CN108361426A - 带有隔热结构的低温气动截止阀 - Google Patents

带有隔热结构的低温气动截止阀 Download PDF

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沈继彬
高强
唐斌运
朱小刚
王文龙
令芸
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Abstract

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种带有隔热结构的低温气动截止阀。其结构包括气动执行机构、阀杆、阀盖和阀瓣，阀杆一端与气动执行机构相连，阀杆的另一端穿过阀盖后与阀瓣相连，阀盖内侧设置有隔离腔，隔离腔包括同轴设置的内管壁和外管壁；内管壁中心为阀杆的运动通道，内管壁与外管壁之间形成用于隔离阀杆和阀体内低温介质的封闭腔室。本发明解决了现有截止阀在低温工作环境下密封可靠性差的技术问题。本发明通过在阀盖上设置隔离腔等隔热结构可以隔离阀盖与阀体内的低温介质，同时降低阀杆与阀体内低温介质的接触面积，增加导热路径，降低热量传递，有效提高低温气动截止阀的低温密封性能。

Description

带有隔热结构的低温气动截止阀
技术领域
本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种带有隔热结构的低温气动截止阀。
背景技术
截止阀是应用最广泛的一种阀门之一，它之所以广受欢迎，是由于开闭过程中密封面之间摩擦力小，比较耐用，开启高度不大，制造容易，维修方便，不仅适用于中低压，而且适用于高压。截止阀的闭合原理是，依靠阀杠压力，使阀瓣密封面与阀座密封面紧密贴合，阻止介质流通。我国阀门“三化给”曾规定，截止阀的流向，一律采用自上而下，所以安装时有方向性。截止阀作为最重要的截断类阀门之一，在航空航天领域发挥着重要的作用。作为航天设备的重要元件，截止阀实现了介质输送、截止、调节等功能，其密封性能直接影响到航天设备的安全可靠运行。特别是应用于液体火箭发动机等特殊领域的低温气动截止阀，阀门工作时其阀体、阀瓣需要长时间工作在液氧、液氮等超低温介质工作环境下，而气动执行机构以及阀杆填料的密封件通常采用橡胶O型圈，该密封件在常温下密封简单可靠，但温度过低(一般不能低于-19℃)会引起橡胶硬化导致密封失效。另外阀杆与填料动密封部位，易引起湿气凝结冰冻，导致阀杆与填料动密封结构门卡死，影响阀门的可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种带有隔热结构的低温气动截止阀，解决了现有截止阀在低温工作环境下密封可靠性差的技术问题。
本发明的技术解决方案是：一种带有隔热结构的低温气动截止阀，包括气动执行机构、阀杆、阀盖和阀瓣，所述阀杆一端与气动执行机构相连，阀杆的另一端穿过阀盖后与阀瓣相连，其特殊之处在于：所述阀盖内侧设置有隔离腔，所述隔离腔包括同轴设置的内管壁和外管壁；所述内管壁中心为阀杆的运动通道，所述内管壁与外管壁之间形成用于隔离阀杆和阀体内低温介质的封闭腔室。
进一步地，上述内管壁与外管壁之间设置有多个径向连接板，所述径向连接板中心设置有通孔。
进一步地，上述隔离腔内部为真空腔室。
进一步地，上述阀盖的外侧设置有管型长颈，所述管型长颈的中心为阀杆的运动通道；管型长颈的外壁上设置有散热片。
进一步地，上述管型长颈的端口处通过F4填料以及多个O型密封圈与阀杆进行密封。
进一步地，上述阀盖与气动执行机构之间设置有散热支架，所述散热支架包括与阀盖平行设置的顶板和底板；所述顶板与气动执行机构相连，所述底板与阀盖相连，所述顶板与底板之间通过多个支板进行固定连接。
进一步地，上述底板与阀盖之间设置有绝热垫。
进一步地，上述绝热垫为环氧玻璃钢材质。
进一步地，上述顶板中心通过F4填料以及多个O型密封圈与阀杆进行密封。
本发明的有益效果在于：本发明通过在阀盖上设置隔离腔等隔热结构可以隔离阀盖与阀体内的低温介质，同时降低阀杆与阀体内低温介质的接触面积，增加导热路径，降低热量传递，有效提高低温气动截止阀的低温密封性能。
附图说明
图1为本发明带有隔热结构的低温气动截止阀较佳实施例结构示意图。
图2为本发明带有隔热结构的低温气动截止阀管型长颈部分结构示意图。
图3为本发明带有隔热结构的低温气动截止阀的热传递仿真分析示意图。
其中，附图标记如下：1-气动执行机构，2-阀杆，3-阀盖，4-隔离腔，41-内管壁，42-外管壁，43-径向连接板，5-管型长颈，6-散热片，7-散热支架，71-顶板，72-底板，73-支板，8-绝热垫。
具体实施方式
参见图1，本发明提供了一种带有隔热结构的低温气动截止阀，其较佳实施例的结构包括气动执行机构1、阀杆2、阀盖3以及位于阀体内的阀瓣，阀杆2一端与气动执行机构1相连，阀杆2的另一端穿过阀盖3后与阀瓣相连。阀盖3的内侧设置有隔离腔4，隔离腔4包括同轴设置的内管壁41和外管壁42；内管壁41的中心为阀杆的运动通道，内管壁41与外管壁42之间形成用于隔离阀杆和阀体内低温介质的封闭腔室。
较佳地，内管壁41与外管壁42之间设置有多个径向连接板43，径向连接板43的中心设置有通孔。隔离腔4的内部可以进行抽真空，形成真空腔室，提高隔热效果。
参见图1和图2，阀盖3的外侧设置有管型长颈5，管型长颈5的中心为阀杆的运动通道；管型长颈5的外壁上设置有散热片6。管型长颈5的端口处通过F4填料以及多个O型密封圈与阀杆2进行密封。通过设置管型长颈可以延长阀盖与阀杆之间的热传导路径，同时设置散热片用于与空气进行热交换，提高了端口处填料以及密封圈的温度。
如图1所示，阀盖3与气动执行机构1之间还设置有散热支架7，散热支架7包括与阀盖3平行设置的顶板71和底板72；顶板71与气动执行机构1相连，底板72与阀盖3相连，顶板71与底板72之间通过多个支板73进行固定连接。顶板71的中心通过F4填料以及多个O型密封圈与阀杆2进行密封。散热支架7满足结构受力强度要求的同时，增加了导热路径，并减小了导热路径的截面积，具有良好的降低热传导的效果，可以防止气动执行机构1温度过低。
较佳地，底板72与阀盖3之间设置有绝热垫8，绝热垫8为环氧玻璃钢材质，具有较低的热传导系数，隔热效果较好，用于降低阀盖3与底板72之间的热量传递。
本发明带有隔热结构的低温气动截止阀的工作温度范围可达-196℃～+49℃。如图3所示，通过热传递仿真分析可知，隔离腔等隔热结构可以有效满足隔热要求。进行长时间的低温液氮试验后，结果显示气动执行机构与阀杆密封处的最低温度为-5.5℃，隔热效果显著，低温密封性能优异。

