Konstruktionsanforderungen für kryogene Ventile

• Abhängig von den Einsatzbedingungen werden an die Konstruktion eines Kryoventils folgende Anforderungen gestellt:

1. Das Ventil sollte in der Lage sein, lange Zeit in Medien mit niedriger Temperatur und Umgebungstemperatur zu arbeiten. Die allgemeine Lebensdauer beträgt 10 Jahre bzw. 3000 bis 5000 Zyklen.
2. Das Ventil sollte keine nennenswerte Wärmequelle im Niedertemperatursystem darstellen. Dies liegt daran, dass der Wärmeeinfluss nicht nur den thermischen Wirkungsgrad verringert, sondern bei zu starkem Zufluss auch dazu führt, dass die innere Flüssigkeit schnell verdampft, was zu einem abnormalen Druckanstieg führt und Gefahren verursacht.
3. Medien mit niedriger Temperatur sollten keine schädlichen Auswirkungen auf die Handradbedienung und die Dichtungsleistung der Packung haben.
4. Ventilbaugruppen, die in direktem Kontakt mit Medien mit niedriger Temperatur stehen, sollten explosions- und feuersichere Strukturen aufweisen.
5. Ventilbaugruppen, die bei niedrigen Temperaturen betrieben werden, können nicht geschmiert werden. Daher müssen strukturelle Maßnahmen ergriffen werden, um zu verhindern, dass Reibungsteile zerkratzt werden.

• Zu den Faktoren, die bei der Auswahl des Hauptkörpermaterials des Kryoventils berücksichtigt werden sollten, gehören die folgenden Anforderungen:

Die minimale Betriebstemperatur des Ventils.

Metallwerkstoffe behalten die für Arbeitsbedingungen bei niedrigen Temperaturen erforderlichen mechanischen Eigenschaften bei, insbesondere Schlagzähigkeit, relative Dehnung und strukturelle Stabilität.

Das Material verfügt über eine ausreichende Kälteschlagzähigkeit.

Materialien haben unterschiedliche Kaltschrumpfeigenschaften.

Es verfügt über eine gute Verschleißfestigkeit bei niedrigen Temperaturen und ölfreien Schmierbedingungen.

Hat eine gute Korrosionsbeständigkeit.

Beim Schweißen muss auch die Schweißleistung des Materials berücksichtigt werden.

Die Auswahlprinzipien für Materialien wie Gehäuse, Ventildeckel, Ventilsitz und Ventilteller der Hauptkomponenten des Kryoventils sind: Ferritischer Stahl wird verwendet, wenn die Temperatur höher als {{0}} Grad ist; Austenitischer Stahl wird verwendet, wenn die Temperatur unter -100 Grad liegt. Niederdruckventile und Ventile mit kleinem Durchmesser können aus Materialien wie Stahl und Aluminium hergestellt werden. Auswahl der Materialien für Ventilschäfte und Befestigungselemente: Wenn die Temperatur höher als -100 Grad ist, bestehen die Ventilschäfte und Schrauben aus legiertem Stahl wie Ni, Cr-Mo usw. und werden zur Verbesserung einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen Zugfestigkeit und Fadenbiss verhindern; Wenn die Temperatur unter -100 Grad liegt, besteht es aus austenitischem, rostfreiem, säurebeständigem Stahl. Gleichzeitig muss der Ventilschaft hartverchromt (Beschichtungsdicke 0,04 mm ~ 0,06 mm) oder nitriert werden, um die Oberflächenhärte zu verbessern. Um ein Festfressen von Muttern und Schrauben zu verhindern, bestehen Muttern im Allgemeinen aus Mo-Stahl oder Ni-Stahl, und die Gewindeoberfläche ist mit Molybdändisulfid beschichtet. Dichtungen für Tieftemperaturventile müssen bei normaler Temperatur, niedriger Temperatur und Temperaturschwankungen zuverlässige Dicht- und Rückstelleigenschaften aufweisen. Da Dichtungsmaterialien bei niedrigen Temperaturen aushärten und ihre Plastizität verringern, sollten Dichtungsmaterialien mit geringen Leistungsänderungen ausgewählt werden. Wenn die Betriebstemperatur -200 Grad beträgt und der maximale Betriebsdruck bei niedrigen Temperaturen 3 MPa beträgt, wird die Asbestkautschukplatte aus langfaserigem weißem Asbest verwendet. Wenn die Betriebstemperatur -200 Grad und der maximale Betriebsdruck 5 MPa beträgt, wird eine spiralförmig gewickelte Dichtung aus säurebeständigem Stahlband mit eingelegtem Asbest oder eine spiralförmig gewickelte Dichtung aus säurebeständigem Polytetrafluorethylen-Stahlband verwendet. Gewickelte Dichtungen aus expandiertem Graphit und säurebeständigem Stahl sind ideal für Tieftemperaturventile bei -200 Grad. Bei der Auswahl der Packung für Kryoventile sollten die Tieftemperatureigenschaften der Packung berücksichtigt werden. Im Allgemeinen werden in Kryoventilen imprägnierte Polytetrafluorethylen-V-Packungen verwendet.

• Der konstruktive Aufbau von Kryoventilen stellt folgende Grundanforderungen:

1. Verwenden Sie einen Ventilkörper, der der durch Temperaturänderungen verursachten Ausdehnung und Kontraktion vollständig standhält und die Struktur des Ventilsitzes aufgrund von Temperaturänderungen nicht verformt wird.
2. Nehmen Sie eine Ventildeckelstruktur mit langem Hals an, die die Stopfbuchse schützen kann. Der Hauptzweck dieser Struktur besteht darin, die Wärme in der Übertragungsvorrichtung zu reduzieren und zu verhindern, dass der Ventilschaft und die oberen Teile des Ventildeckels aufgrund einer Unterkühlung der Stopfbuchse vereisen und gefrieren. Stellen Sie sicher, dass die Temperatur der Stopfbuchse bei 0 über Grad liegt
3. Verwenden Sie einen Ventilteller, der unabhängig von Temperaturschwankungen eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet. Absperrschieber verwenden beispielsweise elastische Schieber oder offene Schieber; Absperrventile verwenden flache Ventilsitze und Nadelventile verwenden stopfenförmige Ventilscheiben.
4. Nehmen Sie die obere Dichtungsstruktur an. Kryoventile müssen im Allgemeinen über eine Dichtungsstruktur verfügen. Die obere Dichtfläche wird im Allgemeinen mit Kobalt-Chrom-Wolframkarbid überzogen und nach der Endbearbeitung geschliffen.
5. Verwenden Sie eine Kobalt-Chrom-Wolframkarbid-Oberflächenstruktur für den Ventilsitz und die Dichtfläche der Ventilscheibe (Schieberplatte).
6. Hinweis: Die weiche Dichtungsstruktur hat einen großen Ausdehnungskoeffizienten und wird bei niedrigen Temperaturen spröde. Daher ist sie nur für Kryoventile mit Temperaturen über -70 Grad geeignet. Polytrichlorethylen kann jedoch für Kryoventile mit Temperaturen bis zu 162 Grad verwendet werden . Kryoventile können auch eine gewellte Dichtungsstruktur ohne Packung annehmen.
7. Verwenden Sie Druckentlastungslöcher, um einen abnormalen Druckanstieg zu verhindern. Die Position der Druckentlastungsbohrung hängt von der Ventilstruktur ab. Einige befinden sich am Ventilkörper und andere an der Absperrplatte. Am Ventil kann auch ein Auslassrohr angebracht oder ein Sicherheitsventil installiert werden, um ungewöhnlich hohen Druck abzulassen.