1. भौतिक विनाश (संरचनात्मक खतरा)

• समस्या:अधिकांश धातुएँ तन्य-से-भंगुर संक्रमण तापमान (डीबीटीटी) प्रदर्शित करती हैं। इस तापमान से ऊपर, वे तनाव (नमनीय) के तहत विकृत हो जाते हैं। इसके नीचे, वे कांच (भंगुर) की तरह टूट जाते हैं। मानक कार्बन स्टील -20°C से -30°C के आसपास परिवर्तित होता है। LN2 तापमान (-196°C) पर, कार्बन स्टील वाल्व हाउसिंग या रोटर सामान्य परिचालन तनाव के तहत या मामूली प्रभाव से भी टूट जाएगा।
• समाधान: क्रायोजेनिक-ग्रेड मिश्र धातु।
  • ऑस्टेनिटिक स्टेनलेस स्टील (304एल, 316एल):​उद्योग मानक. "एल" (निम्न कार्बन) ग्रेड वेल्डिंग के दौरान कार्बाइड अवक्षेपण को रोकता है। ये मिश्रधातुएं क्रायोजेनिक तापमान तक लचीली रहती हैं।LN2 सेवा के लिए अनिवार्य.
  • एल्यूमिनियम मिश्र धातु (6061-टी6):​कम तापमान पर हल्का और प्राकृतिक रूप से लचीला। अक्सर रोटार या हल्के आवास के लिए उपयोग किया जाता है।
  • विशेष मिश्र धातु (इंकोनेल 625, मोनेल 400):संक्षारक क्रायोजेनिक तरल पदार्थों से जुड़े चरम मामलों में उपयोग किया जाता है, हालांकि मानक पाउडर वाल्वों के लिए यह कम आम है।
• डिज़ाइन विवेचन:​के लिए हिसाबथर्मल संकुचन. विभिन्न सामग्रियों का अनुबंध अलग-अलग दरों पर होता है। स्टेनलेस स्टील हाउसिंग में स्टेनलेस स्टील रोटर सुरक्षित है। कार्बन स्टील हाउसिंग में एक स्टेनलेस रोटर जब्त हो जाएगा क्योंकि रोटर बोर से अधिक सिकुड़ जाएगा।

2. क्रायोजेनिक सीलिंग (रिसाव का खतरा)

• समस्या:​ मानक इलास्टोमर्स (नाइट्राइल, ईपीडीएम, यहां तक ​​कि विटॉन) अपनी लोच खो देते हैं और कम तापमान पर क्रिस्टलीकृत हो जाते हैं। वे कठोर हो जाते हैं, सिकुड़ जाते हैं और टूट जाते हैं, जिससे बड़े पैमाने पर हवा का रिसाव होता है। यह एलएन2 सेवा में अस्वीकार्य है जहां निष्क्रिय वातावरण बनाए रखना महत्वपूर्ण है।
• समाधान: क्रायोजेनिक सील सामग्री।
  • पीटीएफई (टेफ्लॉन®):​ स्वर्ण मानक. -268°C तक लचीला और रासायनिक रूप से निष्क्रिय रहता है। लिप सील, पैकिंग रिंग और गास्केट के लिए उपयोग किया जाता है। सिकुड़ते समय सीलिंग बल बनाए रखने के लिए स्प्रिंग एनर्जाइज़र की आवश्यकता होती है।
  • ग्रेफाइट:रिंग और गास्केट पैकिंग के लिए उत्कृष्ट। निष्क्रिय, उच्च तापमान प्रतिरोधी और क्रायोजेनिक तापमान पर स्थिर। अक्सर ब्रेडेड पैकिंग असेंबलियों में उपयोग किया जाता है।
  • केल-एफ (पीसीटीएफई):​ पीटीएफई के समान एक फ्लोरोपॉलीमर लेकिन बेहतर रेंगना प्रतिरोध के साथ। क्रायोजेनिक सीटों और सीलों के लिए उत्कृष्ट।
• डिज़ाइन पर विचार: विस्तारित बोनट/कोल्ड एक्सटेंशन।​ एक महत्वपूर्ण विशेषता. वाल्व बॉडी ठंडे क्षेत्र में डूबी हुई है, लेकिन स्टेम सील को गर्म रखा जाना चाहिए। एकविस्तारित बोनट​ (एक लंबी गर्दन) गर्म पैकिंग ग्रंथि क्षेत्र से ठंडी प्रक्रिया द्रव को अलग करती है। शाफ्ट तक पहुंचाई गई गर्मी विस्तार के साथ परिवेशी वायु में फैल जाती है, जिससे सील उनके भंगुर बिंदु से ऊपर रहती है।

3. बर्फ की रुकावट (परिचालन खतरा)

