Выбор уплотнения клапана: 5 мифов и точные резиновые решения

При выборе материала арматуры приоритетным показателем для большинства предприятий является «диапазон температурной стойкости», но ориентация только на температурную стойкость при игнорировании характеристик среды часто приводит к быстрому старению, коррозии и выходу из строя резиновых изделий. Характеристики термостойкости резиновых материалов должны быть совместимы со средой. Различные среды оказывают на резину сильно разное набухание и эрозию. Даже если термостойкость соответствует требованиям, это все равно может привести к утечке уплотнений из-за несовместимой среды. Например, в области тонкой химии выпускные клапаны фармацевтических промежуточных реакционных сосудов часто необходимо адаптировать к условиям высокой температуры 180°C. Во многих случаях напрямую выбираются обычные уплотнения из фторкаучука (FKM), показатели термостойкости которых полностью соответствуют предъявляемым требованиям. Однако в таких условиях среда часто содержит ацетон в высокой концентрации (сильный полярный растворитель), даже если термостойкость соответствует требованиям, уплотнительные детали все равно склонны к разбуханию - при реальном применении обычные уплотнения FKM подвергаются значительной деформации разбухания уже через 72 часа использования, при этом твердость резко падает с 78 по Шору А до 52, что непосредственно вызывает утечку клапана и приводит к остановке и очистке реакционного сосуда, что влияет на ход производства партий. Мы оптимизировали выбор материала для этих условий и заменили его уплотнениями из перфторэфирного каучука (FFKM), хотя стоимость закупок немного увеличилась, они могут одновременно адаптироваться к ацетоновой среде и высокой температуре 180 ° C, а фактическое непрерывное использование в течение 3 месяцев не выявило отклонений от нормы со значительным улучшением стабильности уплотнения. Ключевые моменты, которых следует избегать: при выборе материалов необходимо четко определить температурный диапазон рабочих условий и состав среды (например, концентрацию кислоты и щелочи, тип растворителя, маслянистые вещества, газовые компоненты и т. д.) и отдать предпочтение прецизионным резиновым материалам с двойной адаптацией «температуростойкость + средняя стойкость». Среди распространенных материалов нитриловый каучук (NBR) подходит для маслянистых сред, но имеет ограниченную термостойкость (от -40°C до 120°C), фторкаучук (FKM) подходит для большинства агрессивных сред и высоких температур, а силиконовый каучук (VMQ) обладает превосходной устойчивостью к высоким и низким температурам, но не подходит для маслянистых веществ. Необходимо точное соответствие исходя из особенностей среды.

Твердость резины часто ошибочно считают «основным показателем эффективности уплотнения», полагая, что чем выше твердость, тем плотнее уплотнение. Однако на самом деле герметизация клапанов зависит от восстановления эластичности резины, то есть способности восстанавливаться до исходного состояния после сжатия, а не просто от твердости. Чрезмерное стремление к твердости может привести к тому, что резиновые изделия потеряют гибкость и не смогут восстановить эластичность, не смогут адаптироваться к малейшим деформациям уплотнительной поверхности клапана, вместо этого вызывая уплотнительные зазоры; в то время как материалы с недостаточной твердостью, но с отличным восстановлением эластичности могут лучше прилегать к уплотнительной поверхности и обеспечивать долгосрочное уплотнение. В таких сценариях, как прецизионные гидрораспределители и пневматические клапаны в гидравлических системах, уплотнение сердечника основано на прецизионных резиновых уплотнениях небольшого размера (например, уплотнение сердечника клапана, уплотнительное кольцо седла клапана), и этот сценарий часто попадает в заблуждение о том, что «сосредотачивается только на твердости и игнорируется восстановление эластичности». Некоторые заказчики, гоняясь за износостойкостью уплотнительной поверхности, предпочитают использовать прецизионные уплотнения из нитрильного каучука (NBR) с твердостью по Шору А 90, полагая, что более высокая твердость позволяет выдерживать удары и трение гидравлического масла. Однако уплотнительные поверхности сердечника и седла клапана прецизионных клапанов чрезвычайно точны, а слишком высокая твердость приведет к недостаточной гибкости уплотнительной детали, неспособной адаптироваться к крошечным смещениям и микроскопическим колебаниям движения сердечника клапана, вместо этого вызывая утечку высокого давления и ускоренный износ уплотнительной детали, влияя на стабильность давления в гидравлической системе. Что касается этой проблемы, мы разработали прецизионное трехкомпонентное резиновое уплотнение из этилен-пропилен-диен-мономера (EPDM) с твердостью 75 по Шору А и степенью эластичности 82%. Оптимизируя формулу, мы повышаем износостойкость, обеспечивая при этом превосходную эластичность и плотное прилегание к точной уплотнительной поверхности. Это уплотнение подходит для гидравлических масляных сред и условий динамического движения сердечника клапана. Срок службы уплотнения в два раза дольше, чем у оригинального уплотнения высокой твердости, и риск утечки отсутствует. Ключевые моменты, которых следует избегать: При выборе необходимо сбалансировать показатели твердости и эластичности. В зависимости от типа клапана (например, задвижка, шаровой клапан, дроссельная заслонка) и давления уплотнения выберите соответствующий диапазон твердости (обычно Шор А 60-85). В то же время уделите приоритетное внимание тестированию ключевых показателей резинового материала, таких как степень эластичности и остаточная деформация при сжатии: чем меньше остаточная деформация при сжатии, тем стабильнее эластичность и тем дольше срок службы уплотнения.

