1. Principio de funcionamiento básico de los sellos inflables de caucho
El principio de funcionamiento central de los sellos inflables de caucho es utilizar las características deformables de los materiales elásticos y el ajuste dinámico de la presión del gas para lograr un ajuste perfecto entre las superficies del sello inflable y el llenado de espacios. Esencialmente, a través de la acción mecánica de "inflar y desinflar", el sello flexible completa una transformación de "contracción-expansión" dentro de la ranura de sellado, formando en última instancia una barrera de sellado sin espacios.
2. ¿Son los sellos inflables de caucho adecuados para equipos de túneles de viento?
Los sellos inflables de caucho son perfectamente adecuados para equipos de túneles de viento y son uno de los componentes principales de un sistema de sellado de túneles de viento. Los requisitos de sellado para los equipos del túnel de viento se centran en "alta hermeticidad, resistencia a ambientes extremos, resistencia al impacto del flujo de aire y adaptabilidad a estructuras complejas". Las características de sellado dinámico y la flexibilidad del material de los sellos inflables de caucho pueden cumplir con precisión estos estrictos requisitos. Las recomendaciones de selección son las siguientes:
I. Sellado de los puntos débiles del equipo del túnel de viento y compatibilidad del sello inflable
Los escenarios de sellado para equipos de túneles de viento (como túneles de viento de baja velocidad, túneles de viento de alta velocidad y túneles de choque de velocidad ultraalta) incluyen principalmente:
1. **Sellado de puerta de la sección de prueba**: Las secciones de prueba requieren apertura y cierre frecuentes para cambiar de modelo. La superficie de sellado puede sufrir una ligera deformación debido al impacto del flujo de aire a largo plazo, y los sellos rígidos tradicionales son propensos a fugas;
2. **Interfaz de tubería y sellado de válvulas**: Las tuberías de flujo de aire del túnel de viento (especialmente las secciones de alta presión) deben soportar impactos de presión de aire de 0,1 a 10 MPa. Los sellos deben equilibrar una alta estanqueidad y una resistencia a la fatiga;
3. **Sellado de cámara de vacío/alta presión**: Algunos túneles de viento (como los túneles de viento de vacío) necesitan mantener un ambiente de alto vacío (tasa de fuga ≤10⁻⁹) 4. **Sellado de estructuras irregulares:** Las boquillas, difusores y otras piezas del túnel de viento a menudo tienen superficies curvas irregulares, lo que dificulta que los sellos convencionales logren un ajuste completo.
Sin embargo, los sellos inflables de caucho resuelven estos problemas mediante un mecanismo dinámico de "inflación-expansión-ajuste, deflación-contracción-desprendimiento":
- Compensa automáticamente la deformación de la superficie de sellado y los errores de instalación después del inflado, formando una barrera de sellado sin espacios para bloquear las fugas del flujo de aire;
- El material elástico absorbe el impacto del flujo de aire y la vibración del equipo, evitando el desgaste causado por el contacto duro de la superficie de sellado;
- Secciones transversales irregulares personalizables para adaptarse a la compleja estructura de superficie curva de los túneles de viento;
- La contracción flexible después del desinflado no afecta la apertura y cierre de alta frecuencia de las puertas de la cámara de prueba ni la eficiencia del reemplazo del modelo.
II. Ventajas de las aplicaciones principales de los sellos inflables en equipos de túneles de viento
1. **La alta estanqueidad garantiza la precisión de la prueba:** Las pruebas en túnel de viento tienen requisitos extremadamente altos de estanqueidad al flujo de aire; las fugas darán lugar a datos de prueba distorsionados (como desviaciones en las mediciones del coeficiente aerodinámico). Al seleccionar sellos de inflado de baja liberación y alta hermeticidad (como caucho de fluorosilicona o silicona de alta pureza), la tasa de fuga se puede controlar por debajo de 10⁻¹⁰ Pa·m³/s a una presión de inflado de 0,3-1,5 MPa, lo que mantiene de manera efectiva un flujo de aire estable dentro del túnel de viento y garantiza la precisión de los datos de prueba.
2. **Resistencia ambiental para condiciones extremas de túnel de viento**
- Adaptabilidad de la temperatura: cuanto más rápida sea la velocidad del flujo de aire en un túnel de viento, más drásticas serán las fluctuaciones de temperatura (por ejemplo, la fricción del flujo de aire de alta velocidad en el túnel de viento puede provocar aumentos de temperatura localizados por encima de 100 ℃, mientras que los túneles de viento de baja temperatura deben soportar un frío extremo por debajo de -50 ℃). Los sellos inflables hechos de caucho de fluorosilicona y caucho perfluorocaucho pueden cubrir un rango de temperatura de -60 ℃ a 250 ℃, manteniendo la elasticidad y no permaneciendo quebradizos ni reblandecidos bajo temperaturas altas y bajas alternas.
