OPierścienie uszczelniające PTFEi historia PTFE sprężynowego jest następująca:
W zastosowaniach dynamicznych wymagających uszczelnienia przy niskich i średnich prędkościach i ciśnieniach inżynierowie projektanci wymieniają słabo działające uszczelnienia elastomerowePierścienie uszczelniającez uszczelkami typu „C-ring” z PTFE ze sprężyną.
Gdy pierścienie uszczelniające typu O i inne tradycyjne metody uszczelniania zawodzą, inżynierowie zajmujący się diagnostyką i urządzeniami do podawania leków sięgają po nowe, bardziej ekonomiczne podejście w celu zwiększenia wydajności istniejących konstrukcji sprzętu: uszczelki sprężynowe PTFE typu C-Ring.
Uszczelki typu C zostały pierwotnie opracowane do instrumentów diagnostycznych wykorzystujących tłok poruszający się ruchem posuwisto-zwrotnym z prędkością 5 stóp na minutę, pracujący w kąpieli wodnej o temperaturze około 100°F (38°C). Warunki pracy są łagodne, ale charakteryzują się dużymi tolerancjami. Pierwotny projekt zakładał elastomerowy pierścień uszczelniający o przekroju okrągłym do uszczelnienia tłoka, ale pierścień ten nie zapewniał trwałego uszczelnienia, co powodowało nieszczelność urządzenia.
Po zbudowaniu prototypu inżynierowie zaczęli szukać alternatyw. U-ringi lub standardowe uszczelnienia wargowe, powszechnie stosowane w tłokach, nie nadają się do tego celu ze względu na duże tolerancje promieniowe. Niepraktyczne jest również ich montowanie w zagłębieniach na całej długości tłoka. Montaż wymaga zbyt dużego naprężenia, co prowadzi do odkształceń i przedwczesnego zużycia uszczelnienia.
W 2006 roku firma NINGBO BODI SEALS.,LTD opracowała eksperymentalne rozwiązanie: sprężynę śrubową o skośnym kształcie, owiniętą pierścieniem uszczelniającym typu C z PTFE. Nadruk działa dokładnie tak, jak oczekiwano. Łącząc właściwości niskiego tarcia PTFE z opływową geometrią osłony, pierścienie uszczelniające typu C zapewniają niezawodne, trwałe uszczelnienie oraz są gładsze i cichsze niż pierścienie uszczelniające typu O. Ponadto pierścienie uszczelniające typu C nadają się do pierścieni uszczelniających typu O, które generalnie nie są zalecane do materiałów nieelastycznych. Dzięki temu pierścień uszczelniający typu C można zamontować bez konieczności zmiany oryginalnej konstrukcji urządzenia ani użycia specjalistycznych narzędzi.
Pierwotne uszczelnienie typu C miało dwa lata. Zastosowanie pierścieni C-ring poprawia wydajność produktu i wydłuża żywotność sprzętu poprzez redukcję przestojów i kosztów konserwacji.
Sprzęt do obrazowania medycznego, pompy insulinowe, respiratory i urządzenia do podawania leków często wykorzystują pierścienie uszczelniające typu O do uszczelniania krótkich przestrzeni osiowych. Jednak gdy wymagane jest ekstremalne ugięcie promieniowe, pierścienie uszczelniające typu O nie są w stanie tego skompensować, co często prowadzi do zużycia, trwałego odkształcenia i nieszczelności. Pomimo tych niedociągnięć, inżynierowie nadal stosują pierścienie uszczelniające typu O, ponieważ inne rozwiązania (np. uszczelki U-kształtne, uszczelki wargowe) nie spełniają wymagań dotyczących ugięcia promieniowego i zazwyczaj wymagają większej przestrzeni osiowej niż pierścienie uszczelniające typu O.
Pierścień uszczelniający typu C różni się tym, że mieści się w mniejszej przestrzeni osiowej, zazwyczaj przeznaczonej dla pierścienia uszczelniającego typu O-ring, czego nie potrafią standardowe uszczelki. Ponadto, pierścienie uszczelniające typu C można w pełni dostosować do potrzeb danego zastosowania. Można je skonfigurować z ultracienką i elastyczną krawędzią do zastosowań kriogenicznych lub z grubą krawędzią do zastosowań dynamicznych, gdzie uszczelnienie wymaga większej odporności na zużycie.
Ponieważ pierścienie C-ring umożliwiają zarówno ruch obrotowy, jak i posuwisto-zwrotny, stanowią wszechstronne rozwiązanie dla szerokiej gamy produktów wymagających uszczelnienia z niską lub średnią prędkością, w tym robotyki medycznej, przenośnych urządzeń medycznych oraz złączy sond/przewodów. Pierścienie C-ring zapewniają niezwykle duże tolerancje promieniowe – co najmniej pięciokrotnie większe niż standardowe uszczelnienia o tym samym przekroju. Zakres tolerancji zależy od ciśnienia otoczenia, rodzaju medium i warunków obróbki powierzchni. Pierścienie C-ring sprawdzają się również w zastosowaniach statycznych, gdzie elementy muszą być chronione przed zanieczyszczeniami środowiskowymi.
