Tryckutjämningsventil

Tryckutjämningsventiler

Används vid flygtransport och marktransport för att skydda inkapslade produkter mot tryckförändringar.

Klicka här för produktblad.

Klicka här för AGM katalog

Tryckutjämningsventil

Omvandling mellan enheter

Specifikationer för dessa ventiler är angivna i PSI (Pressure Square Inch) och SCFM (Square Cubic Feet per Minute), vilket motsvarar följande värden.

1 PSI = 6895 Pascal (Newton / kvm)

1 PSI = 0,069 Bar

1 PSI = 0,068 Atmosfär

1 PSI = 51,7 mm kvicksilver

1 PSI = 703 mm vattenpelare


1 SCFM = 28,3 liter per minut

1 SCFM = 0,000472 m³ per sekund
 

Varför använda tryckutjämningsventiler?

Vid förpackning av missiler, motorer och känslig elektronisk utrustning, är det viktigt att skydda utrustning mot fukt. För att åstadkomma detta måste lagringsbehållarna vara tättslutande och uttorkade. Men dessa behållare kan exponeras för över- och undertryck (vakuum) upp till 5,7 PSID (pounds per square inch difference) på grund av temperatur och/eller höjdskillnader. För att motstå tryck av denna storleksordning behöver behållarna konstrueras av mycket starka material, vilket gör dem tunga, kostsamma och skrymmande att lagra och frakta. Detta problem kan övervinnas genom "kontrollerad andning" genom tryckutjämningsventiler eller tryckavlastningsventiler. Dessa lågtrycks, högflödesventiler justerar automatiskt behållarens tryck med avseende på omgivningen för att förhindra stora tryckskillnader under transport med flyg, lastbil eller järnväg (Fig. 1). Som ett resultat, kan användningen av en tryckutjämningsventil spara kostnader för transportbehållare, samt ge besparingar genom minskade kostnader för transport och lagring.

Altitude and preassure

Tidigare ansågs "friluftande" behållare vara en lösning på detta problem. Teorin, som bygger på Fickes lag, var att fukt inte skulle passera fritt genom rör med längd som var större än 10 gånger dess diameter. Denna princip gäller dock endast när det inte finns någon tryckskillnad mellan rörets båda ändar. Metoden befanns därför vara otillfredsställande i praktiken. Faktum är att i tester utförda av US Army Tank Automotive Command, där var den genomsnittliga fukten som samlats i tre ”friluftande” behållare mer än sex gånger större än i motsvarande behållare med ”kontrollerad andning” genom tryckutjämningsventil som stänger vid 0,5 psid tryck och 1,0 psid vakuum.

Hur tryckutjämningsventiler skyddar 

Hur kan en tryckutjämningsventil skydda innehållet i en container från fuktintrång? 

Svaret på denna fråga beror på fem faktorer:

  • Tryck- och vakuuminställningar för ventilerna.
  • De temperaturvariationer som sker under lagring.
  • Temperatur och relativ fuktighet där lagring sker.
  • Antalet flygtransporter behållaren utsätts för.
  • Mängden torkmedel i behållaren.

1. Inställningar för tryck och vakuum 

Tryckutjämningsventiler görs med många olika inställningar som sträcker sig från 0,2 psid till 5,0 psid eller mer. Dessa värden, när ventilerna tätar måste ligga minst 1,0 - 1,5 psi under det tryck eller vakuum som behållaren på ett säkert sätt kan motstå utan att läcka eller deformeras (se urval här nedan). Generellt gäller att ju lägre värde ventilen har, dess oftare kommer den öppnas och släppa in den yttre atmosfären, vilket förkortar livslängden på torkmedlet.

2. Temperaturvariationer under lagring 

Antalet gånger en ventil öppnas under lagring beror inte bara på ventilens inställning, utan också på storlek och frekvens av de temperaturvariationer som uppstår i lagringsutrymmet. I slutna behållare sker en tryckförändring från 1,0 till 1,5 psi för varje temperaturförändring på 20°C (30°F) (fig. 2).

Tryck och temperatur

Långtidstester som har utförts på behållare vid AGM's anläggning i Tucson, Arizona, visar att ventiler med tätningstryck på 0,25 psid öppnar sig nästan var dag, medan ventiler inställda på 0,5 psid öppnar sig ca 150 gånger per år och ventiler inställda på 1,0 psid sällan öppnar sig under lagring. (Det bör noteras att dessa försök utfördes på behållare med styva väggar, och att ventiler med låga värden som monterats på plastbehållare med flexibla väggar förmodligen inte kommer att öppna sig lika ofta under samma betingelser. Detta eftersom flexibla väggar avlastar ventilerna från tryckförändringar)

Det finns bara ett fåtal platser i världen där variationer av dygnstemperatur är större än i Tucsom, Arizona. Därför kan man globalt räkna med lagringsförhållanden där ventiler med en 0,5 psid inställning i båda riktningar inte kommer att öppna sig oftare än 200 gånger per år, samt att ventiler med en 1,0 psid inställning i båda riktningar inte kommer att öppna sig oftare är ett dussin gånger per år.

