Sello de válvulas de bola criogénicas

Muchos factores afectan si el Válvula de bola criogénica Está finalmente sellado, aunque la válvula de bola tiene una estructura simple. Es una válvula sellada por la presión del medio y su esfera tiene una estructura especial.

1.1 Calidad de los pares de sellado
La calidad del par de sellado de la válvula de bola se refleja principalmente en la redondez de la bola y la rugosidad de la superficie de sellado entre la bola y el asiento de la válvula. La redondez de la esfera afecta la aptitud entre la esfera y el asiento de la válvula. Si la aptitud es buena, aumenta la resistencia del fluido que se mueve a lo largo de la superficie de sellado, mejorando así el sellado. Generalmente, se requiere que la redondez de la esfera sea de nivel 9.

El acabado superficial de la superficie de sellado tiene una gran influencia en el sello. Cuando la suavidad es baja y la presión específica es pequeña, aumenta la cantidad de fugas. Cuando la presión específica es grande, el efecto de suavidad sobre las fugas se reduce significativamente. Esto se debe a que los picos dentados microscópicos en la superficie de sellado se aplanan. La suavidad de la superficie de sellado suave tiene un mayor impacto en el sellado que la rigidez del metal al metal. Según la opinión de que las fugas solo se pueden garantizar cuando el espacio entre los pares de sellado es menor que el diámetro de las moléculas de fluido, se puede considerar que el espacio para evitar fugas debe ser inferior a 0,003 micras. Sin embargo, incluso si la superficie metálica está finamente molida y la altura del pico aún supera los 0,1 micras, que es 30 veces mayor que el diámetro de una molécula de agua. Se puede ver que es difícil mejorar el sellado solo mejorando la suavidad de la superficie de sellado. Además de afectar el sellado, la calidad del par de sellado también afecta directamente la vida útil de la válvula de bola. Por lo tanto, la calidad del par de sellado debe mejorarse durante la fabricación.

1.2 Presión específica del sello
La presión específica de sellado se refiere a la presión que actúa sobre el área unitaria de la superficie de sellado. La presión específica de sellado se genera por la diferencia de presión entre la parte delantera y trasera de la válvula y la fuerza de sellado externa. La presión específica afecta directamente al sellado, la confiabilidad y la vida útil de la válvula de bola. La cantidad de fuga es inversamente proporcional a la diferencia de presión. Las pruebas han demostrado que, en otras condiciones siendo igual, la cantidad de fuga es inversamente proporcional al cuadrado de la diferencia de presión, por lo que la cantidad de fuga disminuirá a medida que aumente la diferencia de presión. La diferencia de presión es un factor importante para determinar la presión específica de sellado, por lo que la presión específica de sellado es crucial para el sellado de las válvulas de bola criogénicas. La presión específica de sellado aplicada a la bola no puede ser demasiado grande. La presión excesiva es beneficiosa para el sellado, pero aumentará el par de funcionamiento de la válvula. Por lo tanto, una selección razonable de presión específica de sellado es el requisito previo para garantizar el sellado de las válvulas de bola criogénicas.

1.3 Propiedades físicas de los fluidos
(1) Viscosidad
La capacidad de penetración de un fluido está íntimamente relacionada con su viscosidad. Siendo lo mismo en otras condiciones, cuanto mayor es la viscosidad del fluido, menor es su capacidad de penetración. Los gases y líquidos tienen viscosidades muy diferentes. 
① La viscosidad del gas es docenas de veces menor que la del líquido, por lo que su capacidad de penetración es mejor que la del líquido. La excepción es el vapor saturado, que puede garantizar fácilmente el sellado. 
② Es más probable que el gas comprimido se filtre que el líquido.

(2) Temperaturas
La capacidad de penetración del fluido depende de la temperatura que hace que cambie la viscosidad. La viscosidad de un gas aumenta con la temperatura y es proporcional a la raíz cuadrada de la temperatura del gas. La viscosidad de un líquido, por otro lado, disminuye drásticamente con aumentando la temperatura y es inversamente proporcional al cubo de temperatura. Además, los cambios en las dimensiones de la pieza debido a cambios de temperatura provocarán cambios en la presión de sellado en el área de sellado y pueden dañar el sello. El impacto es particularmente significativo en el sellado de fluidos de baja temperatura. Debido a que el par de sellado en contacto con , el fluido suele estar a una temperatura más baja que la parte que soporta la fuerza, esto hace que los componentes del par de sellado se encojan y se relajen. A bajas temperaturas, el sellado es complicado y la mayoría de los materiales de sellado fallan a bajas temperaturas. Por lo tanto, se debe considerar el efecto de la temperatura al seleccionar materiales de sellado.

