CN114352764B - 一种深冷球阀及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种深冷球阀及其使用方法，深冷球阀包括阀体、阀盖、球体、阀座组件；球体与阀座组件从开口装入阀体中，对称设置的两个阀座组件两侧分别与阀体上的密封面以及球体密封地抵接；深冷球阀内设置有碟形弹簧和弹性块，碟形弹簧和弹性块提供向下的力，并分别作用在球体和阀座组件上，使阀座组件和球体、阀座组件和阀体紧贴合在一起，从而达到密封作用。

Description

一种深冷球阀及其使用方法

技术领域

本发明属于流体控制阀门领域，具体涉及一种深冷球阀及其使用方法，该深冷球阀适用于环境温差大的工况，尤其适用于运输液氮、液氧、液化天然气、乙烯、丙烯等低温介质。

背景技术

在我国，球阀被广泛应用于石油炼制、长输管线、化工等行业。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向，通过旋转90度的操作和很小的转动力矩就能关闭严密。通常，球阀适宜做开关、切断阀使用，因此需要具备良好的密封性能。

现有的球阀会在阀体上开设很大的孔，从而导致阀体的结构不均匀，不是规则的几何体，对密封面的尺寸精度、粗糙度、圆度要求很高。同时，当球阀所处环境温差大或者运输低温介质时，阀体受冷导致收缩量大，而由于阀体结构或厚度不均匀，阀体密封面产生严重的不规则的扭曲变形，最终容易导致阀体和阀座组件的密封失效，容易发生泄漏。同时，现有的球阀也不能针对不同的环境温差或者运输介质的密封预紧力进行动态调整，阀门适应性低。

其次，现有的球阀通常是在阀盖和球体之间设置弹簧，导致球体下部和阀座下部有很大的局部应力，阀座整个圆环受力不均匀，阀座上下两端磨损不均匀，阀门开关一定时间后，阀座6点钟方向磨损比12点钟方向严重。当球体上弹簧提供的弹力不足以弥补阀座的不均匀磨损，阀座容易发生泄漏。

再者，现有球阀的泄压方式通常有以下两种：1、通过在球体上开设泄压小孔，导致阀门只能实现单向密封，阀门不具备双向密封；2、通过从阀座组件密封件背面泄压，这种泄压方式很不可靠，不能向指定端，在指定压力泄压，当运输介质具备很高的膨胀比时，如果阀腔不能及时泄压，阀门有破裂的风险。

综上，有必要提供一种深冷球阀以解决现有技术中的上述问题。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种深冷球阀，该深冷球阀能够吸收阀门变形，避免阀门密封性能下降或失效的风险，提高阀门耐久性和适应性。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种深冷球阀，包括阀体、阀盖、球体、阀座组件；阀体上端设有开口并设置有安装面，安装面与阀盖下端法兰之间通过螺栓、螺母连接；球体与阀座组件从开口装入阀体中，对称设置的两个阀座组件两侧分别与阀体上的密封面以及球体密封地抵接；阀盖内设置有阀杆，阀盖上侧设置有手操器，手操器通过阀杆与球体传动连接；球体上侧设置有第一凸台，并且球体与阀盖之间设置有碟形弹簧，碟形弹簧内侧抵靠在第一凸台上，外侧抵靠在阀盖底部，碟形弹簧提供使球体向下的预紧力；阀座组件包括阀座、阀座支承、双向平面唇形密封圈；阀座靠近球体的一侧设置有第一密封槽，第一密封槽内安装有阀座支承；阀座靠近密封面的一侧设置有第二密封槽，第二密封槽内设置有双向平面唇形密封圈；深冷球阀还设置有弹性块，阀体上端靠近开口的位置设置有第二凸台，第二凸台上设置有螺纹孔，弹性块上设置有通孔，螺钉穿过通孔将弹性块固定于第二凸台上；弹性块为“L”形，弹性块的一端抵靠在阀座组件上，另一端抵靠在第二凸台上；在阀体的上游阀腔和下游阀腔的第二凸台处分别设置有第一弹性环槽和第二弹性环槽，第一弹性环槽和第二弹性环槽平行于密封面。