3. Temperatur och fuktighet

Förutom det antal gånger ventilen öppnar, kommer mängden fukt som tas in i behållaren vid varje öppning att avgöra torkmedlets livslängd. Detta är beroende av det klimat som råder där lagring sker. Det finns platser i världen där så mycket som 0,015 gram vatten per kubikfot tas in vid varje öppning. Men hög fuktighet brukar förknippas med låg variation av temperatur (Fig. 3) och på dessa platser brukar ventiler med mycket låga inställningar inte öppna sig oftare än 2 eller 3 gånger per år.

4. Antal flygresor

För varje nedstigning från 10,7 psi (normal trycknivån i ett flygplan lastutrymme) till 14,7 psi (havsnivå), kommer en avluftningsventil med 0,5 psid återförslutning i båda riktningarna att ta in cirka 0,013 gram vatten per kubikfot containervolym. Högre eller lägre inställning på ventilen kommer inte väsentligen att påverka mängden fukt per flygresa. Därför är mängden av torkmedel som behövs beroende av antalet flygresor som görs.

5. Mängd torkmedel

Det har noterats ovan att vid lagring i marknivå kan en behållare ta in så mycket som 0,015 gram vatten per kubikfot var gång ventilen öppnas, och vid varje flygresa kan den ta in så mycket som 0,013 gram vatten per kubikfot. Eftersom MIL-STD-2073-I kräver 1,2 enheter torkmedel per kubikfot i en förseglad stel metallbehållare (plus ytterligare tillägg om lådan innehåller packmaterial som kan binda fukt). En enhet torkmedel kan binda 6,0 g vatten vid 40% relativ fuktighet (RH ) vid 25° C. En enhet torkmedel per kubikfot skyddar då behållaren från 480 öppningar av ventil vid marknivå eller 550 flygresor, eller en kombination av dessa två. Med detta i åtanke, ser vi att en rätt vald avluftningsventil som används tillsammans med torkmedel kan ge flera års fuktskydd i en billig och lätt behållare.
 

Att välja rätt ventil

Tryckutjämningsventilen har två uppgifter: begränsa mängden fukt som kan komma in i behållaren samt skydda själva behållaren från över- eller undertryck. Den ideala ventilen bör därför hålla stängt med undantag för flygtransport eller vid extrema temperaturförändringar. När sedan ventilen öppnar bör den ha tillräckligt flöde för att minska tryckskillnaden lika snabbt som den uppstår. Som nämnts under "Temperaturvariation under lagring", har det visat sig att ventiler som sätts så lågt som 0,5 (tryck) och -0,5 (vakuum) psid skyddar mot överdrivet intrång av fukt under flera år. För att välja en ventil som på ett tillfredsställande skyddar behållaren mot högt tryck eller vakuum, måste vi veta följande:

1. Hur mycket tryck eller vakuum kan behållaren motstå utan läckage eller deformering?

Denna siffra fastställer trycket när ventilen måste uppnå sitt märkflödet, vilket mäts vid 1,5 psi över inställningen för återförslutning. Om möjligt bör en säkerhetsfaktor användas genom att lägga trycknivån något under behållarens hållfasthet.
Viktigt: De flesta behållare tål högre tryck än vakuum. Exempelvis behållaren avbildad i Fig.4 som normalt har 5 psi övertryck och kan motstå ett inre övertryck upp till 50 psi utan att deformeras. Men, det krävdes mindre än 3 psi undertryck (vakuum) som följd av temperaturfall på 50° C under transport av denna tomma behållare för att den skulle deformeras enligt bild.

Kollapsad behållare
Av denna anledning är det vanligt att en ventilen ges att högre värde för övertryck än för undertryck, detta för att skydda behållaren från skador. En allt för stor differential (mer än 3 psi) mellan tryck- och vakuuminställning gör dock ventilens design mer komplicerad och ökar därför kostnaderna. Om en differential som är större än 3 psi krävs bör 2 stycken enkelriktade ventiler användas istället för de normala ventilerna som fungerar i båda riktningarna. Man bör dock komma ihåg att en total skillnad i tätningstryck på 1-2 psi ger mer än tillräcklig fuktskydd i hela världen.

2. Vad är den effektiva volymen hos behållaren?

Det är viktigt att veta hur mycket luft, i kubikfot, som kommer att finnas i behållaren. Detta kan beräknas genom att subtrahera volymen av innehållet från behållarens invändiga volym.

