CN114017507B - 一种用于液氦液氢的真空低温阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于液氦液氢的真空低温阀，属于阀门技术领域，其包括阀体、第一阀杆、阀盖与阀瓣，其中阀体、阀盖与阀杆均进行延长，采用双波纹管密封结构，阀体上的第二延长管与连接管设有间隙形成死气层，同时阀体外设金属夹套，通过抽真空后形成真空绝热层，在阀体与第一延长管外壁缠绕铜管，在第二延长管外壁设有多层绝热材料，在连接管与第一波纹管之间设有隔温板，还设置专用抽真空装置；本发明解决现有技术低温阀保冷效果差的问题，能有效降低阀体的热损失，大大提升保冷效果，同时保护使用者的人身安全，性能稳定且便于维修，还能通过专用抽真空装置高效抽真空，提高工作效率。

Description

一种用于液氦液氢的真空低温阀

技术领域

本发明涉及阀门领域，特别涉及一种用于液氦液氢的真空低温阀。

背景技术

保温阀门具有良好的保温保冷特性，且阀门的通径与管径一致，同时又能有效降低管路中介质热量损失。保温阀门在石油、化工、冶金、制药等各类系统中得到较多应用，有效降低管路中介质热量的损失，防止介质结晶、凝固等现象的出现。

其中，低温阀是指能够在低温工况下使用的阀门，通常把工作温度低于零下 40℃的阀门称之为低温阀，低温阀常用于液氢、液氦、液氧、液氩等低温流体的启闭控制，阀质量的优劣直接关系到运输低温流体的安全。

现有技术的低温阀一般采用金属夹层形成真空绝热层来保冷，但是单一的真空绝热层保冷效果一般，而且随着使用真空度会不断下降，另外在使用中对真空绝热层进行抽真空需工作人员携带抽真空设备去操作，十分不便，且在管道对接时会有空气进入，降低真空度。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种用于液氦液氢的真空低温阀。

本发明所采取的技术方案如下： 一种用于液氦液氢的真空低温阀，包括阀体、第一阀杆、阀盖与阀瓣，所述阀体的两个介质出入端口均设有第一延长管，阀体与阀盖连接端口设有第二延长管，所述阀盖包括连接部与延长部，所述第一阀杆进行延长和阀体与阀盖相适配；

所述第二延长管外壁设有多层绝热材料；

所述第二延长管与第一阀杆之间设有连接管且第二延长管与连接管设有间隙形成死气层，所述连接管靠近阀盖一端设有第一波纹管，靠近阀体一端设有第二波纹管；

所述阀体外设置金属夹套且金属夹套上设有抽真空装置用于抽真空在阀体与金属夹套之间形成真空绝热层，所述金属夹套在第一延长管外侧部分为圆台形且下底面朝向阀体，所述两段第一延长管与金属夹套之间均设有第一定位环且以第一阀杆对称，所述第二延长管与金属夹套之间设有第二定位环，所述第一定位环与第二定位环侧面周向设有凹槽，所述阀体与两段第一延长管外壁缠绕铜管用于冷凝真空绝热层中残余的气体，所述阀体底部设有分子筛吸附剂用于吸附真空绝热层中残余的气体，所述金属夹套靠近分子筛吸附剂处设有绝热底座，所述绝热底座内设有沉积槽，所述绝热底座中心设有端盖。

所述连接管与第一波纹管之间设有隔温板，所述阀体与第二延长管连接处设有用于固定隔温板的环形槽，所述隔温板与第二延长管之间设有第一缠绕垫片，所述隔温板与阀盖之间设有第二缠绕垫片。

所述第一阀杆在阀盖内的一端设有第二阀杆，所述第二阀杆贯穿阀盖向外延伸。

所述第二阀杆在贯穿阀盖处同轴套设滚针轴承与阀杆螺母，所述阀杆螺母与阀盖之间设有压盖。

所述阀杆螺母远离阀盖一端设有手轮与用于固定手轮的锁紧螺母。

所述抽真空装置包括抽真空装置主体与抽真空管。

所述抽真空装置主体包括壳体、泵体、用于驱动泵体运动的电机、用于控制的电路板、启动开关与用于供电的电池， 所述泵体上设有抽气嘴与排气嘴，所述抽气嘴与抽真空管连通，且所述抽真空管与抽气嘴以及泵体内部空间相对密封，以使真空绝热层中的气体由抽真空管向抽气嘴进气。

