DiO-ring in PTFEe la cronologia del PTFE caricato a molla come segue:
Nelle applicazioni dinamiche che richiedono tenuta a velocità e pressioni da basse a moderate, gli ingegneri progettisti sostituiscono l'elastomero dalle scarse prestazioniO-ringcon guarnizioni a “C” in PTFE caricate a molla.
Quando gli O-ring e altri metodi di tenuta tradizionali non funzionano, gli ingegneri che si occupano di dispositivi diagnostici e di somministrazione di farmaci adottano un nuovo approccio più conveniente per migliorare le prestazioni delle loro apparecchiature esistenti: le guarnizioni a molla "C-Ring" in PTFE.
Le guarnizioni C-seal sono state originariamente sviluppate per strumenti diagnostici che utilizzano un pistone che si muove alternativamente a 1,5 metri al minuto, operando in un bagno d'acqua a circa 38 °C. Le condizioni operative sono miti, ma con ampie tolleranze. Il progetto originale prevedeva un o-ring elastomerico per sigillare il pistone, ma l'o-ring non riusciva a mantenere una tenuta permanente, causando perdite dal dispositivo.
Dopo la costruzione del prototipo, gli ingegneri hanno iniziato a cercare alternative. Gli anelli a U o le guarnizioni a labbro standard, comunemente utilizzati nei pistoni, non sono adatti a causa delle ampie tolleranze radiali. Inoltre, è poco pratico installarli su cavità a stadio completo. L'installazione richiede uno stiramento eccessivo, che porta a deformazioni e guasti prematuri della guarnizione.
Nel 2006, NINGBO BODI SEALS.,LTD ha ideato una soluzione sperimentale: una molla elicoidale inclinata avvolta in un C-ring in PTFE. La stampa funziona esattamente come previsto. Combinando le proprietà di basso attrito del PTFE con una geometria di accoppiamento aerodinamica, i "C-ring" offrono una tenuta affidabile e permanente e sono più lisci e silenziosi degli O-ring. Inoltre, i C-ring sono adatti per gli O-ring a stadio completo, generalmente sconsigliati per i materiali anelastici. Pertanto, il C-ring può essere installato senza modificare il design dell'apparecchiatura originale o utilizzare utensili speciali.
Il C-seal originale aveva due anni. L'utilizzo di C-ring migliora le prestazioni del prodotto e prolunga la durata delle apparecchiature, riducendo i tempi di fermo e i costi di manutenzione.
Apparecchiature per la diagnostica per immagini, pompe per insulina, ventilatori e dispositivi per la somministrazione di farmaci utilizzano spesso gli O-ring per sigillare spazi assiali ridotti. Tuttavia, quando sono richieste capacità di deflessione radiale estreme, gli O-ring non riescono a compensare questo problema, causando spesso usura, deformazione permanente e perdite. Nonostante queste carenze, gli ingegneri continuano a utilizzare gli O-ring perché altre soluzioni (ad esempio, guarnizioni a U e guarnizioni a labbro) non soddisfano i requisiti di deflessione radiale e in genere richiedono uno spazio assiale maggiore rispetto agli O-ring.
Il C-ring si differenzia per la sua capacità di adattarsi allo spazio assiale più piccolo normalmente previsto per un O-ring, a differenza delle guarnizioni standard. Inoltre, i C-ring possono essere completamente personalizzati per soddisfare le esigenze dell'applicazione. Possono essere configurati con un labbro ultrasottile e flessibile per applicazioni criogeniche o con un labbro spesso per applicazioni dinamiche in cui la guarnizione richiede una maggiore resistenza all'usura.
Poiché gli anelli a C consentono sia il movimento rotatorio che quello alternativo, rappresentano una soluzione versatile per un'ampia gamma di prodotti che richiedono una tenuta a velocità medio-bassa, tra cui robotica medica, dispositivi medici portatili e connettori per sonde/tubi. Gli anelli a C consentono tolleranze radiali insolitamente ampie, almeno cinque volte superiori rispetto alle guarnizioni standard della stessa sezione trasversale. L'intervallo di tolleranza dipende dalla pressione ambiente, dal tipo di fluido e dalle condizioni di trattamento superficiale. Gli anelli a C sono adatti anche ad applicazioni statiche in cui i componenti devono essere protetti dai contaminanti ambientali.
Rimuovendo il PTFE dal design originale della guarnizione a C, gli ingegneri sono stati in grado di aumentarne l'elasticità e la flessibilità. Di conseguenza, le guarnizioni a C si sono dimostrate più estensibili e flessibili di quanto inizialmente previsto, rendendole adatte ad applicazioni non circolari. Le guarnizioni a C sono state utilizzate in pompe per la somministrazione di farmaci con pistoni ovali. Poiché il labbro di tenuta può essere realizzato in PTFE vergine o in PTFE caricato, la guarnizione a C è una guarnizione estremamente versatile, compatibile con componenti in metallo e plastica.
Gli anelli a C, originariamente progettati per l'uso con strumenti diagnostici ad acqua, sono costituiti da molle elicoidali rivestite in PTFE. Tuttavia, gli anelli a C possono essere realizzati anche utilizzando molle a fascia elicoidale come attivatori. Sostituendo le molle elicoidali inclinate con molle a fascia elicoidale, gli anelli a C possono fornire una pressione di contatto di tenuta molto elevata, ideale per applicazioni criogeniche o statiche.
Bal Seal Engineering definisce il suo C-ring "la tenuta perfetta per un mondo imperfetto" per la sua capacità di garantire una lunga durata in ambienti in cui fessure, finiture superficiali e altre caratteristiche di progettazione variano notevolmente. Sebbene non esista una tenuta perfetta, la versatilità e la personalizzazione dei C-ring li rendono sicuramente un'opzione interessante e potenzialmente utile in alcuni dispositivi medici e diagnostici. Si tratta di una tenuta relativamente leggera, ideale per applicazioni a bassa pressione (<500 psi) e bassa velocità (<100 piedi/min) dove è richiesto un basso attrito. In questi ambienti, i C-ring possono fornire una soluzione di tenuta migliore rispetto agli O-ring elastomerici o ad altri tipi di tenuta standard, offrendo ai progettisti la possibilità di aumentare la durata e ridurre i livelli di rumorosità senza costose modifiche alle apparecchiature.
David Wang è Global Marketing Manager per i dispositivi medici presso Bal Seal Engineering. Ingegnere con oltre 10 anni di esperienza nella progettazione, collabora con OEM e fornitori di primo livello per creare soluzioni di tenuta, incollaggio, conduttività elettrica ed EMI che contribuiscono a stabilire nuovi standard nelle prestazioni delle apparecchiature.
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Chris Newmarker è il caporedattore dei siti e delle pubblicazioni di notizie sulle scienze biologiche di WTWH Media, tra cui MassDevice, Medical Design & Outcommerce e altri. Giornalista professionista diciottenne, veterano di UBM (ora Informa) e Associated Press, la sua carriera si è estesa dall'Ohio alla Virginia, al New Jersey e, più recentemente, al Minnesota. Copre una vasta gamma di argomenti, ma nell'ultimo decennio si è concentrato su economia e tecnologia. Ha conseguito una laurea in giornalismo e scienze politiche presso l'Ohio State University. Contattatelo su LinkedIn o via email a cnewmarke.
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Data di pubblicazione: 10-08-2023