Warum Kryogenik-Ventile einen langen Schaft haben

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03/08/2022
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Es gibt viele Arten von Ventilen, und jedes hat seine eigenen charakteristischen Merkmale. Kryogenische Ventile sind eine dieser Arten von Industrieventilen, die in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen eingesetzt werden. Diese Ventile sind speziell für extreme Temperaturen und Drücke ausgelegt, damit sie nicht versagen.

Eine Öl- und Gasindustrie
Quelle: Pexels

Auf den ersten Blick fällt auf, dass die Kryo-Ventile eine lange Haube (oder Spindel) haben - auf jeden Fall länger als bei den üblichen Industrieventilen. Warum ist das so? Nun, dieser Artikel wird es erklären warum Tieftemperaturventile einen langen Schaft haben und wie sie dazu beitragen, ihre Funktion zu erfüllen.

Was sind kryogene Ventile?

Ventile, die für den Einsatz bei extrem kalten Temperaturen ausgelegt sind, werden als Kryogenventile bezeichnet. Diese Ventile sind speziell für den Transport von Flüssigkeiten bei niedrigen Temperaturen wie flüssigem Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, verflüssigtem Erdgas usw. ausgelegt. In Rohrleitungen, die solche Flüssigkeiten bei niedrigen Temperaturen transportieren, werden Kryogenventile zur Steuerung des Durchflusses eingesetzt.

Kryogenische Ventile sind nicht nur für Flüssigkeiten mit niedrigen Temperaturen, sondern auch für Gase und Flüssigkeiten unter hohem Druck geeignet. Diese Ventile werden unter anderem in der Öl- und Gasindustrie, der Petrochemie und der Lebensmittelindustrie eingesetzt. 

Ein kryogenes Schieberventil
Quelle: Pinterest

Normalerweise sind kryogene Ventile für den Transport und die Lagerung von Flüssigkeiten mit einem Druck von bis zu 52 bar und einer Temperatur von bis zu -196℃ ausgelegt. Beim Umgang mit kryogenen Flüssigkeiten müssen unbedingt einige Maßnahmen ergriffen werden, da viele von ihnen tödliche Unfälle verursachen können, wenn die Druck- und Temperaturbedingungen ändern. Aus diesem Grund werden Tieftemperaturventile mit größter Sorgfalt hergestellt - ein kleiner Fehler in diesen Ventilen kann irreparable Schäden verursachen.

Gemeinsame Merkmale von Kryo-Ventilen

  • Sie sind leicht - das hilft ihnen, Flüssigkeiten mit niedrigen Temperaturen effizient zu transportieren.
  • Kryogenische Ventile werden in der Regel mit geringer Leitfähigkeit gebaut.
  • Diese Ventile sind so gebaut, dass sie in enge Räume passen. 
  • Kryogenische Ventile werden in einem Reinraum montiert, der frei von Schmiermitteln ist. Der Grund dafür ist, dass bei kryogenen Temperaturen selbst die kleinste Spur von unerwünschtem Material eine große Gefahr darstellen kann.

Arten von Kryogenik-Ventilen

Nicht alle Industriearmaturen sind für kryogene Zwecke geeignet - einige Ventile sind nicht für die Verwendung als Tieftemperaturventile geeignet, da ihnen bestimmte Eigenschaften fehlen. Einige der am häufigsten anzutreffenden Industriearmaturen für die Tieftemperaturtechnik sind Kugelhähne, Klappen, Schieber und Ventile.

  • Kryogenische Kugelhähne - Diese Ventile gehören zu den gängigsten Optionen für kryogene Zwecke und sind die beste Wahl für dichte Absperrungen. Obwohl sie leicht verschleißen, müssen diese Ventile an Stellen mit ungehindertem Durchfluss eingesetzt werden.
  • Kryogenische Absperrklappen - Die kurzen und einfach zu bedienenden Kryo-Absperrklappen sind eine gute Wahl für Anwendungen, die häufiges schnelles Öffnen und Schließen erfordern.
  • Tieftemperatur-Durchgangsventile - Kryogenische Ventile sind linear bewegliche Ventile mit einer innenliegenden Scheibe, die über einen langen Zeitraum wirksam abdichten können. Obwohl sie langlebig sind, werden sie nicht für Bereiche mit hohem Durchfluss empfohlen.
Ein kryogenes Durchgangsventil
Quelle: DomBor
  • Kryogenische Entlastungsventile - Diese Ventile sollen Schäden verhindern, die durch die Ausdehnung von Flüssigkeiten in Rohrleitungen verursacht werden. Wenn der Druck der Flüssigkeit die Sicherheitsgrenze überschreitet, lässt das Ventil Dampf entweichen - so wird die Drucksituation aufrechterhalten. 
  • Kryogene Schieberventile - Wie alle anderen kryogenen Ventile ist auch das Absperrschieber verfügt außerdem über eine verlängerte Motorhaube. Selbst in der vollständig geöffneten Position erzeugt das Ventil einen minimalen Druckabfall.

Funktionsprinzip von Kryogenik-Ventilen

Es hat sich gezeigt, dass das Material, aus dem ein Tieftemperaturventil hergestellt wird, eine entscheidende Rolle für die Leistung des Ventils spielt. Denn Ventile, die für den Betrieb unter normalen Bedingungen ausgelegt sind, können bei extrem niedrigen Temperaturen nicht verwendet werden - das Metall wird spröde. Außerdem beeinträchtigen normale Ventile die Dichtungsqualität in einer kryogenen Situation.

