CN100460731C

CN100460731C - 真空低温球阀

Info

Publication number: CN100460731C
Application number: CNB2006100649671A
Authority: CN
Inventors: 周亦; 张景奇; 刘瑞敏; 吴光中
Original assignee: NO 101 RESEARCH INSTITUTE FIRST RESEARCH INSTITUTE OF CHINA AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY
Current assignee: NO 101 RESEARCH INSTITUTE FIRST RESEARCH INSTITUTE OF CHINA AEROSPACE SCIENCE AND TECHNOLOGY
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2026-03-20
Also published as: CN101042198A

Abstract

本发明公开了一种真空低温球阀，它包括夹套部分，密封部分和传动部分，夹套部分包括进口法兰，出口法兰及其间连接的外壳，外壳端盖，密封结构部分包括设在夹套部分内，两端分别固定在进口法兰和出口法兰上的阀体，通过螺柱和螺母固定在阀体进口端的弹性阀座，及两件在双侧嵌有密封垫的密封座，其中一件与弹性阀座相联接，另一件与阀体相连接。传动部分包括浮动在阀体内的球体，该球体的两侧分别与两件密封座相接触，设在球体上部的滑块，球体下部设有与阀体相连接的弹簧座和弹簧。滑块上部有阀杆，导向套和驱动机构。本发明具有密封性能好，可靠性高，冷损小，工作周期长的功效。

Description

真空低温球阀

技术领域

本发明涉及一种在低温工程技术领域中使用于低温管路输送系统的真空低温球阀。

背景技术

申请号为200510025655.5的中国专利《台州光辉自控科技有限公司》，公开了一种新颖密封结构的球阀，属于阀门技术领域，它解决了现有的球阀中阀杆与阀体处容易出现泄漏现象这一问题。本具有新颖密封结构的球阀包括阀体、阀芯、阀杆和手柄，阀芯位于阀体内，其中心为一个贯通的通孔，阀杆穿过阀体，其内端与阀芯连接，其外端伸出阀体且与手柄固连，阀杆与阀芯活动连接，在阀芯中开有一个使阀芯通孔与阀杆相通的压力孔，在阀杆的内端部设有一个凸肩，且凸肩与阀体之间设有密封垫。本球阀中阀杆处的密封结构为内紧式结构，阀杆可以上下活动，使阀杆与阀体之间保持良好的密封性。

申请号为200420022990.0的中国专利《浙江三花股份有限公司》，公开了一种用于制冷系统的球阀。现有的球阀，在阀芯球的两侧均装有易密封的塑料密封垫，但此类球阀的塑料密封垫存在较大的压缩蠕变，在高温及予紧力的作用下，会产生较大的压缩永久变形，往往不能达到理想的密封效果。本实用新型包括阀体、与阀体螺纹配合的阀座、置于阀体内的阀芯球和位于阀芯球两侧的两个塑料密封件、连在阀芯球上的阀杆及盖在阀杆上的阀帽，其特征是至少一个塑料密封件为异形密封件，其上设有—与其配合的弹簧组件，该弹簧组件由至少二个梯形纵截面弹簧反向叠加而成；所述的异形密封件内侧与阀芯球的球面紧配，外侧形成弹簧组件的支承面和作用面。

申请号为87203549的中国专利《陕西高金山》，公开了一种液控浮球阀。为了缩小大口径浮球阀的体积，特别是缩小浮球的体积，本实用新型设有一个由浮球杠杆操纵的可控制压力水水路通断的滑阀、一个受滑阀控制的单作用液压缸和由单作用液压缸操纵的进水阀。当贮水箱水位变化时，浮球杠杆带动滑阀动作将压力水进水水路开通或阻断，使单作用液压缸前进或后退，从而可控制进水阀的开、闭。

申请号为99102601.2的中国专利《浙江董永钏》，公开了一种球阀，所述球阀的阀座是刚性阀座，阀芯的上阀轴支承孔的两侧设有同阀芯孔方向一致的上形变沟，阀芯的下阀轴支承孔的两侧设有同阀芯孔方向一致且同阀芯孔贯通的下形变沟，该下形变沟的下端扩张形成宽度同下阀轴上的椭圆形轴台的短轴径相同、高度同椭圆形轴台的高度相同的形变作用力沟，当上述阀芯转至关闭位置时，由于下形变沟的张开和上形变沟的合拢，使阀芯同阀座产生相互压紧密封。

