parker oppfører for CO₂-klimaanlegg-tetting inkluderer EPDM, FKM, HNBR og EPDM/BIIR, og understreker at disse materialene må ha et temperaturområde fra –55 til +200 °C, være egnet for PAG/PAO/POE-olje, ha lav permeasjon og utmerket motstand mot eksplosiv dekomprimering.

Anbefalinger for R744-valg:

CO₂/R744 kan ikke bruke vanlige bil-AC-O-ring-erstatninger. Selv om materialebetegnelsen er den samme – HNBR eller EPDM – må det likevel skilles mellom om det er en R744-spesifikk lavpermeabilitetsformulering med beskyttelse mot eksplosiv dekomprimering.

3. Hvordan sammenlignes materialene

HNBR: Hovedvalget for bilens klimaanlegg

HNBRs fordel er god oljebestandighet, varmebestandighet, mekanisk styrke og kompresjonsett i kombinasjon. For R134a-, R1234yf-, PAG- og POE-oljesystemer er HNBR vanligvis det foretrukne materialet for O-ringene i bilens klimaanlegg, statiske tetninger i kompressoren og tetninger i kontrollventiler. Parker-data viser at flere HNBR-kvaliteter dekker temperaturområdet fra –35 °C/–40 °C til 150 °C, og noen kvaliteter med lavtemperaturytelse er spesielt merket for bruk i lavtemperaturmiljøer.

Brukes i: bilens klimaanlegg, R134a/R1234yf-rørledninger, statiske tetninger i kompressoren, deler av varmepumpesystemer.

Merk: HNBRs ACN-innhold, hydrogeneringsgrad, tverrbindingsystem og fyllstoffsystem vil påvirke lavtemperaturtilbakeføring, oppsvelling og kompresjonsett betydelig.

EPDM: God lavtemperaturytelse, ozonbestandighet og termisk aldrende, men oljebestandigheten må bekreftes.

EPDM har gode ytelse ved lågt temperatur, ozonmotstand, og er svært god til å bli eldri ved termisk bruk. I samanlikna med R134a/R1234yf frå Chemours er viktudvekslinga relativt liten. EPDM er ikkje egentleg egnet for alle oljetyper, særleg R744-dedikert "EPDM resistent mot alle PAG/POE/tilsett kjølemiddel" som treng spesiell formulering. EPDM eller EPDM/BIIR dedikert til R744 kan vera kandidater for CO2-høgdrykkesystem, men må vurderast for kvar tilfelle.

FKM: Høytemperaturbestandig, låg permeasjon, men ikkje R134a/R1234yf universelt materiale

Fordelen med FKM er høgt temperatur, aldringsmotstand, låg gassein og stor kjemisk kompatibilitet. Parker-dataklassi merkte som gjeldande for høgt temperatur, varm olje, aromatisk løysar og brei kjemisk miljø, i Chemours' R1234yf/R134a fast-depression elastomer

Derfor bør FKM i kjølesystemer tilsvare et spesifikt merke og en spesifikk medieverifikasjon, og bør ikke forstås som «FKM er high-end, så det kan brukes med alle kjølemidler.»

NBR: Lav kostnad, men ikke anbefalt som standardvalg for langvarig bilklimaanlegg

NBR er billig, har god motstand mot mineralolje og en viss produktstabilitet, men miljøstabiliteten når det gjelder varmebestandighet, ozonbestandighet og langvarig kompresjonssetting er generelt svakere enn HNBR. Parkers diagram viser at det vanlige temperaturområdet for NBR er hovedsakelig –35 til 100 °C. Det kan brukes i kostnadskritiske situasjoner med lave krav til temperatur og trykk, men anbefales ikke som standardvalg for R1234yf-bilklimaanlegg, varmepumper eller områder med høy temperatur i kompressorer.

