धातु यू-सील्स चरम स्थितियों (>70MPa, -200°C से 650°C) में उत्कृष्ट प्रदर्शन करते हैं जहाँ इलास्टोमर्स विफल हो जाते हैं। यह तकनीकी विश्लेषण उनके संरचनात्मक लाभों, सामग्री चयन और महत्वपूर्ण स्थापना प्रोटोकॉल को कवर करता है।
I. मुख्य विशेषताएँ और संरचनात्मक डिज़ाइन
1.1 संरचनात्मक विशेषताएँ
| पैरामीटर | धातु यू-सील | धातु सी-सील |
|---|---|---|
| क्रॉस सेक्शन | सममित U-आकार के होंठ | खुला सी-आकार का एकल होंठ |
| सीलिंग तंत्र | लोचदार होंठ विरूपण + रेडियल प्रीलोड | रेखा-संपर्क संपीड़न |
| मिसलिग्न्मेंट सहिष्णुता | ★★★★☆ (±0.5 मिमी अनुकूली) | ★★☆☆☆ (सटीक संरेखण की आवश्यकता है) |
| पतन प्रतिरोध | प्रबलित जड़ संरचना | पतली दीवार स्थायी विरूपण के लिए प्रवण |
1.2 कार्य सिद्धांत
- दोहरे चरण की सीलिंग:
- प्राथमिक सील: लोचदार होंठ विरूपण के माध्यम से प्रारंभिक संपर्क
- द्वितीयक सील: सिस्टम दबाव होंठ-से-सतह संपर्क को सक्रिय करता है
- रिबाउंड रिजर्व: यू-बेस घिसाव/तापीय क्षतिपूर्ति के लिए लोचदार ऊर्जा संग्रहीत करता है
II. सामग्री प्रदर्शन (एएसटीएम मानक)
| सामग्री | तापमान सीमा | संक्षारण प्रतिरोध | विशिष्ट अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|
| 304 स्टेनलेस | -200~400℃ | दुर्बल अम्ल/क्षार (pH4-10) | सामान्य हाइड्रोलिक्स |
| हेस्टेलॉय C276 | -250~450℃ | ★★★★★ (प्रबल अम्ल/हैलोजन) | रासायनिक रिएक्टर/परमाणु पंप |
| ती-6AL-4V | -270~600℃ | समुद्री जल/ऑक्सीकरण माध्यम | एयरोस्पेस/गहरे समुद्र के उपकरण |
| इनकोनेल 718 | -200~700℃ | उच्च-तापमान ऑक्सीकरण | रॉकेट इंजन नोजल |
नोट: Cl⁻ मीडिया में हैस्टेलॉय संक्षारण दर <0.002 मिमी/वर्ष (ASTM G48)
III. सी-सील्स बनाम मुख्य अंतर
| तुलना | धातु यू-सील | धातु सी-सील |
|---|---|---|
| विश्वसनीयता | अनावश्यक दोहरे होंठ सीलिंग | एकल-बिंदु संपर्क जोखिम |
| गतिशील अनुकूलनशीलता | कंपन/असंरेखण की क्षतिपूर्ति करता है | सख्त संरेखण आवश्यक (<0.1 मिमी) |
| संघात प्रतिरोध | दबाव-वितरण जड़ | पतली दीवार आसानी से ढह जाती है |
| पुनर्प्रयोग | 3-5 सेवा चक्र | आमतौर पर हटाने के बाद त्याग दिया जाता है |
| लागत क्षमता | उच्च प्रारंभिक लागत, >5 वर्ष का जीवनकाल | कम लागत लेकिन लगातार प्रतिस्थापन |
IV. महत्वपूर्ण अनुप्रयोग
4.1 अपूरणीय परिदृश्य
- अति-उच्च दाब सिलेंडर:
-
100MPa (उदाहरण के लिए, 10,000 टन प्रेस सिलेंडर)
- रिसाव <1ml/h (ISO 6194)
-
- अत्यधिक तापमान:
- तरल ऑक्सीजन पाइपलाइनें (-183℃)
- गैस टरबाइन सील (650℃)
- आक्रामक मीडिया:
- सल्फ्यूरिक एसिड रिएक्टर (>98% सांद्रता)
- समुद्री जल हाइड्रोलिक प्रणालियाँ
4.2 केस स्टडीज़
- अंतरिक्ष स्टेशन डॉकिंग तंत्र: Ti-6Al-4V U-सील 10⁻⁸ Pa वैक्यूम बनाए रखते हैं
- गहरे समुद्र में BOP: हेस्टेलॉय यू-सील्स 103.5MPa हाइड्रोस्टेटिक दबाव का सामना कर सकते हैं
V. स्थापना प्रोटोकॉल
5.1 महत्वपूर्ण चरण
- सतह तैयार करना:
- रा ≤0.4μm (आईएसओ 4288)
- कठोरता ≥HRC 50
- निकासी नियंत्रण:
- रेडियल क्लीयरेंस: 0.05-0.15 मिमी (हस्तक्षेप = 0.1% × शाफ्ट व्यास)
- पूर्व संपीड़न:
- अक्षीय संपीड़न: 15-20% (अति-संपीडन प्लास्टिक विरूपण का कारण बनता है)
5.2 निषिद्ध संचालन
- ❌ हथौड़ा स्थापना (मैंड्रेल प्रेस उपकरण का उपयोग करें)
- ❌ अधिक खिंचाव (>2% विरूपण रिबाउंड को नष्ट कर देता है)
- ❌ सूखी असेंबली (MoS₂ उच्च-तापमान ग्रीस लगाना आवश्यक है)
निष्कर्षधातु यू-सील्स, लोचदार ऊर्जा भंडारण और दबाव-ऊर्जायुक्त सीलिंग के माध्यम से चरम स्थितियों में लगभग शून्य रिसाव प्राप्त करते हैं। उनका दोहरे-लिप डिज़ाइन विश्वसनीयता और अनुकूलनशीलता में सी-सील्स से बेहतर प्रदर्शन करता है, जिससे उच्च प्रारंभिक निवेश के बावजूद जीवनचक्र लागत में 40% से अधिक की कमी आती है।
पोस्ट करने का समय: 26 जून 2025