CN104520628A - 低温管道联接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于低温应用的管道联接器，具有两个联接器半部(1、2)，所述联接器半部设有挺杆阀(40)的圆盘阀(20)，以便在联接过程时打开。挺杆阀(40)具有活塞(410)，所述活塞利用膨胀唇式密封装置(51)密封。

Description

低温管道联接器
技术领域
本发明涉及一种管道联接器，用于连接第一管道与第二管道，以便输送低温介质。作为介质尤其是考虑液化天然气、液化的氧、氩、乙烯、丙烯、乙烯和其他。
背景技术
管道联接器通常包含两个联接器半部，所述联接器半部的每个可以设有闭锁装置，以便在脱开联接器时立即关闭相配的管道，以便阻止输送的介质排出。在联接时脱开闭锁并且释放在第一和第二管道之间的流动路径。
如果要利用此类的管道联接器在非常低的温度时操纵介质，则出现与“冷损耗”和也以蒸汽形式的冻结的水分相关联的各种问题。渗透到管道系统中的热量可能导致冷冻的液体的蒸发，由此产生显著的压力。冻结的湿气可能导致联接器的难以活动或甚至冻住。
发明内容
因此本发明的任务是，提出一种用于连接管道的管道联接器，通过所述管道联接器，即使在使所述问题最小化的情况下也能引导低温介质。
新的管道联接器的结构方式应该也适用于较小的结构尺寸，例如为载重汽车-油罐车或为较小的船所需要的结构尺寸。
管道联接器在第一管道的进程中具有第一联接器半部并且在第二管道的进程中具有第二联接器半部，所述联接器半部通过使联接销与联接槽嵌接可以耦合和锁定。
第一联接器半部包括带弹簧预张紧的阀盘的圆盘阀，所述阀盘贴靠在圆锥形的阀座上，以便正常情况下闭塞通过阀的介质通道。通过克服弹簧力的压力可以推开所述阀。阀内部通过绝热层保护以防渗透的热量。绝热层可以包含聚四氟乙烯(PTFE)，以便具有相对于合作的元件的良好的滑移性能，这即使在结冰的情况下也是有益的，因为冰不会附着在聚四氟乙烯上。
第二联接器半部具有三部分式的壳体，并且更确切地说是外部的管状的外罩壳体、内部的阀体和在其间设置的具有较大的直径的环区段和较小的直径的管区段的钟形的驱动装置壳体。在阀体内设置有新型的阀，所述阀可以称为活塞阀或挺杆阀并且其阀挺杆到达驱动装置壳体的管区段中并且在那里具有挺杆销，所述挺杆销与驱动装置壳体的滑槽协同工作。当各联接器半部相互联接时，阀挺杆可以通过旋转驱动装置壳体轴向移动，由此第一联接器半部的圆盘阀被推开并且在第二联接器半部的挺杆阀上的轴向的环状间隙打开，从而从第一管道至第二管道的介质通道被接通。
在第二联接器半部的阀体和阀挺杆之间的轴向的环状间隙在阀的关闭位置被活塞密封，所述活塞除活塞体之外由(第一)膨胀唇式密封装置、必要时以通过绳环密封装置的辅助形成。膨胀唇式密封装置包含包括由在低的温度时有足够弹性的材料制成的密封唇的环形的密封体并且包含膨胀环弹簧，所述膨胀环弹簧将密封唇径向向外推到阀体的壁上。以这种方式确保，在低的温度时也密封阀体和阀挺杆之间的轴向的环状间隙，其中阀挺杆在活塞的一定的移动区域中的轴向位置关于密封是不关键的。(这与利用阀盘的密封相反，所述阀盘必须准确地贴靠在圆锥形的阀座上，以便密封。)
作为膨胀唇式密封装置的包括密封唇的环形的密封体的材料优选聚四氟乙烯或含有PTFE的材料或具有类似的特性的材料。这样的材料在低的温度时还有足够的弹性并且容易从冰层脱开，所述冰层由于水分和在较低的温度下可能在阀上形成。作为含有PTFE的材料可以尤其是使用复合材料、例如PTFE/石墨材料。
总地来说，只要在低温管道联接器中存在轴向的环状间隙，则优选使用所述结构型式的膨胀唇式密封装置。这涉及第二联接器半部的阀体的伸出的端部和第一联接器半部的包围该端部的联接法兰之间的轴向的环状间隙。用于膨胀唇式密封装置的另一个位置处于阀体的内部的法兰端部和搭接该端部的驱动装置壳体之间。在外罩壳体和驱动装置壳体之间的环状间隙中也可以设置膨胀唇式密封装置。
