O形圈在冷冻冷藏阀件中的耐油耐冷媒分析应用

O形圈在冷冻冷藏阀件中的耐油耐冷媒分析应用

马宁芳肖福佳

(珠海格力电器股份有限公司珠海519070)

摘要：介绍了冷冻冷藏阀件常用的冷媒、冷冻油，通过抗老化试验、耐油耐冷媒试验验证了常用材质的O型圈与冷媒冷冻油的相容性，对冷冻冷藏机组阀件选型给出建议。

关键词：冷冻冷藏阀件；O形圈；制冷剂；润滑油；相容性；

AnalysisandApplicationofTheCompatibilitybetweenRefrigerant/oilandO-RinginRefrigerationValve

MaNingfangXiaoFujia

(GreeElectricAppliances,Inc.ofZhuhai)

Abstract：Thispaperintroducescommonlyusingrefrigerantandlubricantoilinrefrigerationvalve，Byanti-agingpropertytestandcompatibilitybetweenrefrigerantandlubricantoiltest，itcangivesomeadviceonchoiceofrefrigerationvalve.

Keywords：refrigerationvalve；o-ring；refrigerant；lubricantoil；compatibility

0.前言

O形圈作为一种常规的密封形式，在冷冻冷藏阀件中被广泛使用。阀件所使用的O形圈材质主要有氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶等。不同材质耐油、耐冷媒及高低温的能力不同，因此设计选型时需要特别注意阀件的使用环境。O型圈材质要与与冷冻油、冷媒兼容良好，否则将导致密封失效[1]。

目前行业内冷冻冷藏机组采用的冷媒主要集中有R22和R404A两种，也有少数厂家采用R410A。冷冻油主要是矿物油和合成油两大类，冷冻油主要根据压缩机厂家推荐，整机使用冷冻油与压缩机内置油品保持一致。本文主要讨论验证氯丁橡胶、氢化丁腈橡胶与R22、R404A冷冻油的兼容性分析，在阀件的设计选型中给出指导。

1.抗老化能力对比分析

①试验前先在光学投影仪上测量出原始状态下的O形圈直径A并编号；

②将编号后的O形圈放入特制的压缩工装中，再放入规定温度的保温箱中70小时，取出冷却至室温，将O形圈从压缩工装中取出在自然状态下放置30分钟，在光学投影仪上测量

出O形圈的直径B；

③测量出压缩变形工装中垫圈的厚度C

压缩变形率=(A-B)/(A-C)×100%

试验结果表明：在相同过盈量的条件下，CR永久变形量在高温下比HNBR要大的多，低温条件下HNBR的永久变形量比CR的大，由此可见HNBR耐高温性能较好，CR的耐低温性能好一些[2]。此结果与日本的NOK公开的数据一致。

图1：NOK公司公开CR与HNBR压缩变形量

3.耐冷媒耐油兼容性对比分析

3.1试验方案

①分别测试氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶试样的硬度、体积、重量

②准备5个密封容器，编号1、2、3、4、5分别装以下介质：

注：

③将氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶试样在六个容器各放入一个。

④验证不同材质在不同冷媒、不同冷冻油、高低温工况下的体积变化率及拉伸强度。

⑤取出后立即测试硬度、体积、重量。

⑥取出后立即测试拉伸强度。

注：氢化丁腈橡胶、氯丁橡胶试样需做好区分，如无法区分需分开容器盛放。

3.2实验数据及结果分析

不同材质的O型圈耐油耐冷媒实验数据如下：

①实验一验证了CR及HNBR在高低温交替环境下与R22冷媒的兼容性，通过数据可以得出HNBR与R22不兼容，如图：

图2：CR与HNBR浸在不同冷媒中的实验结果

②实验二验证了CR及HNBR在高低温交替环境下与R404A冷媒的兼容性，通过数据可以得出CR、HNBR与R404A兼容性良好，其中CR的兼容性稳定，HNBR不同厂家稳定性有差异；

③实验三与实验二对比，验证了HNBR在抗低温条件下稳定性有差异，侧面也反应出CR抗低温能力比HNBR好；

④实验四与实验五验证了CR及HNBR在高低温交替环境下与冷冻油的兼容性，两者都兼容，但是HNBR的耐油性能明显具有优势。

以上实验数据的得出与一些国际上知名密封厂家给出的设计参考数据是一致的，例如密封行业的先行者NOK给出的耐油耐冷媒参考数据如下：

空调机用橡胶材料的适应性

注：HNBR对R134A、PAG油的适应性为◎、特性为○等级评价(劣)×-△-○-◎(优)

由上表可以得出R22与HNBR不兼容，R404A与CR、HNBR兼容性良好，CR的耐低温性能优于HNBR，HNBR的耐冷冻油性能优于CR。

因此在做阀件选型时，给出指导性建议：

a）：用于R22机组的阀件，密封材料不用选用HNBR；

b）：用于R404机组的阀件，密封材质可以选择CR或者HNBR,但是用于低温工况下如-30条件的机组，优先选用CR；

c）：用于R404A油路的阀件，优先选用HNBR；

4.结束语

通过本次试验验证了CR与HNBR两种橡胶材质的O型圈与冷冻冷藏机组常用冷媒与冷冻油的兼容性。对设计机组时阀件的选型给出建议，但是不同厂家生产的密封圈材质，由于添加剂、生产工艺不同导致的O型圈具体特性会有所不同，所以选型时还要参照厂家给O型圈材料适用性建议，必要的条件下，自己要先进行耐油、耐冷媒验证，保证密封的有效性。

参考文献:

[1]吴正业，小型制冷装置设计指导［Ｍ］，北京：机械工业出版社，１９９８．

[2]许哲真，李鹏，袁晓蓉，等．替代制冷剂／油与材料相容性研究进展，制冷与空调，2012（8）:58-70.