优选地，在第二凸台上设置有阻尼止回阀，阻尼止回阀包括止回阀体，止回阀体内设置有球形阀芯以及第一螺旋弹簧，第一螺旋弹簧一端抵靠在止回阀体上，另一端抵靠于球形阀芯。

优选地，第一弹性环槽、第二弹性环槽的槽宽与其距离密封面的距离的比值为0.4-0.5；第一弹性环槽、第二弹性环槽的槽深与第二凸台厚度的比值为0.5-0.6。

优选地，在弹性块与阀盖之间设置有第二螺旋弹簧；其中，阀盖上设置有对应的第一安装凹槽，第二螺旋弹簧一端抵靠在第一安装凹槽中，另一端套设在螺钉的外周并抵靠在弹性块上。

优选地，深冷球阀还包括设置在弹性块与阀盖之间的电动伸缩装置，以及温度传感器、控制器；其中，在阀盖上设置有对应的第二安装凹槽，电动伸缩装置一端抵靠在第二安装凹槽中，另一端抵靠在弹性块上；电动伸缩装置、温度传感器分别与控制器电连接，控制器根据接收到的温度传感器的温度数据控制电动伸缩装置动作。

另外，提供一种前述深冷球阀的使用方法，具体包括如下步骤：

S1：当深冷球阀在运输管线上正常装配后，控制器控制电动伸缩装置推动阀座组件沿斜面向下移动使得深冷球阀达到初步密封状态，此时环境温度为T₁，电动伸缩装置的伸缩量为L₀；

S2：当温度传感器检测到环境温度由T₁降低至T₂时，控制器计算出电动伸缩装置需调整的伸缩量为△L_2-1，并控制电动伸缩装置伸长至L₀+△L_2-1，使得在环境温度降低时，电动伸缩装置始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的密封面与阀座组件紧密地贴合。

还提供一种前述深冷球阀的使用方法，具体包括如下步骤：

S1：当深冷球阀在运输管线上正常装配后，控制器控制电动伸缩装置推动阀座组件沿斜面向下移动使得深冷球阀达到初步密封状态，此时电动伸缩装置的伸缩量为L₀；

S2：控制器根据温度传感器的温度数据确定运输管线运送的低温介质种类，并根据低温介质种类获取电动伸缩装置需调整的伸缩量α，控制器根据获取的伸缩量α控制电动伸缩装置伸长至L₀+α，使得电动伸缩装置为运输的低温介质始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的密封面与阀座组件紧密地贴合；其中，低温介质为液氮、液氧、液化天然气、乙烯、丙烯中的一种；

S3：当控制器确定停止运输低温介质时，控制器控制电动伸缩装置缩短至L₀。

与现有技术相比，本发明提供的一种深冷球阀相较于现有技术而言，具备如下更优的技术效果：

1、本发明提供的深冷球阀，通过在球体与阀盖之间设置碟形弹簧，在阀体的第二凸台位置设置弹性块，利用碟形弹簧和弹性块向下的力，分别作用在球体和阀座组件上，使阀座组件和球体、阀座组件和阀体紧贴合在一起，从而达到密封作用。并且，球体和阀座组件接触应力360°均匀，减小了阀座组件和球体在12点和6点钟方向上不均匀磨损造成阀门泄漏的风险。同时，本发明由于球体采用楔形结构，并且在阀体上端设置开口，由此使得阀体内的零部件均可由阀体顶部装入和取出，在不需要任何专用工具的帮助下，阀门在线拆装和维修很容易，提高了阀门在线维修的方便性。

