การออกแบบและพัฒนาซีลน้ำมัน
การออกแบบโครงสร้างซีลน้ำมันส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงาน สภาพการประกอบ และสภาพแวดล้อม ควรพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ประสิทธิภาพการซีล อายุการใช้งาน วัสดุ กระบวนการผลิต และประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ เมื่อออกแบบซีลน้ำมัน ขั้นตอนแรกคือการเลือกวัสดุซีลที่เหมาะสม สูตรสารประกอบยางที่ใช้ควรให้คุณสมบัติที่ผสมผสานกันอย่างสมเหตุสมผล ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของความทนทานต่อความร้อน ความทนทานต่อน้ำมัน ความทนทานต่อการสึกหรอ และประสิทธิภาพของกระบวนการที่ดี
พารามิเตอร์การใช้งานซีลน้ำมันและพารามิเตอร์การออกแบบ
ในการออกแบบโครงสร้าง ควรใช้พารามิเตอร์ที่ใช้และพารามิเตอร์การออกแบบที่เข้ากันได้ ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์การออกแบบและพารามิเตอร์ที่ใช้สามารถแสดงได้ในตารางที่ 1
| ความสัมพันธ์ระหว่างพารามิเตอร์การออกแบบซีลเชิงกลและพารามิเตอร์การใช้งาน | |||||||
| พารามิเตอร์การออกแบบ | อุณหภูมิ | ความเยื้องศูนย์ | ความเร็วเพลา | ความเรียบของเพลา | แรงดัน | อายุการใช้งาน | |
| ส่วนริมฝีปาก | ปริมาณการบีบอัด | ○ | ○ | ＼ | ● | ● | ○ |
| พื้นที่หัว | ○ | ● | ＼ | ○ | ○ | ○ | |
| มุมสัมผัส | ○ | ＼ | ○ | ● | ○ | ○ | |
| ส่วนเอว | ความยาว | ● | ○ | ● | ● | ○ | ○ |
| ความหนา | ＼ | ○ | ○ | ● | ○ | ○ | |
| เรขาคณิตภาคตัดขวาง | ＼ | ○ | ○ | ● | ○ | ○ | |
| สปริง | การบีบอัด | ○ | ＼ | ○ | ○ | ＼ | ○ |
| ตำแหน่ง | ● | ＼ | ○ | ● | ○ | ○ | |
| ส่วนเสริม | ริมฝีปากเสริม | ● | ● | ○ | ● | ● | ○ |
| เกลียว | ○ | ● | ○ | ＼ | ● | ○ | |
| การบำบัดพื้นผิว | การหล่อลื่นล่วงหน้าและการเคลือบผิว | ＼ | ● | ＼ | ＼ | ● | ○ |
| สารประกอบ | คุณสมบัติทางกายภาพและเคมี | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
| คำอธิบายสัญลักษณ์:○: เกี่ยวข้องกันอย่างใกล้ชิด | ＼: เกี่ยวข้องกันปานกลาง | ●: เกี่ยวข้องกันเล็กน้อย | |||||
เมื่อออกแบบโครงสร้างซีลน้ำมัน ควรพิจารณาพารามิเตอร์โครงสร้างที่แสดงในรูปด้านล่าง
(1) การรบกวนของริมฝีปาก (d-d1)
หากการรบกวนมีขนาดใหญ่ ริมฝีปากจะยืดมากเกินไป ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพและการสึกหรอ ซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานสั้นลง หากการรบกวนมีขนาดเล็ก ประสิทธิภาพการซีลจะแย่ เนื่องจากความรบกวนเกี่ยวข้องกับแรงในแนวรัศมีของริมฝีปากทั้งหมด จึงควรพิจารณาอย่างครอบคลุม ค่าการรบกวนที่แสดงในตารางที่ 2 ใช้สำหรับการอ้างอิงเท่านั้น
ตารางที่ 2 การรบกวนของเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาที่แตกต่างกัน
| เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา d(มม.) | การประกอบแบบรบกวน d-d1(มม.) |
