174017. lajstromszámú szabadalom • Kriogén gömbcsap
3 174017 4 Ennek a megoldásnak hátrányos tulajdonsága, hogy a kriogén gömbcsap nagy beépítési teret igényel. Az alacsony hőmérsékletű folyékony gázokat előállító berendezések, de főként a felhasználó berendezések egy része olyan, amelynél az ilyen hosszú mozgató orsók alkalmazására nincs lehetőség, mert erre nincs elegendő hely. Az ilyen megoldás hibája az is, hogy hosszabb üzemidő után az elfordítókar és a tömités környezete a kezelő személy számára elviselhetetlenül hideggé válik bármilyen hosszú is a mozgató orsó. Az ismert kriogén gömbcsapokban a mozgató orsó tömítésére és a záró gömb tömítésére úgynevezett „teflon” anyagot használnak. Az ismert tömítő anyagok közül valóban a teflon a legmegfelelőbb, mivel ez még —250°C-on sem mutat ridegedési jelenséget, a folyékony nitrogén forrpontján, —196°C-on még flexibilis, nyújtható, ezenkívül folyékony oxigénnel, nitrogénnel, argonnal és propán-butánnal kémiai reakcióba nem lép. Az ismert teflon tömítések hibája azonban, hogy a tömítőgyűrűk alakjának és fészkének kialakításánál nem vették figyelembe azt a tulajdonságot, hogy 5—6%-nál nagyobb mértékű deformálódás esetén a teflon anyagjellemzői romlanak. Nagy méretű, nagy tömegű teflon gyűrűket, illetve párnákat alkalmaznak, amelyek — az elkerülhetetlenül föllépő, aránylag nagy erőhatások mellett — 5—6%-nál nagyobb mértékben deformálódnak, így anyagjellemzőik romlanak, megfelelő tömítési képességüket elvesztik. Az ismert kriogén gömbcsapok házát több, általában két darabból készítik amelyeket csavarokkal erősítenek össze. Az összeerősítés és tömítés mértéke a nagy hőmérséklet-ingadozások következtében nagymértékben változik. Az összeerősítő csavarokat gyakran kell meghúzni vagy megengedni. Ha a csavarok meghúzása után nagymértékű fölmelegedés következik be, előfordulhat, hogy túságosan nagy erők hatnak a teflon tömítő anyagra, minek eredményeként a teflon — folyadékszérűén viselkedve — mintegy kitüremlik, tehát tömítő hatása megszűnik. A kriogén gömbcsapok üzemelése közben a mozgató orsó melletti teret is kitölti az áramoltatott alacsony hőmérsékletű közeg. Már üzemelés közben is, de főként a folyadék áramlásának leállítása után a mozgató orsó melletti térben levő folyadék egy része forrpontja fölé melegszik, gáz állapotúvá válik. Ekkor térfogata megnő. Annak érdekében, hogy a térfogat növekedéssel együtt járó nyomásnövekedés ne okozzon kárt a kriogén gömbcsapban, túlnyomás ellen biztosító szelepeket alkalmaznak, amelyek — egy meghatározott nyomás föllépésekor — a mozgató orsó melletti teret összenyitják a szállító csővezeték terével. E megoldás hátrányos tulajdonsága, hogy a túlnyomás ellen biztosító szelepek aránylag bonyolult szerkezetek. Ezeket rugók mozgatják, amely rugók —200°C körüli alacsony hőmérsékletű térben vannak A saválló anyagok rugók készítésére nem tekinthetők alkalmasnak. A réz ötvözetek sem alkalmasak arra, hogy rugalmasságukat ilyen üzemi körülmények között tartósan megőrizzék. Ennek eredményeként gyakran bekövetkezik a szelep—szerkezet zárótestének beszorulása, ami a kriogén gömbcsap meghibásodását, megsérülését okozhatja. Ismert olyan kriogén gömbcsap megoldás is, amelynél mozgató orsót körülvevő teret kívül határoló házrészt vagy hasonlót fűtő szerkezettel látják el, amely révén előmozdítják a mozgató orsót körülvevő tér forgatókar felé levő részében a folyadéknak fölmelegedését, gázállapotba való változását. E megoldás hátrányos tulajdonsága, hogy a kriogén gömbcsap árát nagymértékben növeli és gyakori az üzemzavar. A megoldás hatásossága sem kielégítő, mivel a mozgató orsó melletti teret kívül határoló saválló acél anyag nagyon nehezen munkálható meg, maga az anyag is drága és ezenkívül aránylag rossz hővezető. A találmány feladata olyan kriogén gömbcsap létrehozása, amelynél a mozgató orsó hossza az ismert kriogén gömbcsapok mozgató orsója hosszánál lényegesen kisebb, ennek ellenére a forgatókar és az ennek közelében levő, mozgató orsó körüli tömítés hőmérséklete gyakorlatilag a szobahőmérsékletnek megfelelő értékű, mozgató orsó körüli tér, orsó tömítés és elfordítókar felőli részén mindig gázállapotú közeg van, a gömb és orsó tömítésére soha nem hat nagyobb erő annál, ami a tömítés anyagában maximálisan 5-6%-os deformálódási okoz, ezenkívül a mozgató orsó körüli tér és a szállító csővezeték tere közötti összeköttetés soha nem szakadhat meg. A találmány a kitűzött feladatot olyan kriogén gömbcsap létrehozása révén oldja meg, amelynek oldhatatlanul összeerősített két házrészből levő háza, a házra oldhatatlanul erősített védőcső köré mereven erősített bordák sorát tartó alumíniumcsöve, a mozgató orsó palástja és a védőcső, illetve az ehhez erősített csőtoldat belső palástja között elhelyezett, páronként váltakozó több lemeztárcsából és tömítőgyűrűből álló, réteges illetve szendvics szerkezetű tömítése, valamint a záró gömb falában a záró gömb zárási helyzetben beömlőnyílás felőli részében kiképzett átmenő furata van. A találmány további jellemzője, hogy a gömbhöz tartozó, ülékként szolgáló beömlő oldali teflon anyagú tömítőgyűrű szögidom keresztmetszetű és gyűrű alakú támasztógyűrűbe van fektetve és a támaszt ógyűrű, valamint a hozzá tartozó fészek feneke között tányérrugója van. A találmány további jellemzője, hogy a két házrészből levő ház kiömlőnyflás felé levő, tömítőgyűrűt tartó fészkének belső kerületén a fészek külső palástjánál átömlési irányban mérve alacsonyabb válla van. A találmány jellemzője az is, hogy az alumíniumcső és az ezen levő bordák egy munkadarabként, öntvényként vannak kialakítva és a védőcsőre fölmelegítés, majd ezt követő lehűtés révén vannak rázsugorítva. A találmány szerinti kriogén gömbcsapot részleteiben a rajzon vázolt példaképpeni kiviteli alakkal kapcsolatban ismertetjük. Az ábra a kriogén gömbcsap egy példaképpeni kiviteli alakját függőleges metszetben, részben nézetben mutatja. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