上述球阀或目前应用的低温球阀，一般采用浮球式结构，依靠工作压力下的介质力实现出口阀座的密封。但多采用刚性阀座，不能很好的兼顾低于工作压力时和低温下的密封比压，必须依靠多次调整密封垫片的厚度才能达到适合的预紧力。对于阀门关闭后阀体中腔的异常升压问题，没有很好的解决方法。低温球阀大多采用堆积绝热层，绝热效果差且使用寿命短。

为了解决现有低温球阀的不足，需要研制一种密封性能好、可靠性高、绝热性能好的低温球阀，用于液氢、液氧、液氮等低温介质的输送管路。

发明内容

本发明要解决的技术解决问题在于克服现有技术的不足，提供一种密封性能好、可靠性高、冷损小、工作周期长的真空低温球阀。

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：一种真空低温球阀，它包括夹套部分，密封结构部分和传动部分，其特征在于：所述的夹套部分包括带热桥的进口法兰，带热桥的出口法兰，带热桥的进口法兰与带热桥的出口法兰之间连接有外壳及外壳端盖；所述密封结构部分包括设在夹套部分内，两端分别固定在进口法兰和出口法兰上的阀体，通过螺柱和螺母、固定在阀体进口端的弹性阀座，及两件在双侧嵌有密封垫的密封座，其中一件与弹性阀座相连接，另一件与阀体相连接；所述传动部分包括浮动在阀体内的球体，该球体的两侧分别与两件密封座相接触，设在球体上部凹槽中的滑块，球体的下部设有与阀体相连接的弹簧座和弹簧，设在垂直方向上与滑块上的凹槽相套接的阀杆，阀杆的外周设有导向套，阀杆的上部穿过轴封组件和连接架连接有支撑在连接架上的驱动机构。

所述夹套部分的外壳上设有可将其内部空腔抽成真空的抽空嘴。

所述阀体的底部设有吸附剂。

所述阀体的外表面缠绕有由玻璃丝布和铝箔间隔包扎的覆盖层。

所述阀杆为中空伸长且可转90°的阀杆，包括下阀杆和上阀杆，下阀杆与上阀杆之间焊接有套筒。

所述带热桥的进口法兰的外端部设有伸入进口密封腔的进口密封垫、进口隔热套及设置在其上面的密封圈。

所述带热桥的出口法兰的外端部设有伸入出口绝热腔的出口密封垫、出口隔热套及设置在其上面的密封圈，出口法兰的内端设有向内延伸的与外壳端盖相连接的出口外管。

所述弹性阀座，包括与阀体进口端相连接的固定法兰，在固定法兰上设有单向阀导套、单向阀旋塞、单向阀弹簧、单向阀密封垫、单向阀阀瓣，在固定法兰上还焊接有进口内管及与其依次相焊接的波纹管、与密封座相连接的阀座套，在固定法兰与阀座套之间设置有弹簧。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明真空低温球阀，由波纹管、弹簧和阀座套组成的弹性阀座，通过与波纹管焊成一体的阀座套传递的弹簧力，提供阀门在低于工作压力时介质力不足情况下的密封力，依靠波纹管补偿低温状态下与密封结构相关的金属和非金属的收缩，保证阀门在低压和低温状态下的密封性。球体与阀杆的滑块联接结构，无论关闭状态还是开启状态，都能保证球体是有很好到灵活性和自对中性，并且可以抵消由于制造累积的误差而造成阀杆与球体的错位；阀门关闭后密封在阀体中腔的低温液体升温后气化造成的压力升高，可通过固定在阀座上的单向阀得到及时释放。真空多层绝热夹套通过高真空大大降低夹套内气体对流传热，吸附剂的使用有助于真空的长时间保持；通过玻璃丝布和铝箔间隔多层包扎形成的覆盖层降低辐射传热；采用中空伸长阀杆和带热桥的连接法兰，减少传热面积、增加导热长度，从而减少金属导热；进出口法兰的内侧Ω形密封圈封液不封气，在进出口隔热腔内形成气封，可有效阻挡大量低温液体的泄漏，并减少与外界环境的热传导，因此，本发明真空低温球阀的结构，由于克服了现有技术的不足，明显具有密封性能好、可靠性高、冷损小、工作周期长的功效。

