दबाव द्वारा सामग्री का चयन: सील सामग्री के लिए एक व्यावहारिक मार्गदर्शिका

औद्योगिक उपकरणों और द्रव प्रणालियों में, परिचालन अखंडता सुनिश्चित करने और माध्यम रिसाव को रोकने के लिए प्रभावी सीलिंग अत्यंत महत्वपूर्ण है। सीलिंग सामग्रियों का चयन, विशेष रूप से आंतरिक दबाव को झेलने की उनकी क्षमता, सीलिंग की सफलता निर्धारित करने वाला एक मूलभूत कारक है। गलत चयन से समय से पहले सील टूट सकती है, रिसाव हो सकता है और संभावित सुरक्षा खतरे हो सकते हैं। यह मार्गदर्शिका विभिन्न दबाव श्रेणियों के लिए अनुशंसित प्राथमिक सीलिंग सामग्रियों की रूपरेखा प्रस्तुत करती है।
​I. निम्न-दाब अनुप्रयोग (0 – 5 एमपीए)​​
सामान्य परिदृश्य: वायवीय प्रणालियां, कम दबाव वाली हाइड्रोलिक प्रणालियां, जल उपचार, खाद्य और पेय मशीनरी, कम भार वाली रेसिप्रोकेटिंग रॉड सील।
सामग्री चयन:

1. नाइट्राइल रबर (NBR): निम्न-दाब अनुप्रयोगों के लिए सबसे किफायती और बहुमुखी विकल्प। यह पेट्रोलियम-आधारित हाइड्रोलिक तेलों, स्नेहकों, ईंधन और वायु के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध प्रदान करता है, जिससे उत्कृष्ट मूल्य प्राप्त होता है। अधिकांश निम्न-दाब तेल हाइड्रोलिक और वायवीय उपयोगों के लिए आदर्श।
2. एथिलीन प्रोपाइलीन डायन मोनोमर (EPDM): गर्म पानी, भाप, शीतलक (ग्लाइकॉल), कीटोन और दुर्बल अम्ल/क्षार के प्रति उत्कृष्ट प्रतिरोध। खनिज तेलों या ईंधन के लिए उपयुक्त नहीं। मुख्य रूप से निम्न-दाब प्रणालियों में जल-आधारित माध्यमों और ऊष्मा स्थानांतरण द्रवों को सील करने के लिए उपयोग किया जाता है।
3. पॉलीयूरेथेन (PU/AU/EU): अत्यधिक घर्षण प्रतिरोध और उच्च यांत्रिक शक्ति की विशेषता। कम दबाव में, इसका उत्कृष्ट निष्कासन प्रतिरोध और घिसाव गुण इसे रेसिप्रोकेटिंग सील (जैसे, पिस्टन और रॉड सील) के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प बनाते हैं, और सेवा जीवन में मानक रबर से काफ़ी बेहतर प्रदर्शन करते हैं।

सारांश: कम दबाव वाले अनुप्रयोगों के लिए, मीडिया अनुकूलता को प्राथमिकता दें। NBR डिफ़ॉल्ट रूप से बहुमुखी विकल्प है, PU बेहतर घिसाव अवधि प्रदान करता है, और EPDM जलीय और ध्रुवीय मीडिया के लिए विशिष्ट है।
​II. मध्यम-दाब अनुप्रयोग (5 – 30 एमपीए)​​
सामान्य परिदृश्य: निर्माण मशीनरी, इंजेक्शन मोल्डिंग मशीन, मशीन टूल्स, मध्यम-शक्ति हाइड्रोलिक सिस्टम।
सामग्री चयन:

1. पॉलीयूरेथेन (पीयू): मध्यम-दाब हाइड्रोलिक्स के लिए यह प्रमुख विकल्प है। इसकी उच्च यांत्रिक शक्ति, कठोरता और असाधारण निष्कासन प्रतिरोध, दाब-जनित विरूपण और गैप निष्कासन का प्रभावी ढंग से मुकाबला करता है, जिससे यह पिस्टन और रॉड सील के लिए पसंदीदा सामग्री बन जाती है।
2. नाइट्राइल रबर (NBR): प्रबलित NBR यौगिक उन अनुप्रयोगों के लिए भी उपयुक्त हो सकते हैं जहाँ दबाव 15-20 MPa से कम रहता है और तापमान मध्यम रहता है, विशेष रूप से O-रिंग जैसे स्थिर सील अनुप्रयोगों में। हालाँकि, इसका निष्कासन प्रतिरोध, PU की तुलना में काफी कम होता है।
3. फ्लोरोइलास्टोमर (FKM/Viton®): जब माध्यम में उच्च तापमान, ईंधन या आक्रामक रसायन (जैसे, अम्लीय तरल पदार्थ) शामिल हों, तो यह पसंदीदा विकल्प है, यहाँ तक कि मध्यम दाब सीमा में भी। FKM उत्कृष्ट रासायनिक प्रतिरोध और उच्च तापमान प्रदर्शन (200°C+ तक) प्रदान करता है।

सारांश: मध्यम-दबाव वाले परिदृश्यों में, एक्सट्रूज़न प्रतिरोध सर्वोपरि है। पॉलीयूरेथेन (पीयू) गतिशील सील के लिए प्राथमिक विकल्प है, जबकि फ़्लोरोएलास्टोमर (एफकेएम) को रासायनिक और उच्च-तापमान वाले वातावरणों के लिए चुना जाता है।
​III. उच्च और अति-उच्च दबाव अनुप्रयोग (30 एमपीए से ऊपर, 100 एमपीए+ तक)​​
सामान्य परिदृश्य: हाइड्रोलिक जैक, अल्ट्रा-हाई प्रेशर पंप, वॉटरजेट कटिंग, तेल और गैस वेलहेड उपकरण, प्रेशर वेसल परीक्षण प्रणाली।
सामग्री चयन:

