Tximeleta-balbula zigiluak: egitura, materialak eta aplikazioen azterketa

Tximeleta-balbulak oso baloratuak dira kostu-eraginkortasunagatik eta funtzionamendu azkarragatik, nonzigiluaren errendimendua​-k zuzenean baldintzatzen du balbularen fidagarritasuna eta iraupena. Zigiluen diseinuak nabarmen aldatzen dira, bakoitza funtzionamendu-baldintza espezifikoetara egokituta. Artikulu honek zigiluen egitura nagusiak, materialak eta haien aplikazio praktikoak aztertzen ditu.

​1. Zigiluaren egiturak eta funtzioa​

Tximeleta balbularen zigiluak osatzen duteeserleku-eraztunaetadiskoaren ertzaren zigilatzeko gainazala, bi mota nagusitan sailkatuta:

• ​Zigilu bigunak:​
  Ezaugarri bateserleku elastomerikoa(kautxua, PTFE) balbularen gorputzean edo diskoan muntatuta. Itxiturak diskoaren ertza (normalean metalezkoa) eserleku bigunean konprimitzen du, zigilu estua lortzeko deformatuz.
  Abantailak:Zigilatzeko tentsio baxua, ia zero isuri (VI. klasea posible da), kostu baxua, momentu minimoa.
  Desabantailak:Tenperatura/presio/kimiko erresistentzia mugatua; higaduraren eta partikulen kalteen aurrean zaurgarria; desegokia maiz estutzeko.
• ​Zigilu metaliko gogorrak (hirukoitz desplazamenduko diseinua – 1. irudia):​
  Erabili metalezko zigilatzea (adibidez, altzairu herdoilgaitza, aleazioak). Diseinu elementu nagusiak:
  • ​1. desbideratzea:Zurtoinaren ardatza hodiaren erdigunetik desplazatuta.
  • ​2. desbideratzea:Zurtoinaren ardatza diskoaren zigilatze-aurpegiaren erdigunetik desplazatuta.
  • ​3. Desplazamendua (Kritikoa):Angelu konikoko zigilatze-profilak lerro/eremu txikiko kontaktua ahalbidetzen du.
    Abantailak:Tenperatura/presio/higadura/kabitazio erresistentzia bikaina; bizitza luzea; berrerabilgarritasun potentziala.
    Desabantailak:Fabrikazio-kostu handia; eserleku-tentsio handia; momentu handiagoa; presio baxuko ihes-potentziala (normalean IV. klasea).

​1. irudia: Hirukoitz desplazamenduko metalezko zigiluaren egitura​
(Ikusmenezkoa: Kono-formako lerro-kontaktua erakusten du, funtzionamenduan zehar irristatze-marruskadura ezabatuz)

​2. Errendimendu nagusien konparaketa​

​Zigilu bigunak vs. zigilu gogorrak:​

• ​Tenperatura:Zigilu bigunek -50 °C eta 200 °C artean funtzionatzen dute (PTFE/kautxuaren arabera), eta metalezko zigiluek, berriz, -196 °C eta 600 °C+ arteko muturreko tenperaturak jasaten dituzte.
• ​Presioa:Zigilu bigunak ≤ PN25 (≈ ANSI 150) egokiak dira. Metalezko zigiluak PN16-PN150 (≈ ANSI 900) heldulekuetarako egokiak dira.
• ​Isurketa:Zigilu bigunek ia zero isuri lortzen dute (VI. klasea). Metalezko zigiluek IV/V. klasera iristen dira, presio altuan hobetuz.
• ​Komunikabideen bateragarritasuna:Zigilu bigunek ur/aire/fluido neutroekin ondo funtzionatzen dute. Metalezko zigiluek lurruna, hidrokarburoak, lohiak, fluido korrosiboak eta gas beroak ondo jasaten dituzte.
• ​Sendotasuna:Zigilu metalikoek erresistentzia handiagoa eskaintzen dute partikulen, higaduraren eta higaduraren aurrean. Zigilu bigunek azkar degradatzen dira urratzaileen edo maiz estutzen diren zerbitzuetan.
• ​Kostua eta funtzionamendua:Zigilu bigunak kostu txikiagoa dute eta momentu minimoa behar dute. Metalezko zigiluek hasierako inbertsio eta momentu handiagoa eskatzen dute, baina iraupen luzekoa eskaintzen dute baldintza gogorretan.
• ​Aplikazioak:Zigilu bigunek HVAC, ur-sistemek eta presio baxuko gasak menderatzen dituzte. Metalezko zigiluak ezinbestekoak dira fintzean, lurrun-hodietan, produktu kimikoen prozesamenduan eta petrolioan/gasean.

