Kuumust kindlalt taluv kummist mutter: Rakendused tööstusahjudes

Miks kuumustkindlad kaugummist mutrid lähevad katki, kui materjali valik on ebaõige

Termiline koormus ja tihendi purunemine ahjuukse ja flangi ühendustes

Kui tööstusahjud läbivad pidevalt kuumutamistsükleid, kannatavad kummist tihendid aja jooksul suurt koormust. Me räägime temperatuuride tõusust toatemperatuurilt üle 260 kraadi Celsiuse ja seejärel korduvast jahtumisest. Uuringute kohaselt hakkavad selliste tihendite pinnale tekkinema mikrokraadrid juba poole aastaga. Kõige sagedamini algavad need kriimustused kohtades, kus rõhk kontsentreerub, eriti siis, kui kuumutamisel metall- ja kummist osade paisumine ei ole kooskõlastatud. Milline on tulemus? Flantside vahele paigaldatud tihendi tihedus väheneb. Soojus hakkab lekkima, mille tagajärjel ahju töö efektiivsus langeb (efektiivsus langes 12–18%), ja tehase operaatrite jaoks muutub ohutus suuremaks murespärgiks.

Kompressioonikindluse degradatsioon üle 150°C: kuidas see kompromiteerib kummist tihendite pikaajalist terviklikkust

Pidev töö üle 150°C viib pöördumatuks polümeerahela lagunemiseks, mida tuntakse kui tihendi kompressioonikomplekti, mis põhjustab elastsuse püsivat kadu. Temperatuuril 200°C kaotavad standardelastomeerid 500 töötunniga (vastavalt ASTM D395 testimisele) 40–60% tagasipõrkamisvastupidavust. See deformatsioon tekitab ebakindlaid tihenduspindu, mis võimaldavad:

• Kumulatiivne soojuskaotus (>15% energiakaotus)
• Asendussageduse kolmekordistumine
• Saatjate sisenemine toiduohutusnõuetega keskkondades
  Kuna degradatsioon edeneb nähtamatult, peab materjali valik arvestama pikaajalist toime, mitte ainult maksimaalse temperatuuri taluvust.

Oluliste kummist tihendplaatide võrdlus tööstusahjude rakendustes

Silikoonkummist tihendid: Kõrge paindlikkus ja ajutine stabiilsus kuni 300°C

Silikoonist kummist tihnikud taluvad väga hästi ahjus toimuvaid kuumutamise ja jahutamise tsükleid. Silikooni keemiline struktuur säilitab paindlikkuse isegi siis, kui temperatuur langeb kuni -60 kraadini Celsiuse järgi ning ajutiselt tõuseb kuni umbes 300 kraadini Celsiuse järgi. See tähendab, et uksed jäävad korralikult tihedaks ka pärast paljusid kuumutamis- ja jahutamistsükleid. Testimine näitab, et eksponeerimise järel 200 kraadile Celsiuse järgi kaotab silikoon vastavalt ASTM standarditele kujuainest ainult umbes 15%, mis tähendab, et see vastupidavam püsivale kokkusurumisele võrreldes teiste materjalidega. Siiski on üks aga: kui need tihnikud viibivad liiga kaua aurus temperatuuril üle 150 kraadi Celsiuse, hakkavad nad keemiliselt lagunema. See muutub suureks probleemiks keskkondades, kus regulaarselt tuleb steriliseerida või puhastada kõrge niiskusesisaldusega meetoditega.

Viton® (FKM) kummist tihnikud: keemiline vastupanu ja pidev töötemperatuur 204°C (400°F)

Kui on tegemist kõrgete temperatuuride ja agressiivsete keemiliste ainete kohtumisega, siis eristuvad Viton® fluoropolimeerist mutrid konkurentidest. Materjali unikaalne fluor-veiniksidest sidumine võimaldab tal püsivalt töötada isegi 204°C juures, ei lagune ega halvene naelte, mitmesuguste hapetega, lahustite ja need tüütud katalüütiliste gaaside mõjul. Võtke näiteks katalüütilised ahjud. Pärast 1000 tundi sellistes happelistes tingimustes säilitavad need mutrid endiselt umbes 90% oma esialgsest tõmbetugevusest. See on ligikaudu kolm korda parem kui tavaliselt silikooniga, nagu näitab DuPonti tehniline dokumentatsioon. Tööstuslikel rakendustel, nagu metallide lõtkutamise ahjud, mis regulaarselt kokku puutuvad külmutusnaftaaurude ja rõhuga auruga, ei saa selle materjali vastupidavust tänapäeval turul olevate teiste materjalidega üldse võrrelda.