- Resistencia a la fatiga: Los arranques y paradas frecuentes en las pruebas en túneles de viento requieren que los sellos resistan el inflado y desinflado de alta frecuencia y los impactos del flujo de aire. Los sellos inflables con capas de refuerzo de fibra de aramida o fibra de vidrio incorporadas tienen una resistencia al desgarro ≥30 kN/m y pueden soportar más de 5000 ciclos de inflado y desinflado sin degradación del rendimiento, con una vida útil que supera con creces la de los sellos tradicionales.
3. **Fácil instalación y mantenimiento para mejorar la eficiencia de las pruebas**
El equipo del túnel de viento es voluminoso. Los sellos tradicionales (como los sellos de empaque y los sellos metálicos) requieren herramientas especializadas y mucha mano de obra para la instalación y el desmontaje, y son propensos a dañar la superficie de sellado. Los sellos inflables de caucho se instalan mediante un método de fijación con pernos o tipo ranura, lo que permite el reemplazo sin desmontar el equipo principal. Después de desinflarse, se retraen dentro de la ranura de sellado, sin afectar el levantamiento y depuración del modelo de prueba. Esto puede reducir el tiempo de mantenimiento del equipo en más de un 60 %, mejorando la tasa de respuesta de las pruebas en el túnel de viento.
III. Recomendaciones de selección de sellos inflables para equipos de túneles de viento
1. **Selección de material (núcleo basado en la resistencia de las condiciones de trabajo)**
- Túnel de viento convencional/de baja velocidad (presión de aire ≤ 1 MPa, temperatura -40 ℃ ~ 120 ℃): priorizar **sellos inflables de caucho EPDM**, que ofrecen una fuerte resistencia a la intemperie, buena resistencia a la fatiga, costo moderado e idoneidad para entornos de flujo de aire convencionales;
- Túnel de viento de velocidad media-alta (presión de aire de 1 a 5 MPa, temperatura de -50 ℃ ~ 180 ℃, que contiene una ligera neblina de aceite): use **sellos inflables de caucho de foliosilicona (FVMQ)**, que combinan resistencia a la temperatura, resistencia al aceite y alta hermeticidad, evitando la hinchazón del sello causada por trazas de neblina de aceite en el flujo de aire;
- Túnel de choque/velocidad ultraalta (presión > 5 MPa, temperatura -60 ℃ ~ 250 ℃, fuerte impacto del flujo de aire): Utiliza **sellos inflables de caucho fluorado (FKM) o caucho perfluoro (FFKM)**, resistentes a alta presión, alta temperatura y corrosión, con una capa interna de refuerzo de fibra de aramida multicapa para evitar abultamientos y rupturas bajo alta presión;
- Túnel de viento de vacío: Emplea **sellos inflables de silicona de alta pureza y baja liberación**, con una tasa de liberación ≤ 1×10⁻⁶ Pa·m³/s en condiciones de vacío, evitando la contaminación por materia volátil del entorno de prueba o el impacto en la precisión del sensor.
2. **Selección estructural (forma de superficie de sellado coincidente)**
- Puerta de sección de prueba (sello plano): seleccione **sellos inflables de sección transversal rectangular**, que tienen una gran área de contacto después de la expansión, lo que proporciona una fuerte estabilidad de sellado y adaptabilidad a espacios amplios (3-10 mm);
- Interfaz de tubería/válvula (superficie de sellado circular): seleccione **sellos inflables de sección transversal tipo M**, con un diseño de labio de sellado doble, que ofrece una hermeticidad superior en comparación con las secciones transversales circulares y bloquea eficazmente el flujo de aire y el condensado;
- Sección de boquilla/difusor (superficie curva irregular): **sellos inflables de sección transversal irregular** hechos a medida, adaptados con precisión al contorno de la superficie curva mediante un proceso de moldeo para un ajuste completo.
Según el resumen anterior, los sellos inflables de caucho, con sus principales ventajas de "alta hermeticidad, resistencia a ambientes extremos e instalación conveniente", pueden cumplir plenamente los requisitos de sellado de los equipos de túneles de viento. Además, mediante una selección precisa, se pueden adaptar a diversos escenarios de túneles de viento, desde baja velocidad hasta velocidad ultraalta, y desde convencional hasta vacío, lo que los convierte en la mejor opción para los sistemas de sellado de equipos de túneles de viento.
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