所述抽真空管包括第一固定座与第二固定座，所述第一固定座与第二固定座同轴设置且之间设有弹性件，所述第一固定座与抽真空装置主体的壳体为一体，在第一固定座中间设有第一密封件且周向设有若干气孔，所述第二固定座中间设有通孔且在通孔端面设有第二密封件，所述第一密封件穿过通孔并通过弹性件的弹力使第一密封件与第二密封件贴合形成密封，在对第一固定座施加压力可使弹性件压缩，第一密封件与第二密封件分离，从而使真空绝热层与抽真空装置连通。

所述金属夹套上还设有真空压力表，其外部包裹保温套。

所述阀盖与阀体通过螺栓、螺母与第三缠绕垫片进行固定。

本发明的有益效果如下：1.阀体各个端口设有延长管，同时延长阀盖、延长阀杆，适用于超低温工况，还将需人工操作部位远离低温介质，保护使用者的人身安全，同时阀盖与阀体之间采用螺栓固定，便于拆卸维修；

2.采用双波纹管密封结构设计，有效防止外部渗漏现象的发生，第二延长管与连接管设有间隙形成死气层，减少热损失；

3.阀体外设金属夹套，通过抽真空后形成真空绝热层，有效降低阀体的热损伤；

4.在阀体与第一延长管外壁缠绕铜管，增加与真空绝热层中残余的气体的接触面积，使残余的气体快速冷凝，从而使真空绝热层减压，提高真空度，而冷凝后的液体会通过圆台形部分的金属夹套流到沉积槽，当由于温度升高液体气化，沉积槽上方的分子筛吸附剂，可以快速吸附气体，提高真空度；

5. 第二延长管外壁设有多层绝热材料，为铝箔复合玻璃纤维材质，大大提升保冷效果，性能稳定且安全可靠；

6. 在连接管与第一波纹管之间设有隔温板，避免或减少介质温度向阀杆及其上端传递，保证阀门正常使用，保护使用者人身安全；

7.通过设置专门的抽真空装置，在正常状态下，抽真空装置与真空绝热层内气体为隔绝状态，在进行抽真空时，向下按压抽真空装置主体，即可使真空绝热层与抽真空装置内气体流通，之后开启抽真空装置进行抽真空，抽真空结束后，不在施加压力，即恢复正常状态，能解决普通抽真空口在连接抽真空装置时气体进入降低真空度的问题；同时相较于现有技术的低温阀在抽真空时需工作人员随身携带抽气泵等设备一一进行抽真空，本发明更加便捷，并提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中A处放大图；

图3为图1中B处放大图；

图4为图1中C处放大图；

图5为本发明第一定位环示意图；

图6为本发明铜管缠绕在阀体及第一延长管上的示意图；

图7为本发明抽真空装置正常状态的示意图；

图8为本发明抽真空装置抽真空时的示意图；

图中，1-阀体，2-第一延长管，3-阀瓣，4-第一阀杆，5-第二波纹管，6-第二延长管，7-绝热材料，8-连接管，9-第一缠绕垫片，10-第二缠绕垫片，11-螺栓，12-第三缠绕垫片，13-螺母，14-第一波纹管，15-阀盖，151-连接部，152-延长部，16-第二阀杆，17-滚针轴承，18-阀杆螺母，19-压盖，20-手轮，21-锁紧螺母，22-金属夹套，221-绝热底座，222-沉积槽，223-端盖，23-抽真空装置，231-抽真空装置主体，2311-电机，2312-泵体，23121-抽气嘴，23122-排气嘴，2313-壳体，2314-启动开关，2315-电路板，232-抽真空管，2321-第二固定座，2322-第二密封件，2323-第一固定座，2324-第一密封件，2325-弹性件，24-分子筛吸附剂，25-真空绝热层，26-第二定位环，27-第一定位环，271-凹槽，28-铜管，29-真空压力表，30-隔温板，31-保温套。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是 为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二” 仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再 一一说明。