2、本发明提供的深冷球阀，通过在阀座设置密封槽，并且在密封槽内设置双向平面唇形密封圈。因此，当深冷球阀处于关闭状态时，阀体和阀座组件之间通过双向平面唇形密封圈能密封来自阀门中腔和上游阀腔、下游阀腔的压力，完全阻断介质从阀门上游阀腔向下游阀腔流动，当介质从下游进入时，密封原理与上游进入相同，实现介质双向阻断。相较于现有采用的单向密封而言，本发明的密封组件结构设计更加简单，密封效果也更佳。

3、为了进一步提高深冷球阀的密封性，本发明在阀体上与密封面平行地设置第一弹性环槽和第二弹性环槽来消除由于阀体结构或厚度不均匀导致阀体上的密封面受冷收缩，进而产生不规则的严重扭曲变形，提高了阀体抗低温变形的能力；同时，当阀座组件向下的力作用在阀体上时，第一弹性环槽和第二弹性环槽能为阀座组件和球体提供反向的弹力，从而为阀座组件和阀体之间提供了活性载荷，能弥补由于低温冷缩和长期工作磨损丧失的预紧力，从而提高了阀座组件和阀体的密封效果。并且根据实践发现，当第一弹性环槽和第二弹性环槽的槽宽与其距离密封面的距离的比值为0.4-0.5；第一弹性环槽和第二弹性环槽的槽深与第二凸台厚度的比值为0.5-0.6时，阀体具备更加优良的密封效果。

4、本发明的深冷球阀通过在阀体的第二凸台处设置阻尼止回阀，使得当阀门中腔液体介质气化超压时，能避免阀腔爆裂和压力向下游阀腔泄放的风险，提高了阀门的安全性。相较于现有泄压方式而言，本发明的泄压结构设置简单，使得阀体制造和加工方便，并且本发明的深冷球阀具备在指定压力，向指定方向泄放阀门中腔压力的能力，阀门具有DIB-2功能，适应性更强。

5、本发明中由于深冷球阀密封主要依靠装配时拧紧螺钉的拧紧力保证，此时螺钉的拧紧力相对较大，容易造成弹性块及密封元件损伤。因此，本发明提供的另一实施方式中，通过在弹性块与阀盖之间设置有第二螺旋弹簧；其中，阀盖上设置有对应的第一安装凹槽，第二螺旋弹簧一端直接抵靠在第一安装凹槽中，另一端套设在螺钉的外周并抵靠在弹性块上。因此，相较于采用螺钉提供密封所需预紧力而言，采用第二螺旋弹簧对弹性块的局部应力更小，因此不容易造成弹性块及密封元件的损伤，提高阀门耐久性。并且，由于直接在弹性块与阀盖之间设置第二螺旋弹簧，这样的设置方式对于阀体和阀盖的结构设计以及制造要求相对简单，不需要额外增加零部件，降低了阀门制造成本。

6、由于深冷球阀在使用过程中，所经历的环境温度会不断变化，另外，当运输不同的低温介质时，介质的温度也不尽相同，导致原预紧力不能满足密封要求。本发明针对预紧力不能根据工况或运输介质进行动态调整的问题，提出如下实施方式：通过在弹性块与阀盖之间设置有电动伸缩装置；其中，在阀盖上设置有对应的第二安装凹槽，电动伸缩装置一端抵靠在第二安装凹槽中，另一端抵靠在弹性块上，控制器根据接收到的温度传感器的温度数据控制电动伸缩装置动作。由于根据深冷球阀经历的环境温度变化量或者输送的相应低温介质对应地控制电动伸缩装置的伸缩量，由此能够实现深冷球阀密封预紧力根据需要进行动态调整，提高了阀门的适应性和耐久性。

