Druckdichtes Haubendesign - Druckdichtes Ventil

Druckverschlussventile

Die Druckdichtungskonstruktion wird für Ventile für Hochdruckanwendungen verwendet, die typischerweise über 170 bar liegen. Das einzigartige Merkmal der Druckdichtungshaube besteht darin, dass die Dichtungen der Verbindung zwischen Gehäuse und Haube bei steigendem Innendruck im Ventil besser werden. Bei anderen Konstruktionen führt der Anstieg des Innendrucks eher zu Undichtigkeiten in der Verbindung zwischen Gehäuse und Haube.

Einige weitere wichtige Funktionen von Druckverschlussventile sind wie folgt:

Da keine druckhaltenden Gehäuse-/Deckelflansche oder Verschraubungen vorhanden sind, ist das Design im Vergleich zum verschraubten Deckel leichter.
Der unterschiedliche Winkel zwischen Deckel und Dichtung konzentriert die Dichtungskraft und sorgt so für eine bessere Abdichtung an der Dichtungsspitze.
Aufnahmeplatte und Verschraubung sorgen für eine anfängliche Dichtung und gewährleisten die Abdichtung über den gesamten Betriebsdruckbereich.
Die Aufnahmeplatte ist ein vom Jocharm getrenntes Teil, wodurch der Jocharm entfernt werden kann, ohne die Druckdichtungsverbindung zu beeinträchtigen.
ZECO verwendet in seinem Standard-Druckdichtungsdesign eine Metalldichtung, ein stärkeres Material mit längerer Lebensdauer und niedrigerem Wärmeausdehnungskoeffizienten im Vergleich zu weicheren Dichtungen.

Druckdichtungsdesign

Pipeline Ventilschieber, Kugelschieber und Ventile prüfen sind mit druckdichten Deckeln in den Klassen 900 bis 2500 erhältlich. Die druckdichten Konstruktion ist der des
verschraubte Ausführung. Bei der verschraubten Gehäuseausführung verringert sich bei steigendem Druck die Dichtkraft der Dichtung, wodurch die Möglichkeit einer potenziellen Leckstelle entsteht.
Beim Druckdichtungsdesign hingegen erhöht sich mit zunehmendem Flüssigkeitsdruck die Dichtkraft der Dichtung.

Die Haubenschrauben bewirken eine Abdichtung an der Druckdichtungsverbindung, die die Haube auf die weiche Metalldichtung drückt, die wiederum fest gegen den Außenkörper gedrückt wird. Je höher der Leitungsdruck, desto höher die Dichtkraft gegen die Dichtung, wodurch die Abdichtung weiter verfestigt wird.

Die Druckringe sind in den Körper eingebettet. Bei kleineren geschmiedeten Ventilen wird manchmal ein Verschlussdeckel mit Gewinde anstelle eines schraubenbetätigten Deckels verwendet. Druckdichte Deckel sind herkömmlichen schraubenbetätigten Deckeln überlegen und eignen sich ideal für hohe Drücke und Situationen in Kraftwerken und Raffinerien, in denen häufige Druckstöße, Anläufe und Abschaltungen auftreten.

Die Haubendichtung ist metallisch. Die Dichtung wird verwendet, da ihre Konstruktion sicherstellt, dass der auf sie wirkende Druck die Abdichtung gegenüber der Oberfläche weiter erhöht und eine selbsterregte Dichtung bewirkt. Bei größeren Größen ist diese Dichtung versilbert, da Silber eine weichere Oberfläche bietet, damit das Dichtungsmetall in die Gegenflanschoberfläche fließen kann. Flexible, maßgeschneiderte Dichtungen aus expandiertem Graphit sind ebenfalls erhältlich. Eine weitere hervorragende Option für größere Größen ist die Dichtung 316 + Graphit. Bei sehr großen Größen können Graphitdichtungen in Verbindung mit federbelastbaren Haubenbolzenscheiben spezifiziert werden, die angezogen werden können, um sicherzustellen, dass eine konstante Kraft auf die Haubendichtung ausgeübt wird.

1-2 Tendenz der Motorhaube, sich bei Druckänderungen nach oben oder unten zu bewegen
3 Systemdruck
4 Dichtkräfte durch Druck

Je höher der Innendruck, desto größer die Dichtkraft. Eine einfache Demontage ist möglich, indem die Haubenbaugruppe in den Körperhohlraum gesteckt und die vierteiligen Druckringe mit einem Druckstift herausgetrieben werden.

