La junta tòrica buida metàl·lica és una junta de segellat circular feta de tub metàl·lic, normalment amb una secció transversal circular (encara que també són possibles formes ovalades, rectangulars, etc.). Funciona deformant-se elàsticament sota compressió per omplir els microespais entre les interfícies de segellat, aconseguint així un segellat. A diferència dels segells elastomèrics, està dissenyada específicament per abordar els reptes de segellat en entorns extrems que impliquen altes temperatures, altes pressions, alt buit i forta corrosió.
I. Principi de funcionament: Deformació elàstica i segellat de contacte de línia
El principi de segellat de la junta tòrica buida metàl·lica es basa en el mecanisme clàssic de "contacte lineal", que implica els passos clau següents:
- Precàrrega i contacte de línia:
- Quan les brides o els connectors s'apreten amb cargols, la tapa de la ranura aplica una força de compressió axial a la junta tòrica buida metàl·lica.
- Aquesta força fa que la paret de l'anell metàl·lic buit es vegi afectada.deformació elàstica (aplanament), prement fermament la seva paret exterior contra la part inferior de la ranura de segellat i la placa de coberta, formant una banda de segellat contínua de "contacte lineal". Aquest contacte inicial proporciona el segellat estàtic bàsic.
- Segellat assistit per pressió del sistema (efecte autoenergitzant):
- Quan la pressió interna del sistema augmenta, la pressió del mitjà actua sobre l'interior de la junta tòrica, ja sigui a través dels forats de ventilació de la base de la ranura o directament.
- La pressió força encara més l'anell tòric a expandir-se cap a l'exterior, pressionant el seu llavi de segellat (la vora de contacte formada per aplanament) més fort contra la superfície de segellat oposada.Com més alta sigui la pressió del sistema, més gran serà la pressió de contacte de segellat.Aquest «efecte autoenergitzant» millora significativament la fiabilitat del segellat.
Diferència amb les juntes tòriques de metall sòlid:
- Juntes tòriques de metall sòlid es basen principalment en grans forces de compressió per deformar plàsticament el metall per omplir els buits. Requereixen forces de segellat elevades i sovint no són reutilitzables després del desmuntatge.
- Juntes tòriques de metall buites basen principalment en la deformació elàstica de la paret del tub, requerint forces de segellat molt més baixes i oferint una millor recuperació elàstica, la qual cosa resulta en una reutilització superior.
II. Avantatges principals
Basant-se en el seu principi de funcionament i el material metàl·lic, les juntes tòriques buides metàl·liques ofereixen els següents avantatges destacats:
- Tolerància de temperatura extremadament àmplia:El seu avantatge més destacable. Depenent del material escollit (per exemple, Inconel, acer inoxidable 316, Hastelloy), pot suportar temperatures extremes deDe -250 °C a més de 1000 °C, superant amb escreix qualsevol material de segellat de polímer.
- Excel·lent rendiment de segellat a alta pressió i alt buit:Capaç de suportar pressions ultra altes de centenars de megapascals (MPa). En sistemes d'alt buit, la molt baixa permeabilitat al gas del metall en si garanteix una excel·lent integritat del buit.
- Resistència a la corrosió excepcional:Els aliatges especials poden resistir diversos àcids forts, àlcalis, dissolvents orgànics i ambients d'oxidació a altes temperatures.
- Sense fluència ni relaxació, segellat de llarga durada:Els materials metàl·lics no s'estanquen ni envelleixen com els plàstics o els cautxús a altes temperatures, mantenint una força de segellat estable a llarg termini i evitant fuites per relaxació.
- Reusabilitat:Amb un disseny i una instal·lació correctes, sempre que no es produeixi un aixafament permanent (sobrecompressió), es pot desmuntar i reutilitzar diverses vegades, cosa que redueix els costos de manteniment a llarg termini.
- Resistència a la radiació:Apte per a entorns amb exposició a la radiació, com ara la indústria nuclear.
