वाल्व स्टेम सील आधे साल से लीक हो रही है? यह रबर सामग्री नहीं है—4 डिज़ाइन विवरण सीलिंग प्रभाव को प्रभावित करते हैं

तथाकथित संपीड़न अनुपात, जो असेंबली के बाद वाल्व स्टेम सील द्वारा उसके मूल आकार में उत्पन्न विरूपण के अनुपात को संदर्भित करता है, सील डिजाइन में एक मुख्य पैरामीटर है। रबर सील संपीड़न अनुपात की तर्कसंगतता सीधे सीलिंग सतह की बॉन्डिंग सटीकता और सीलिंग भागों की सेवा जीवन को निर्धारित करती है। अधिकांश वाल्व स्टेम सील रिसाव की समस्याएं इस पैरामीटर की सेटिंग विचलन के कारण होती हैं। यदि संपीड़न अनुपात बहुत अधिक है (आमतौर पर 30% से अधिक), तो औद्योगिक रबर सील लंबे समय तक अत्यधिक संपीड़न के अधीन रहेगी। रबर की आंतरिक आणविक संरचना क्षतिग्रस्त हो जाएगी, और इसकी लोच धीरे-धीरे कम हो जाएगी। अंततः, स्थायी विकृति, टूटना और अन्य समस्याएं उत्पन्न होंगी। फिर सीलिंग सतह पर अंतराल बन जाएगा, और माध्यम तदनुसार रिस जाएगा। विशेष रूप से उच्च तापमान वाली कामकाजी परिस्थितियों में, अत्यधिक संपीड़न रबर की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया को तेज कर देगा। उम्र बढ़ने की गति सामान्य संपीड़ित अवस्था की तुलना में 2 से 3 गुना तेज होती है, और आधे साल के भीतर रिसाव एक सामान्य घटना बन जाती है। यदि संपीड़न अनुपात बहुत छोटा है (15% से कम), तो सील वाल्व स्टेम और सीलिंग गुहा के बीच के अंतर को पूरी तरह से नहीं भर सकती है। भले ही प्रारंभिक अवस्था में एक बुनियादी सील हासिल की जा सकती है, उपकरण कंपन और मध्यम दबाव के उतार-चढ़ाव के कारण होने वाले विस्थापन प्रभाव का विरोध करना मुश्किल है। अल्पावधि में, सीलिंग सतह के ढीले आसंजन की समस्या उत्पन्न होगी। जो अधिक छिपा हुआ है वह यह है कि अंतराल के कारण माध्यम सीलिंग संपर्क सतह में रिस जाएगा, जिससे सील घिसाव में तेजी आएगी और रिसाव और सुपरइम्पोज्ड घिसाव का एक दुष्चक्र बनेगा। सामान्य प्रयोजन के रबर वाल्व स्टेम सील के लिए, 18% से 25% का संपीड़न अनुपात इष्टतम सीमा है। ऑपरेटिंग तापमान और दबाव के अनुसार विशिष्ट समायोजन किया जाना चाहिए। सामग्री की गुणवत्ता संपीड़न अनुपात के चयन में विचलन की भरपाई नहीं कर सकती है। केवल तभी जब पैरामीटर संगत हों, एक स्थिर सीलिंग नींव रखी जा सकती है।