| ≤30 | 0.5~1.2 |
| >30~50 | 0.8~1.5 |
| >50~80 | 1.0~1.8 |
| >80~120 | 1.2~2.0 |
| >120~180 | 1.5~2.3 |
| >180~220 | 1.8~2.6 |
(2) ค่า "R" ของตำแหน่งสปริง
ค่านี้คือความกว้างสัมผัสทางทฤษฎีในการออกแบบ ค่า "R" ที่ใหญ่ขึ้นจะเพิ่มความกว้างสัมผัสและแรงเสียดทาน ค่า "R" ที่เล็กกว่าไม่เอื้อต่อการซีล ค่า "R" สำหรับตำแหน่งสปริงในตารางที่ 3 ใช้สำหรับการอ้างอิงเท่านั้น
| เส้นผ่านศูนย์กลางเพลาd(มม.)d(มม.) | "R" (มม.) |
| ≤30 | 0.3~0.5 |
| >30~50 | 0.4~0.8 |
| >50~80 | 0.5~1.1 |
| >80~120 | 0.6~1.4 |
| >120~180 | 0.7~1.7 |
| >180~220 | 0.8~2.0 |
(3) ความยาวเอว
แรงในแนวรัศมีที่ให้โดยความยาวเอวมีค่าประมาณ 50% ของแรงในแนวรัศมีของริมฝีปากซีลน้ำมัน สิ่งสำคัญคือต้องรักษาแรงในแนวรัศมีให้ต่ำ วิธีหนึ่งในการทำเช่นนี้คือการขยายความยาวของเอวซีลน้ำมัน อย่างไรก็ตาม เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของซีลน้ำมันโดยทั่วไปเป็นมาตรฐาน แม้แต่พื้นที่ประกอบที่ไม่เป็นมาตรฐานก็ยังจำกัดความกว้างนี้ ดังนั้น ความยาวตรงของเอวจึงมีจำกัด ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการอนุมานส่วนโค้งจากส่วนตรงของเอว
(4) ความหนาของส่วนเอว
การทดลองแสดงให้เห็นว่าแม้ภายใต้แรงดันต่ำ การเสียรูปดังแสดงในรูป (A) อาจเกิดขึ้นได้ง่าย การทำให้เอวหนาขึ้นเพียงอย่างเดียวเป็นอันตรายต่อความสามารถของริมฝีปากในการติดตามความเยื้องศูนย์ เอวที่หนาขึ้นจะทำให้การทำงานของสปริงอ่อนลง ส่งผลให้ความสามารถในการติดตามความเยื้องศูนย์มีประสิทธิภาพน้อยกว่าเอวที่บางกว่า เพื่อแก้ไขความขัดแย้งระหว่างการเสียรูปของเอวและความสามารถในการติดตาม ขอแนะนำให้ปรับรูปร่างเอวใหม่ดังแสดงในรูป (B) ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแกร่งของเอวโดยไม่กระทบต่อความสามารถในการติดตามความเยื้องศูนย์
(5) ความยาวด้านบนของหัว
ไดอะแกรมภาคตัดขวางของซีลน้ำมันบางแบบออกแบบให้ความยาวด้านบนของหัว (t) เท่ากับรัศมีร่องสปริง (r) อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการใช้งาน สปริงมักจะหลุดออก เพื่อป้องกันไม่ให้สปริงหลุดออก การออกแบบควรตรวจสอบให้แน่ใจว่า t มากกว่า r อย่างน้อยต้องเป็นไปตามความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้: t = 4/3 r
(6) รูปร่างร่องสปริง
ซีลน้ำมันหลายตัวทำผิดพลาดในการออกแบบร่องสปริง โดยออกแบบรัศมีร่องสปริง (R) และรัศมีวงกลมสปริง (r) ให้มีค่าที่แตกต่างกัน การตรวจสอบการทดลองพบว่าริมฝีปากซีลน้ำมันบางตัวมีสองโซนสัมผัส ดังนั้น เมื่อ R=r สถานะการกระจายความเครียดของริมฝีปากจะดีที่สุด โดยมีเพียงโซนสัมผัสเดียว อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการประมวลผลแม่พิมพ์ การหดตัวของยาง ฯลฯ มักจะเป็นเรื่องยากที่จะทำให้ทั้งสองเท่ากันอย่างแน่นอนในการผลิต วิธีเดียวที่จะรักษาส่วนต่างเล็กน้อยระหว่างทั้งสองคือการรักษาส่วนต่างเล็กน้อยระหว่างทั้งสอง
