DE1814049A1 - Rueckschlagventil,insbesondere fuer Hochdruck-Wasserstoffkompressoren - Google Patents

Description

Texaco Development Corporation I σ 1 4 U 4 9

Hew York. ff.T.. V.gt.A.

Rückschlagventil insbesondere für Hochdruok-Wasser- __ stoffkompressoren

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein verbessertes Hochdruck-Ventil und betrifft insbesondere die Verwendung eines speziellen Werkstoffs zur Herstellung der Ventilklappe eines Hochdruok-Ventils, das bei der Verdichtung von Wasserstoffgas eingesetzt wird.

In der Erdölindustrie werden heutzutage in verschiedenen Verfahren, in welchen Wasseret off gas auf einen Druck von etwa 21 - 35 kg/cm² verdichtet werden muß, weit verbreitet Hochdruck-Wasserstoff kompressoren verwendet. Ss hat sich jedoch erwiesen, daß die eingesetzten Kolbenverdichter seit langem stets Betriebsstörungen unterworfen waren, und zwar manchmal bereits nach vergleichsweise kurzer Betriebezeit. Diese Ausfälle wurden durch Bruch der Ventilklappe eines oder mehrerer Rückschlagventile verursaoht, die sowohl als Einlaß- als auch als Auslaßventile für die Kompressoren angewandt werden. Es hat sich hierbei herausgestellt, daß diese Ventilklappenbrüohe anscheinend auf Wasserstoff-Versprödung zurückzuführen sind.

Die herkömmlichen Vtntilklappen dieser Art bestehen aus Chromstahl oder Chro^olybdän-Stahl. Die·· Materialart wurde wahrscheinlich deshalb gewählt, weil dit Tut 11· und die Kompressoren selbst hohen Beanspruchungen unter 14 ge-

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wiaeem Ausmaß korrodierenden Bedingungen ausgesetzt sind, da die behandelten Wasserstoffströme gewöhnlich auoh etwas und NH, enthalten.

Die Ventilklappe selbst ist im Betrieb eines Kolbenkompreseora bei ihrem Öffnungs- und Sohließvorgang starken und Bohnell aufeinanderfolgenden Stößen unterworfen, wobei der Waeseratoffgaaatrom daa Rückschlagventil während dee Durchflusses durch letzteres in die Offenatellung drückt und das Ventil während des Rüokhubs unter Kraftausübung geschlossen wird, um eine Richtungsumkehr des Gasstroms zu verhindern.

Im Hinbliok auf die wiederholten Brüche der Ventilklappen von für Waaaerstoff-Hoohdruokzweoke eingesetzten Rückschlagventilen wurden Rückfragen bei den Herstellern der für diese Zwecke angewandten Rückschlagventile geführt. Hierbei ergab aioh, daß hierfür Niokelstähle, wie 18-8 rostfreier Stahl, oder Hochnickelstähleι beispielsweise Inconel, verwendet werden sollten. Bei der Erprobung dieser Empfehlungen stellte es sich heraus, daß, obgleich diese Niokelstähle keinem Wasserstoffangriff unterworfen waren, die aus diesen Werkstoffen hergestellten Ventilklappen Immer nooh zu Brüchen infolge von Härtung im Betrieb neigten, wodurch diese Ventilklappen spröde werden und schließlich brechen.

Die Erfindung beschäftigt sich daher in erster linie mit der Schaffung tines Verfahrene zur Verbesserung von Rüoksohlagventlltn für Hoohdruok-Waeseratoffverdlohter, bei wtlohem die Ventilklappen ein·· solchen Rücksohlagventils au· einem Nioht·!·«metall hergestellt wird, und mit der Schaffung «in·· derartig«! Büokjohlagvwitil« selbst.

Srfindungegeiütß hat ·· sieh herausgestellt, daß ·1η· Aluminium-

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legierung gegenüber Wasserstoffangriff beständig let und , sur Herstellung der Ventilklappen der Biicksohlagyentile für Bolohi Hoohdruok-Waeeeretoffkompreeeoren venrtndet werden kann» wobei es eioh geeeigt hat, daS derartige, aus einer Aluminiumlegierung bestehende Ventilklappen nioht durch das Wasserstoffsulphid und den Ammoniak beeinträchtigt werden, die in den au verdichtenden Gasströaen enthalten •Ind. Dies let insofern überrasohend als erwartet werden könnte, dafi dieser Werkstoff infolge des Vorhandenseins ' der genannten Gase im Wasserstoff Korrosion unterworfen ι sein würde. Tatsächlich hat es sioh aber herausgestellt, daB diese Stoffe nioht schädlich sind und Brüche der Ventil- M klappe bzw. -scheibe wesentlich reduziert werden können.

Sarüberhinaus hat es sich geeeigt, AaS eich infolge des geringeren Gewichte der Huminium-Ventilklappen der Wirkungsgrad dee Kompressors erhöht, da sioh diese leichteren Klappen schneller zwisohen der Offen- und der Schließstellung bewegen vermögen.

line bevorzugte Legierung sur Verwendung bei der Erfindung besteht aas 75 - 100 Gew.-ji Aluminiu», 0-25 öew.·^ anderen Hichteisenmetallen und höchstens 15 Gew.-ft üsenaetsllsn.

