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 admisible que permita una menor resistencia. Cuando se requiere cero fugas, la resistencia en el sistema suele aumentarse para favorecer el contacto elastomérico con una superficie dinámica. En el caso de sellos estáticos Los elastómeros abarcan este rango, aunque puede ser necesario aumentar la compresión.

JST Normalmente diseños dentro del rango anterior.

Aunque -65 °F es extremadamente frío, no se considera criogénico. El nitrógeno líquido a -320 °F (-195 °C) requiere consideraciones especiales en cuanto a hardware y material de sellado.

En primer lugar, muchos proyectos y aplicaciones no utilizan lubricante en aplicaciones dinámicas. Para mejorar la capacidad de sellado, se requiere un acabado superficial superior al promedio.

El acabado superficial suele conservar la lubricidad. Sin embargo, sin ella, un acabado liso reduce la fricción, prolonga la vida útil, disminuye la resistencia y mejora la sellabilidad.

Los sellos estáticos suelen requerir una tasa de fugas casi nula; esto significa que las consideraciones sobre el hardware y las superficies pueden ser aún más importantes. Esto puede implicar el pulido de ranuras, lo cual puede ser muy difícil en algunas aplicaciones.

Materiales de sellado criogénico

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

El objetivo es mantener la cantidad de rellenos entre mínima y nula. (Los rellenos prolongan la vida útil de estos polímeros). Estos materiales requieren algún tipo de fuerza elástica para activarse, ya que tienen muy poca memoria. También requieren un energizador para forzar su contacto con las superficies de contacto.

Tipos de sellos criogénicos

JST diseña resortes con diversos tipos de resortes, como voladizos, de bobina inclinada y helicoidales. También están disponibles en diversos materiales, como acero inoxidable de diversos grados, Hastelloy, Elgiloy e Inconel.

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

Material de la camisa de sellado criogénico

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

Muchas de estas aplicaciones criogénicas no suelen presentar un alto grado de movimiento dinámico, por lo que el rodaje podría no ser posible. El acabado Super Finish permite que los sellos tengan la mejor probabilidad de sellado desde el primer momento.

Algunas aplicaciones típicas en aplicaciones criogénicas incluyen el valvulado de oxígeno líquido o nitrógeno. Si se requiere medir el caudal, los efectos de la fricción se convierten en un factor muy relevante, ya que los clientes suelen tener espacio y fuerza limitados para abrir y cerrar las válvulas.

JST puede estimar las fuerzas de fricción conociendo las tasas de elasticidad y el coeficiente de fricción de los materiales que sellamos. Contar con todos estos elementos en su lugar garantiza el buen rendimiento de los sellos en condiciones extremas.

Normalmente, se requiere sellar desde 70 °F hasta estas temperaturas criogénicas, pero a veces esto debe extenderse a rangos de cientos de grados Fahrenheit. Se debe prestar especial atención a la fuerza del resorte que se puede aplicar, ya que un exceso puede causar flujo de frío del polímero, inutilizando el sello al volver a temperaturas frías.

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