本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「顶部」、「底部」、「侧面」等，仅是参考附图的方向或位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非对本发明保护范围的限制。

如图1至图6所示，为本发明提供的一种实施例，一种用于液氦液氢的真空低温阀，包括阀体1、第一阀杆4、阀盖15与阀瓣3，所述阀体1的两个介质出入端口均设有第一延长管2，阀体1与阀盖15连接端口设有第二延长管6，在本发明中，第一延长管2与第二延长管6为法兰并与阀体1全焊透，所述阀盖15包括连接部151与延长部152，即为长颈结构，此结构的设计主要是为了使阀门操作手柄和密封结构远离低温区，既可以避免温度太低造成操作人员冻伤，也可以保证密封机构在正常的温度下使用，所述第一阀杆4进行延长和阀体1与阀盖15相适配，其中阀体1与阀盖15的材料优选奥氏体钢，保证阀体1与阀盖15能承受温度变化而引起的膨胀与收缩，且不会因为温度变化而产生永久性变形；

所述第二延长管6外壁设有多层绝热材料7，所述绝热材料优选为铝箔复合玻璃纤维；

所述第二延长管6与第一阀杆4之间设有连接管8且第二延长管6与连接管8设有间隙68形成死气层，减少热损失；所述连接管8靠近阀盖15一端设有第一波纹管14，靠近阀体1一端设有第二波纹管5，采用双波纹管密封结构，极大提高密封性能；

所述阀体1外设置金属夹套22且金属夹套22上设有抽真空装置23用于抽真空在阀体1与金属夹套22之间形成真空绝热层25，所述金属夹套22在第一延长管2外侧部分为圆台形且下底面朝向阀体1，所述两段第一延长管2与金属夹套22之间均设有第一定位环27且以第一阀杆4对称，所述第二延长管6与金属夹套22之间设有第二定位环26，所述第一定位环27与第二定位环26侧面周向设有凹槽271，两者主要用于支持固定金属夹套22，而设置凹槽271使真空绝热层25腔体连通，所述阀体1与两段第一延长管2外壁缠绕铜管28用于冷凝真空绝热层25中残余的气体，所述阀体1底部设有分子筛吸附剂24用于吸附真空绝热层25中残余的气体，所述金属夹套22靠近分子筛吸附剂24处设有绝热底座221，所述绝热底座221内设有沉积槽222，所述绝热底座221中心设有端盖223，在进行抽真空操作后，阀体1内一般还会有残余的气体，由于管道中输送的介质温度极低，可将低温传递到其外壁缠绕铜管28上，同时缠绕的铜管28极大的增加了与残余气体的接触面积，可以快速将其冷凝成液体，使阀体1内气压降低，提高真空度，从而提升绝热能力；另外，由于第一延长管2外侧的金属夹套22为圆台形，可以使液体顺着内壁流到沉积槽中222，之后若液体由于温度升高气化，沉积槽222上方的分子筛吸附剂24可以进行快速吸收，双重作用下，保证了真空绝缘层25的高真空度。

进一步的，所述连接管8与第一波纹管14之间设有隔温板30，所述阀体1与第二延长管6连接处设有用于固定隔温板30的环形槽，所述隔温板30与第二延长管6之间设有第一缠绕垫片9，所述隔温板30与阀盖15之间设有第二缠绕垫片10，其中低温阀门用的垫片需在常温、低温及温度变化下具有可靠的密封性和复原性，可选用聚四氟乙烯和耐酸钢带绕制的缠绕式垫片，优选柔性石墨和耐酸钢带绕制的缠绕式垫片。

进一步的，所述第一阀杆4在阀盖15内的一端设有第二阀杆16，所述第二阀杆16贯穿阀盖15向外延伸，将操作机构固定在第二阀杆16上，远离管道中输送的低温介质，提高人工操作安全性。