«Чем выше качество материала, тем более гарантированная производительность» — распространенное заблуждение при выборе материала клапана. Многие предприятия слепо приобретают импортные высококачественные резиновые материалы, игнорируя фактические потребности условий труда, что приводит к значительному увеличению затрат, но не к соответствующему улучшению производительности. Высококачественные материалы часто разрабатываются для особых экстремальных условий работы (таких как сверхвысокая температура, сильная коррозия и сверхвысокое давление). Если условия работы мягкие, обычные материалы могут полностью соответствовать требованиям использования. Компоненты клапанов воздушных компрессоров в основном находятся в условиях нормальной температуры и нормального давления, а средой является сухой воздух. Условия труда мягкие, а требования к материалам уплотнений клапанов относительно простые. Однако в некоторых сценариях выбора происходит слепая погоня за импортными высококачественными материалами, выбирая импортные резиновые уплотнения из перфторэфира (FFKM). Стоимость приобретения этих уплотнений в шесть раз превышает стоимость обычных резиновых уплотнений из EPDM. Реальные установочные испытания показывают, что срок службы уплотнений обоих материалов может достигать более 8000 часов в этих рабочих условиях, а производительность практически одинакова. Премия за импортный материал не может принести никакой пользы и приводит к напрасной трате затрат на закупку партий. И наоборот, в сценариях с высокой температурой, высоким давлением и серосодержащими средами, если для контроля затрат выбрано обычное уплотнение из фторкаучука (FKM), уплотнительный компонент выйдет из строя из-за коррозии и старения в течение одного месяца, а последующие простои и затраты на техническое обслуживание будут намного превышать разницу в цене материала. Ключевые моменты, которых следует избегать: Выбирайте материалы исходя из параметров условий работы (температура, давление, среда и требования к сроку службы). Нет необходимости слепо гоняться за высококачественными материалами. Благодаря общению с производителями прецизионных резиновых изделий можно уточнить основные требования к условиям работы и выбрать наиболее экономически эффективное решение по материалу, отвечающее требованиям к производительности. При необходимости можно провести модификацию материала (например, заполнение армирующими веществами, оптимизацию формулы), чтобы обычные материалы адаптировались к конкретным условиям работы, что снижает затраты.

Клапаны широко используются в таких отраслях, как пищевая промышленность, медицина, питьевая вода и электроника. Если при выборе материала игнорируются требования FDA (стандарты материалов, контактирующих с пищевыми продуктами), ROHS (ограничения на использование опасных веществ для электроники и электрооборудования) и REACH, это может привести к тому, что продукт не сможет быть включен в список соответствующих требованиям и даже рискует быть отозванным с рынка. Соблюдение нормативных требований является необходимым условием для материалов уплотнений клапанов, особенно в сфере импорта и экспорта. Компоненты клапанов для установок стерильной холодной воды в молочной промышленности должны строго соответствовать нормам, касающимся материалов, контактирующих с пищевыми продуктами. Некоторые решения ориентированы только на характеристики уплотнения и выбирают обычные резиновые уплотнения, не принимая во внимание соответствие требованиям. Во время сторонних испытаний часто обнаруживаются такие проблемы, как чрезмерное содержание фталатных пластификаторов, которые не соответствуют стандарту FDA 21 CFR Part 177.2600, в результате чего продукт не может пройти приемочные испытания и сталкивается с риском приостановки производства. Мы предоставляем уплотнения из силиконового каучука, соответствующие требованиям этой отрасли, а также полные отчеты о сертификации FDA и документы проверки списка REACH SVHC, чтобы гарантировать, что компоненты уплотнений не выделяют вредные вещества и подходят для стерильных молочных условий, помогая продукту пройти испытания на соответствие требованиям и стабильно внедряться в производство. Советы по предотвращению: В зависимости от отрасли применения клапана четко определите соответствующие нормативные стандарты. При выборе материалов требуйте от производителей прецизионных резиновых изделий предоставления отчетов о тестировании на соответствие (например, о сертификации FDA, отчетах об испытаниях ROHS, отчетах о проверке списка особо опасных веществ REACH (SVHC). В то же время отдавайте предпочтение производителям, имеющим соответствующие производственные возможности, чтобы гарантировать, что материалы, начиная с разработки рецептуры, производственной обработки и заканчивая окончательной доставкой, полностью соответствуют нормативным требованиям на протяжении всего процесса.

