CN106594308B - 防冻液氮杜瓦阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防冻液氮杜瓦阀门，包括阀芯、阀体、隔离环、阀杆、螺母、把手、套筒内垫片等，阀体与阀芯之间通过螺纹连接，阀芯与阀杆之间通过方形孔连接，阀杆与把手之间通过把手上的方形孔连接，阀杆传递旋转把手时产生其上的扭力并传递到阀芯，其中，套设在阀杆外部的阀杆套筒定位夹紧在阀体和把手之间，且在阀杆套筒和同轴的阀杆之间形成空气缝隙起到隔热和对空气中水汽的密封作用；阀杆套筒一端与把手之间夹紧有套筒外垫片，阀杆套筒另一端和阀体之间夹紧有隔离环和套筒内垫片，密封垫片夹紧在阀体与阀杆凸台的把手一侧端面之间，起到对阀芯侧容纳的低温液氮的密封和隔热作用。本发明在隔热方面的特殊设计可有效避免阀门把手封冻现象，具有良好的防冻效果。

Description

防冻液氮杜瓦阀门
技术领域
本发明属于低温流体阀门技术领域,特别涉及一种防冻液氮杜瓦阀门。
背景技术
液氮在航天、材料、医疗等领域有着广泛和重要的作用。然而，由于液氮的极低温度(低于-190℃)，且阀门处是隔热和密封的薄弱环节，空气中的水汽经常在阀门处冻结成冰。因此传统的液氮杜瓦阀门在使用时常常会发生阀杆结冰冻死现象，甚至将阀门把手封冻，丧失对管路内液氮流量的控制作用，现有的液氮杜瓦阀门的结构如图1所示，其中，现有的阀门结构包括阀芯、阀体、隔离环、阀杆、螺母、把手、隔热密封垫片，阀体与阀芯之间通过螺纹连接，阀芯与阀杆之间通过阀芯上的方形孔连接，阀杆与把手之间通过把手上的方形孔连接，且把手通过设置在阀杆末端的螺母固定防脱并提供轴向预紧力；阀杆将旋转把手时产生的扭力传递到阀芯，通过螺纹调节阀芯的轴向位置，起到对管路内流体流量的控制作用。可以看出，现有结构仅有隔热密封垫片等少量的隔热和密封设计，在液氮这种极低温度环境下长期工作仍有可能出现阀杆结冰冻死现象。这种现象会对生产和科研工作造成重大影响，对设备安全和人身安全构成较大隐患。可以设想，具有良好防冻效果的液氮杜瓦阀门具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是在已有阀门结构的基础上，针对性地提出一种改进的防冻液氮杜瓦阀门。
本发明的防冻液氮杜瓦阀门，包括阀芯、阀体、隔离环、阀杆、螺母、把手、套筒内垫片、阀杆套筒、套筒外垫片、隔热密封垫片，阀体与阀芯之间通过螺纹连接，阀芯与阀杆之间通过阀芯上的方形孔连接，阀杆与把手之间通过把手上的方形孔连接，且把手通过设置在阀杆末端的螺母固定防脱并提供轴向预紧力；阀杆将旋转把手时产生的扭力传递到阀芯，其中，套设在阀杆外部的阀杆套筒被夹紧在阀体和把手之间，且在阀杆套筒和同轴的阀杆之间形成空气缝隙起到隔热和对空气中水汽的密封作用；阀杆套筒一端与把手之间夹紧有套筒外垫片，阀杆套筒另一端和阀体之间夹紧有隔离环和套筒内垫片，密封垫片夹紧在阀体与阀杆凸台的把手一侧端面之间，起到对阀芯侧容纳的低温液氮的密封和隔热作用。
其中，套筒外垫片和套筒内垫片对空气缝隙起到密封作用，避免阀杆套筒和阀杆在含水汽的空气进入空气缝隙后冻结。
其中，隔离环对套筒内垫片有支撑和轴向定位作用。
其中，阀芯在扭力的作用下会相对于阀体旋入和旋出，起到对容纳液氮的管道关闭或打开。
其中，阀体通过螺纹固定在容纳液氮的管壁上。
其中，所述空气缝隙的径向尺寸大于0.5mm。
其中，所述套筒内垫片、套筒外垫片和隔热密封垫片的导热系数均不大于0.5W/(m·K)。
其中，所述套筒内垫片7、套筒外垫片9和隔热密封垫片10材料为聚四氟乙烯。
本发明可在对管道进行打开和关闭控制的同时实现对液氮的密封和隔热作用。本发明在隔热方面的特殊设计可以有效避免阀门把手现象，具有良好的防冻效果。
附图说明
图1为现有技术中的液氮杜瓦阀门的结构示意图。
其中，1-阀芯；2-阀体；3-隔离环；4-阀杆；41-阀杆凸台；5-螺母；6-把手；10-隔热密封垫片；12-液氮；13-管壁；14-空气。
图2为本发明一实施方式中的防冻液氮杜瓦阀门的3/4剖视图；
其中，1-阀芯；2-阀体；3-隔离环；4-阀杆；41-阀杆凸台；5-螺母；6-把手；7-套筒外垫片；8-阀杆套筒；9-套筒内垫片；10-隔热密封垫片；11-空气缝隙；12-液氮；13-管壁；14-空气。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明，但这仅仅是示例性的，并不旨在对本发明的保护范围进行任何限制。
图2为本发明的一具体的实施方式，即一种防冻液氮杜瓦阀门的3/4剖视图。该防冻液氮杜瓦阀门包括阀芯1；阀体2；隔离环3；阀杆4；螺母5；把手6；套筒内垫片7；阀杆套筒8；套筒外垫片9；隔热密封垫片10，阀体2与阀芯1之间通过螺纹连接，阀芯1与阀杆4之间通过方形孔连接，阀杆4与把手6之间通过把手6上的方形孔连接，且把手通过设置在阀杆末端的螺母5固定防脱并提供轴向预紧力；阀杆4传递旋转把手6时产生其上的扭力并传递到阀芯1，其中，套设在阀杆4外部的阀杆套筒8被夹紧在阀体2和把手6之间，且在阀杆套筒8和同轴的阀杆4之间形成空气缝隙11起到隔热和对空气中水汽的密封作用；阀杆套筒8与把手6之间夹紧有套筒外垫片7，阀杆套筒8和阀体2之间夹紧有隔离环3和套筒内垫片9；内垫片9用于保证隔热和密封性，套筒外垫片9和套筒内垫片7对空气缝隙11起到密封作用，避免阀杆套筒8和阀杆4在含水汽的空气14进入空气缝隙11后冻结；隔离环3还起到对套筒内垫片7的支撑和轴向定位作用；隔热密封垫片10被夹紧在阀体2与阀杆凸台41外侧端面之间，起到对低温液氮12的密封和隔热作用；把手6与阀杆4之间通过把手6上的方形孔连接，可以传递扭力，且把手被螺母5固定防脱和提供轴向预紧力；阀体2与阀芯1之间通过螺纹连接，阀芯1与阀杆4之间通过方形孔连接，可以传递旋转把手6时在阀杆4上产生扭力；阀芯1在扭力的作用下会相对于阀体2旋入和旋出，起到对管道的关闭和打开作用。
阀体2通过螺纹固定在容纳有液氮的管壁13上，空气缝隙11的单边径向尺寸为0.25mm。所述套筒内垫片7、套筒外垫片9和隔热密封垫片10材料为聚四氟乙烯。在液氮温度取-190℃、空气温度为室温(22℃)、阀杆4长度154mm时阀杆套筒8表面温度分布的典型计算机仿真结果表明，阀杆套筒8表面有一半温度大于0度，可以有效避免阀门把手6的封冻现象，可以满足阀门的正常使用。
以上仅是本发明的一个有益效果良好的实施例，发明人有权在权利范围内对本发明的具体实施细节进行必要的修改和变形。