在第一联接器半部的圆盘阀中存在预张紧弹簧，所述预张紧弹簧将圆锥形的密封元件推到圆锥形的阀座上。在这里有利地使用由聚四氟乙烯、含有PTFE的材料或同类的材料制成的挤压唇式密封装置。
为了将在第二联接器半部中设置的挺杆阀的阀挺杆移动到打开位置和关闭位置，利用包括螺旋形的滑槽和与所述滑槽嵌接的挺杆销的滑槽传动机构，所述挺杆销阀安装在挺杆上，所述挺杆再次沿轴向方向引导。滑槽安放在驱动装置壳体中并且挺杆销可以构成包括在其端部上的滚子的轴。当联接器半部相互联接和锁定时，阀体的(之前自由的)端部通过嵌接固定在圆盘阀的壳体上，并且在挺杆阀上的轴向引导为所述阀挺杆预定轴向的纵向运动，所述纵向运动通过驱动装置壳体的旋转运动由于滑槽传动机构转化为阀挺杆的纵向运动而产生。阀挺杆在其轴向的纵向运动时冲击到圆盘阀上并且克服圆盘阀的预张紧弹簧的力打开所述圆盘阀。同时在阀挺杆移动时一起引导的膨胀唇式密封装置从阀体和挺杆之间的环状间隙中移动出，环状间隙空出并且能够实现介质通过两个阀。
两个阀的内部可以通过绝热层保护以防热量渗透。此外存在于管道联接器的运动的部件之间的间隙可以设有可良好滑动的表面。聚四氟乙烯或一般地含有PTFE的材料、例如还有PTFE/石墨复合材料适合作为具有良好的滑移性能的材料并且也用于绝热。水分沉积被制止并且结冰容易地从表面被剥离。这样避免管道联接器冻住。
附图说明
借助附图说明本发明的一个实施例。在此示出：
图1第一联接器半部的纵剖面；
图2第二联接器半部的纵剖面；
图3膨胀唇式密封装置的纵剖面；以及
图4第二联接器半部的阀挺杆的视图。
具体实施方式
管道联接器由第一联接器半部1(图1)和第二联接器半部2(图2)构成。在第一联接器1左边连接有第一管道组(未示出)连接并且在联接器半部2右边连接有第二管道(未示出)。第一联接器半部1具有管状的壳体10和圆盘阀20。第二联接器半部具有三部分式的壳体30、活塞阀或挺杆阀40和手驱动装置45。
第一联接器半部1的管状的壳体10具有阀座部件11和外部的管接头12，所述阀座部件包含圆锥形的阀座11a并且可以作为绝热层围绕内部的阀构成，所述管接头在左边的端部上为了连接到第一管道上并且在右边的端部上为了连接到第二联接器半部2上构成有联接槽13和联接法兰14。在壳体10的右边的端部上此外设有联接空腔15，所述联接空腔装备有可良好滑动的材料如聚四氟乙烯或含有PTFE的材料并且具有圆柱形的内面15a。圆盘阀20具有包括圆锥形的挤压唇式密封装置22的阀盘21，所述挤压唇式密封装置由聚四氟乙烯、含有PTFE的材料或同类的材料制成并且通过预张紧弹簧23挤压到圆锥形的阀座11a上。阀导向装置24用于阀盘21的良好的轴向引导。
第二联接器半部2的壳体30具有球茎状彼此串联的管状的外罩壳体31、钟形的驱动装置壳体32和阀体33。驱动装置壳体32借助球轴承34或其他适合的支座可旋转地支撑在外罩壳体31中。外罩壳体31和驱动装置壳体32借助膨胀唇式密封装置54相互密封。在示出的实施形式中，膨胀唇式密封装置54在此将外罩壳体的内侧和驱动装置壳体的外侧相互密封。驱动装置壳体32的钟形由较大的直径的环区段35和较小的直径的管区段36产生，所述环区段和管区段通过盘区段相互连接。环区段35以减少摩擦的材料如聚四氟乙烯或含有PTFE的材料、例如PTFE/石墨复合物加衬里并且包围阀体33。驱动装置壳体32的管区段36设有绝热层，所述绝热层可以构造在聚四氟乙烯的基体上。在环区段35的内部设有联接销37，所述联接销在联接器半部联接时穿过导向槽14a(图1)放入联接槽13中。同时阀体33的突起33a抓紧到导向槽14a中，以便固定阀体33防止其旋转。
