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Jun 10, 2023

この新しい PTFE シールはインスリンポンプやその他の医療機器をより良くする可能性があります

2018 年 4 月 26 日 By Chris Newmark 低速から中程度の速度と圧力でのシーリングを必要とする動的用途において、設計エンジニアは性能の低いエラストマー O リングを次の O リングに置き換えています。

2018 年 4 月 26 日 クリス・ニューマーカー著

低速から中程度の速度と圧力でのシーリングを必要とする動的用途では、設計エンジニアは、性能の低いエラストマー製 O リングを、バネで作動する PTFE「C リング」シールに置き換えています。

David Wang、バル シール エンジニアリング

O リングやその他の従来のシール方法が機能しなくなった場合、診断機器や薬物送達機器のエンジニアは、既存のハードウェア設計のパフォーマンスを向上させるための、よりコスト効率の高い新しい方法を採用しています。それが、バネ付勢 PTFE「C リング」シールです。

C リング シールは、約 100°F の水浴内で 1 分あたり 5 フィートの速度で往復運動するピストンを使用する診断ツール用に最初に開発されました。 動作条件は穏やかでしたが、許容差は大きかったです。 当初の設計ではピストンをシールするためにエラストマー製の O リングが必要でしたが、O リングでは一貫したシールを維持できず、機器に漏れが発生しました。

プロトタイプはすでに構築されていたため、エンジニアは代替品を探し始めました。 通常、ピストン用途で使用される U カップまたは標準リップ シールは、半径方向の公差が大きいため、実行可能な選択肢ではありませんでした。 また、これらをフルステップの溝の上に取り付けることは現実的ではありませんでした。 取り付けには過度のストレッチが必要となり、シールが変形して早期に破損する可能性があります。

2016 年、カリフォルニア州フットヒル ランチを拠点とするシール設計会社 Bal Seal Engineering は、実験的な解決策を提案しました。それは、C 字型 PTFE リングで包まれた傾斜コイル スプリングです。 シールは意図したとおりに機能しました。 PTFE の低摩擦特性と流線型のジャケット形状を組み合わせることで、「C リング」は信頼性が高く一貫したシールを実現し、O リングよりもスムーズで静かな動作を実現しました。 さらに、C リングはフルステップ O リング グランドに取り付けることもできますが、これは非エラストマー材料では通常推奨されません。 その結果、C リングは元のハードウェア設計を変更することなく、特別なツールを使用することなく取り付けられました。

そのオリジナルのCリングシールは2年間使用されています。 C リングの使用により、製品の性能が向上し、機器の耐用年数が延長され、ダウンタイムとメンテナンスのコストが削減されます。

医用画像ユニット、インスリンポンプ、人工呼吸器、薬物送達装置は通常、軸方向の短い空間内をシールするために O リングに依存しています。 しかし、極端な半径方向のたわみ能力が必要な場合、O リングではそれを補うことができず、摩耗、永久変形、漏れが発生することがよくあります。 これらの欠点にもかかわらず、他のソリューション (U カップ、リップシールなど) では半径方向のたわみ要件に対処できず、通常は O リングよりも多くの軸方向のスペースが必要となるため、技術者は O リングを使用し続けています。

C リングは、通常 O リングに与えられる小さな軸方向のスペースに適合できるのに対し、標準のシール構成では適合できないため、異なります。 さらに、C リングはアプリケーションのニーズに基づいて完全にカスタマイズ可能です。 極低温用途向けに極薄で柔軟なリップを使用して構成することも、シールにより高い耐摩耗性が必要な動的用途向けに 1 つの厚いリップを使用して構成することもできます。

C リングは回転および往復運動に対応するため、医療ロボット、携帯型医療機器、プローブ/ホース コネクタなど、低速から中速のシールを必要とするさまざまな製品に潜在的に役立つ多用途のソリューションです。 C リングは、同様の断面の標準シール構成の少なくとも 5 倍という、非常に大きなラジアル公差に対応できます。 許容範囲は周囲圧力、媒体の種類、表面仕上げの状態によって異なります。 C リングは、コンポーネントを環境汚染物質から保護する必要がある静的な用途でも機能します。

C リングの初期ジャケット設計から PTFE 素材を取り除くことで、エンジニアはその弾性と柔軟性を高めることができました。 その結果、C リングは当初の予想よりも伸縮性と柔軟性が高いことが証明され、円形以外の用途にも役立ちます。 C リングは、楕円形ピストンを備えた薬物送達ポンプですでに使用されています。 また、シール ジャケットはバージンまたは充填 PTFE で作成できるため、C リングは非常に汎用性の高いシールであり、一般的に使用される金属やプラスチックで作られたハードウェアと互換性があります。