CR: Tradisjonelle kjølemidler kan brukes, men høytemperaturkapasiteten er begrenset

CR/kloropren-gummi har en lang historie med bruk i tradisjonelle kjølemidler; Parkers diagrammer angir også at CR ofte brukes med R134a eller R22, med en typisk øvre temperaturgrense på ca. 100 °C. For moderne bilklimaanlegg og høytemperatur-varmepumper er CR ofte ikke lenger den foretrukne løsningen.

VMQ/FVMQ: God lavtemperaturytelse, men høy trykk- og permeasjonskontroll kreves

Silikon-gummi og fluorosilikon-gummi har lav elastisitet ved lave temperaturer og er egnet for noen statiske tetninger ved lave temperaturer. Men deres mekaniske styrke, revbestandighet, gasspermeasjon og motstand mot ekstrusjon under høyt trykk er vanligvis dårligere. Når de brukes i kjølemiddelsystemer, bør de begrenses til statiske tetninger med lav belastning, og full lekkasjetesting samt termisk syklusverifisering må utføres.

4. Utforming kan ikke kun baseres på materialebytte

Feil på O-ring i kjølesystemer skyldes ofte ikke bare materialet, men en kombinasjon av materiale, spor og prosess.

Svellingstoleranse. Parker Handbook peker på at statisk tettningsmediums svelling på 25–30 % i volum er noen ganger akseptabel, men dynamisk tettningsmediums svelling bør vanligvis ikke overstige 10 %; overdreven svelling øker risikoen for utpressing når kompresjonen reduseres.

Mot utpressing. Høytrykk, kompressor og CO₂/R744-systemer må redusere utpressingsklaringen og bruke støtteringeringer ved behov; høy trykk presser O-ring mot klaringen på lavtrykkssiden, noe som fører til utpressing, og støtteringeringer kan redusere denne risikoen.

Hardhetsvalg. 70A brukes vanligvis for generelle statiske tetninger og bilens AC-rørforbindelser; 80A brukes ved høyere trykk eller strengere monteringskrav; 90A brukes vanligvis for CO₂/R744, høytrykkskompressor eller der motutpressing kreves, men kuldebestandig fjærkraft og tetningsevne ved montering kan avta.

Verifikasjon ved lav temperatur. Kan ikke bare se på «-40 °C» på materiellarket. Bilens varmepumper og test av kjøling ved lave temperaturer må verifisere TR10, kompresjonsrebound ved lave temperaturer, lekkasje ved kald oppstart og lekkasje ved termisk syklus; gummi blir hardt ved lave temperaturer, ufullstendig kompresjon – lekkasje oppstår oftest ved øyeblikket for kald oppstart etter parkering.

Overflate og montering. O-ringene på rørforbindelser opplever ofte skjæring, vriving, tørr montering og friksjonsproblemer under installasjon. Kantede overflater, overflategrovhetsnivå, monteringsfett og kompatibilitet med kjølemiddel må kontrolleres; R1234yf- og CO₂-systemer bør også unngå oljeprodukter som kan forurene eller påvirke lekkasjedeteksjon.

5. Anbefalt verifikasjonsprosess

Valg av O-ring for kjølemiddel og kjøleolje anbefales å omfatte minst fire kategorier av verifikasjon:

ASTM D471 omfatter endringer i gummis kvalitet, volum, hardhet, strekkstyrke og forlengelse etter nedsenkning i væske, og er den grunnleggende metoden for å vurdere kompatibilitet med kjøleolje. Men kjølemiddelet i seg selv er ikke den eneste relevante væsken, og testing bør utføres sammen med test av trykkbelastet kjølemidde/olje-kombinasjon. Trelleborg påpeker også at kompatibilitets-tabeller bygger på offentlig data og laboratorietesting, og kortvarig testing ved romtemperatur kan ikke fullt ut representere feltforholdene; brukere bør bekrefte resultatene gjennom faktisk anvendelsestesting.