• समस्या:​यह #1 परिचालन सिरदर्द है। गर्म, नम हवा छोटे रिसाव के माध्यम से या रखरखाव के दौरान वाल्व में घुसपैठ करती है। जब यह नमी -196°C सतहों से टकराती है, तो यह तुरंत ठोस बर्फ में बदल जाती है, रोटर को अवरुद्ध कर देती है, खाली जगहों को सील कर देती है और वाल्व को रोक देती है। यहां तक ​​कि "सूखे" पाउडर में भी अक्सर थोड़ी नमी होती है जो जम जाती है।
• समाधान: पर्ज और स्वीप सिस्टम।
  • सतत शुद्धिकरण:​ का एक निरंतर, विनियमित प्रवाहहड्डी-सूखा, तेल-मुक्त, क्रायोजेनिक रूप से गर्म नाइट्रोजन​ शाफ्ट सील और बियरिंग हाउसिंग की ओर निर्देशित है। यह एक सकारात्मक दबाव अवरोधक बनाता है जो नम हवा को बाहर कर देता है और जमने से पहले किसी भी नमी को दूर ले जाता है।
  • गर्म बाड़े/जैकेट:​ वाल्व हाउसिंग के लिए, इलेक्ट्रिक ट्रेस हीटिंग या गर्म पानी/ग्लाइकोल जैकेट बाहरी सतहों पर संघनन को रोक सकता है। हालाँकि, आंतरिक उत्पाद क्षेत्र ठंडा रहना चाहिए।
  • रोटर डिज़ाइन:​ एक्लोज्ड-एंड रोटरठंडे पाउडर को शाफ्ट से संपर्क करने से रोकता है, जो थर्मल ब्रिज के रूप में कार्य करता है। पॉलिश की गई सतहें (Ra ≤ 0.8 µm) बर्फ के आसंजन को कम करती हैं।
• आवेदन उदाहरण:​ एक क्रायोजेनिक ग्राइंडिंग प्लांट ने LN2-ठंडे मसालों को डिस्चार्ज करने के लिए एक मानक रोटरी वाल्व का उपयोग किया। नमी के प्रवेश के कारण वाल्व हर 4 घंटे में ठोस रूप से जम जाता है। डोएब्रिट्ज़ ने वाल्व को फिर से लगाया316L स्टेनलेस स्टील निर्माण,स्प्रिंग एनर्जाइज़र के साथ PTFE लिप सील, और एकविस्तारित बोनट. महत्वपूर्ण रूप से, ए-40°C ओस बिंदु नाइट्रोजन का निरंतर शुद्धिकरण​ 2 एससीएफएम को सील कक्षों में जोड़ा गया था। वाल्व बिना आइसिंग के 6 महीने तक लगातार चलता रहा, जिससे फ़्रीज़-अप समाप्त हो गया।

• चुनौती:​रोटरी वाल्व क्रायोजेनिक मिल और कलेक्शन बिन के बीच स्थित होता है। यह एलएन2 वाष्प और तरल बूंदों से संतृप्त पाउडर को संभालता है। बर्फ के प्लग को रोकते समय वाल्व को एक निष्क्रिय वातावरण बनाए रखना चाहिए।
• समाधान:
  1. पूर्ण 316एल एसएस निर्माण:फास्टनरों और हार्डवेयर सहित।
  2. स्प्रिंग-एनर्जेटिक पीटीएफई सील्स:शाफ्ट सील और फ्लैंज गास्केट दोनों के लिए।
  3. आक्रामक एन₂ पर्ज:प्रत्येक असर वाले आवास पर दोहरे पर्ज पोर्ट, रोटर के वॉल्यूमेट्रिक विस्थापन से अधिक की गणना की गई दर पर शुष्क N₂ प्रवाहित करते हैं।
  4. इन्सुलेशन:​वाल्व बॉडी को पर्यावरण से गर्मी के लाभ को कम करने के लिए इंसुलेट किया जाता है, जिससे एलएन2 की खपत और बर्फ का निर्माण कम हो जाता है।
  5. गति नियंत्रण:घर्षण से गर्मी उत्पादन को कम करने के लिए कम आरपीएम (5-15) पर संचालित, जो पाउडर को गर्म कर सकता है।

• चुनौती:​ वाल्व पर संघनन और बर्फ जमने से बचाते हुए उत्पाद का तापमान बनाए रखना।
• समाधान:
  1. स्वच्छ डिज़ाइन:​ 3-सफाई के लिए अनुरूप, इलेक्ट्रोपॉलिश सतहें।
  2. न्यूनतम निकासी:वायु घुसपैठ को कम करने के लिए टाइट टिप क्लीयरेंस (0.10–0.15 मिमी)।
  3. परिवेश शुद्धिकरण:​ नम हवा को प्रवेश करने से रोकने के लिए फ़िल्टर की गई परिवेशी वायु (यदि उत्पाद अनुमति देता है) या सूखी N₂ का हल्का शुद्धिकरण।
  4. ट्रेस हीटिंग:​केवल बाहरी सतहों पर, "पसीना" और पाला जमने से रोकने के लिए जो उत्पाद में गिर सकता है।