Claims (8)

1.一种防冻液氮杜瓦阀门，包括阀芯、阀体、隔离环、阀杆、螺母、把手、套筒内垫片、阀杆套筒、套筒外垫片、隔热密封垫片，阀体与阀芯之间通过螺纹连接，阀芯与阀杆之间通过方形孔连接，阀杆与把手之间通过把手上的方形孔连接，且把手通过设置在阀杆末端的螺母固定防脱并提供轴向预紧力；阀杆传递旋转把手时产生其上的扭力并传递到阀芯，其中，套设在阀杆外部的阀杆套筒定位夹紧在阀体和把手之间，且在阀杆套筒和同轴的阀杆之间形成空气缝隙起到隔热和对空气中水汽的密封作用；阀杆套筒一端与把手之间夹紧有套筒外垫片，阀杆套筒另一端和阀体之间夹紧有隔离环和套筒内垫片，密封垫片夹紧在阀体与阀杆凸台的把手一侧端面之间，起到对阀芯侧容纳的低温液氮的密封和隔热作用。
2.如权利要求1所述的防冻液氮杜瓦阀门，其中，套筒外垫片和套筒内垫片对空气缝隙起到密封作用，避免阀杆套筒和阀杆在含水汽的空气进入空气缝隙后冻结。
3.如权利要求1所述的防冻液氮杜瓦阀门，其中，隔离环对套筒内垫片有支撑和轴向定位作用。
4.如权利要求1所述的防冻液氮杜瓦阀门，其中，阀芯在扭力的作用下会相对于阀体旋入和旋出，起到对容纳液氮的管道关闭或打开。
5.如权利要求1-4任一项所述的防冻液氮杜瓦阀门，其中，阀体通过螺纹固定在容纳液氮的管壁上。
6.如权利要求1-4任一项所述的防冻液氮杜瓦阀门，其中，所述空气缝隙的径向尺寸大于0.5mm。
7.如权利要求1-4任一项所述的防冻液氮杜瓦阀门，其中，所述套筒内垫片、套筒外垫片和隔热密封垫片的导热系数均不大于0.5W/(m•K)。
8.如权利要求7所述的防冻液氮杜瓦阀门，其中，所述套筒内垫片、套筒外垫片和隔热密封垫片材料为聚四氟乙烯。
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