Usuwając materiał PTFE z oryginalnej konstrukcji osłony pierścienia C-ring, inżynierowie byli w stanie zwiększyć jej elastyczność i giętkość. W rezultacie pierścienie C-ring okazały się bardziej rozciągliwe i giętkie niż pierwotnie zakładano, dzięki czemu nadają się do zastosowań o powierzchniach niekołowych. Pierścienie C-ring były stosowane w pompach dozujących leki z owalnymi tłokami. Ponieważ warga uszczelniająca może być wykonana z czystego PTFE lub wypełnionego PTFE, pierścień C-ring jest niezwykle wszechstronnym uszczelnieniem, kompatybilnym z częściami metalowymi i plastikowymi.
Pierścienie C, pierwotnie zaprojektowane do użytku z narzędziami diagnostycznymi na bazie wody, składają się ze sprężyn śrubowych w osłonie PTFE. Pierścienie C mogą być również wykonane z wykorzystaniem sprężyn śrubowych jako aktywatorów. Zastępując skośne sprężyny śrubowe sprężynami śrubowymi, pierścienie C zapewniają bardzo wysoki nacisk uszczelniający, idealny do zastosowań kriogenicznych lub statycznych.
Firma Bal Seal Engineering nazywa swój pierścień uszczelniający typu C „idealnym uszczelnieniem dla niedoskonałego świata” ze względu na jego zdolność do zapewnienia dłuższej żywotności w środowiskach, w których szczeliny, wykończenie powierzchni i inne cechy konstrukcyjne są bardzo zróżnicowane. Chociaż nie ma idealnego uszczelnienia, wszechstronność i możliwości dostosowania pierścieni uszczelniających typu C z pewnością czynią je interesującym i potencjalnie użytecznym rozwiązaniem w niektórych urządzeniach medycznych i diagnostycznych. Jest to stosunkowo lekkie uszczelnienie, idealne do zastosowań o niskim ciśnieniu (<500 psi) i niskiej prędkości (<100 ft/min), gdzie wymagane jest niskie tarcie. W takich środowiskach pierścienie uszczelniające typu C mogą stanowić lepsze rozwiązanie uszczelniające niż elastomerowe pierścienie uszczelniające typu O-ring lub inne standardowe typy uszczelnień, oferując projektantom możliwość wydłużenia żywotności i obniżenia poziomu hałasu bez kosztownych modyfikacji sprzętu.
David Wang jest globalnym menedżerem ds. marketingu urządzeń medycznych w Bal Seal Engineering. Ten inżynier z ponad 10-letnim doświadczeniem projektowym współpracuje z producentami OEM i dostawcami Tier 1, tworząc rozwiązania w zakresie uszczelniania, łączenia, przewodnictwa elektrycznego i EMI, które pomagają wyznaczać nowe standardy w zakresie wydajności urządzeń.
Poglądy wyrażone w niniejszym wpisie na blogu są wyłącznie opiniami autora i niekoniecznie odzwierciedlają poglądy MedicalDesignandOutsource.com lub jego pracowników.
Chris Newmarker jest redaktorem naczelnym serwisów informacyjnych i publikacji WTWH Media poświęconych naukom przyrodniczym, w tym MassDevice, Medical Design & Outcommerce i innych. 18-letni dziennikarz, weteran UBM (obecnie Informa) i Associated Press, pracował w Ohio, Wirginii, New Jersey, a ostatnio w Minnesocie. Newmarker zajmuje się szerokim zakresem tematów, ale w ostatniej dekadzie koncentruje się na biznesie i technologii. Ukończył studia licencjackie z dziennikarstwa i nauk politycznych na Uniwersytecie Stanowym Ohio. Można się z nim skontaktować przez LinkedIn lub e-mail: cnewmarke.
Zaprenumeruj Healthcare Design & Outsourcing. Dodaj do zakładek, udostępnij i wejdź w interakcję z wiodącym magazynem o projektowaniu medycznym już dziś.
DeviceTalks to spotkanie liderów technologii medycznych. Obejmuje wydarzenia, podcasty, webinaria oraz indywidualną wymianę pomysłów i spostrzeżeń.
Magazyn poświęcony sprzętowi medycznemu. MassDevice to wiodący magazyn poświęcony aktualnościom o sprzęcie medycznym, prezentujący urządzenia ratujące życie.
Więcej informacji można uzyskać, kontaktując się z nami: www.bodiseals.com
Czas publikacji: 10 sierpnia 2023 r.