CO₂/R744-høytrykkssystemer bør også inkludere RGD/AED-test for eksplosiv dekomprimering. ISO 23936-2 og NORSOK M710 angår godkjenning av ikke-metalliske materialer, der NORSOK M710, vedlegg B, nettopp er rask gassdekomprimeringstest, også kalt eksplosiv dekomprimeringstest.

6. Anbefalinger for valg rettet mot kunder

Bil-AC-kunder

O-ring for rørforbindelser for R134a eller R1234yf, med prioritet på HNBR 70A/80A; forbindelser på høytrykkssiden og kompressorforbindelser kan vurdere HNBR 80A/90A. For varmepumper i nye energibiler og elektriske kompressorer må POE- eller spesialutviklet PAG-olje verifiseres separat, og det skal ikke bare baseres på erfaringer fra bensinbiler med R134a/PAG.

Varmepumpekunder

Utfordringen med varmepumpesystemer er et bredt temperaturområde mellom høy og lav temperatur, som krever samtidig lavtemperaturtilbakeføring på sugesiden og høytemperaturkomprimering på utblåsningssiden. Det anbefales å gi prioritet til vurdering av lavtemperatur-HNBR, EPDM og erfarne FKM-materialer, og ikke bare anbefale valg basert på vanlige media-kompatibilitets-tabeller.

Kompressor-kunder

Fokuset for kompressortetninger er høytemperaturkjøleolje, løselighet i kjølemiddel, trykkpuls og langvarig kompresjonsett. HNBR er et vanlig valg; i høytemperatursonen kan spesiell FKM vurderes, men det må verifiseres i faktisk kjøleolje og kjølemiddel. CO₂-kompressorer må utformes i henhold til R744-høytrykktetningslogikk.

Kunder av CO₂/R744-kjøleanlegg

Gi prioritet til å kreve at leverandøren leverer data om R744/CO₂-spesifikke formuleringer, inkludert motstand mot eksplosiv dekomprimering, lav permeabilitet, trykkcykling, god gjenoppretting ved lave temperaturer og kompatibilitet med PAG/POE/PAO-olje. Vanlige HNBR-, EPDM- og FKM-materialebetegnelser er ikke tilstrekkelig dokumentasjon.

7. Felt som må bekreftes i innkjøps- eller teknisk kommunikasjon

Når du ber tetningsdellleverandører om tilbud, må du minst oppgi følgende informasjon:

8. De vanligste feilene

Feil én: Å bare vurdere kjølemiddel, ikke kjøleolje. PAG-, POE-, PAO- og PVE-oljers svellingsegenskaper og egenskaper ved lave temperaturer varierer; oljen påvirker ofte gummisvelling og -hårdning mer enn kjølemiddelet.

Feil to: Å bruke erfaringer med R134a direkte på R1234yf. Ytelsen til R1234yf er lik R134a, men systemet, oljen, A2L-sikkerhetskravene og servicegrensesnittet er alle ulike; materialer må også verifiseres separat for bruk med R1234yf og den angitte oljen.

Feil tre: Å tro at FKM alltid er bedre enn HNBR. FKM har fordeler ved høy temperatur og lav permeabilitet, men i valgtestene for R134a/R1234yf er ikke vektforkjellen for Viton® nødvendigvis den minste; spesifikk sammensetning og faktiske tester må sjekkes.

Feil fire: Å velge CO₂/R744 utelukkende basert på kjemisk kompatibilitet. Hovedrisikoen med R744 er høyt trykk, permeabilitet, rask dekomprimering, motstand mot ekstrusjon og tilbakeføring ved lave temperaturer; vanlige kjølemiddelkompatibilitets-tabeller er ikke tilstrekkelige.

Feil fem: Å betrakte farge som bevis på materiale. Grønne O-ringar er vanlege i bilens AC-system med HNBR, men farge er ikkje bevis på materiale; materialeklasse, batch, hardhet, testrapport og anvendelsesverifikasjon må sjekkast.