附图说明

图1是本发明真空低温球阀的装配示意图；

图2是图1中的弹性阀座6的示意图；

图3是图1中的球体24与阀杆13连接示意图；

图4是图1中的阀杆13示意图。

图1中标号：

1、进口密封垫；2、密封圈；3、进口隔热套；4、螺柱；5、螺母；6、弹性阀座；7、阀体密封垫；8、滑块；9、抽空嘴；10驱动机构；11、连接架；12、轴封组件；13、阀杆；14.、外壳；15、导向套；16、阀体；17、外壳端盖；18.、出口外管；19、出口法兰；20、出口隔热套；21、出口密封垫；22、出口绝热腔；23、密封座；24、球体；25、覆盖层；26、吸附剂；27、弹簧；28、弹簧座；29、进口密封腔；30、进口法兰。

图2中标号：

60、弹簧，61、单向阀导套，62、单向阀旋塞，63、固定法兰，64、进口内管，65、阀座套，66、波纹管，67、单向阀弹簧，68、单向阀密封垫，69、单向阀阀瓣。

图4中标号：

131、下阀杆，132、连接套筒，133、上阀杆。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种真空低温球阀的结构包括夹套部分、密封部分和传动部分，主要特征是，所述夹套部分包括带热桥的进口法兰30，带热桥的出口法兰19，带热桥的进口法兰30与带热桥的出口法兰19之间连接有外壳14及外壳端盖17；所述密封结构部分包括设在夹套内，两端分别固定在进口法兰30和出口法兰19上的阀体16，通过螺柱和螺母4、5固定在阀体16进口端的弹性阀座6，及两件在双侧嵌有密封垫的密封座23，其中一件与弹性阀座6相连接，另一件与阀体16相连接；所述传动部分包括浮动在阀体16内的球体24，该球体24的两侧部分别与两件密封座23相接触，设在球体24上部凹槽中的滑块8，该滑块8上也带有凹槽，球体24的下部设有与阀体16相连接的弹簧座28和弹簧27，设在垂直方向上与滑块8上的凹槽相套接的阀杆13(参阅图1和图3)，阀杆13的外周设有导向套15，阀杆13的上部穿过轴封组件12和连接架11连接有支撑在连接架11上的驱动机构10。

本发明一种真空低温球阀，在所述夹套部分的外壳14上设有可将其内部空腔抽成真空的抽空嘴9。本实施例是在外壳14的垂直方向上设有一圆环形管件，该管件与外壳14的内部空腔相通，抽空嘴9设在该圆环形管件上(参阅图1)。在所述阀体16的底部还设有吸附剂，可以通过局部焊接的金属网来固定一定数量的吸附剂。所述阀体16的外表面缠绕有由玻璃丝布和铝箔间隔包扎的覆盖层25，可采用整体包扎的方式。所述阀杆13为中空伸长的阀杆，且可转动90°，其结构包括下阀杆131和上阀杆133，下阀杆131与阀杆133之间焊接有套筒132，使之形成中空的伸长阀杆13(参阅图1和图4)。如图1所示，在所述带热桥的进口法兰30的外端部设有伸入进口密封腔29的进口隔热套3及设在进口隔热套3上面的进口密封垫1和密封圈2，该密封圈可采用Ω形密封圈；在所述带热桥的出口法兰19的外端部设有伸入出口绝热腔22的出口隔热套20及设置在出口隔热套20上面的出口密封垫21和密封圈2，在出口法兰19的内端设有向内延伸的与外壳端盖17相连接的出口外管18。

如图1和图2所示，本发明一种真空低温球阀所述的弹性阀座6(参阅图2)，其结构包括固定法兰63，该固定法兰63是弹性阀座6与阀体16进口端相连接的部件，在固定法兰63上设有单向阀导套61、单向阀旋塞62、单向阀弹簧67、单向阀密封垫68、单向阀阀瓣69，在固定法兰63上还焊接有进口内管64及与其依次相焊接的波纹管66、阀座套65，该阀座套65是弹性阀座6与密封座23相连接部件，在固定法兰63与阀座套65之间设置有弹簧60。

