อะแดปเตอร์วาล์วมาตรฐานดีไอเอ็นสำหรับถังดำน้ำความดัน 300 บาร์: คำแนะนำด้านความปลอดภัยสำหรับการเติมอากาศถังดำน้ำที่ความดันสูง

จุดวิกฤตที่แรงดัน 300 บาร์: จุดที่อะแดปเตอร์แบบทั่วไปหยุดทำหน้าที่ได้ตามปกติ

การเติมอากาศลงในถังดำน้ำที่แรงดัน 300 บาร์นั้นแตกต่างโดยสิ้นเชิงจากการเติมทั่วไปที่แรงดัน 200 บาร์ หลักฟิสิกส์เปลี่ยนไป ขอบเขตความผิดพลาดลดลงอย่างมาก และอะแดปเตอร์ที่วางอยู่ระหว่างสถานีเติมอากาศกับวาล์วถังกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญด้านความปลอดภัย มากกว่าจะเป็นเพียงชิ้นส่วนทองเหลืองที่มีเกลียวธรรมดาสำหรับความสะดวกในการใช้งาน

ระบบวาล์ว DIN ซึ่งได้รับการมาตรฐานภายใต้ ISO 12209 ระบุข้อต่อแบบเกลียวที่ใช้กับถังก๊าซสำหรับแรงดันใช้งานสูงสุด 300 บาร์ แต่ข้อต่อ DIN สำหรับแรงดัน 200 บาร์และ 300 บาร์ แม้จะมีลักษณะภายนอกคล้ายกัน กลับไม่สามารถใช้แทนกันได้ ตัวควบคุมแรงดันขั้นแรกที่ออกแบบสำหรับแรงดัน 200 บาร์จะไม่สามารถปิดผนึกได้อย่างเหมาะสมกับวาล์วถังก๊าซที่รองรับแรงดัน 300 บาร์ — และนี่คือจุดประสงค์ในการออกแบบ ความแตกต่างของจำนวนรอบเกลียว (ห้ารอบสำหรับแรงดัน 232 บาร์ เทียบกับเจ็ดรอบสำหรับแรงดัน 300 บาร์) ช่วยป้องกันไม่ให้อุปกรณ์ที่ออกแบบสำหรับแรงดันต่ำกว่าถูกใช้งานเกินขีดจำกัดโดยไม่ตั้งใจ .

เหตุการณ์จริงที่เกิดขึ้นเมื่อการเติมแรงดัน 300 บาร์ผิดพลาด

ศูนย์บริการปฏิบัติการดำน้ำเชิงพาณิชย์แห่งหนึ่งในภูมิภาคอ่าวเคยรายงานเหตุการณ์ที่ช่างเทคนิคใช้ตัวแปลงที่รับแรงดันได้สูงสุด 200 บาร์ กับสถานีเติมแรงดัน 300 บาร์ ตัวแปลงนั้นยังคงใช้งานได้ตามปกติในการเติมครั้งแรกถึงสิบสองครั้ง แต่ในการเติมครั้งที่สิบสาม แหวนโอ-ริงถูกดันออกจนเลยรากเกลียวที่ความดันประมาณ 270 บาร์ การปล่อยแรงดันอย่างฉับพลันทำให้สายยางเติมพุ่งกระแทกไปทั่วพื้นที่เติมก๊าซ โชคดีที่ไม่มีผู้ใดได้รับบาดเจ็บ แต่ตัวแปลงถูกพบฝังอยู่ในกำแพงคอนกรีตห่างออกไปสามเมตร

สถานการณ์เช่นนี้เกิดขึ้นบ่อยกว่าที่อุตสาหกรรมยอมรับโดยทั่วไป แรงที่กระทำต่อข้อต่อความดัน 300 บาร์ขณะเติมก๊าซมีค่าสูงมาก เมื่อข้อต่อแบบเกลียวล้มเหลว—ไม่ว่าจะเนื่องจากตัวแปลงที่ระบุข้อกำหนดไม่ถูกต้อง เกลียวสึกหรอ หรือโอริงวางไม่แน่น—การปล่อยแรงดันอย่างฉับพลันจะก่อให้เกิดคลื่นกระแทกซึ่งอาจสร้างความเสียหายรุนแรงได้ ตัววาล์วเองกลายเป็นวัตถุที่พุ่งออกด้วยความเร็วสูง .