活塞或挺杆阀40具有包括活塞体410的阀挺杆41(图4)，所述活塞体借助滑槽传动机构沿轴向方向可移动。滑槽传动机构具有在驱动装置壳体32的管状的区段36中的螺旋形的滑槽38和以横向于挺杆延伸的轴形式的挺杆销42，所述轴在其轴端部上具有滚子420。滚子420在滑槽38中引导。还有阀体33上的挺杆纵向引导装置39算为滑槽传动机构。锥形的止挡部43将阀挺杆41的移动运动限定在所述阀的关闭位置，而构成阀的打开位置的另一个端部位置通过滑槽38预定。滑槽传动机构的驱动操纵轮45通过进行，所述操纵轮能够实现驱动装置壳体32的旋转。
图4透视地示出阀挺杆41的一种实施形式。如借助图4可看出的，阀挺杆41具有活塞体410和板形的挺出杆411。挺杆销42在板形的挺出杆411的中心平面中并且横向于阀挺杆41的纵向方向在与活塞体410对置的端部上延伸。通过所述挺出杆的板形的实施方式获得流动空间并且在打开和关闭挺杆阀40时通过挺杆纵向引导装置39能够实现纵向引导。
图3示出膨胀唇式密封装置50的剖面。所述膨胀唇式密封装置具有由聚四氟乙烯或含有PTFE的材料或类似的在低的温度时还是弹性的材料制成的密封体46和弯曲成环的由金属制成的螺旋弹簧48，所述密封体的径向的向外指向的端部形成密封唇47，所述螺旋弹簧将密封唇47挤压到光滑的面上并且因此密封在膨胀唇式密封装置50的外侧上的间隙。
图2中的这样的膨胀唇式密封装置51可以单独或与密封环55共同作用地形成活塞或作为用于活塞410的活塞密封装置起作用，所述活塞构成阀40的阀元件。当活塞410处于阀孔中时，阀关闭，并且当活塞体410伸出阀孔中时，阀打开。为了更容易地导致关闭位置，在至阀孔的输入端上设有用于密封装置51、55的导入斜面330。
第二联接器半部的壳体30示出不同的轴向延伸的环状间隙，所述环状间隙借助这样的膨胀唇式密封装置50密封。第一膨胀唇式密封装置51作为阀40的阀元件起作用。第二膨胀唇式密封装置52用于密封阀体33的前面的端部和第一联接器半部1的壳体10的环形的内面15a之间的环状间隙。第三膨胀唇式密封装置53接合在阀体33的内部的端部的外侧并且驱动装置壳体32的环区段35的内部的环面之间。第四膨胀唇式密封装置54处于外罩壳体31和管状的区段36的区域中的驱动装置壳体32之间的轴向的环状间隙中。所有这些膨胀唇式密封装置使得，水分尽可能很大程度上与内部的第二联接器半部远离并且当在那里可能有冰沉积时，密封装置的良好的滑动特性使得，形成的冰已经在轻微的横向力时脱开。由此避免在管道联接器的期待的恶劣的运行中的难以活动。
管道联接器的操作如下：
这里假定，联接器半部1位置固定地安装并且联接器半部2处于软管的端部上。第二联接器半部2以环形的壳体部件35推到第一联接器半部1的法兰14上，其中阀体33的左边的端部到达第一联接器半部的环形空间15并且联接销37穿过导向槽14a滑动并且直到到达联接槽13中。同时阀体33的突起33a到达静止的壳体10的导向槽14a中。
这时两个联接器半部通过旋转操纵轮45相互锁定。操纵轮45的进一步旋转导致驱动滑槽传动机构，其中阀挺杆41在图2中向左移动并且由此靠到阀盘21的左边的端部上，所述阀盘克服弹簧23的力向左(图1)移动。由此打开密封装置22和阀座11a之间的圆锥形的间隙，介质可以流动通过所述间隙。伴随阀挺杆41在附图中的向左移动，活塞体410与膨胀唇式密封装置51和密封环55一起从阀体33和阀挺杆41之间的轴向的环状间隙中移动出，从而能够实现介质通过该环状间隙。按照压力降，介质从第一管道流动到第一联接器半部中并且从那里通过第二联接器半部流动到第二管道中，或反之。膨胀唇式密封装置52、53和54使得，没有介质可以到达外面。
为了分离所述联接器半部，操纵轮45朝阀挺杆41的反向运动的方向旋转，其中密封环55移动到阀体的阀孔中并且在此使阀挺杆41准确地轴向定向。此后膨胀唇式密封装置51到达阀体33和挺杆41之间的轴向的环状间隙中并且密封该环状间隙。挺杆41的回缩运动通过圆锥形的止挡部43限定。现在联接销37在其圆周位置与导向槽14a处于对齐，从而第二联接器半部2可以从第一联接器半部1拉出。止挡部43优选作为由PTFE制成的成形件构成并且固定在阀挺杆41上。
