Ao projetar um selo criogênico , o primeiro passo é determinar a faixa de temperatura operacional do selo.

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

Ao projetar vedações desse nível (temperaturas altas 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 permitida que permita a redução do arrasto. Quando se exige vazamento zero, o arrasto no sistema é frequentemente aumentado para suportar algum contato elastomérico com uma superfície dinâmica. No caso de selos estáticos , os elastômeros abrangem essa faixa, embora possa ser necessário maior compressão.

JST normalmente projetos 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 vedação, é necessário um acabamento superficial acima da média.

O acabamento superficial geralmente retém a lubrificação. Mas sem isso, um acabamento liso reduz o atrito, aumenta a vida útil, diminui o arrasto e melhora a selagem.

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

Materiais de vedação criogênica

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 reduzir ao mínimo a quantidade de enchimentos. (Os enchimentos prolongam a vida útil desses polímeros). Esses materiais requerem algum tipo de força de mola para serem ativados, pois têm memória muito fraca. Eles também requerem um energizador para forçá-los a entrar em contato com as superfícies de contato.

Tipos de selos criogênicos

A JST projeta molas em diversos tipos, como cantilever, molas helicoidais e molas chanfradas. Há também uma variedade de materiais, como diversos 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 da capa de vedação criogênica

Uma consideração final é o acabamento da superfície usinada do material do revestimento de vedação.

Muitas dessas aplicações criogênicas normalmente não apresentam grande movimentação dinâmica, portanto, o amaciamento pode não ser possível. O acabamento superfino permite que as vedações tenham a melhor chance de vedação imediatamente após serem retiradas da caixa.

Algumas aplicações típicas em aplicações criogênicas incluem válvulas de oxigênio líquido ou nitrogênio. Se for necessária uma vazão de medição, os efeitos do atrito tornam-se um fator muito relevante, pois os clientes geralmente 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 que as vedações tenham um bom desempenho em condições extremas.

Normalmente, é necessário vedar de 70°F até essas temperaturas criogênicas, mas às vezes isso precisa ser estendido para faixas de centenas de graus Fahrenheit. Deve-se considerar especialmente a quantidade de força da mola que pode ser aplicada, pois o excesso pode causar o fluxo frio do polímero, tornando a vedação inoperante ao retornar a temperaturas frias.

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