EPDM-gumi mutrid: Majanduslikud ainult alla 150°C – pikaajalise kütteahju kasutuse korral tekib oht termilisele oksüdatsioonile

EPDM-tihendid sobivad majanduslikult hästi tihendusrakendustesse, kuid ainult siis, kui temperatuurid jäävad alla umbes 150 kraadi Celsiuse. Nende vastupanu osoonile ja aurule tuleneb nende küllastunud keemilisest struktuurist, kuigi nad hakkavad lagunema kiiresti, kui temperatuur ületab selle piiri. Vastavalt 2023. aasta Rubber Worldi uuringule kaotavad need tihendid rohkem kui 40 protsenti oma elastsest omadusest pärast ligikaudu 500 töötunniga temperatuuridel, mis ületavad 160 kraadi Celsiuse. See vananemine viib pinnal pragu tekkeni ja lõpuks ebaõnnestuvad tihendid seal, kus kuumtakistus on oluline, näiteks kondiitriküpste ahjudes. Kõrvalkomponentide jaoks, nagu ventilatsioonitorude ühendused, sobib EPDM endiselt hästi. Siiski võib seda kasutades peamise tihendi materjalina ahjuteppadel või flangidel tekkida tulevikus probleeme.

Kummist tihendite spetsifikatsioonide sobivus reaalsetele tööstusahjude keskkondadele

Toidu töötlemise ahjud: FDA nõuetele vastav hermeetiline ja vaakumtihedus kindlustavad silikoonikaummürikad

Silikoonikahelemed vastavad FDA 21 CFR 177.2600 standarditele toiduga kokkupuutuvate materjalide kohta, mistõttu sobivad need hästi kasutamiseks näiteks tööstusahjus küpsetamisel, praadimisel ja vaakumpakendites. Need kahelemed suudavad taluda lühiajalisi aurupuhastusprotsesse temperatuurini kuni 150 kraadi Celsiusega, ilma et vabaneksid ohtlikud ained. Eriliselt silmatorkav on nende võime säilitada kuju pikka aega. Püsides 168 tundi järjest 177 kraadi Celsiuse juures, näitavad nad tihenemist vaid umbes 15%. See omadus tähendab, et need säilitavad õige rõhu isegi pärast ahjukapisidest mitmekümneid tuhandeid kordi avamist ja sulgemist. Tootjatele, kes töötlevad lihatoodete või küpsetiste valmistamisel, on see stabiilsus täiesti oluline, sest see aitab säilitada korrektse vaakumtiheduse ning hoida ära soovimatute mikroobide sattumist pakendisse tootmisprotsessi vältel.

Metallide õhutamise ja katalüütilised ahjud: Viton®-gummid tihendid, mis vastuvad aurule, õliaurudele ja hapukatele gaasidele

Viton® (FKM) tihendid suudavad töötada pidevalt umbes 204°C juures rasketes termilistes töötingimustes. Need tihendid suhtuvad hästi probleemidesse, nagu paisumine või kõvendamine, mida põhjustab kinnitava õli aerosool, happeline suits, ning tugevad aurupihustid, mida tihti esineb alumiiniumi õhutamisel ja heitgaaside töötlemisel. Pärast umbes 1000 tundi kestnud paigalseisundit temperatuuridel kuni 230°C säilitavad need tihendid endiselt vormi, kompressioonikadus on alla 20%. See tähendab, et need tagavad kindla tiheduse ka rasketes, mürgistes või rõhu all olevates keskkondades. Lisaks aitab nende äkiline temperatuurimuutuste taluvus ennetada pragunemist, kui külmad detailid pannakse umbes 400°F (204°C) sooja ahju sisse.