รูปทรงเรขาคณิตของเกลียว: ความแตกต่างระหว่างแบบห้ารอบกับแบบเจ็ดรอบ

ความแตกต่างเชิงกลระหว่างข้อต่อไดน์ (DIN) ความดัน 200 บาร์กับ 300 บาร์ขึ้นอยู่กับความยาวของการขันเกลียว วาล์วไดน์สำหรับความดัน 232 บาร์ (ซึ่งมักเรียกกันว่า 200 บาร์) มีเกลียวห้ารอบ ส่วนแบบ 300 บาร์ใช้เกลียวเจ็ดรอบ และมีความยาวเล็กน้อย .

สิ่งนี้ไม่ได้เกิดขึ้นแบบสุ่มแต่อย่างใด ความยาวของเกลียวที่เพิ่มขึ้นช่วยกระจายแรงตามแนวแกนที่เกิดจากความดันภายในไปยังพื้นผิวที่กว้างขึ้น ที่ความดัน 300 บาร์ พื้นที่ผิวหนึ่งตารางมิลลิเมตรบนบริเวณผิวสัมผัสที่ปิดผนึกจะรับแรงที่มีค่าสูงมาก การมีเกลียวจำนวนน้อยลงหมายถึงแรงต่อเกลียวหนึ่งตัวสูงขึ้น — และส่งผลให้มีโอกาสเกิดปรากฏการณ์การเสียดสีจนติดกัน (galling) การขันเกลียวผิดแนว (cross-threading) หรือแม้แต่การล้มเหลวอย่างสิ้นเชิงเพิ่มขึ้น

วาล์วควบคุมความดันแบบ DIN ที่ออกแบบสำหรับความดัน 300 บาร์สามารถขันเข้ากับวาล์วที่รองรับความดัน 200 บาร์ได้ แต่วาล์วควบคุมความดันแบบ 200 บาร์จะไม่สามารถขันเข้ากับวาล์วที่รองรับความดัน 300 บาร์ได้อย่างสมบูรณ์ จะมีเกลียวสองหรือสามขดยื่นออกมาที่ข้อต่อของวาล์วควบคุมความดัน นักดำน้ำบางรายเข้าใจผิดว่าสิ่งนี้ยอมรับได้ ทั้งที่แท้จริงแล้วไม่ใช่เช่นนั้น เกลียวที่ยื่นออกมานี้เป็นสัญญาณที่มองเห็นได้ชัดเจนว่าวาล์วควบคุมความดันนั้นไม่ได้ถูกออกแบบมาให้ใช้งานกับความดันของถังอากาศ

ตำแหน่งของการติดตั้งโอ-ริงและปัญหาเกี่ยวกับผิวสัมผัสที่ใช้ปิดผนึก

ระบบ DIN วางโอ-ริงไว้ที่ส่วนแรกของวาล์วควบคุมความดัน (first stage regulator) ไม่ใช่ที่วาล์วของถังอากาศ ซึ่งแตกต่างจากระบบยอก (yoke system) ที่โอ-ริงจะติดตั้งอยู่บนตัววาล์วโดยตรง ส่วนโอ-ริงในระบบ DIN จะทำหน้าที่ปิดผนึกกับพื้นผิวเรียบภายในตัววาล์ว

พื้นผิวที่ใช้ปิดผนึกต้องสะอาด ไม่มีรอยขีดข่วน และอยู่ภายในค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ รอยบากเพียงเล็กน้อยจากถังก๊าซที่หล่นลงมา หรือเกลียวเริ่มต้นไม่อยู่แนวเดียวกัน อาจทำให้การปิดผนึกเสียหายได้ ที่ความดัน 300 บาร์ การปิดผนึกที่เสียหายดังกล่าวจะกลายเป็นทางรั่ว ซึ่งอาจรั่วช้าจนตรวจไม่พบด้วยตาเปล่า แต่เร็วพอที่จะทำให้ถังก๊าซเต็มหมดภายในหนึ่งคืน