本发明所述的一种真空低温球阀的工作原理如下：若初始时阀门处于关闭状态，低温液体从入口端流入阀体，依靠介质力和弹簧力通过将密封座23上的密封环分别与球体24两端面密封，使液体被堵于球体一侧；当需要开启球阀时，通过驱动机构10使阀杆13绕其轴线带动球体24转动90°，此时球体内的圆孔与波纹管构成一个等径的通道，依靠弹簧力保持球体24的两侧与两个密封座23的密封。在工作介质流动过程中，球阀逐渐从常温冷却至液体温度，处于低温状态的零部件产生收缩由波纹管66补偿，通过处于压缩状态的弹簧60使球体24产生轴向运动，实现有效密封。阀门关闭后，密封在阀体中腔的低温液体升温后气化造成的压力升高，当气体的压力超过单向阀的密封压力时，单向阀阀瓣69则自动打开释放气体。

Claims

1.一种真空低温球阀，它包括夹套部分，密封结构部分和传动部分，其特征在于：所述的夹套部分包括带热桥的进口法兰(30)，带热桥的出口法兰(19)，带热桥的进口法兰(30)与带热桥的出口法兰(19)之间连接有外壳(14)及外壳端盖(17)；所述密封结构部分包括设在夹套部分内，两端分别固定在进口法兰(30)和出口法兰(19)上的阀体(16)，通过螺柱(4)和螺母(5)固定在阀体(16)进口端的弹性阀座(6)，及两件在双侧嵌有密封垫的密封座(23)，其中一件密封座与弹性阀座(6)相连接，另一件密封座与阀体(16)相连接；所述传动部分包括浮动在阀体(16)内的球体(24)，该球体(24)的两侧分别与两件密封座(23)相接触，设在球体(24)上部凹槽中的滑块(8)，球体(24)的下部设有与阀体(16)相连接的弹簧座(28)和弹簧(27)，设在垂直方向上与滑块(8)上的凹槽相套接的阀杆(13)，阀杆(13)的外周设有导向套(15)，阀杆(13)的上部穿过轴封组件(12)和连接架(11)连接有支撑在连接架(11)上的驱动机构(10)。

2.根据权利要求1所述的一种真空低温球阀，其特征在于：所述夹套部分的外壳(14)上设有可将其内部空腔抽成真空的抽空嘴(9)。

3.根据权利要求1所述的一种真空低温球阀，其特征在于：所述阀体(16)的底部设有吸附剂(26)。

4.根据权利要求1所述的一种真空低温球阀，其特征在于：所述阀体(16)的外表面缠绕有由玻璃丝布和铝箔间隔包扎的覆盖层(25)。

5.根据权利要求1所述的一种真空低温球阀，其特征在于：所述阀杆(13)为中空伸长且可转90°的阀杆，包括下阀杆(131)和上阀杆(133)，下阀杆(131)与上阀杆(133)之间焊接有套筒(132)。

6.根据权利要求1所述的一种真空低温球阀，其特征在于：所述带热桥的进口法兰(30)的外端部设有伸入进口密封腔(29)的进口隔热套(3)及设在进口隔热套(3)上的进口密封垫(1)和密封圈(2)。

7.根据权利要求1所述的一种真空低温球阀，其特征在于：所述带热桥的出口法兰(19)的外端部设有伸入出口绝热腔(22)的出口隔热套(20)及设在出口隔热套(20)上的出口密封垫(21)和密封圈(2)，出口法兰(19)的内端设有向内延伸的与外壳端盖(17)相连接的出口外管(18)。

8.根据权利要求1所述的一种真空低温球阀，其特征在于：所述弹性阀座(6)，包括与阀体(16)进口端相连接的固定法兰(63)，在固定法兰(63)上设有单向阀导套(61)、单向阀旋塞(62)、单向阀弹簧(67)、单向阀密封垫(68)、单向阀阀瓣(69)，在固定法兰(63)上还焊接有进口内管(64)及与其依次相焊接的波纹管(66)、与密封座(23)相连接的阀座套(65)，在固定法兰(63)与阀座套(65)之间设置有弹簧(60)。