Ako ventily oxidu uhličitého spracúvajú kolísanie teploty, najmä v aplikáciách s nízkym teplotou, ako je kryogénne skladovanie?

V kryogénnom prostredí, Ventily Musí byť postavený z materiálov, ktoré si môžu udržiavať svoju integritu v extrémnom prechladnutí bez toho, aby sa stali krehkými, deformovanými alebo oslabenými. Napríklad nehrdzavejúca oceľ je bežnou voľbou materiálu, pretože si udržuje pevnosť a flexibilitu aj v prostredí s nízkym teplotou. Špeciálne zliatiny, ako napríklad Inconel alebo iné materiály kryogénneho stupňa, sa môžu tiež použiť na zvýšený výkon v podmienkach pod nulou. Tieto materiály zabezpečujú, aby ventil zostal funkčný počas dlhších období v drsných kryogénnych podmienkach, predchádzajúce štrukturálne zlyhanie, únik alebo porucha. Na zníženie rizika korózie alebo praskania z tepelného napätia sa často používajú pokročilé povlaky a povrchové úpravy.

Na zmiernenie účinkov extrémne nízkych teplôt sú ventily navrhnuté pre kryogénne aplikácie často vybavené tepelnými izolačnými systémami. Medzi tieto vlastnosti môžu patriť inzulatívne bundy ventilov, izolačné prikrývky alebo systémy sledovania tepla na reguláciu teploty okolo ventilu a zníženie potenciálu zmrazenia alebo tvorby mrazu. Izolované ventilové telá alebo bundy pomáhajú znižovať množstvo tepla preneseného na ventil z vonkajších zdrojov, čím sa zachová stabilnejšia vnútorná teplota a znižuje riziko zmrazenia ventilu alebo sa stane nefunkčným. V niektorých prípadoch sa začleňujú elektricky zahrievané prvky alebo sledovanie tepla, aby sa udržala teplota komponentov kritických ventilov.

Kryogénne skladovacie systémy často zahŕňajú rýchle zmeny teploty, ktoré môžu mať za následok významné výkyvy tlaku. Kvapalina CO₂ sa rozširuje na plyn, keď je vystavená teplejším teplotám, zatiaľ čo plyn sa sťahuje, keď je vystavený nižším teplotám. To spôsobuje posuny tlaku, ktorý môže potenciálne poškodiť zariadenia alebo ohroziť bezpečnosť systému. Na zvládnutie týchto kolísaní sú ventily CO₂ vybavené mechanizmami reliézie tlaku, ako sú reliéfne ventily alebo praskajúce disky, ktoré automaticky uvoľňujú nadmerný tlak, aby sa zabránilo nadmernému tlaku. Regulačným tlakom tieto ventily pomáhajú zabezpečiť, aby systém zostal stabilný a chráni ventil a integritu celého kryogénneho nastavenia.

Tesnenia a tesnenia používané v ventiloch pre kryogénne aplikácie si musia zachovať svoju flexibilitu a tesniace schopnosti aj pri veľmi nízkych teplotách. Materiály ako Viton, PTFE (teflón) alebo špeciálne navrhnuté elastoméry sa bežne používajú v kryogénnych prostrediach kvôli ich odolnosti voči krehkému pri nízkych teplotách. Tieto materiály majú tiež vynikajúcu odolnosť voči studeným tokom, čo zabezpečuje, aby si udržali spoľahlivé tesnenie pri rôznych tlakoch a teplotách. Kvalitné tesnenia sú rozhodujúce pre zabránenie úniku plynu CO₂, čo by mohlo predstavovať bezpečnostné riziká alebo viesť k strate produktu. Kryogénne ventily môžu obsahovať konštrukcie tesnenia, ktoré kompenzujú mierne zmeny veľkosti a tvaru, keď sa ventil ochladzuje a zahrieva, čím sa zabezpečí pokračujúce účinné tesnenie.

Kryogénne ventily Co₂ sú starostlivo skonštruované na zvládnutie napätia extrémnych teplôt a zmien tlaku spojených s kryogénnym skladovaním. Tieto ventily často zahŕňajú špeciálne konštrukčné prvky, ako sú vlnovce, membrány alebo predĺžené stonky, ktoré umožňujú tepelnú expanziu a kontrakciu bez ohrozenia prevádzky tesnenia alebo ventilu. Tieto konštrukčné prvky bránia komponentom ventilu v dôsledku nesprávneho zarovnania alebo poškodenia v dôsledku pohybov vyvolaných teplotou. Napríklad predĺžené ventilové stonky bránia pohonu ventilu v zamrznutí a zabezpečiť hladkú prevádzku aj za závažných chladných podmienok. Niektoré kryogénne ventily majú vnútorné pružiny alebo membrány, ktoré pomáhajú absorbovať a prispôsobovať sa výkyvom tlaku, čím zabezpečujú hladkú a presnú kontrolu toku CO₂.