III. Disseny de la ranura d'instal·lació i paràmetres clau
El disseny de la ranura és fonamental per al correcte funcionament de les juntes tòriques buides metàl·liques. L'objectiu principal és:per proporcionar un espai de compressió precís per a la junta tòrica alhora que es restringeix el seu flux lateral.
1. Tipus de solcs
- Solc obert (més comú):La ranura està mecanitzada en una cara de la brida i l'altra és una superfície de segellat plana. Apte per a la majoria de segells estàtics d'alta pressió.
- Solc tancat (solc de dues parts):La ranura es forma mecanitzant una mitja ranura a cada cara de la brida. Facilita el posicionament i la instal·lació de la junta tòrica, però requereix una alta precisió de mecanitzat.
2. Disseny de dimensions de ranura clau
Les dimensions de la ranura estan estretament relacionades amb el diàmetre lliure (OD) i el gruix de la paret (WT) de la junta tòrica. Els següents són els principis bàsics de disseny per a juntes tòriques metàl·liques buides de secció transversal circular (les dimensions específiques han de fer referència a les normes o a les recomanacions del proveïdor):
- Amplada de la ranura (amplada):
- Hauria de ser lleugerament més gran que el diàmetre lliure (OD) de la junta tòrica per adaptar-s'hi. Normalment,W ≈ DO + (10% ~ 20%) DO.
- L'amplada no ha de ser excessiva, ja que en cas contrari, la junta tòrica es pot deformar excessivament sota pressió i extrudir-se dins l'espai, causant danys.
- Profunditat del solc (D):
- Aquesta és lamés críticparàmetre, que determina directament la junta tòricarelació de compressió.
- Relació de compressió = (OD – D) / OD × 100%.
- Per a segells estàtics, la relació de compressió inicial recomanada sol ser entre15% i 30%Una proporció massa baixa pot causar fuites; massa alta pot aixafar la junta tòrica, causant pèrdua d'elasticitat i fent-la no reutilitzable.
- La profunditat de la ranura (D) ha de ser inferior al diàmetre lliure (OD) de la junta tòrica.
- Rugositat de la superfície del solc:
- La rugositat superficial de les cares de contacte de segellat és crucial. Normalment,Ra ≤ 0,8 μmés necessari per garantir un bon contacte de la línia i minimitzar les vies de fuita.
- Cantonades de ranura:
- La unió entre el fons de la ranura i la paret lateral ha de tenir un radi adequat (xamfrà petit) per evitar la concentració d'esforços i l'esquerdament de la junta tòrica.
3. Control de compressió: percentatge de compressió
Després de la instal·lació, l'alçada de la junta tòrica es comprimeix. Aquest grau de compressió es mesura mitjançant el "percentatge de compressió".
- Percentatge de compressió = (Alçada lliure – Alçada comprimida) / Alçada lliure × 100%
- Per a juntes tòriques metàl·liques buides de secció transversal circular estàndard,Compressió del 20% al 30% és un rang comú i eficaç. Això s'ha de garantir calculant amb precisió la profunditat de la ranura i seleccionant les juntes o els separadors adequats.
IV. Aplicacions típiques
- Aeroespacial:Motors, sistemes de combustible, canonades d'alta temperatura.
- Petroquímica:Reactors d'alta temperatura i alta pressió, vàlvules i connexions de canonades.
- Indústria nuclear:Reactors nuclears i equips relacionats.
- Forns de buit, equips semiconductors:Juntes de porta de cambra que requereixen manteniment d'ultra alt buit.
- Equipament de fluids supercrítics.
Conclusió
La junta tòrica buida metàl·lica és una de les solucions definitives per als reptes de segellat en condicions extremes. La seva aplicació amb èxit depèn en gran mesura deselecció correcta de materials(coincidint amb el medi i la temperatura),disseny precís de ranures(controlant la compressió) iinstal·lació neta i professionalA l'hora de seleccionar-los i utilitzar-los, es recomana consultar detalladament amb proveïdors professionals o especificacions estàndard (com ara la sèrie AMS) per garantir un funcionament a prova de fallades.
Data de publicació: 20 d'octubre de 2025