Claims (9)

1.一种带有隔热结构的低温气动截止阀，包括气动执行机构、阀杆、阀盖和阀瓣，所述阀杆一端与气动执行机构相连，阀杆的另一端穿过阀盖后与阀瓣相连，其特征在于：所述阀盖内侧设置有隔离腔，所述隔离腔包括同轴设置的内管壁和外管壁；所述内管壁中心为阀杆的运动通道，所述内管壁与外管壁之间形成用于隔离阀杆和阀体内低温介质的封闭腔室。
2.根据权利要求1所述的带有隔热结构的低温气动截止阀，其特征在于：所述内管壁与外管壁之间设置有多个径向连接板，所述径向连接板中心设置有通孔。
3.根据权利要求2所述的带有隔热结构的低温气动截止阀，其特征在于：所述隔离腔内部为真空腔室。
4.根据权利要求1-3中任一所述的带有隔热结构的低温气动截止阀，其特征在于：所述阀盖的外侧设置有管型长颈，所述管型长颈的中心为阀杆的运动通道；管型长颈的外壁上设置有散热片。
5.根据权利要求4所述的带有隔热结构的低温气动截止阀，其特征在于：所述管型长颈的端口处通过F4填料以及多个O型密封圈与阀杆进行密封。
6.根据权利要求1-3中任一所述的带有隔热结构的低温气动截止阀，其特征在于：所述阀盖与气动执行机构之间设置有散热支架，所述散热支架包括与阀盖平行设置的顶板和底板；所述顶板与气动执行机构相连，所述底板与阀盖相连，所述顶板与底板之间通过多个支板进行固定连接。
7.根据权利要求6所述的带有隔热结构的低温气动截止阀，其特征在于：所述底板与阀盖之间设置有绝热垫。
8.根据权利要求7所述的带有隔热结构的低温气动截止阀，其特征在于：所述绝热垫为环氧玻璃钢材质。
9.根据权利要求8所述的带有隔热结构的低温气动截止阀，其特征在于：所述顶板中心通过F4填料以及多个O型密封圈与阀杆进行密封。
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