當(dāng)控制閥的操作溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于冰點(diǎn)時(shí),應(yīng)采取特定的預(yù)防措施,在某些情況下,必需用特殊結(jié)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足操作要求。主要的問(wèn)題是適當(dāng)?shù)倪x擇結(jié)構(gòu)材料,特別是在一般的低溫操作條件下(到-150°F)。深冷是指溫度低于-150°F的生產(chǎn)操作,這時(shí)要考慮許多附加因素。
溫度范圍在- 20°F—- 150°F之間時(shí),對(duì)承受壓力的部件要采用特殊的抗沖擊碳鋼;在-20°F--50°F之間時(shí),一般采用碳鋼材料(牌號(hào)LCB),到- 150。F時(shí),采用3.5%鎳鋼(牌號(hào)LC3)。這些閥門(mén)一般裝有普通的長(zhǎng)頸型上閥蓋。在這樣的溫度范圍,主要的目的是使進(jìn)入系統(tǒng)的熱量盡量減少并防止填料函部分不致因?yàn)樘涠股祥y蓋的上面部分和填料函上的閥桿凍結(jié)和結(jié)冰。普通的長(zhǎng)頸型上閥蓋一般裝在垂直位置。以減少操作流體本身的傳熱。
在深冷溫度時(shí),結(jié)構(gòu)材料現(xiàn)在不采用碳鋼,而是采用奧氏體不銹鋼、青銅、蒙乃爾。在這樣的溫度范圍,閥的操作一般是控制極冷的氣體和液化氣。常常碰到的有:空氣,氮、氧、氫和氦。其中一些流體的性質(zhì)列在表2中。用于這些場(chǎng)合,閥的承壓部件除了考慮結(jié)構(gòu)材料外,還要考慮許多附加的因素。
氣體
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N2
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O2
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CH4
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H2
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He
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F2
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密度,NTP*磅/英尺3
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0.0724
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0.0827
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0.0415
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0.0052
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0.0052
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0.0982
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沸點(diǎn),1大氣壓°F
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-320.4
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-297.4
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-258.7
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-423.2
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-452.1
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-306.6
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在沸點(diǎn)的蒸汽密度,磅/英尺3
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0.288
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0.296
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0.111
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0.084
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1.06
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—
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在沸點(diǎn)的液體密度,磅/英尺3
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50.41
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71.27
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26.46
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4.37
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7.62
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94.2
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在沸點(diǎn)的汽化熱,英熱單位磅/
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85.2
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91.7
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219.2
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193
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8.8
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74.1
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臨界溫度°F
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-232.8
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-181.1
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-116.5
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-400.3
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-450.3
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-200.2
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臨界壓力,磅/英寸2(絕壓)
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492.3
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736.9
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673.1
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187.7
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33.2
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808.3
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現(xiàn)在要特別注意長(zhǎng)頸型上閥蓋的結(jié)構(gòu)。甚至當(dāng)閥體材料是青銅時(shí),長(zhǎng)勁型上閥蓋一般也用奧氏體不銹鋼以減少傳熱。要極為注意;液化氣不能都積聚在上閥蓋之間,因?yàn)殛P(guān)閉時(shí)不斷的氣化有形成高壓的危險(xiǎn)。
在所有的情況下,閥門(mén)要嚴(yán)格的絕熱。在工廠低溫區(qū)的工藝設(shè)備配管和閥門(mén)常常裝在“冷箱”中。這種情況下,閥門(mén)有一個(gè)特別長(zhǎng)的上閥蓋,它可以裝在水平位置。圖30所示的特殊結(jié)構(gòu)常常用于這種情況。直徑較大的上閥蓋部分用不銹鋼制成,并從冷箱壁層中伸出來(lái)。這種,不涉及閥體就可以卸下包括閥芯和閥座的閥內(nèi)件。閥體可以焊在系統(tǒng)中以減少冷箱本身的泄漏。在長(zhǎng)頸型上閥蓋內(nèi)部的下端有聚四氟乙烯人字形密封墊,其作用和止回閥一樣。使進(jìn)入上閥蓋部分冷凍劑的泄漏量減至最小,而又可以放出形成的任何氣體。這樣,進(jìn)入系統(tǒng)的熱量減至最小。
長(zhǎng)頸型上閥蓋的外端常常配有安裝法蘭,它通過(guò)撓性膜片和在冷箱上的一個(gè)較大的法蘭相連接。
圖31說(shuō)明一個(gè)很特殊的低溫閥,它的真空絕熱夾套包圍住整個(gè)閥體和閥體的長(zhǎng)頸,夾套上裝有可以伸縮的不銹鋼波紋管,以減少管道由于熱膨脹所引起的變形。注意:它用一種薄壁圓筒代替普通的伸長(zhǎng)閥桿以提供一個(gè)長(zhǎng)的傳導(dǎo)路線(xiàn),并減少閥桿和閥體圓筒之間的蒸發(fā)空間。輻射熱損失成為一個(gè)重要的因素,利用電拋光閥的外表面和一種鋁片隔板可以將它減至最小。在這類(lèi)閥中,保證重量輕是很重要的,但同時(shí)要有比較高的流通能力,因?yàn)橘|(zhì)量小就減少了冷卻的氣化。同樣的閥門(mén)采用“V”型結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步減小壓力損失,特別是雙位操作時(shí)。
裝有長(zhǎng)頸型上閥蓋的旋轉(zhuǎn)閥常用于要求嚴(yán)密關(guān)閉的深冷場(chǎng)合。圖32表示一個(gè)特殊閥,該閥采用了一個(gè)偏置閥板和一個(gè)球形閥座密封表面,使用特殊的聚三氟氯乙烯唇形密封墊,減小了突然打開(kāi)所需的轉(zhuǎn)矩。對(duì)于比較大的尺寸,閥門(mén)重量輕是一個(gè)重要因素。
一般,深冷閥在加工時(shí),特別是在裝配時(shí),對(duì)清潔度的要求更為嚴(yán)格。
在選擇潤(rùn)滑劑時(shí)需要特別注意,在裝配零件時(shí)可以用它來(lái)防止“磨損”。有許多潤(rùn)滑劑會(huì)固化或變脆,而有許多完全不適用于流動(dòng)的流體。為此,已經(jīng)開(kāi)發(fā)了許多用于這種場(chǎng)合的化合物,并已大量使用。還有許多需要特別注意事項(xiàng),例如,當(dāng)控制液態(tài)氟時(shí),它和任何碳?xì)浠衔锝佑|能夠自燃??刂蒲鯐r(shí),無(wú)論在常溫還是在深冷溫度,存在更普遍的問(wèn)題,除了和某些雜質(zhì)接觸有自燃的可能性外,氧還能助燃,如果一旦發(fā)生火災(zāi),將燒毀整個(gè)管線(xiàn)系統(tǒng)。大多數(shù)公司對(duì)使用深冷液體時(shí)的凈化和脫脂方法都有詳細(xì)的技術(shù)規(guī)定。
圖30 閥芯閥座環(huán)可以從上閥蓋中取出的“冷箱”閥
圖31 用于液態(tài)氫、氦或其他深冷液體操作的真空夾套低溫閥
圖32 偏置閥板的低溫蝶閥,帶唇形彈性密封墊,用于嚴(yán)密關(guān)閉
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