进一步的，所述第二阀杆16在贯穿阀盖15处同轴套设滚针轴承17与阀杆螺母18，所述阀杆螺母18与阀盖15之间设有压盖19。

进一步的，所述阀杆螺母18远离阀盖15一端设有手轮20与用于固定手轮20的锁紧螺母21，其中手轮表面包裹隔热材料。

进一步的，所述抽真空装置23包括抽真空装置主体231与抽真空管232；

所述抽真空装置主体231包括壳体2313、泵体2312、用于驱动泵体运动的电机2311、用于控制的电路板2315、启动开关2314与用于供电的电池， 所述泵体2312上设有抽气嘴23121与排气嘴23122，所述抽气嘴23121与抽真空管232连通，且所述抽真空管232与抽气嘴23121以及泵体2312内部空间相对密封，以使真空绝热层25中的气体由抽真空管232向抽气嘴23121进气；所述壳体2313上相对排气嘴23122位置设有出气孔，将气体排到外界；所述电路板2315设置在壳体2313内，且与电机2311电性连接，所述电池也设置在壳体2313内，且电性连接至所述电路板2315；该抽真空装置相对于普通的抽气泵结构紧凑、体积小且与阀门设置在一起不需要工作人员专门携带抽气泵等设备来进行抽真空，方便快捷，提高了工作效率，另外整个抽真空过程是相对密封，能防止空气进入真空绝热层25；

所述抽真空管232包括第一固定座2323与第二固定座2321，所述第一固定座2323与第二固定座2321同轴设置且之间设有弹性件2325，所述第一固定座2323与抽真空装置主体231的壳体2313为一体，在第一固定座2323中间设有第一密封件2324且周向设有若干气孔，所述第二固定座2321中间设有通孔且在通孔端面设有第二密封件2322，所述第一密封件2324穿过通孔并通过弹性件2325的弹力使第一密封件2324与第二密封件2322贴合形成密封，在对第一固定座2323施加压力可使弹性件2325压缩，第一密封件2324与第二密封件2322分离，从而使真空绝热层25与抽真空装置23连通，如图8所示，其中箭头为空气流动方向；相较于平时抽真空结束后将连接管直接分离会有气体进入真空绝热层25，使真空度降低，该抽真空管232在抽真空结束后通过弹性件回弹之间形成密封，可防止气体进入真空绝热层25，保证真空绝热层25的真空度。

进一步的若是抽真空时间较长，可以在第一固定座2323与第二固定座2321之间设置旋转配合的卡槽与滑块，即使用时先按压第一固定座2324再进行旋转，使第一固定座2323与第二固定座2321通过卡槽与滑块的固定保持抽真空状态，当抽真空结束，旋转第一固定座2323，使抽真空装置23恢复正常状态。

进一步的，所述金属夹套22上还设有真空压力表29，便于直接观察真空绝热层25中压力情况。

进一步的，所述金属夹套22外包裹保温套31，减少与外部的热交换。

进一步的，所述阀盖15与阀体1通过螺栓11、螺母13与第三缠绕垫片12进行固定,其中低温阀门用的垫片需在常温、低温及温度变化下具有可靠的密封性和复原性，可选用聚四氟乙烯和耐酸钢带绕制的缠绕式垫片，优选柔性石墨和耐酸钢带绕制的缠绕式垫片，在本实施例中，阀盖15与阀体1之间采用四组螺栓11、螺母13与第三缠绕垫片12进行固定，在阀门出现故障时，拆卸四个螺栓11及阀盖15，就能将阀杆及阀瓣3从阀体1拆除，便于维修。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种用于液氦液氢的真空低温阀，包括阀体（1）、第一阀杆（4）、阀盖（15）与阀瓣（3），其特征在于，所述阀体（1）的两个介质出入端口均设有第一延长管（2），阀体（1）与阀盖（15）连接端口设有第二延长管（6），所述阀盖（15）包括连接部（151）与延长部（152），所述第一阀杆（4）进行延长和阀体（1）与阀盖（15）相适配；