附图说明：

图1为本发明深冷球阀的结构示意图；

图2为本发明深冷球阀的组装示意图；

图3为本发明深冷球阀的阀体的示意图；

图4为本发明深冷球阀的阀座组件和球体的示意图；

图5为本发明深冷球阀的局部放大图；

图6为图5中I处的局部放大图；

图7为图5中II处的局部放大图；

图8为图5中II处的局部放大图；

图9为本发明深冷球阀的另一实施方式；

图10为本发明深冷球阀的另一实施方式。

其中，图中标注符号的含义如下：

1-阀体；2-阀盖；3-球体；4-阀座组件；4.1-阀座；4.2-阀座支承；4.3-双向平面唇形密封圈；5-密封垫；6-阀杆；7-螺母；8-螺栓；9-手操器；10-碟形弹簧；11-弹性块；12-阻尼止回阀；12.1-第一螺旋弹簧；13-第一弹性环槽；14-第二弹性环槽；15-螺钉；16-第二螺旋弹簧；17-电动伸缩装置；20-上游阀腔；30-下游阀腔；40-阀门中腔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1：

如附图1-附图7所示，本发明提供了一种深冷球阀，该深冷球阀包括：阀体1、阀盖2、球体3、阀座组件4；其中，阀体1上端设有开口并设置有安装面，安装面与阀盖2下端法兰之间通过螺栓8、螺母7连接；球体3与阀座组件4从开口装入阀体1中，对称设置的两个阀座组件4两侧分别与阀体1上的密封面以及球体3密封地抵接；阀盖2内设置有阀杆6，阀盖2上侧设置有手操器9，手操器9通过阀杆6与球体3传动连接；球体3上侧设置有第一凸台，并且球体3与阀盖2之间设置有碟形弹簧10，碟形弹簧10内侧抵靠在第一凸台上，外侧抵靠在阀盖2底部，碟形弹簧10提供使球体3向下的预紧力。并且，为了进一步提供良好的密封性，在安装面与阀盖2下端法兰之间还设置有密封垫5。另外，如附图2-附图4中所示的，阀体1内与阀座组件4配合的密封面为楔形，楔形的上端尺寸大于楔形的下端尺寸，并且楔形的夹角为5°-7°，优选为6°。并且，由于在阀体1上端设置开口，由此使得阀体1内的零部件均可由阀体1顶部装入和取出，在不需要任何专用工具的帮助下，阀门在线维修很容易，提高了阀门在线维修的方便性。

其中，阀座组件4包括阀座4.1、阀座支承4.2、双向平面唇形密封圈4.3；阀座4.1靠近球体3的一侧设置有第一密封槽，第一密封槽内安装有阀座支承4.2；阀座4.1靠近密封面的一侧设置有第二密封槽，第二密封槽内设置有双向平面唇形密封圈4.3。由于本发明采用的是双向平面唇形密封圈4.3，当深冷球阀处于关闭状态时，阀体1和阀座组件4之间通过双向平面唇形密封圈4.3能密封来自阀门中腔40和上游阀腔20、下游阀腔30的压力，完全阻断介质从阀门上游阀腔20向下游阀腔30流动，当介质从下游进入时，密封原理与上游进入相同，实现介质双向阻断。相较于现有采用的单向密封而言，本发明的密封组件结构设计更加简单，密封效果也更佳。

为了进一步提高本发明的深冷球阀的密封性能，深冷球阀还设置有弹性块11，阀体1上端靠近开口的位置设置有第二凸台，第二凸台上设置有螺纹孔，弹性块11上设置有通孔，螺钉15穿过通孔将弹性块11固定于第二凸台上；其中，弹性块11为“L”形，弹性块11的一端抵靠在阀座组件4上，另一端抵靠在第二凸台上。在此，本发明通过设置弹性块11，在常温下装配时，配合碟形弹簧10一起使用，使得碟形弹簧10和弹性块11向下的力分别作用在球体3和阀座组件4上，使阀座组件4和球体3、阀座组件4和阀体1紧贴合在一起，从而进一步提升密封效果。而当深冷球阀在运输低温介质或者经历环境温差变化较大的工况时，各零部件之间由于温度变化会发生收缩导致尺寸变化，因此阀座组件4与阀体1和球体3之间会出现密封效果降低或泄漏的风险。此时，弹性块11会推动阀座组件4沿斜面向下移动进行补偿，从而使阀座组件4与密封面重新贴合，最终达到完全密封的效果。并且，本发明中的球体3和阀座组件4接触应力360°均匀，减小了阀座组件4和球体3在12点和6点钟方向上不均匀磨损造成阀门泄漏的风险。

