- Selon les conditions d'utilisation, la conception d'une vanne cryogénique répond aux exigences suivantes :
- La vanne doit pouvoir fonctionner longtemps dans des milieux à basse température et à température ambiante. La durée de vie générale est de 10 ans ou 3000 à 5000 cycles.
- La vanne ne doit pas devenir une source de chaleur importante dans le système basse température. En effet, l'afflux de chaleur réduit non seulement l'efficacité thermique, mais provoque également une évaporation rapide du fluide interne s'il y a trop d'afflux, ce qui entraîne une augmentation anormale de la pression et entraîne un danger.
- Les fluides à basse température ne doivent pas avoir d'effets nocifs sur le fonctionnement du volant et sur les performances d'étanchéité de la garniture.
- Les ensembles de vannes en contact direct avec des fluides à basse température doivent avoir des structures antidéflagrantes et ignifuges.
- Les ensembles de vannes fonctionnant à basse température ne peuvent pas être lubrifiés, des mesures structurelles doivent donc être prises pour éviter que les pièces de friction ne soient rayées.
- Les facteurs à prendre en compte lors de la sélection du matériau du corps principal de la vanne cryogénique comprennent les exigences suivantes :
La température minimale de fonctionnement de la vanne.
Les matériaux métalliques conservent les propriétés mécaniques requises pour les conditions de travail à basses températures, notamment la résistance aux chocs, l'allongement relatif et la stabilité structurelle.
Le matériau a une résistance aux chocs à basse température suffisante.
Les matériaux ont des propriétés de retrait à froid différentes.
Il présente une bonne résistance à l'usure à basse température et dans des conditions de lubrification sans huile.
A une bonne résistance à la corrosion.
Lorsque le soudage est utilisé, les performances de soudage du matériau doivent également être prises en compte.
Les principes de sélection des matériaux tels que le corps, le couvercle de vanne, le siège de vanne et le disque de vanne des principaux composants de la vanne cryogénique sont les suivants : l'acier ferritique est utilisé lorsque la température est supérieure à {{0}} degré ; l'acier austénitique est utilisé lorsque la température est inférieure à -100 degrés, et les vannes basse pression et de petit diamètre peuvent être fabriquées à partir de matériaux tels que l'acier et l'aluminium. Sélection de matériaux pour les tiges de valve et les fixations : lorsque la température est supérieure à -100 degrés, les tiges de valve et les boulons sont en acier allié tel que Ni, Cr-Mo, etc., et subissent un traitement thermique approprié pour améliorer résistance à la traction et empêche la morsure du fil ; Lorsque la température est inférieure à -100 degrés, il est fabriqué en acier inoxydable austénitique résistant aux acides. Dans le même temps, la tige de valve doit être chromée dur (épaisseur de placage 0,04 mm ~ 0,06 mm) ou nitrurée pour améliorer la dureté de la surface. Pour éviter le grippage des écrous et des boulons, les écrous sont généralement en acier Mo ou en acier Ni, et du bisulfure de molybdène est enduit sur la surface du filetage. Les joints pour vannes basse température doivent avoir des propriétés d'étanchéité et de récupération fiables à température normale, basse température et changements de température. Étant donné que les matériaux de joint durcissent et réduisent leur plasticité à basse température, il convient de sélectionner des matériaux de joint présentant de faibles changements de performances. Lorsque la température de fonctionnement est de -200 degrés et que la pression de fonctionnement maximale à basse température est de 3 MPa, la feuille de caoutchouc d'amiante en amiante blanche à fibres longues est utilisée. Lorsque la température de fonctionnement est de -200 degrés et que la pression de fonctionnement maximale est de 5 MPa, un joint enroulé en spirale constitué d'un ruban d'acier résistant aux acides pris en sandwich avec de l'amiante ou un joint enroulé en spirale constitué d'un ruban d'acier résistant aux acides en polytétrafluoroéthylène est utilisé. Les joints enroulés en graphite expansé et en acier résistant aux acides sont idéaux pour les vannes à basse température à -200 degrés. La sélection de la garniture pour les vannes cryogéniques doit tenir compte de ses caractéristiques à basse température. Généralement, une garniture de type V en polytétrafluoroéthylène imprégné est utilisée dans les vannes cryogéniques.
- La conception structurelle des vannes cryogéniques répond aux exigences de base suivantes :
- Utilisez un corps de vanne qui peut entièrement résister à l'expansion et à la contraction causées par les changements de température, et la structure du siège de vanne ne sera pas déformée en raison des changements de température.
- Adoptez une structure de couvercle de valve à long col qui peut protéger la boîte à garniture. L'objectif principal de l'adoption de cette structure est de réduire la chaleur dans le dispositif de transfert et d'empêcher la tige de soupape et les parties supérieures du couvercle de soupape de se givrer et de geler en raison d'un refroidissement excessif de la boîte à garniture. Assurez-vous que la température de la boîte à garniture est à 0 au-dessus du degré
- Adoptez un disque de valve capable de maintenir une étanchéité fiable quels que soient les changements de température. Par exemple, les vannes utilisent des vannes élastiques ou des vannes ouvertes ; les vannes d'arrêt utilisent des sièges de vanne plats et les vannes à pointeau utilisent des disques de vanne en forme de bouchon.
- Adoptez la structure d’étanchéité supérieure. Les vannes cryogéniques doivent généralement avoir une structure d'étanchéité. La surface d'étanchéité supérieure est généralement recouverte de carbure de cobalt-chrome-tungstène, puis rectifiée après finition.
- Utiliser une structure de surface en carbure de cobalt-chrome-tungstène pour la surface d'étanchéité du siège de soupape et du disque de soupape (plaque de vanne).
- Remarque : La structure d'étanchéité souple a un coefficient de dilatation élevé et devient cassante à basse température. Elle ne convient donc qu'aux vannes cryogéniques dont la température est supérieure à -70 degrés, mais le polytrichloréthylène peut être utilisé pour les vannes cryogéniques dont la température peut atteindre 162 degrés. . Les vannes cryogéniques peuvent également adopter une structure d'étanchéité ondulée sans emballage.
- Utilisez des trous de décompression pour éviter une augmentation anormale de la pression. L'emplacement du trou de décompression dépend de la structure de la vanne, certains se trouvent sur le corps de la vanne et d'autres sur la plaque d'obturation. Un tuyau de sortie peut également être installé sur la vanne ou une soupape de sécurité peut être installée pour évacuer une pression anormalement élevée.