所述第二延长管（6）外壁设有多层绝热材料（7）；

所述第二延长管（6）与第一阀杆（4）之间设有连接管（8）且第二延长管（6）与连接管（8）设有间隙（68）形成死气层，所述连接管（8）靠近阀盖（15）一端设有第一波纹管（14），靠近阀体（1）一端设有第二波纹管（5）；

所述阀体（1）外设置金属夹套（22）且金属夹套（22）上设有抽真空装置（23）用于抽真空在阀体（1）与金属夹套（22）之间形成真空绝热层（25），所述金属夹套（22）在第一延长管（2）外侧部分为圆台形且下底面朝向阀体（1），两段所述第一延长管（2）与金属夹套（22）之间均设有第一定位环（27）且以第一阀杆（4）对称，所述第二延长管（6）与金属夹套（22）之间设有第二定位环（26），所述第一定位环（27）与第二定位环（26）侧面周向设有凹槽（271），所述阀体（1）与两段第一延长管（2）外壁缠绕铜管（28）用于冷凝真空绝热层（25）中残余的气体，所述阀体（1）底部设有分子筛吸附剂（24）用于吸附真空绝热层（25）中残余的气体，所述金属夹套（22）靠近分子筛吸附剂（24）处设有绝热底座（221），所述绝热底座（221）内设有沉积槽（222），所述绝热底座（221）中心设有端盖（223）。

2.根据权利要求1所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述连接管（8）与第一波纹管（14）之间设有隔温板（30），所述阀体（1）与第二延长管（6）连接处设有用于固定隔温板（30）的环形槽，所述隔温板（30）与第二延长管（6）之间设有第一缠绕垫片（9），所述隔温板（30）与阀盖（15）之间设有第二缠绕垫片（10）。

3.根据权利要求1所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述第一阀杆（4）在阀盖（15）内的一端设有第二阀杆（16），所述第二阀杆（16）贯穿阀盖（15）向外延伸。

4.根据权利要求3所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述第二阀杆（16）在贯穿阀盖（15）处同轴套设滚针轴承（17）与阀杆螺母（18），所述阀杆螺母（18）与阀盖（15）之间设有压盖（19）。

5.根据权利要求4所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述阀杆螺母（18）远离阀盖（15）一端设有手轮（20）与用于固定手轮（20）的锁紧螺母（21）。

6.根据权利要求1所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述抽真空装置（23）包括抽真空装置主体（231）与抽真空管（232）。

7.根据权利要求6所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述抽真空装置主体（231）包括壳体（2313）、泵体（2312）、用于驱动泵体运动的电机（2311）、用于控制的电路板（2315）、启动开关（2314）与用于供电的电池， 所述泵体（2312）上设有抽气嘴（23121）与排气嘴（23122），所述抽气嘴（23121）与抽真空管（232）连通，且所述抽真空管（232）与抽气嘴（23121）以及泵体（2312）内部空间相对密封，以使真空绝热层（25）中的气体由抽真空管（232）向抽气嘴（23121）进气。

8.根据权利要求6所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述抽真空管（232）包括第一固定座（2323）与第二固定座（2321），所述第一固定座（2323）与第二固定座（2321）同轴设置且之间设有弹性件（2325），所述第一固定座（2323）与抽真空装置主体（231）的壳体（2313）为一体，在第一固定座（2323）中间设有第一密封件（2324）且周向设有若干气孔，所述第二固定座（2321）中间设有通孔且在通孔端面设有第二密封件（2322），所述第一密封件（2324）穿过通孔并通过弹性件（2325）的弹力使第一密封件（2324）与第二密封件（2322）贴合形成密封，在对第一固定座（2323）施加压力可使弹性件（2325）压缩，第一密封件（2324）与第二密封件（2322）分离，从而使真空绝热层（25）与抽真空装置（23）连通。

9.根据权利要求1所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述金属夹套（22）上还设有真空压力表（29），其外部包裹保温套（31）。

10.根据权利要求1所述的一种用于液氦液氢的真空低温阀，其特征在于，所述阀盖（15）与阀体（1）通过螺栓（11）、螺母（13）与第三缠绕垫片（12）进行固定。

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