​3. Zigilu biguneko eserleku materialak​

Materialen hautaketak errendimendu-mugak definitzen ditu:

• ​NBR (Nitrilo Kautxua):Olio eta hidrokarburoekiko erresistentea (-20 °C-tik 80 °C-ra).Erabilera: Ura, aire konprimatua, petrolioan oinarritutako fluidoak.
• ​EPDM (Etileno Propileno Dienoa):Ur beroari/lurrunari (<150 °C), ozonoari eta alkaliei aurre egiten die.Erabilera: Berokuntza sistemak, janaria/edariak, aire hezea.
• ​FKM (Fluorokarbono Viton®):Olioak, erregaiak, azidoak eta tenperatura altuak (-20 °C eta 200 °C artean) maneiatzen ditu.Erabilera: Prozesamendu kimikoa, erregai-hodiak, ingurune azidoak.
• ​PTFE (politetrafluoroetilenoa):Kimikoki inertea (-50 °C-tik 200 °C-ra), marruskadura txikia. Honela erabiltzen da:
  • Eserleku hutsak:Korrosioarekiko erresistentzia, zigilatze moderatua.
  • Eserleku indartuak (beira/grafitoa):Hotzezko fluxuarekiko erresistentzia hobea.
  • Eserleku forratuak (ertza/hodi burbuiladunak):Elastikotasuna eta erresistentzia kimikoa konbinatzen ditu.

​4. Metalezko zigilu materialak eta tratamenduak​

Errendimendua materialen parekatzearen eta gainazalen ingeniaritzaren araberakoa da:

• ​Materialen estrategia:​
  • Material desberdinak parekatzeak urradura saihesten du (adibidez, altzairu herdoilgaitza vs. Stellite®).
  • Jarlekuaren gainazalaren gogortasuna > Diskoaren gainazalaren gogortasuna (~HRC 2-5), diskoa ordezkagarria bihurtuz.
• ​Gainazaleko hobekuntzak:​
  • ​Aurreztapen gogorra:Stellite 6®(kobaltoan oinarritua, HRC 40-50) edoInconel 625®**​ (nikel oinarridun) gainjarriek higadura/korrosioari aurre egiten diote.Zerbitzu larrietarako lehen mailako irtenbidea.
  • ​Kasuen gogortzea:Sugarraren/plasmaren/laseraren bidezko gogortzeak edo nitrurazioak (≥HV 1000) higaduraren/urraduraren aurkako erresistentzia areagotzen du.
  • ​Ihinztadura termikoa:HVOF aplikatuaWC (Tungsteno Karburoa)edoKromo oxidoaEstaldurak gainazaleko iraunkortasun handia eskaintzen dute.
• ​Aleazio exotikoak:Hastelloy® edo duplex altzairua ingurune oso korrosiboetan (kostu handia) erabiltzen da.

​5. Mugak eta hautaketa irizpideak​

​Kontuan hartu beharreko gauza nagusiak:​

• ​Zigilu bigunen mugak:Konpresio iraunkorra, bateraezintasun kimikoa (hantura/degradazioa), fluxu hotza/marruskadura (PTFE/kautxua), partikulen kaltea.
• ​Zigilu Gogorren Mugak:Presio baxuko ihesa, kostu/momentu handiagoa.
• ​Hautaketa gidariak:Medioaren propietateak (T, P, korrosibotasuna, solidoak), ihes-eskakizunak, bizi-zikloaren maiztasuna, eragiketa-larritasuna eta aurrekontua.

​Ondorioa:​
Tximeleta balbularen hautaketa honen bidez definitzen dazigilu-egitura-material sinergia. ​Zigilu bigunak(EPDM/NBR/PTFE) bikainak dira kostu-sentikorrak diren presio baxuko ur/aire aplikazioetan.FKM zigilu bigunak edo PTFE konpositeak​ korrosiboak diren medioak jorratu.Hirukoitz-desplazamenduko metalezko zigiluak-rekinStellite®/gainazal gogortuak​ nahitaezkoak dira lurrunarentzat, hidrokarburoentzat, T/P altuarentzat eta higadura-fluxuentzat. Nikelean oinarritutako materialek muturreko baldintzetarako balio dute. Funtzionamendu-parametroen eta materialen propietateen ebaluazio zorrotza ezinbestekoa da; zigiluen zehaztapenak kontuan ez hartzeak isuriak, akats goiztiarrak eta geldialdi garestiak ekar ditzake.