I» folgenden iat die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Ss zeigern

Hg. 1 einen Längsschnitt durch ein typieokee AuslaS-Büok-Bohlagventil und

2 einen Längsechnitt durch ein typisches ünlafl-SückschlagTent il.

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In den Pig. 1 und 2 sind typische Konstruktionen von Rüoksohlagventilen der Art dargestellt, wie sie auf dem Faohgeblet angewandt werden, auf welches sich die Erfindung bezieht. Pig. 1 veransohaulioht ein Auslaß-Ventil 11, das auf die sohematisch dargestellte Weise in einen Kompressor eingebaut ist, dessen Gehäusewand bei 14 angedeutet ist. Selbstverständlich, brauoht das Ventil 11 aber nicht unmittelbar am Kompressor selbst angebaut ssu sein, sondern kann auoh an oder in einem anderen, unter hohem Wasserstoffdruok stehenden Bauteil, wie einer Leitung oder einem Druckkessel, angeordnet sein. Das Ventil /arbeitet auf herkömmliche Weise, indem eine Schraubenfeder 12 unter einen Kappenteil 13 des Ventils 11 in der Weise eingesetzt ist, daß sie eine abwärts wirkende Kraft auf eine Ventilklappe 16 ausübt, welche auf mehreren Durchlässen 17 aufliegt und als Versohlußglied für diese dient. Diese Durchlässe 17 verbinden einen Innenraum des Kompressors mit an der Oberseite der Durchlässe 17 ausgebildeten Ventilsitzen 19, auf welchen die ringförmige Ventilklappe bzw. «scheibe 16 in der Schließstellung des Rückschlagventile aufliegt. Wenn im Betrieb der Abhebedruck an den Ventilsitzen 19 größer 1st als die Kraft der Schraubenfeder 12 und die statische Kraft des Austrittsdruoks an Auslässen 20, wird die Ventilklappe 16 von den Ventilsitzen 19 an den Durchlässen 17 abgehoben und kann das Wasserst off gas an der Ventilklappe 16 vorbei In den die Schraubenfeder 12 umgebenden Raum 22 hineinströmen und anschließend über die Auslässe 20 des Ventils 11 austreten.

Pig. 2 veranschaulicht ein typisches Einlaßventil 25, das ebenfalls auf sohematlsoh angedeutete Weise an einen bei 24 angedeuteten Kompressor o.dgl. angebaut ist. Bei dem ein Einlaßventil darstellenden:Rückschlagventil 25 strömt das

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Wasserstoffgas gegenüber dem Auslaßventil 11 gemäß Pig. 1 in entgegengesetzter Richtung. Sas Einlaßventil 25 weist eine Anzahl von längsverlaufenden Zulassen 26 auf, die an ihrem oberen Ende offen sind, sioh abwärts erstrecken und in erweiterten Kammern 27 enden, deren Unterkanten unter Bildung von Ventilsitzen 28 endbearbeitet sind. Diese Ventilsitze wirken mit einer scheibenförmigen Yentilklappe 30 zusammen, die bei der dargestellten Ausführungeform durch eine Schraubenfeder 31, welche in eine sich verjüngende Wände aufweisende Ringnut 32 eingesetzt ist, in fester Anlage gegen die an der Unterseite der Kammern 27 ausgebildeten Ventilsitze 28 gehalten wird. Die Ringnut 32 ist in einem zentralen Körperteil 35 des Einlaßventils 25 ausgebildet, welcher kleineren Außendurchmeaeer besitzt als ein oberer Hauptteil 36 des Ventils. Auf diese Weise ergibt sich um den zentralen Körperteil 35 herum ein Zwischenraum 37 zwischen der Außenfläche des Körperteils 35 und der Wand 24 des Kompressors, welche einen Durchlaß für den Wasserstoff strom bildet, der das Ventil durchströmt, um im Kompressor verdiohtet zu werden.

Die Konstruktionseinzelheiten dieser dargestellten Auslaß- und Einlaßventile oder ihre Arbeitsweise brauchen nicht näher erläutert zu. werden, da diese Ventile anderweitig herkömmlich aufgebaut sind.

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Claims (4)

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1. Rüohsehlagventil insbesondere für Hochdruck-Wasserstoff« kompressoren, gekennzeichnet durch eine aus Nichteisenmetall bestehende Yentilklappe bzw. -scheibe.

2. Rückschlagventil nach Anspruch 1, dadurch' gekennzeichnet, daß das Nichteisenmetall Aluminium ist.

3. Rückschlagventil naoh Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nichteisenmetall eine Aluminiumlegierung ist.

4. Rückschlagventil naoh einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennseichnet, daß die Iiegierung 75 - 100 Ge Aluminium, 0-25 G-ew.-§i andere Nichteisenmetalle und höchstens 15 Gew.-^ Eisenmetalle enthält.

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