(7) การออกแบบโครงโลหะ
หน้าที่หลักของโครงโลหะคือการเสริมความแข็งแกร่งของโครงสร้างของซีลน้ำมัน ความหนาและวิธีการกำหนดค่าขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานและสภาพการประกอบของซีลน้ำมัน
(8) ขดลวดสปริง
มีสปริงสองประเภทที่ใช้ในซีลน้ำมัน: สปริงถุงเท้าและสปริงแผ่น สปริงถุงเท้าเป็นสปริงที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในสองประเภท สำหรับการคำนวณเส้นผ่านศูนย์กลางสปริง ความยาวที่ขยาย และจำนวนขดลวด ให้ดูมาตรฐานที่เกี่ยวข้องและคู่มือการออกแบบทางกล
(9) แรงในแนวรัศมี
แรงในแนวรัศมีเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญอย่างยิ่ง ผลกระทบต่อประสิทธิภาพของซีลน้ำมันสรุปได้ดังนี้:
1. หากแรงในแนวรัศมีน้อยเกินไป ประสิทธิภาพการซีลจะแย่ 2. หากแรงในแนวรัศมีมากเกินไป จะเกิดการสึกหรอและอายุการใช้งานจะสั้นลง 3. แรงในแนวรัศมีส่งผลโดยตรงต่อแรงเสียดทานและอุณหภูมิของพื้นที่สัมผัส เมื่อแรงในแนวรัศมีมากเกินไป แรงเสียดทานจะสร้างความร้อนจำนวนมากและเร่งการเสื่อมสภาพของริมฝีปาก 4. การสึกหรอของเพลาก็ได้รับผลกระทบจากแรงในแนวรัศมีเช่นกัน 5. เมื่อเพลาและตัวเรือนเยื้องศูนย์ ควรใช้แรงในแนวรัศมีที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าริมฝีปากมีความสามารถในการติดตามที่เหมาะสม 6. แรงในแนวรัศมีจำกัดแรงดันใช้งานของตัวกลาง หากแรงดันของตัวกลางสูงเกินไป การเพิ่มแรงในแนวรัศมีเพิ่มเติมจะทำให้อายุการใช้งานของซีลน้ำมันสั้นลง
วัสดุซีลน้ำมัน
ปัจจุบัน ซีลน้ำมันส่วนใหญ่ผลิตจากยางสังเคราะห์ เนื่องจากการเลือกและการออกแบบโครงสร้างเป็นปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพการซีลและอายุการใช้งานของซีลน้ำมัน จึงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจคุณสมบัติของยางอย่างถูกต้องและเลือกวัสดุที่เหมาะสม วัสดุยางที่เหมาะสมที่สุดสำหรับซีลน้ำมันควรพิจารณาจากพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องของซีลน้ำมัน: แรงในแนวรัศมีบนเพลาควรสูงพอที่จะป้องกันการรั่วไหล แต่ต่ำพอที่จะรักษาระยะห่างของฟิล์มน้ำมันบางอย่างเพื่อให้ความร้อนจากแรงเสียดทานต่ำ ซีลควรมีการประกอบแบบรบกวนที่เพียงพอเพื่อเอาชนะผลกระทบของความเยื้องศูนย์ในระหว่างการทำงาน พื้นที่ริมฝีปากในโซนสัมผัสก็เป็นปัจจัยกำหนดเช่นกัน
วัสดุซีลน้ำมันมีอิทธิพลโดยตรงต่อพารามิเตอร์ทั้งสามนี้ เมื่อวัสดุเปลี่ยนแปลงไปตามเวลาและอุณหภูมิ พารามิเตอร์สำคัญก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ตัวอย่างเช่น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น โมดูลัสของวัสดุจะลดลง ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของแรงในแนวรัศมี การขยายตัวทางความร้อน การบวมของวัสดุที่เกิดจากตัวกลางการซีล และความแข็งของสารประกอบยาง ล้วนส่งผลต่อแรงในแนวรัศมีและการประกอบแบบรบกวน
ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ควรพิจารณาคุณสมบัติต่อไปนี้เมื่อเลือกวัสดุซีลน้ำมัน: ความเข้ากันได้กับตัวกลางการซีล ความต้านทานต่อการบวมหรือแข็งตัวเนื่องจากตัวกลาง ความทนทานต่อความร้อนและการสึกหรอที่ดี และความยืดหยุ่นปานกลางเพื่อรองรับความผันแปรของความหยาบของเพลาและความเยื้องศูนย์
เนื่องจากการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของสูตรวัสดุยาง โดยมีวัสดุใหม่ๆ เกิดขึ้นและวัสดุที่มีอยู่ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ต่อไปนี้เป็นคำอธิบายสั้นๆ เกี่ยวกับวัสดุที่ใช้กันทั่วไปสำหรับซีลน้ำมัน: ยางไนไทรล์ (NBR), ยางโพลีอะคริเลต (PAR), ยางซิลิโคน, ยางฟลูออโรคาร์บอน (FKM) และโพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE)
ยางไนไทรล์
NBR อาจถูกนำมาใช้ในปริมาณที่มากกว่าอีลาสโตเมอร์อื่นๆ ทั้งหมดรวมกันในการผลิตซีล NBR เป็นโคพอลิเมอร์ของบิวทาไดอีนและโพรพิลีน โดยมีปริมาณโพรพิลีนตั้งแต่ 18% ถึง 40% จัดอยู่ในประเภทที่มีปริมาณโพรพิลีนต่ำ ปานกลาง และสูง ในขณะที่ความทนทานต่อน้ำมันของ NBR เพิ่มขึ้นตามปริมาณโพรพิลีน ความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำจะลดลง เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำที่ดี มักจะเสียสละความต้านทานต่อเชื้อเพลิงและน้ำมันที่อุณหภูมิสูง ยางไนไทรล์มีคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีเยี่ยม โดยมีความทนทานต่อการไหลเย็น การฉีกขาด และการขัดถูได้ดีกว่ายางอื่นๆ ส่วนใหญ่ อย่างไรก็ตาม ไม่ทนทานต่อโอโซน สภาพอากาศ และแสงแดด แม้ว่าคุณสมบัติเหล่านี้สามารถปรับปรุงได้ผ่านการออกแบบสูตร ยางไนไทรล์เหมาะสำหรับใช้กับน้ำมันจากปิโตรเลียม น้ำมันเชื้อเพลิง น้ำ น้ำมันซิลิโคนและเอสเทอร์ซิลิโคน และส่วนผสมของเอทิลีนไกลคอล อย่างไรก็ตาม ไม่เหมาะสำหรับการสัมผัสกับน้ำมัน EP, ไฮโดรคาร์บอนที่มีฮาโลเจน, ไนโตรคาร์บอน, ของเหลวเอสเทอร์ฟอสเฟต, คีโตน, กรดแก่ และน้ำมันเบรกยานยนต์บางชนิด
ยางโพลีอะคริเลต
ยางโพลีอะคริเลต (ACM) เป็นสารละลายร่วมของอะคริเลตอัลคิลกับมอนอเมอร์ไม่อิ่มตัวอื่นๆ อะคริเลตอัลคิลที่ใช้กันทั่วไปคือเอทิลอะคริเลตเอทิลและบิวทิลอะคริเลต ประสิทธิภาพของยางโพลีอะคริเลตอยู่ระหว่างยางไนไทรล์และยางฟลูออโรคาร์บอน เนื่องจากสายโซ่หลักไม่มีพันธะคู่ จึงมีความทนทานต่อความร้อน โอโซน และสภาพอากาศสูง การมีอยู่ของกลุ่มฟังก์ชันคลอรีน (Cl) หรือ (CM) บนสายโซ่ด้านข้างช่วยเพิ่มความทนทานต่อน้ำมัน ทำให้สามารถใช้ในน้ำมันร้อนที่อุณหภูมิระหว่าง 170°C ถึง 180°C คุณสมบัติที่สำคัญของยางนี้คือความทนทานต่อการใช้น้ำมันแร่ น้ำมันไฮเปอร์โบลิก และเนยที่ 178°C นอกจากนี้ยังมีความทนทานต่อการเสื่อมสภาพและการแตกร้าวจากการดัดงอได้ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับซีลน้ำมัน ข้อเสียเปรียบหลัก ได้แก่ การแปรรูปที่ไม่ดี การติดกับลูกกลิ้งในระหว่างการผสม ประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำจำกัด ความต้านทานต่อน้ำและไอน้ำที่ไม่ดี ความต้านทานต่อเอทิลีนไกลคอลและน้ำมันอะโรมาติกสูงที่ไม่ดี การตั้งค่าการบีบอัดสูง และการกัดกร่อนที่สำคัญต่อแม่พิมพ์โลหะและเพลา ความยืดหยุ่น ความทนทานต่อการสึกหรอ และคุณสมบัติความเป็นฉนวนไฟฟ้าก็ค่อนข้างแย่เช่นกัน นอกจากนี้ เนื่องจากมีความอิ่มตัวสูง จึงมีอัตราการวัลคาไนซ์ที่ช้า ในขณะที่ความทนทานต่อการสึกหรอสามารถปรับปรุงได้อย่างมากด้วยสูตรที่เหมาะสม แต่ก็ยังไม่ถึงยางไนไทรล์
ยางซิลิโคน
ยางซิลิโคนยังคงรักษาคุณสมบัติทางกลไว้ได้ในช่วงอุณหภูมิกว้าง โดยยังคงความยืดหยุ่นที่ -65°C และสามารถทำงานได้เป็นเวลานานที่ 230°C แม้ว่าคุณสมบัติทางกลจะสามารถปรับปรุงได้ผ่านการผสมแบบพิเศษ แต่ความแข็งแรง ความทนทานต่อการฉีกขาด และความทนทานต่อการขัดถูโดยทั่วไปค่อนข้างแย่ ความต้านทานต่อด่าง กรดอ่อน และโอโซนโดยทั่วไปดี แต่ความทนทานต่อน้ำมันอยู่ในระดับปานกลาง คุณสมบัติทางเคมีสามารถปรับปรุงได้ด้วยสารประกอบ เช่น สารที่ช่วยปรับปรุงความทนทานต่อน้ำมันและเชื้อเพลิง อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วยางซิลิโคนไม่เหมาะสำหรับใช้ในไฮโดรคาร์บอน เช่น น้ำมันเบนซิน พาราฟิน และน้ำมันแร่เบา เนื่องจากตัวกลางเหล่านี้จะทำให้บวมและอ่อนตัวลง ข้อได้เปรียบหลักของยางซิลิโคนคือความสามารถในการรักษาความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำมาก นอกจากนี้ยังสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงเป็นระยะเวลานานโดยไม่แข็งตัว ทำให้เหมาะสำหรับซีลอุณหภูมิสูงและต่ำที่หลากหลายกว่ายางชนิดอื่นๆ สำหรับซีลแบบหมุน อุณหภูมิในการทำงานสูงกว่ายางมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม ยางซิลิโคนมีราคาแพงกว่ายางชนิดอื่นๆ ส่วนใหญ่
ยางฟลูออโรซิลิโคนเป็นยางที่มีราคาแพงกว่า ประสิทธิภาพโดยทั่วไปเหมือนกับยางซิลิโคน แต่ช่วงการใช้งานแคบกว่า ข้อได้เปรียบหลักคือความทนทานต่อน้ำมัน ซึ่งเทียบเท่าหรือใกล้เคียงกับยางไนไทรล์ สิ่งนี้ทำให้สามารถใช้ได้นอกเหนือจากขีดจำกัดอุณหภูมิในการทำงานของยางไนไทรล์ ในขณะที่ยังคงให้ความทนทานต่อน้ำมันที่ยางซิลิโคนขาดไป
ยางฟลูออโรคาร์บอน