Druckdichtventile basieren auf relativ einfachen Konstruktionsprinzipien und haben ihre Fähigkeit unter Beweis gestellt, immer anspruchsvolleren Dampfisolationsanwendungen für fossile Brennstoffe und Gas- und Dampfturbinen gerecht zu werden, da die Konstrukteure die Druck-/Temperaturgrenzen von Kesseln, HRSGs und Rohrleitungssystemen immer weiter ausdehnen. Druckdichtventile sind normalerweise in Größen von 2 bis 24 Zoll und ASME B16.34-Druckklassen von #600 bis #2500 erhältlich, obwohl einige Hersteller den Bedarf an größeren Durchmessern und höheren Nennwerten für spezielle Anwendungen decken können.

Druckverschlussventile sind in vielen Materialqualitäten erhältlich, beispielsweise A105 geschmiedet und Gr.WCB gegossen, Legierung F22 geschmiedet und Gr.WC9 gegossen; F11 geschmiedet und Gr.WC6 gegossen, austenitischer Edelstahl F316 geschmiedet und Gr.CF8M gegossen; für über 500 °C F316H geschmiedet und geeignete austenitische Gusssorten.

Das Konzept der Druckdichtungskonstruktion lässt sich bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts zurückverfolgen, als Ventilhersteller angesichts ständig steigender Drücke und Temperaturen (vor allem in Energieanwendungen) begannen, Alternativen zum traditionellen Ansatz mit verschraubten Ventildeckeln zur Abdichtung der Verbindung zwischen Gehäuse und Ventildeckel zu entwickeln. Viele der Druckdichtungsventilkonstruktionen boten nicht nur eine höhere Dichtheit der Druckgrenzen, sondern wogen auch deutlich weniger als ihre Gegenstücke mit verschraubten Ventildeckeln.

Wie funktioniert die Druckdichtung?

Die Druckdichtung muss dem Innendurchmesser des Ventilkörpers entsprechen und der Abstand zwischen der Dichtung und dem Körper muss klein sein. Die Druckdichtung besteht normalerweise aus Temperguss und wird dann mit Silber behandelt, um die Anpassung zu verbessern. Die Struktur der Dichtung besteht aus einer breiteren Oberseite, einem Winkel von 45 Grad oder 30 Grad und einer drahtdünnen Spitze an der Unterseite.

Die Druckdichtung wird direkt unter dem Haltering platziert. Mit genügend Kraft bewegt sich das Metall in die richtige Position und drückt die Spitze zwischen die Gehäuseinnenseite und die Deckeloberfläche. Wenn der Systemdruck eingeschaltet wird, wird die Dichtung zu einem dauerhaften Bestandteil des Ventils, bis sie ausgetauscht werden muss.

Der Druck auf die Dichtung in Pfund pro Quadratzoll ist enorm. Er lässt sich berechnen, indem man den Systemdruck mit der Fläche der Haube multipliziert, was der vom System erzeugten Kraft entspricht. Wenn man beispielsweise 2.000 Pfund pro Quadratzoll mit einem 10-Zoll-Rohr multipliziert, ergibt sich eine Belastung von 157.000 Pfund. Wenn man bedenkt, dass das Space Shuttle 292.000 Pfund wiegt, wäre in Bezug auf die Belastung nicht viel mehr erforderlich, um es zu starten.

Verschraubte Hauben vs. Druckdichtungen

Bolzen Motorhaube: Der Gehäuseflansch und der Deckelflansch sind durch Bolzen und Muttern miteinander verbunden, wobei zwischen den Flanschflächen eine Dichtung mit geeignetem Design/Material eingesetzt wird, um die Abdichtung zu erleichtern. Bolzen/Muttern/Schrauben werden mit vorgeschriebenem Drehmoment in einem vom Hersteller definierten Muster angezogen, um eine optimale Abdichtung zu erreichen. Mit steigendem Systemdruck steigt jedoch auch das Risiko von Leckagen durch die Verbindung zwischen Gehäuse und Deckel.

Druckdichtungen: Die meisten Druckdichtungskonstruktionen verfügen über „Haubenaufnahmebolzen“, um die Haube hochzuziehen und gegen die Druckdichtungsdichtung abzudichten. Dadurch entsteht wiederum eine Abdichtung zwischen der Dichtung und dem Innendurchmesser (ID) des Ventilkörpers. Ein segmentierter Druckring hält die Belastung aufrecht. Das Schöne an der Druckdichtungskonstruktion ist, dass mit zunehmendem Systemdruck auch die Belastung der Haube und dementsprechend der Druckdichtungsdichtung zunimmt. Daher verringert sich bei Druckdichtungsventilen mit zunehmendem Systemdruck das Risiko einer Leckage durch die Verbindung zwischen Körper und Haube.

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