Al diseñar un sello criogénico , el primer paso es determinar el rango de temperatura de funcionamiento del sello.

Normalmente, los sellos criogénicos funcionan por debajo de -65 grados Fahrenheit.

Al diseñar sellos de este nivel (las temperaturas altas rondan los 300 grados Fahrenheit), es necesario comprender qué grado de control de fugas se requiere en el extremo de baja temperatura.

Sin embargo, puede haber una tasa de fuga permitida que permita reducir la resistencia. Cuando se requiere cero fugas, la resistencia en el sistema a menudo aumenta para soportar algún contacto elastomérico con una superficie dinámica. En el caso de los sellos estáticos , los elastómeros abarcan este rango, aunque puede ser necesario aumentar la compresión.

JST normalmente diseña dentro del rango anterior.

Si bien -65°F es extremadamente frío, no se considera criogénico. El nitrógeno líquido a -320 °F (-195 °C) requiere consideraciones especiales sobre el hardware y el material del sello.

Primero, muchos proyectos y aplicaciones no utilizan lubricante en aplicaciones dinámicas. Para mejorar la capacidad de sellado, se requiere un acabado superficial mejor que el promedio.

El acabado de la superficie a menudo retiene lubricidad. Pero sin esto, un acabado liso reduce la fricción, mejora la vida útil, reduce la resistencia y mejora la sellabilidad.

Los sellos estáticos a menudo necesitan tener una tasa de fuga cercana a cero; esto significa que las consideraciones de hardware y las superficies pueden ser aún más importantes. Esto puede significar pulir ranuras, lo que puede resultar muy complicado en algunas aplicaciones.

Materiales de sellado criogénicos

Los materiales elastoméricos pierden su flexibilidad a estas temperaturas extremas, y cuando nos encontramos con temperaturas inferiores a -180°F (-195°C), se pueden utilizar fluoropolímeros modificados, como el PCTFE, que se sabe que funciona a temperaturas tan bajas como -460°. F.

El objetivo es mantener los rellenos en niveles mínimos o nulos. (Los rellenos prolongan la vida útil de estos polímeros). Estos materiales requieren algún tipo de fuerza de resorte para activarlos, ya que tienen muy mala memoria. También requieren un energizador para forzarlos a entrar en contacto con las superficies de contacto.

Tipos de sellos criogénicos

JST diseña con una variedad de tipos de resortes, como voladizos, helicoidales inclinados y helicoidales. También hay una variedad de materiales, como varios grados de acero inoxidable, Hastelloy, Elgiloy e Inconel.

Estos materiales y tipos de resortes permiten una gran flexibilidad para adaptarse a la envolvente de hardware del cliente.

Material de la chaqueta de sellado criogénico

Una consideración final es el acabado superficial mecanizado del material de la camisa del sello.

Muchas de estas aplicaciones criogénicas normalmente no tienen una gran cantidad de movimiento dinámico, por lo que es posible que no sea posible introducirlas. El súper acabado permite que los sellos tengan la mejor oportunidad de sellar nada más sacarlos de la caja.

Algunas aplicaciones típicas en aplicaciones criogénicas incluyen válvulas de oxígeno o nitrógeno líquido. Si se necesita caudal medido, los efectos de la fricción se convierten en un factor muy relevante, ya que los clientes suelen tener espacio limitado y fuerza limitada para abrir y cerrar válvulas.

JST tiene la capacidad de estimar las fuerzas de fricción conociendo las tasas de resorte y el coeficiente de fricción de los materiales con los que sellamos. Tener todas estas piezas en su lugar garantiza que los sellos funcionen bien en condiciones extremas.

Normalmente, se requiere sellar desde 70°Fahrenheit hasta estas temperaturas criogénicas, pero a veces esto debe extenderse a rangos de cientos de grados Fahrenheit. Se debe prestar especial atención a cuánta fuerza del resorte se puede aplicar, ya que demasiada puede causar un flujo frío del polímero, haciendo que el sello no funcione cuando regresa a temperaturas frías.

El sellado criogénico es un acto de equilibrio de muchos factores, como la fuerza del resorte, el acabado de la superficie, la fricción y las fugas permitidas.