การตรวจสอบก่อนเติมก๊าซที่สำคัญสำหรับหัวต่อแบบ DIN ที่ใช้กับความดัน 300 บาร์

1. ตรวจสอบแหวนโอ (O-ring) ว่ามีรอยตัด แบนราบ หรือมีสัญญาณของการถูกดันออก (extrusion) หรือไม่

2. ตรวจสอบเกลียวฝั่งหญิงบนวาล์วว่ามีสิ่งสกปรกหรือความเสียหายหรือไม่

3. ยืนยันว่าเกลียวของหัวต่อหรือเร็กกูเลเตอร์เข้ากันอย่างสมบูรณ์—ไม่ควรมีเกลียวโผล่ออกมาให้เห็นมากกว่าหนึ่งขด

4. ยืนยันว่าค่าความดันสูงสุดที่หัวต่อระบุไว้สอดคล้องกับความดันขณะเติมก๊าซ

ช่องว่างระหว่างประสิทธิภาพจริงกับข้อมูลจำเพาะ: วัสดุและการผลิตมีความสำคัญ

ไม่ใช่ตัวแปลงแบบไดน์ 300 บาร์ทั้งหมดจะมีคุณภาพเท่ากัน ความคลาดเคลื่อนเชิงมิติที่ระบุไว้ในมาตรฐาน ISO 12209 และ DIN 477 นั้นมีความเข้มงวดมาก แต่ความแปรผันในการผลิตยังคงมีอยู่ การเกลียวที่ขึ้นรูปไม่ดีซึ่งมีความคลาดเคลื่อนของระยะห่างเกลียวเพียง 0.05 มม. ก็อาจทำให้พื้นที่สัมผัสเกลียวที่ใช้งานได้ลดลงทั้งหนึ่งรอบเต็ม ที่แรงดัน 300 บาร์ พื้นที่สัมผัสที่สูญเสียนี้จะส่งผลโดยตรงต่อขอบเขตความปลอดภัยที่ลดลง

เมื่ออะแดปเตอร์ไม่ใช่แค่อะแดปเตอร์ธรรมดา

ความแตกต่างระหว่างอะแดปเตอร์แบบ DIN-to-yoke กับอะแดปเตอร์แบบ DIN ตรงๆ มีความสำคัญต่อการใช้งานที่แรงดัน 300 บาร์ อะแดปเตอร์แบบ DIN-to-yoke ทำหน้าที่แปลงรีกูเลเตอร์แบบ DIN ให้สามารถต่อกับวาล์วถังแบบ yoke ได้ อย่างไรก็ตาม วาล์วแบบ yoke ออกแบบมาให้รองรับแรงดันสูงสุดเพียง 200/232 บาร์เท่านั้น การใช้อะแดปเตอร์แบบ DIN-to-yoke กับการเติมแรงดัน 300 บาร์จะสร้างจุดอ่อนขึ้น—เพราะคลิปยึดแบบ yoke ไม่ได้รับการออกแบบให้ใช้งานที่แรงดัน 300 บาร์

สำหรับการใช้งานที่แรงดัน 300 บาร์ ควรใช้การเชื่อมต่อแบบ DIN ตรงๆ เท่านั้น หากจำเป็นต้องเดินทางไปยังพื้นที่ที่ใช้ระบบ yoke ให้นำรีกูเลเตอร์แบบ yoke แยกติดตัวไปด้วย หรือยอมรับข้อจำกัดว่าอะแดปเตอร์นี้ใช้ได้เฉพาะกับการเติมแรงดัน 200 บาร์เท่านั้น

HXJ ผลิตอะแดปเตอร์วาล์วแบบ DIN โดยมีเรขาคณิตเกลียวผ่านการตรวจสอบตามมาตรฐาน ISO 12209 และ DIN 477 พร้อมใช้กระบวนการตรวจสอบที่สามารถตรวจจับความคลาดเคลื่อนของระยะห่างเกลียว (pitch) และมุมขอบเกลียว (flank angle) ได้ก่อนที่ชิ้นส่วนจะออกจากสายการผลิต