CN110906039A - 真空冷箱用可调节低温节流阀装置 - Google Patents

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Abstract

一种真空冷箱用可调节低温节流阀装置，包括节流针阀、活动转接、绝热轴、磁流体密封轴、密封法兰、转动执行装置、转动执行装置支架、转角刻度盘和指针。本发明可以实现在大气室温环境下对真空绝热容器内的节流针阀进行精细定量调节，并在节流工质为低温流体的条件下有效减小沿调节杆的轴向导热量，降低漏热对节流工质的影响。

Description

真空冷箱用可调节低温节流阀装置
技术领域
本发明涉及调节阀门领域，尤其是一种真空冷箱用可调节低温节流阀装置。
技术背景
随着航天技术、超导技术等现代科学技术的迅速发展，与这些技术相关的许多科学试验需要在真空环境下开展。在涉及到低温流体工质节流时，常常需要调节开度来控制流量或压降。然而，在实际应用中，如果采用手动调节装置，则每次调节都需要打开真空腔体，即难以在不破坏真空环境的条件下实时地快速精准调节节流阀开度。如果为了远程控制采用电机并将它随调节阀一同放入真空容器内，不仅对于适应该环境的电机提出了巨大挑战，而且电机的散热会直接导入到低温部件，电机的润滑油等会给真空环境造成污染。在操作便利和传热抑制两个方面的要求下，将节流阀杆通过穿舱的方式从真空腔内引出至大气环境中，在外部操作阀杆进行调节是可行的方案。当一侧为高真空时，转动的阀杆在穿舱处的动密性能成为关键问题。另外，由外部沿着阀杆传导进入节流阀体的热量会对低温流体产生干扰，影响试验结果的准确性。因此，在既不影响穿舱处气密性，又最大程度减小漏热对低温流体扰动的前提条件下，实现在真空系统外部对节流阀的开度进行精准快速且过程可量化的调节成为一个急待解决的问题。
经过对现有技术的检索发现：
公告号为CN102927335A的专利公开了一种步进电机驱动耐压真空调节阀，它包括阀体、步进电机、波纹管组件。该调节阀本身具有一定的气密性，而且可以通过步进电机对阀门开度进行调节。但是，该装置不具备在真空容器穿舱调节的功能，也无法有效隔绝导热，且不适合在低温下工作。
公告号为CN108105402A的专利公开了一种新型低温阀门颈部结构，它包括阀体、阀座和密封圈。该装置在对接式热桥管子间隙充满低温液体的蒸汽，并借助热垫片实现与外界绝热。该装置需要将阀体和外壳焊接在相应的管道上安装，是管道阀门，且无法在真空容器外部进行调节，无法灵活应用到真空系统内部。
公告号为CN202992186U的专利公开了一种Z型真空绝热低温调节阀。该装置采用真空夹套包裹内阀体，并在内阀体外表面设置玻璃纤维布层，利用绝热材料和真空来减小外界到内阀体的热量传递。然而该装置的真空夹套依靠分子筛吸附剂来维持真空度，无法胜任长时间高真空度的冷箱穿舱调节。
由此可见，目前已公开的相关阀门装置无法同时满足低导热、穿舱调节、真空气密性高的需求。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提出一种真空冷箱用可调节低温节流阀装置。该装置可以实现在大气环境中对真空绝热容器内的节流针阀进行精细的定量的调节，并在节流工质为低温流体的条件下有效减小沿调节杆的轴向导热量，降低漏热量对节流工质的影响，提高调节效率与可靠性。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种真空冷箱用可调节低温节流阀装置,其特点在于，包括节流针阀、活动转接、固定接头、绝热轴、密封法兰、磁流体密封轴、转动执行装置支架、转角刻度盘、转动执行装置和指针，所述节流针阀的阀杆与所述的活动转接相连，所述的活动转接通过所述的固定接头与所述的绝热轴的一端相连，该绝热轴的另一端通过所述的固定接头连接到所述的磁流体密封轴的真空侧，所述的磁流体密封轴与所述的密封法兰配合安装在真空容器穿舱法兰上，在所述的密封法兰外安装有所述的转动执行装置支架，所述的转动执行装置固定地安装在所述的转动执行装置支架的顶部上，在所述的转动执行装置支架的顶部还设置所述的转角刻度盘，所述的磁流体密封轴的大气侧通过所述的联轴器与所述的转动执行装置的转轴的一端相连，该转动执行装置的转轴的另一端与所述的指针相连，该指针经过两次曲折贴近所述的转角刻度盘，所述的转角刻度盘和指针，显示当前节流针阀的开度。
所述节流针阀为精密波纹管针阀，阀进出口连接方式为高气密性的卡套结构。
所述的绝热轴采用环氧树脂或其他低导热率的材料制成，所述的绝热轴为空心结构，并通过在轴上打孔的方式进一步增大轴向热阻，使节流针阀能在-200 到50℃温区工作。