Большинство прецизионных клапанов имеют динамические условия работы, такие как возвратно-поступательное движение сердечника клапана и высокочастотное переключение. Однако при выборе материалов уплотнений клапанов зачастую проверяются только статические характеристики уплотнения, прочность на разрыв и другие статические показатели, игнорируя при этом износостойкость, усталостную прочность и устойчивость уплотнения материала при динамических нагрузках, что приводит к быстрому износу и разрушению прецизионных резиновых уплотнений в реальных условиях эксплуатации и выходу из строя уплотнения. Прецизионные уплотнительные компоненты имеют небольшой размер и высокую адаптируемость. Недостатки производительности в динамических условиях эксплуатации будут еще больше увеличиваться, а влияние на общую работу клапана будет более значительным. В случае уплотнения высокочастотного реверсивного клапана гидравлической системы некоторые клиенты выбирают обычные прецизионные уплотнения из силиконовой резины (VMQ) с превосходными статическими характеристиками уплотнения, а испытания на устойчивость к статическому давлению и характеристики уплотнения соответствуют стандарту. Однако после фактической установки из-за возвратно-поступательного движения сердечника клапана 1-2 раза в секунду уплотнительный компонент постоянно подвергается динамическому трению и сжатию, и только через 1000 часов поверхность изнашивается, кромка рвется, что приводит к утечке гидравлического масла и снижению точности реверса системы. Мы оптимизировали формулу и структуру уплотнительного компонента для этих динамических условий эксплуатации, выбрали материалы из фторсиликонового каучука (FVMQ) с высокой усталостной прочностью в сочетании со специальными смазочными покрытиями для улучшения динамической износостойкости и сопротивления разрыву, а фактический срок службы уплотнительного компонента продлен до более чем 5000 часов, полностью адаптируясь к высокочастотным динамическим условиям эксплуатации. Советы по предотвращению: при выборе необходимо объединить параметры динамических рабочих условий клапана (такие как частота движения, метод приложения напряжения, амплитуда трения), дополнить тестирование показателей динамических характеристик материала, включая коэффициент динамического трения, усталостную долговечность, прочность на разрыв и т. д. Для высокочастотных динамических сценариев путем модификации материала (например, добавления износостойких наполнителей), оптимизации структуры уплотняющих компонентов (например, проектирования манжетных уплотнений), добавления защиты от смазки и т. д. динамическая адаптируемость прецизионных резиновых уплотнений может быть увеличена. усовершенствованная, обеспечивающая стабильную работу в длительных динамических условиях эксплуатации.

DOIT Rubber — высокотехнологичное предприятие, специализирующееся на прецизионных резиновых уплотнительных компонентах для глобального здравоохранения, автомобилестроения, электроники и промышленности. Имея сертификат ISO 13485 и более 20 основных патентов, мы преуспеваем в производстве силиконовых уплотнений медицинского класса, уплотнений для внутривенных диафрагм и прокладок для диагностических устройств, соответствующих строгим требованиям, предъявляемым к аксессуарам для оборудования для диагностики in vitro (IVD). В наше портфолио также входят специальные уплотнения для автомобильной электроники, насосов, клапанов и промышленного оборудования, обеспечивающие превосходную биосовместимость, коррозионную стойкость и стабильность. Мы предлагаем услуги OEM/ODM с глобальными возможностями поставок, обслуживая клиентов в Азии, Европе и Америке. Контакт: jack_pan@doitrubber.com; WhatsApp: +86 15976889589