वाल्व स्टेम सतह खुरदरापन और सीलिंग गुहा सीलिंग प्रभाव को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण सहायक कारक है। भले ही उच्च गुणवत्ता वाली रबर सील की सामग्री उत्कृष्ट हो, अगर सतह का खुरदरापन सील की विशेषताओं से मेल नहीं खाता है, तो भी यह सील की समय से पहले विफलता का कारण बनेगा। कुछ डिज़ाइनों में यह ग़लतफ़हमी है कि "सतह जितनी चिकनी होगी, उतना बेहतर होगा", और वाल्व स्टेम की सतह खुरदरापन 0.2μm से कम Ra मान पर आधारित है। बहुत कम खुरदरापन ओ-रिंग वाल्व स्टेम सील और वाल्व स्टेम के बीच घर्षण को कम कर देगा। उपकरण के संचालन के दौरान, सील के विस्थापन और फ़्लैंगिंग का खतरा होता है, जो सील की अखंडता को नुकसान पहुंचाएगा। साथ ही, अत्यधिक चिकनी सतहों पर एक स्थिर चिकनाई वाली फिल्म बनाना मुश्किल होता है, और सीलिंग हिस्से तीव्र शुष्क घर्षण से पीड़ित होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप सील पहनने की दर में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। इसके विपरीत, यदि सतह का खुरदरापन बहुत अधिक है (रा मान 1.6μm से अधिक है), तो सतह पर बचे हुए छोटे उभार लगातार सील को खरोंचेंगे, और थोड़े समय में सील की सतह पर घिसाव वाले खांचे बन जाएंगे, जो मध्यम रिसाव के लिए चैनल बन जाएंगे। इसके अलावा, खुरदरी सतहों में अशुद्धियाँ सोखने का खतरा होता है, जिससे सील का घर्षण और बढ़ जाता है और सील की सेवा का जीवन छोटा हो जाता है। रबर वाल्व स्टेम सील के लिए, वाल्व स्टेम की सतह खुरदरापन को Ra 0.4-0.8μm पर नियंत्रित करना सबसे उपयुक्त है। यह रेंज न केवल सीलिंग सतह के चुस्त फिट को सुनिश्चित कर सकती है बल्कि एक पतली और स्थिर चिकनाई वाली फिल्म भी बना सकती है, जो प्रभावी रूप से घिसाव को कम करती है और सील की स्थिरता की गारंटी देती है।

ऑपरेशन के दौरान, वाल्व स्टेम को प्रत्यागामी या घूर्णी गति करने की आवश्यकता होती है। यदि डिजाइन में वाल्व स्टेम गतिशील विलक्षणता मुद्दे पर पूरी तरह से विचार नहीं किया गया है, तो इससे सीलिंग भागों को असमान दबाव सहन करना पड़ेगा, जिससे रिसाव हो सकता है। गतिशील विलक्षणता की उत्पत्ति मुख्य रूप से दो पहलुओं से होती है: पहला, वाल्व स्टेम की प्रसंस्करण सटीकता अपर्याप्त है, झुकने और गोलाई विचलन के साथ; दूसरा मुद्दा यह है कि सीलिंग कैविटी और वाल्व स्टेम के बीच सीलिंग कैविटी समाक्षीयता डिजाइन अनुचित है, जिसके परिणामस्वरूप असेंबली के बाद अंतर्निहित विलक्षणता होती है। गतिशील सीलिंग कार्य स्थितियों के तहत, एक सनकी वाल्व स्टेम सील के विभिन्न हिस्सों में असंगत संपीड़न मात्रा का कारण बनेगा, जिसमें एक तरफ अत्यधिक संपीड़न होगा और दूसरी तरफ ढीला पालन होगा। लंबे समय तक संचालन के बाद, अत्यधिक संपीड़ित हिस्से उम्र बढ़ने और टूटने में तेजी लाते हैं, जबकि ढीले चिपकने वाले हिस्सों में तात्कालिक अंतराल बनने का खतरा होता है, जिसके माध्यम से माध्यम प्रवेश कर सकता है। इस प्रकार का पहनावा छुपाया जाता है। शुरुआती रिसाव बहुत छोटा है. जब तक स्पष्ट रिसाव का पता चलता है, तब तक वाल्व स्टेम सील को पहले ही अपरिवर्तनीय क्षति हो चुकी होती है। गतिशील विलक्षणता से बचने की कुंजी डिज़ाइन और प्रसंस्करण लिंक के नियंत्रण में निहित है: इसकी सीधीता और गोलाई सुनिश्चित करने के लिए वाल्व स्टेम की प्रसंस्करण सटीकता में सुधार करना; यह सुनिश्चित करने के लिए सीलिंग गुहा की संरचना को अनुकूलित करें कि वाल्व स्टेम के साथ समाक्षीयता मानक को पूरा करती है। उच्च-आवृत्ति पारस्परिक स्थितियों के लिए, वाल्व स्टेम के स्विंग को सीमित करने और औद्योगिक रबर सील पर समान बल वितरण सुनिश्चित करने के लिए एक गाइड आस्तीन जोड़ा जा सकता है।