1. पॉलीयूरेथेन (पीयू): विशेष रूप से तैयार और इंजीनियर पॉलीयूरेथेन (जैसे, कास्ट पॉलीयूरेथेन) उच्च दबाव वाले गतिशील सील के लिए एक व्यवहार्य विकल्प बने हुए हैं, लेकिन सटीक फॉर्मूलेशन और सील डिजाइन की आवश्यकता होती है, जो अक्सर एंटी-एक्सट्रूज़न बैकअप रिंग के उपयोग को अनिवार्य करता है।
2. ऐरामिड फाइबर कंपोजिट / इंजीनियरिंग प्लास्टिक (PEEK, भरा हुआ PTFE): ये अति-उच्च दाब अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण सामग्रियाँ हैं। ये इलास्टोमर नहीं हैं, बल्कि असाधारण यांत्रिक शक्ति और मापांक वाले उच्च-प्रदर्शन वाले प्लास्टिक हैं।
• भरा हुआ PTFE: PTFE में ग्लास फाइबर, कॉपर या कार्बन फाइबर जैसे फिलर्स मिलाने से इसकी संपीड़न शक्ति और निष्कासन प्रतिरोध में उल्लेखनीय सुधार होता है। प्राथमिक सील को निष्कासन और क्षति से बचाने के लिए आमतौर पर बैकअप रिंग और सील रिंग में इसका उपयोग किया जाता है।
•​PEEK:​​ अत्यधिक उच्च शक्ति, कठोरता और तापमान प्रतिरोध प्रदान करता है, जिसका उपयोग अल्ट्रा-उच्च दबाव वाले वातावरण में सील रिंग और सपोर्ट रिंग के निर्माण के लिए किया जाता है।

3. धातु सील (तांबा या स्टेनलेस स्टील): अत्यधिक दबाव (जैसे, 70 MPa से ज़्यादा), उच्च तापमान, या उच्च आघात दबाव में, इलास्टोमर्स और प्लास्टिक अपनी सीमा तक पहुँच जाते हैं। धातु ओ-रिंग या सी-रिंग इसका अंतिम समाधान बन जाते हैं। ये प्लास्टिक विरूपण के माध्यम से सील करते हैं, जिससे अत्यधिक विश्वसनीयता मिलती है, लेकिन आमतौर पर ये एकल-उपयोग वाले होते हैं और इन्हें उच्च इंस्टॉलेशन प्रीलोड की आवश्यकता होती है।

सारांश: अति-उच्च दाब की स्थितियों के लिए, रणनीति "लोचदार सीलिंग" से "कठोर नियंत्रण" की ओर स्थानांतरित हो जाती है। उच्च-शक्ति इंजीनियरिंग प्लास्टिक (प्रबलित PTFE, PEEK) और धातुएँ आवश्यक हैं, जिनका डिज़ाइन विरूपण और निष्कासन को न्यूनतम करने पर केंद्रित है।
​IV. प्रमुख अतिरिक्त चयन कारक​
दबाव एकमात्र मानदंड नहीं है; चयन में समग्र मूल्यांकन शामिल होना चाहिए:

• तापमान: सामग्री की परिचालन तापमान सीमा पूरी तरह से सिस्टम के तापमान को समाहित करने वाली होनी चाहिए। उच्च ताप उम्र बढ़ने को तेज़ करता है; कम तापमान भंगुरता का कारण बनता है।
•​मीडिया अनुकूलता:​​ यह प्राथमिक शर्त है। चयनित सामग्री सीलबंद माध्यम से संक्षारित, फूली हुई या ख़राब नहीं होनी चाहिए।
• गति प्रकार: स्थैतिक सील, प्रत्यागामी गतिशील सील, या घूर्णनशील सील? प्रत्येक गति प्रकार घिसाव प्रतिरोध, ऊष्मा उत्पादन और तापीय चालकता पर अलग-अलग माँगें रखता है।
• हार्डवेयर संगतता: सिस्टम क्लीयरेंस डिज़ाइन, सतह फिनिश और कठोरता सीधे सील के एक्सट्रूज़न प्रतिरोध और पहनने की दर को प्रभावित करती है।

निष्कर्ष:
सील सामग्री का चयन एक सिस्टम इंजीनियरिंग चुनौती है, जिसमें दबाव एक मुख्य विभेदक के रूप में कार्य करता है:

•​निम्न दबाव: मीडिया पर ध्यान केंद्रित करें।​​ एनबीआर/ईपीडीएम मुख्य आधार हैं।
• मध्यम दबाव: एक्सट्रूज़न प्रतिरोध पर ध्यान केंद्रित करें। पीयू/एफकेएम प्रमुख विकल्प हैं।
• उच्च दबाव: ताकत पर ध्यान केंद्रित करें। कंपोजिट और धातुएं कार्यभार संभालें।

व्यावहारिक चयन सिद्धांत यह है: माध्यम और तापमान की आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, पर्याप्त निष्कासन प्रतिरोध और कार्य दबाव के आधार पर यांत्रिक शक्ति वाली सामग्री चुनें, और उचित सील ग्रूव और क्लीयरेंस डिज़ाइन सुनिश्चित करें। सबसे महंगी सामग्री ज़रूरी नहीं कि सबसे अच्छी हो; सर्वोत्तम विकल्प वह है जो विशिष्ट परिचालन स्थितियों के लिए सबसे उपयुक्त हो।