ยางฟลูออโรคาร์บอนเป็นโพลิเมอร์อิ่มตัวที่มีอะตอมฟลูออรีนบนอะตอมคาร์บอนในสายโซ่หลักหรือสายโซ่ด้านข้าง มีคุณสมบัติเฉพาะและดีเยี่ยม มีลักษณะเฉพาะคือทนทานต่ออุณหภูมิสูง น้ำมัน การกัดกร่อนอย่างรุนแรง ตัวทำละลาย สภาพอากาศ โอโซน การซึมผ่านของก๊าซต่ำ และคุณสมบัติทางกายภาพที่ดีเยี่ยม สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิระหว่าง 200°C ถึง 250°C อย่างไรก็ตาม ข้อเสียคือประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำไม่ดีและการตั้งค่าการบีบอัดสูง มีการวิจัยอย่างมากทั้งในประเทศและต่างประเทศเพื่อปรับปรุงการตั้งค่าการบีบอัดของยางฟลูออโรคาร์บอน
โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน
โดยทั่วไปแล้วพลาสติกจะกึ่งแข็งและไม่ใช้เป็นซีลโดยทั่วไป โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน (PTFE) เป็นข้อยกเว้น เป็นสารประกอบฟลูออโรคาร์บอนที่มีคุณสมบัติเฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งความทนทานต่อการโจมตีทางเคมีในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง มีค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำกับโลหะ แต่หากไม่มีสารเติมแต่งเสริมแรง ความแข็งแรงทางกลจะต่ำ PTFE มีประโยชน์อย่างยิ่งในซีลที่ทำจากโครงสร้างคอมโพสิต ตัวอย่างเช่น PTFE ที่ผ่านการตัดเฉือนหรือขึ้นรูปสามารถใช้เป็นทั้งพื้นผิวที่มีแรงเสียดทานต่ำและการเคลือบที่ทนต่อสารเคมี
คุณสมบัติของวัสดุซีลน้ำมัน
อุณหภูมิในการทำงานของวัสดุซีลน้ำมัน
อุณหภูมิในการทำงานเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่ออายุการใช้งานของซีลน้ำมัน อุณหภูมิในการทำงานของวัสดุซีลน้ำมันที่ใช้กันทั่วไปหลายชนิดแสดงในตารางที่ 4
ตารางที่ 4 อุณหภูมิในการทำงานของวัสดุซีลน้ำมันที่ใช้กันทั่วไป
| ชนิดยาง | ช่วงอุณหภูมิในการทำงาน (°C) |
| ยางไนไทรล์ | -40 ถึง 100 |
| ยางโพลีอะคริเลต | -20 ถึง 160 |
| ยางซิลิโคน | -65 ถึง 200 |
| ยางฟลูออโรคาร์บอน | -20 ถึง 250 |
การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพที่อุณหภูมิต่ำแตกต่างกันอย่างมากจากการเปลี่ยนแปลงที่อุณหภูมิสูง เมื่ออุณหภูมิลดลง อีลาสโตเมอร์เกือบทั้งหมดจะแข็งตัวทีละน้อยเนื่องจากการสูญเสียความยืดหยุ่น ทำให้การฟื้นตัวจากการเสียรูปช้าลง การตกผลึกก็เกิดขึ้นเช่นกัน แม้ว่าจะช้าก็ตาม ก่อนที่วัสดุจะถึงจุดเปราะ หากไม่มีวัสดุอีลาสโตเมอร์ทางเลือก แรงสปริงสามารถให้ความยืดหยุ่นที่จำเป็นได้ ที่อุณหภูมิสูง อีลาสโตเมอร์ทั้งหมดจะสูญเสียความยืดหยุ่นและมีแนวโน้มที่จะอ่อนตัวลง อุณหภูมิสูงยังเร่งการเสื่อมสภาพของวัสดุ ซึ่งโดยทั่วไปจะแสดงออกเป็นการสูญเสียความยืดหยุ่นและการเพิ่มขึ้นของความแข็งและความยืดหยุ่นทีละน้อย
ความทนทานต่อการสึกหรอของวัสดุซีลน้ำมัน
ความทนทานต่อการสึกหรอของวัสดุเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับซีลน้ำมัน ความทนทานต่อการสึกหรอของยางสัมพันธ์กับความแข็งและความทนทานต่อการฉีกขาด โดยทั่วไป ความทนทานต่อการสึกหรอจะดีขึ้นเมื่อความแข็งเพิ่มขึ้น ความทนทานต่อการฉีกขาดที่ดีขึ้นยังนำไปสู่ความทนทานต่อการสึกหรอที่ดีขึ้น นอกจากนี้ ความทนทานต่อการสึกหรอของวัสดุยังได้รับอิทธิพลจากปัจจัยต่างๆ เช่น ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและความเรียบของพื้นผิวประกบ