如果应该由于强烈的温度降在联接器的内部和外部之间已经有冰在间隙中沉积，则在旋转操纵轮45时横向力被施加到沉积的冰上，所述横向力导致冰膜从以聚四氟乙烯或含有PTFE的材料加衬里的密封位置脱开。尽管存在困难的、外部的条件，也可以简单地操作所述设备。

Claims (12)

1.管道联接器，用于连接第一管道与第二管道，以便打开或闭锁用于低温介质的介质通道，包括：
－一个设置在第一管道的进程中的第一联接器半部(1)，所述第一联接器半部具有带绝热层(11)和外部的联接槽(13)的管状的第一壳体以及包括带弹簧预张紧的阀盘(21)的圆盘阀(20)，所述阀盘正常情况下闭塞介质通道，然而可以被推开；
－一个设置在第二管道的进程中的第二联接器半部(2)，所述第二联接器半部具有带管状的外罩壳体(31)、钟形的驱动装置壳体(32)和阀体(33)的三部分式的第二壳体(30)以及包括带阀挺杆(41)和阀活塞的挺杆阀(40)，所述阀活塞正常情况下闭塞通过在阀体(33)上的轴向的环状间隙的介质通道，然而在移动通过驱动装置壳体(32)时释放介质通道，其中驱动装置壳体(32)可以占据不同的旋转运动位置，以便将联接销(37)置于与联接槽(13)嵌接和脱开并且以便使滑槽(38)旋转继而驱动阀挺杆(41)的挺杆销(42)以及该阀挺杆并且打开或关闭挺杆阀(40)以及操纵第一联接器半部(1)的圆盘阀(20)；以及
－一个第一膨胀唇式密封装置(51)，该第一膨胀唇式密封装置作为阀活塞的元件依赖于驱动装置壳体(32)的运动位置关闭或打开阀体(33)和阀挺杆(41)之间的轴向的环状间隙。
2.按照权利要求1所述的管道联接器，其特征在于，管状的第一壳体(10)具有带轴向的环形的第一内面(15)的径向的联接法兰(14)并且第二联接器半部(2)的阀体(33)包括轴向的第一法兰端部，所述第一法兰端部具有配合地用于与轴向的环形的第一内面(15)协同工作的第二膨胀唇式密封装置(52)。
3.按照权利要求1或2所述的管道联接器，其特征在于，钟形的驱动装置壳体(32)包括轴向的环形的第二内面并且阀体(33)包括轴向的第二法兰端部，所述第二法兰端部具有配合地用于与轴向的环形的第二内面协同工作的第三膨胀唇式密封装置(53)。
4.按照权利要求1至3之一所述的管道联接器，其特征在于，外罩壳体(31)包括轴向的环形的第三内面并且驱动装置壳体(32)包括带第四膨胀唇式密封装置(54)的外部的环面，所述第四膨胀唇式密封装置与轴向的环形的第三内面协同工作。
5.按照权利要求1至4之一所述的管道联接器，其特征在于，在阀活塞上平行于第一膨胀唇式密封装置(51)设置有密封环(55)。
6.按照权利要求1至5之一所述的管道联接器，其特征在于，第一联接器半部(1)的阀盘(21)具有圆锥形的挤压唇式密封装置(22)。
7.按照权利要求1至6之一所述的管道联接器，其特征在于，在钟形的驱动装置壳体(32)上安装有操纵轮(45)，以便通过联接销(37)与联接槽(13)嵌接和通过相对于管状的第一壳体(10)旋转驱动装置壳体(32)锁定所述联接器半部。
8.按照权利要求1至7之一所述的管道联接器，其特征在于，滑槽(38)螺旋形地构成。
9.按照权利要求1至8之一所述的管道联接器，其特征在于，挺杆销(42)作为设有滚子的轴构成，该轴横向于阀挺杆(41)的运动方向设置。
10.按照权利要求1至9之一所述的管道联接器，其特征在于，钟形的驱动装置壳体(32)具有较大的直径的环区段(35)和较小的直径的管区段(36)，并且所述环区段(35)在其内侧上以及管区段(36)在其外侧上分别设有绝热层。
11.按照权利要求1至10之一所述的管道联接器，其特征在于，在相互可运动的设备元件之间的至少一个环状间隙的区域中设有减小摩擦的衬里。
12.按照权利要求11所述的管道联接器，其特征在于，所述减小摩擦的衬里由包含聚四氟乙烯的层制成。
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