Ao projetar uma vedação criogênica , o primeiro passo é determinar a faixa de temperatura operacional da vedação.

Normalmente, as vedações criogênicas operam abaixo de -65 graus Fahrenheit.

Ao projetar vedações deste nível (altas temperaturas estão em torno de 300 graus Fahrenheit), é necessário entender qual grau de controle de vazamento é necessário na extremidade de baixa temperatura.

No entanto, pode haver uma taxa de vazamento admissível que permita um arrasto reduzido. Ao exigir vazamento zero, o arrasto no sistema é frequentemente aumentado para suportar algum contato elastomérico com uma superfície dinâmica. No caso de vedações estáticas , os elastômeros abrangem essa faixa, embora possa ser necessário aumentar a compressão.

JST normalmente projeta dentro da faixa acima.

Embora -65°F seja extremamente frio, não é considerado criogênico. O nitrogênio líquido a -320°F (-195°C) requer considerações especiais sobre hardware e material de vedação.

Primeiro, muitos projetos e aplicações não utilizam lubrificante em aplicações dinâmicas. Para melhorar a capacidade de vedação, é necessário um acabamento superficial melhor que a média.

O acabamento superficial geralmente contém lubricidade. Mas sem isso, um acabamento liso reduz o atrito, melhora a vida útil, diminui o arrasto e melhora a vedação.

As vedações estáticas geralmente precisam ter uma taxa de vazamento próxima de zero; isso significa que considerações de hardware e superfícies podem ser ainda mais importantes. Isso pode significar o polimento de ranhuras, o que pode ser muito desafiador em algumas aplicações.

Materiais de vedação criogênicos

Os materiais elastoméricos perdem sua flexibilidade nessas temperaturas extremas, e quando encontramos temperaturas abaixo de -180°F (-195°C), fluoropolímeros modificados podem ser usados, como o PCTFE, que é conhecido por operar em temperaturas tão baixas quanto -460° F.

O objetivo é manter os enchimentos de muito pouco ou nenhum. (Os enchimentos prolongam a vida útil desses polímeros). Esses materiais requerem algum tipo de força de mola para ativá-los, pois possuem memória muito fraca. Eles também exigem um energizador para forçá-los a entrar em contato com as superfícies de contato.

Tipos de selos criogênicos

A JST projeta com uma variedade de tipos de molas, como cantilever, bobina inclinada e helicoidal. Há também uma variedade de materiais, como vários tipos de aço inoxidável, Hastelloy, Elgiloy e Inconel.

Esses materiais e tipos de molas permitem uma grande flexibilidade na adaptação ao envelope de hardware do cliente.

Material de revestimento de vedação criogênica

Uma consideração final é o acabamento superficial usinado do material da camisa de vedação.

Muitas dessas aplicações criogênicas normalmente não possuem grande quantidade de movimento dinâmico, portanto, o arrombamento pode não ser possível. O super acabamento permite que as vedações tenham a melhor chance de vedar assim que saem da caixa.

Algumas aplicações típicas em aplicações criogênicas incluem válvulas de oxigênio líquido ou nitrogênio. Se o fluxo do medidor for necessário, os efeitos do atrito tornam-se um fator muito relevante, pois os clientes muitas vezes têm espaço e força limitados para abrir e fechar válvulas.

A JST tem a capacidade de estimar as forças de atrito conhecendo as taxas de mola e o coeficiente de atrito dos materiais com os quais vedamos. Ter todas essas peças no lugar garante um bom desempenho das vedações em condições extremas.

Normalmente, é necessário vedar de 70°Fahrenheit até essas temperaturas criogênicas, mas às vezes isso deve ser estendido para faixas de 100 graus Fahrenheit. Deve-se dar atenção especial à quantidade de força da mola que pode ser aplicada, pois muita força pode causar fluxo frio do polímero, tornando a vedação inoperante quando retorna a temperaturas frias.

A vedação criogênica é um ato de equilíbrio de muitos fatores, como força da mola, acabamento superficial, atrito e vazamento permitido.