3. Hur snabb förändring av trycket kan förväntas?

Den snabbaste tryckförändring inträffar normalt under trycksänkning i ett flygplans lastutrymme. Enligt International Air Transport Association (IATA) Standard Specification 80/2 "Tryckutjämnings krav för flyg- och transportbehållare (Par. 3.2)" gäller följande. Trycket i lastutrymmet minskar från standardtryck vid havsnivå (14,7 psi) till minsta marschhöjd motsvarande 8.500 fot (10.7 psi). Detta sker vid en maximal stighastighet av 2500 fot per minut och ökning tillbaka till havsnivå sker med maximal sjunkhastighet av 1500 fot per minut. IATA anger också (Par. 6.2.3) att tryckutjämningsventiler skall garantera en minsta luftflöde på 12% per minut av behållarens inre volym. Society of Automotive Engineers (SAE) Specifikation AS27166 (som ersätter den militära specifikationen MIL-V-27.166) "Ventil, Tryckutjämning, Gasformiga produkter," anger också 12% som ett minimiflöde, men subtraherar volymen av materialet i behållaren, vilket resulterar i följande formel (Par 3.6.3.1.):

Minimiflödeshastighet (kubikfot / min.) = (Ve-Vm) 0,12
Där Ve = volym behållare (kubikfot)
och Vm = Volym (min.) av material i behållaren (kubikfot)

Det bör understrykas att detta är ett maximum som kan minskas p.g.a. andra faktorer, såsom temperaturförändringar och elasticitet hos behållaren, så att inga ytterligare säkerhetsfaktorer behövs. Men där det finns en möjlighet att en tom behållare transporteras med flyg kan det vara klokt att bortse från innehållets volym och bara använda den inre volymen av den tomma behållaren som grund för beräkningen.

”Cracking pressure” - Öppningstryck

Ibland ombeds AGM tillhandahålla en ventil som börjar öppna sig vid ett bestämt tryck, som specificerats med tolerans. Detta krav kan uppfyllas, men kräver ytterligare tester och ökar därmed kostnaden, samt tycks vara onödigt, förutom under extraordinära omständigheter, eftersom inställningarna för tätning och flöde ger det önskade skyddet för både behållare och innehåll. Dessutom sätter SAE Specifikation AS27166 ett maximala öppningstryck som är förskjutet från återförslutningstrycket.

Gällande sand och dammskydd?

SAE Specifikation AS27166 kräver att ventiler måste återförsluta sig efter att ha testats för sand och dammskydd enligt MIL-STD-810. Sanden som används i testet liknar talk och är för fin för att påverka tätningsytorna hos ventilen. Notera dock att denna specifikation inte kräver att ventilen skall hålla sand och damm utanför behållaren om ventilen öppnas under en sandstorm. Det är därför möjligt att ventiler uppfyller denna standard, men att de ändå släpper in sand och damm. För totalt sand- och dammskydd måste man därför välja AGM tryckutjämningsventiler från serie TA330, TA333-R eller TA770-R, eftersom dessa är extra skyddade mot sand och damm, samt har lock som skyddar mot vatten från regn och högtryckstvätt.

Urval 

När man har beräknat önskat flöde samt återförseglingstryck (som är 1,0 till 1,5 psi under flödestryck), då kan val av ventil göras.
Diagram för val av tryckutjämningsventiler (Fig. 5) ger information om flödeshastigheter för olika tryckutjämningsventiler, samt anger maximal nettovolym för de behållare de bör användas till.

Tabell AGM ventiler
Varje ventil har ett datablad med olika artikelnummer för olika återförslutningstryck för in och utflöde, t.ex. finns modell TA292 som både TA292-05-05-R och som TA292-10-10-R. Vidare anger databladet ventilens mått, prestanda och valfria funktioner, till exempel en knapp för att manuellt släppa på tryckskillnaden (avgörande för att bryta en vakuumtätning) samt om ventilen skärmar för elektromagnetisk strålning.

Specifikationer och krav 

SAE Specifikation AS27166, med titeln "Ventil: tryckutjämning, gasformiga produkter," anger detaljer gällande krav på omgivning och förfarandena för vibration, temperatur, salt, dimma, sand och damm, ovarsam hantering, etc., samt inställningar och flöde. (Obs! Många har funnit det opraktiskt att använda inställningarna som anges i denna beskrivning och har därför valt andra inställningar som är mer lämpade för de behållare de designar.) AGM ventiler från serie TA238, TA240-R, TA330, TA330-R och TA770-R uppfyller alla specifikationer enligt SAE AS27166. Denna specifikation är också refererad till i försvarsstandarden MIL-STD-648C. Dessutom är AGM's tryckutjämningsventiler specificerade på mer än 300 ritningar från USA's armé, marin och flygvapen. Om ni behöver identifiera AGM tryckutjämningsventiler med andra artikelnummer än de som visas på denna sida, kontakta då oss för bekräftande att dessa artikelnummer hänvisar till samma produkt. Ni bör även ta kontakt om ni planerar att använda AGM artikelnummer på dokument som kräver MIL-STD-130 identifiering. Om ni har speciella krav som inte kan uppfyllas med en standardventil, kontakta då oss för möjligheten att få en speciell ventilkonstruktion som uppfyller era behov.

Montering

Om inte annat anges i AGM's katalog skall alla ventiler levereras med mutter, bricka och packning för montering genom hål på en plan, slät yta. Ventilens packning ger inte en korrekt tätning om monteringsytan är krökt eller grov. Ventiler kan även installeras i fläns eller gängat hål om lämpligt plats gjort i ordning.

Viktigt: Varje AGM avluftningsventil är individuellt testad och certifierad för att uppfylla sina prestandakrav.