(3) Hidrofilia superficial
El efecto de la hidrofilia superficial sobre las fugas se debe a las características de los poros capilares. Cuando hay una fina película de aceite en la superficie, destruye la hidrofilia de la superficie de contacto y bloquea el canal de fluido, lo que requiere una gran diferencia de presión para pasar el fluido a través de los poros capilares. Por lo tanto, algunas válvulas de bola utilizan grasa de sellado para mejorar su sellado y vida útil. Al usar sellado de grasa, si la película de aceite se reduce durante el uso. La grasa utilizada debe ser insoluble en el medio fluido y no debe evaporarse, endurecerse ni sufrir otros cambios químicos. Las válvulas de bola de baja temperatura no son adecuadas para sellar grasa. En condiciones de temperatura ultrabaja, la mayoría de la grasa se vitrificará.

1.4 Dimensiones estructurales
(1) Estructura del sello
Como el par de sellado no es rígido, sus dimensiones estructurales cambiarán inevitablemente bajo la influencia de la fuerza de sellado o los cambios de temperatura y otros factores, que cambiarán la fuerza de interacción entre los pares de sellado, lo que resultará en una reducción del sellado. Para compensar este cambio, el sello debe tener una cierta deformación elástica. En la actualidad, algunos asientos de válvulas de bola adoptan una forma estructural con compensación elástica o soporte elástico metálico, y algunas bolas también adoptan una bola elástica. Todas estas son formas positivas de mejorar el sellado.

(2) Ancho de la superficie de sellado
El ancho de la superficie de sellado determina la longitud de los poros capilares. Cuando aumenta el ancho, la distancia que el fluido se mueve a lo largo de los poros capilares aumenta proporcionalmente, mientras que la fuga disminuye inversamente proporcionalmente. Sin embargo, este no es el caso. Debido a que las superficies de contacto de los pares de sellado no pueden coincidir todas, cuando se produce la deformación, el ancho de la superficie de sellado no puede desempeñar un papel de sellado eficaz. El aumento del ancho de la superficie de sellado aumentará la fuerza de sellado necesaria, por lo que también es importante elegir razonablemente el ancho de la superficie de sellado.

(3) Tamaños de anillos de sellado
Las válvulas de bola criogénicas generalmente adoptan anillos de sellado de PCTFE, y el coeficiente de expansión lineal de PCTFE a bajas temperaturas es mucho mayor que el del metal. Por lo tanto, a bajas temperaturas, el anillo de sellado de PCTFE se encogerá debido a la contracción, lo que resultará en una reducción de la presión específica de sellado con la bola y un canal de fuga entre ella y el asiento de la válvula. Por lo tanto, el tamaño del anillo de sellado de PCTFE también es un factor importante que afecta el sellado de las válvulas de bola criogénicas. El impacto de la contracción dimensional a bajas temperaturas debe considerarse durante el diseño y la tecnología de montaje en frío debe usarse en el proceso.

2. Conclusión
En vista de la fuga interna común en las válvulas de bola criogénicas existentes en las estaciones receptoras de GNL, las influencias de la calidad del par de sellado, la presión específica del sello, las propiedades físicas del fluido y la estructura y tamaño del par de sellado en el sellado de las válvulas de bola criogénicas se analizan en base a los criterios de diseño de las válvulas de bola criogénicas y la teoría básica del sellado de las válvulas. Muchos factores afectan el sellado de las válvulas de bola criogénicas, como la rigidez de la bola y si el centro de la bola es concéntrico con la superficie de sellado del asiento de la válvula durante el montaje. La presión específica de sellado y la estructura y tamaño del par de sellado son factores importantes que afectan el sellado de las válvulas de bola criogénicas y deben considerarse completamente durante el diseño.