ความเข้ากันได้กับตัวกลางการซีล
เมื่อวัสดุดูดซับตัวกลางของเหลว ปริมาตรจะเปลี่ยนไป การขยายตัวมากเกินไปอาจทำให้คุณสมบัติทางกายภาพและทางกลของวัสดุเสื่อมลง ทำให้ไม่เป็นที่ยอมรับ การขยายตัวมากเกินไปอาจทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมี เช่น การละลาย ปฏิกิริยาระหว่างส่วนประกอบบางอย่างภายในวัสดุ หรือการเปราะของพื้นผิว ซึ่งนำไปสู่การแตกร้าว ในกรณีเหล่านี้ ตัวกลางการซีลและวัสดุเข้ากันไม่ได้ ในบางกรณี ตัวกลางการซีลอาจสกัดสารเติมแต่ง เช่น พลาสติไซเซอร์และสารต้านอนุมูลอิสระออกจากสารประกอบยาง เปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของอีลาสโตเมอร์ และแม้กระทั่งทำให้เกิดการหดตัว ซึ่งนำไปสู่การรั่วไหล สำหรับข้อมูลเกี่ยวกับความเข้ากันได้ของวัสดุซีลน้ำมันกับตัวกลางบางชนิด โปรดดูตารางที่ 5
ตารางที่ 5 ความเข้ากันได้ของวัสดุซีลน้ำมัน
| วัสดุ ตัวกลาง |
ยางบิวทาไดอีนไนไทรล์ | ยางโพลีอะคริเลต | ยางซิลิโคน | ยางฟลูออโรคาร์บอน | โพลีเตตระฟลูออโรเอทิลีน |
| จาระบี | ดีเยี่ยม | ดี | แย่ | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม |
| น้ำมัน EP | ดี | แย่ | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม |
| น้ำ | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม | แย่ | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม |
| mil-L-2105 | ดี | ดีเยี่ยม | แย่ | ดี | ดีเยี่ยม |
| mil-G-10924 | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม | แย่ | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม |
| น้ำมันฟลูออโรคาร์บอน 12 | ดีเยี่ยม | แย่ | แย่ | ดี | ดีเยี่ยม |
| เอสเทอร์ฟอสฟอริก | แย่ | แย่ | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม |
| เพอร์คลอโรเอทิลีน | ดี | แย่ | แย่ | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม |
| น้ำมันเชื้อเพลิง | ดีเยี่ยม | ดี | แย่ | ดีเยี่ยม | ดีเยี่ยม |
| น้ำมันเบรก | แย่ | แย่ | แย่ | ดี | ดีเยี่ยม |
| Svyrol500 | แย่ | แย่ | ดีเยี่ยม | แย่ | ดีเยี่ยม |
| ไนโตรเจนก๊าซเย็น | แย่ | แย่ | ดี | แย่ | ดีเยี่ยม |
| - | เหมาะสำหรับน้ำมันแร่ต่างๆ ไม่ทนทานต่อน้ำหมึก | บวมต่ำ ทนทานต่อน้ำหมึก | ในน้ำมันบางชนิด การบวมสูง และความต้านทานต่อสารเติมแต่งในน้ำมันคลอรีนและน้ำหมึกไม่ดี | บวมต่ำ ทนทานต่อน้ำมันหล่อลื่นต่างๆ | ทนทานต่อตัวกลางส่วนใหญ่ได้ดีเยี่ยม |
จากข้างต้น จะเห็นได้ว่าการออกแบบโครงสร้างของซีลน้ำมันมีความสำคัญมาก แม้ว่าวัสดุซีลน้ำมันจะดีมาก หากการออกแบบโครงสร้างไม่สมเหตุสมผล ก็ไม่สามารถบรรลุการซีลที่มีประสิทธิภาพได้