Ein Kryo-Ventil wird in der Regel in einer Rohrleitung auf die vollständig geschlossene Position eingestellt, um sicherzustellen, dass kryogene Flüssigkeiten nicht fließen oder verdampfen können. Bei einem Druckanstieg öffnet sich das Ventil und lässt die Flüssigkeit fließen. Dadurch wird der Druck gesenkt und mögliche Probleme durch Verdampfung vermieden. Sobald der Druck den gewünschten Wert erreicht hat, schließt das Ventil schnell und blasendicht ab. Auf diese Weise wird eine Leckage verhindert.

Der Aufbau eines Tieftemperaturventils muss gründlich untersucht werden, wenn man seine Funktionsweise verstehen will. Eines der charakteristischen Merkmale eines Tieftemperaturventils, das es von normalen Industrieventilen unterscheidet, ist sein verlängerter Schaft. Was viele nicht wissen warum Tieftemperaturventile einen langen Schaft habenaber zu wissen, wie ein Kryogenische Ventilfunktionenist es wichtig, dies zu verstehen.

Der Grund, warum Kryogenik-Ventile einen langen Schaft haben

Ein kryogenes Überdruckventil mit langem Schaft
Quelle: DomBor

Viele Flüssigkeiten, die in kryogenen Rohren und Ventilen transportiert werden, sind entflammbar oder explosiv oder beides. Außerdem können sich die Flüssigkeiten bei einem Temperaturanstieg auf das Hundertfache ihrer tatsächlichen Größe ausdehnen. Das bedeutet, dass selbst ein kleines Leck oder ein Verschütten katastrophale Folgen haben kann. Um eine sichere Übertragung zu gewährleisten, müssen die Flüssigkeiten auf der richtigen Temperatur und dem richtigen Druck gehalten werden.

Dies ist der Ort, an dem die erweiterte Motorhaube (oder Spindel) eines Kryo-Ventils kommt zum Einsatz. Der lange Schaft eines Kryo-Ventils ist bei einem normalen Industrieventil nicht zu sehen, da er in Tieftemperatursituationen eine besondere Funktion erfüllt. Es gibt 3 Hauptgründe, warum Kryo-Ventile eine lange Spindel haben:

  1. Die verlängerte Spindel sorgt dafür, dass die Packung des Ventils warm ist. Bei niedrigen Temperaturen wird die Stopfbuchse in Mitleidenschaft gezogen, was zu einer Vereisung zwischen Packung und Spindel und damit zu Leckagen führt. Wenn die Packung undicht wird, wird der Tieftemperaturzustand unterbrochen, und die Flüssigkeiten verdampfen. Um all diese Probleme zu vermeiden, ist die lange Spindel so konzipiert, dass die Stopfbuchse über 8℃ gehalten wird.
  2. Da die Spindel verlängert ist, bietet sie viel Platz für die Ummantelung mit Materialien, die den Verlust von Kälteenergie verhindern. Durch die Aufrechterhaltung der kalten Temperatur bleiben die Flüssigkeiten im Inneren des Ventils und der Rohrleitung in ihrem ursprünglichen Zustand erhalten.
  3. Die lange Motorhaube eines Tieftemperaturventils erleichtert die Positionierung von Tieftemperaturventilen auch bei beengten Platzverhältnissen. Die in solchen Situationen verwendeten Ventile und Rohre werden in einer "Cold Box" installiert, und der lange Schaft kann in die Wand der Box passen.

Kryogenische Ventile Anwendungen

Kryogenische Ventile werden aufgrund ihrer entscheidenden Funktion in verschiedenen Branchen eingesetzt. Einige der üblichen Sektoren, in denen Tieftemperaturventile eingesetzt werden, sind die Öl- und Gasindustrie, die petrochemische Industrie, die chemische Industrie, die Lebensmittelindustrie und die Luftzerlegungsindustrie.

  • LNG-Anlagen und -Terminals - Verflüssigtes Erdgas (LNG) lässt sich mit Hilfe von Tieftemperaturpipelines und -ventilen leicht transportieren - da sich die Gase ausdehnen können, müssen sie mit Vorsicht gehandhabt werden.
  • Lebensmittel- und Getränkeindustrie - Kryogenische Ventile werden häufig in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eingesetzt, da sie für den Transport kalter Flüssigkeiten geeignet sind. Außerdem werden diese Ventile in Gefrierschränken eingesetzt.
Riesige Lagereinheiten in einer Fabrik
Quelle: Unsplash
  • Chemische und petrochemische Industrie - In der chemischen Industrie gibt es mehrere Produkte wie Ethylen, flüssigen Sauerstoff und flüssigen Stickstoff, die bei extrem niedrigen Temperaturen gehandhabt werden müssen. Für diesen Zweck sind Tieftemperaturventile die perfekte Wahl. Sie sind auch sehr nützlich für den Transport von Flüssiggas und anderen Flüssigkeiten.
  • Medizinische Industrie - Kryogenische Ventile werden in der medizinischen Industrie in großem Umfang eingesetzt - sie werden für die Lagerung von lebenswichtigen Gasen wie flüssigem Sauerstoff verwendet.

Schlussfolgerung

Kryogenische Ventile haben einzigartige Funktionen und Merkmale - aus denselben Gründen finden sie in einer Vielzahl von Branchen Anwendung. Ohne zu wissen, warum Tieftemperaturventile einen langen Schaft haben, kann man nicht den richtigen Ventiltyp für einen bestimmten Zweck auswählen. Ein Verständnis der Arten von Tieftemperaturventilen und ihrer Funktionsweise hilft dem Käufer, eine fundierte Entscheidung zu treffen.

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