所述节流针阀与绝热轴之间采用一个腰孔形式的活动转接进行对接，所述的活动转接为所述的节流针阀的阀杆转动提供轴向自由度。
所述磁流体密封轴的密封法兰与真空容器的密封法兰之间的密封采用O圈密封或刀口密封或铟丝密封。
采用了磁流体密封轴，可实现面向真空的极低泄漏率的动密封。
采用步进电机作为所述转动执行装置。通过程序控制节流阀开度，并配备转角刻度盘和指针供观察与记录，实现对开度进行精细定量调节。
与现有技术相比，本发明的主要优点是：
可以实现在大气环境中对真空系统内的节流针阀进行精细定量调节，节流针阀采用波纹管阀接口，穿舱轴的运动采用磁流体动密封，密封效果好，胜任高真空环境。
当节流工质为低温流体时，沿节流阀装置从室温向阀体及工质的漏热极小，降低了漏热对节流工质的影响。
该节流阀结构简单，加工、安装和拆卸方便，无需焊接，通过法兰密封就可以安装在真空腔体穿舱位置使用。
附图说明
图1为节流针阀阀体结构示意图
图2为本发明低温节流阀装置的结构示意图
图3为本发明活动转接结构示意图
图4为本发明绝热轴的剖面图
图5为本发明的磁流体密封轴示意图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化或修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
请参阅图1、图2、图3、图4、图5，本发明真空冷箱用可调节低温节流阀装置包括节流针阀1、活动转接2、固定接头3、绝热轴4、密封法兰5、磁流体密封轴6、转动执行装置支架7、转角刻度盘8、转动执行装置9和指针10，所述节流针阀1的阀杆11与所述的活动转接2相连，所述的活动转接2通过所述的固定接头3与所述的绝热轴4的一端相连，该绝热轴4的另一端通过所述的固定接头3连接到所述的磁流体密封轴6的真空侧，所述的磁流体密封轴6与所述的密封法兰5配合，安装在真空容器穿舱法兰上，在所述的密封法兰5外安装有所述的转动执行装置支架7，所述的转动执行装置9固定地安装在所述的转动执行装置支架7的顶部上，在所述的转动执行装置支架7的顶部还设置所述的转角刻度盘8，所述的磁流体密封轴6的大气侧通过所述的联轴器20与所述的转动执行装置9的转轴的一端相连，该转动执行装置9的转轴的另一端与所述的指针 10相连，该指针10经过两次曲折贴近所述的转角刻度盘8，所述的转角刻度盘 8和指针10，显示当前节流针阀1的开度。
所述节流针阀1为精密波纹管针阀，阀进出口连接方式为高气密性的卡套结构。
所述的绝热轴4采用环氧树脂或其他低导热率的材料制成，所述的绝热轴4 为空心结构，并通过在轴上打孔的方式进一步增大轴向热阻，使节流针阀能在 -200到50℃温区工作。
所述节流针阀1与绝热轴4之间采用一个腰孔形式的活动转接2进行对接，所述的活动转接为所述的节流针阀1的阀杆11转动提供轴向自由度。
所述磁流体密封轴6的密封法兰与真空容器的密封法兰之间的密封采用O 圈密封或刀口密封或铟丝密封。
采用步进电机作为所述转动执行装置。
实施例
磁流体密封轴6在真空侧通过O圈密封安装在密封法兰5上，所述节流针阀1为DN1/8英寸计量针阀。
再结合图3说明，所述的活动接头2为腰孔形式。在轴套的侧面开了销钉活动槽21，连接时轴套可沿轴向小幅活动，提供阀杆转动所需的轴向自由度。
再结合图4说明，所述绝热轴4为环氧树脂材料的空心轴，轴长300mm，外径20mm，壁厚2mm。绝热轴4上间隔打孔，进一步增大导热热阻。
再结合图5说明，所述磁流体密封轴6在真空侧上设置了环形凹槽61，凹槽上放置O圈与密封法兰5平面密封配合。
再结合图1说明，在密封法兰5大气侧设置转动执行装置支架7，在支架7 顶部设置转动执行装置9，所述转动执行装置9为电动执行器，为伺服电机和步进电机中的任意一种，通过程序控制转动。
再结合图1说明，在支架顶部设置转角刻度盘8，所述转角刻度盘最小刻度为1度。在转动执行装置9转轴的另一端设置指针10，指针10经过两次曲折贴近转角刻度盘8。便于实时指示当前节流阀开度。
以上的转动执行装置9的部件根据节流阀控制精度要求进行选型。
实验表明，本发明装置可以实现在大气环境中对真空绝热容器内的节流针阀进行精细的定量的调节，并在节流工质为低温流体的条件下有效减小沿调节杆的轴向导热量，降低漏热量对节流工质的影响，提高调节效率与可靠性。
作为本发明的优选实施例，对于不领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节。而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本发明，也是本发明的保护范围。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其它实施方式。