रबर माध्यम की सूजन सील विफलता का कारण बनने वाला अक्सर अनदेखा किया जाने वाला कारक है। यह उस घटना को संदर्भित करता है जहां सील, पाइपलाइन में माध्यम के संपर्क में आने पर, मात्रा में विस्तार, कठोरता में कमी और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण लोच के नुकसान से गुजरती है। इस मुद्दे का सार रबर की गुणवत्ता में दोषों के बजाय डिज़ाइन चरण के दौरान माध्यम के साथ रबर सील सामग्री की अनुचित संगतता में निहित है। विभिन्न रबर सामग्रियों का मध्यम प्रतिरोध काफी भिन्न होता है: नाइट्राइल रबर (एनबीआर) में उत्कृष्ट तेल प्रतिरोध होता है, लेकिन इसमें कीटोन और एस्टर मीडिया के लिए खराब प्रतिरोध होता है। फ्लोरोरबर (एफकेएम) में उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध होता है, लेकिन यह अमीन मीडिया से आसानी से प्रभावित होता है। सिलिकॉन रबर में अपेक्षाकृत अच्छा उच्च तापमान प्रतिरोध होता है, लेकिन इसका तेल प्रतिरोध अपेक्षाकृत कमजोर होता है। यदि चयन पूरी तरह से माध्यम की संरचना और तापमान जैसे कारकों पर विचार किए बिना डिजाइन प्रक्रिया के दौरान अनुभव पर आधारित है, तो माध्यम के प्रभाव में वाल्व स्टेम सील धीरे-धीरे खराब हो जाएगी। वॉल्यूम विस्तार के बाद, वे सीलिंग कैविटी को निचोड़ लेंगे, या लोच क्षीणन के कारण, वे वाल्व स्टेम का पालन करने में असमर्थ होंगे, जिससे अंततः रिसाव हो जाएगा। मध्यम सूजन के बिगड़ने की प्रक्रिया धीरे-धीरे होती है। प्रारंभिक चरण में, सील की उपस्थिति में कोई स्पष्ट परिवर्तन नहीं होता है, लेकिन इसके प्रदर्शन में गिरावट जारी रहती है। आमतौर पर, रिसाव महत्वपूर्ण मूल्य 3 से 6 महीने के भीतर पहुंच जाता है। इसलिए, डिज़ाइन चरण के दौरान, रबर माध्यम संगतता परीक्षण किया जाना चाहिए। परीक्षण परिणामों के आधार पर उपयुक्त रबर सामग्री का चयन किया जाना चाहिए। यदि आवश्यक हो, तो सूजन के जोखिम से बचने के लिए संशोधित रबर या संयुक्त सीलिंग संरचनाओं को अपनाया जाना चाहिए।

आधे साल में वाल्व स्टेम सील रिसाव की समस्या को हल करने पर, यह पाया गया कि मुख्य मुद्दा रबर सामग्री नहीं है, बल्कि चार प्रमुख डिजाइन विवरणों की कमी है: संपीड़न अनुपात चयन, सतह खुरदरापन मिलान, गतिशील विलक्षणता नियंत्रण और मध्यम अनुकूलन। ये चार प्रमुख तत्व संयुक्त रूप से सीलिंग प्रणाली की स्थिरता निर्धारित करते हैं, और उनका महत्व रबर सामग्री ग्रेड के चयन से कहीं अधिक है।

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