Olulised mitte-temperatuuritegurid gummitihendite valimisel ja paigaldamisel

Pesejate kestvuse osas ei ole temperatuur alati peamine murekoht. Keemiline ühilduvus on tihti sama oluline, kui mitte isegi tähtsam. Paljudes tööstuskeskkondades on seadmed väljas toidete, mis aja jooksul asju lagundavad. Mõelge leelistele, neile organilistele lahustitele, mida kõik teame, või hapule ainetele, mis kogunevad toiduainete töötlemise ja metallitöötluse käigus. Need ained võivad materjale kulumisele viia isegi siis, kui temperatuurid jäävad vastavusse lubatud piiridega. Võtke näiteks aururikkad katalüütilised ahjud, kus on tõesti vaja materjale, mis vastupidavad veepõhistele reaktsioonidele. Ja siis on olemas happeste heitgaaside süsteemide küsimus, mis nõuab eripolümeere, nagu Viton, mis happeliste tingimuste all ei sulaks. Õige materjali valimine teeb suure vahet hoolduskuludes ja seadmete üldises kasutusiga.

Ka keskkonnamõjud – sealhulgas UV-radiatsioon ja osoon – lagundavad elastsid, eriti ventilaatorikuplude lähedal või õues paigaldatud ahjude juures. Kuigi silikoonil on suurepärane osoonikindlus (vastavalt ASTM D1149), paisub see kiiresti petrooltoodetes. Vastupidiselt takistab Viton® aga õlisid, kuid tal tekivad probleemid pikaajaliste kõrgete aurutingimuste korral.

Paigalduse õigsuse tagamine on sama tähtis kui kõik muu. Kui torustiku ühendused tihendatakse liiga tugevalt, tekib nii nimetatud vara tihenemise kadumine, mis võib ASTM standardite kohaselt tihendusjõudu peaaegu poole võrra vähendada. Siinjuures on oluline rakendada õiget pöördemomenti, mida tuleb kohandada vastavalt nii mutri kõvadusele kui ka selle tegelikule paksusele. See aitab vältida probleeme, nagu materjali väljatõmbumine või püsivad kuju muutused. Pikaajalise hoolduse jaoks on regulaarsed kontrollid hädavajalikud. Tuleb jälgida selliseid märke nagu pragude teket pinnal, materjali kõvaduse muutusi (mõõdetuna Shore A ühikutes) ning viivitusi esialgse kuju taastamisel pärast surve eemaldamist. Need on hoiatussignaalid, et asjad võivad minna rikki, kui neid õigeaegselt ei kõrvaldata.

Peamised kaalutlused hõlmavad:

• Keemilise koostisega kokkupuute profiili (happed, leelised, lahustid, aur)
• Nõutav tihenemise kulumisalune taluvus püsiva koormuse all
• UV/ozone vastupidavuse hinnangud vastavalt ASTM D1149
• Pöördemomendi spetsifikatsioonid on sobitatud tihendi duromeetriga ja geomeetriaga

KKK

Miks kuumust kindlaid kummist tihendid lähevad katki?

Kuumust kindlad kummist tihendid lähevad katki peamiselt termilise pinge, vale materjali valiku ja keemilise kokkupuute tõttu. Aja jooksul viivad need tegurid pragunemiseni, elastsuse vähenemiseni ja tihendusvõime halvenemiseni.

Mis on kompressioonikindluse degradatsioon ja selle mõjud?

Kompressioonikindluse degradatsioon toimub siis, kui kumm kaotab oma elastsuse pärast pikemat kuumusega kokkupuudet, mis põhjustab alalist deformeerumist. See võib viia ebakindlate tihenduspindadeni ja lekkimise suurenenud tõenäosuseni.

Miks eelistatakse silikoonkummist tihendeid toidutöötlemise ahjudele?

Silikoonkummist tihendid vastavad FDA standarditele, tagades ohutu kontakt toiduga. Need säilitavad kuju isegi pärast korduvaid kuumutsükleid ning suudavad taluda aurpuhastust ilma kahjulike ainete vabanemiseta.

Mis teeb Viton® kummist tihendid sobivaks metalli lõtvitamise ahjudele?

Viton® tihendid vastuvad kõrgetele temperatuuridele, õlidele ja happelistele tingimustele, mistõttu sobivad need suurepäraselt rasketesse termilistesse töötlemiskeskkondadesse. Need säilitavad oma kuju ja tihendusomadused isegi pärast pikemat kokkupuudet agressiivsete keskkondadega.

Kui oluline on kummist tihendite õige paigaldamine?

Õige paigaldamine on oluline, et vältida probleeme, nagu varajane kompressioonikindel seisund ja materjali väljatõmbumine. Selleks tuleb rakendada sobivat keerdtorqued, võttes aluseks tihendi kõvaduse ja paksuse, et tagada optimaalne tihendusjõud.