Claims (6)

1.一种真空冷箱用可调节低温节流阀装置,其特征在于，包括节流针阀(1)、活动转接(2)、固定接头(3)、绝热轴(4)、密封法兰(5)、磁流体密封轴(6)、转动执行装置支架(7)、转角刻度盘(8)、转动执行装置(9)和指针(10)，所述节流针阀(1)的阀杆(11)与所述的活动转接(2)相连，所述的活动转接(2)通过所述的固定接头(3)与所述的绝热轴(4)的一端相连，该绝热轴(4)的另一端通过所述的固定接头(3)连接到所述的磁流体密封轴(6)的真空侧，所述的磁流体密封轴(6)与所述的密封法兰(5)配合，安装在真空容器穿舱法兰上，在所述的密封法兰(5)外安装有所述的转动执行装置支架(7)，所述的转动执行装置(9)固定地安装在所述的转动执行装置支架(7)的顶部上，在所述的转动执行装置支架(7)的顶部还设置所述的转角刻度盘(8)，所述的磁流体密封轴(6)的大气侧通过所述的联轴器(20)与所述的转动执行装置(9)的转轴的一端相连，该转动执行装置(9)的转轴的另一端与所述的指针(10)相连，该指针(10)经过两次曲折贴近所述的转角刻度盘(8)，所述的转角刻度盘(8)和指针(10)，显示当前节流针阀(1)的开度。
2.根据权利要求1所述的真空冷箱用可调节低温节流阀装置，其特征在于，所述节流针阀(1)为精密波纹管针阀，阀进出口连接方式为高气密性的卡套结构。
3.根据权利要求1所述的真空冷箱用可调节低温节流阀装置，其特征在于，所述的绝热轴(4)采用环氧树脂或其他低导热率的材料制成，所述的绝热轴(4)为空心结构，并通过在轴上打孔的方式进一步增大轴向热阻，使节流针阀能在-200到50℃温区工作。
4.根据权利要求1所述的真空冷箱用可调节低温节流阀装置，其特征在于，所述节流针阀(1)与绝热轴(4)之间采用一个腰孔形式的活动转接(2)进行对接，所述的活动转接(2)为所述的节流针阀(1)的阀杆(11)转动提供轴向自由度。
5.根据权利要求1所述的真空冷箱用可调节低温节流阀装置，其特征在于，所述磁流体密封轴(6)的密封法兰与真空容器的密封法兰之间的密封采用O圈密封或刀口密封或铟丝密封。
6.根据权利要求1至5任一项所述的真空冷箱用可调节低温节流阀装置，其特征在于，采用步进电机作为所述转动执行装置。
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