实施例2：

优选的，在实施例1的基础上，实施例2在第二凸台上设置有阻尼止回阀12，阻尼止回阀12包括止回阀体，止回阀体内设置有球形阀芯以及第一螺旋弹簧12.1，第一螺旋弹簧12.1一端抵靠在止回阀体上，另一端抵靠于球形阀芯，阻尼止回阀12根据阀门中腔40压力值的大小，将阀门中腔40与上游阀腔20或下游阀腔30选择性地连通或关闭。以附图6中所示为例，阻尼止回阀12只有单向的流通能力，即介质只能从阀门中腔40流向上游阀腔20，不能从上游阀腔20流向阀门中腔40。通过调整阻尼止回阀12中第一螺旋弹簧12.1的预紧力，改变阀门中腔40压力泄放到上游阀腔20的压力值，从而实现阀门中腔40在指定压力，向指定方向泄压，同时阀门中腔40的压力不向下游阀腔30泄放，下游阀腔30始终保持密封，由此使阀门具有DIB-2功能。

综上，本发明的深冷球阀通过在阀体的第二凸台处设置阻尼止回阀，使得当阀门中腔液体介质气化超压时，能避免阀腔爆裂和压力向下游阀腔泄放的风险，提高了阀门的安全性。相较于现有泄压方式而言，本发明的泄压结构设置简单，使得阀体制造和加工方便，并且本发明的深冷球阀具备在指定压力，向指定方向泄放阀门中腔压力的能力，阀门具有DIB-2功能，适应性更强。

实施例3：

为了进一步提高本发明的深冷球阀的密封性能，实施例3在实施例1、2的基础上作出以下优化。如附图6-附图8中所示的，本发明的深冷球阀还在阀体1上游阀腔20和下游阀腔30的第二凸台处分别设置有第一弹性环槽13和第二弹性环槽14，第一弹性环槽13和第二弹性环槽14基本平行于密封面；其中，第一弹性环槽13和第二弹性环槽14的槽宽d与其距离密封面的距离D的比值为0.4-0.5，优选为0.4；第一弹性环槽13和第二弹性环槽14的槽深h与第二凸台厚度H的比值为0.5-0.6，优选为0.55。如上所述的，本发明通过设置第一弹性环槽13和第二弹性环槽14来消除由于阀体1因结构或厚度不均匀，导致阀体1上的密封面受冷收缩，进而产生不规则的严重扭曲变形，提高了阀体1抗低温变形的能力；同时，当阀座组件4向下的力作用在阀体1上时，第一弹性环槽13和第二弹性环槽14能为阀座组件4和球体3提供反向的弹力，从而为阀座组件4和阀体1之间提供了活性载荷，能弥补由于低温冷缩和长期工作磨损丧失的预紧力，从而提高了阀座组件4和阀体1的密封效果。

实施例4：

如前所述的，本发明的深冷球阀利用碟形弹簧10和弹性块11向下的力，使阀座组件4和球体3、阀座组件4和阀体1紧贴合在一起，达到提升密封效果。然而由于深冷球阀密封预紧力主要依靠装配时拧紧螺钉15时的拧紧力保证，此时螺钉15的拧紧力相对较大，容易造成弹性块11及密封元件损伤。为解决这一技术问题，实施例4在实施例1-3的基础上作出以下优化。

优选地，本发明还提出了如下实施方式。如附图9所示的，在弹性块11与阀盖2之间设置有第二螺旋弹簧16；其中，阀盖2上设置有对应的第一安装凹槽，第二螺旋弹簧16一端抵靠在第一安装凹槽中，另一端套设在螺钉15的外周，并抵靠在弹性块11上。根据上述设置方式，当本发明的深冷球阀在常温下装配时，仅利用螺钉15将弹性块11安装定位到第二凸台的位置，第二螺旋弹簧16抵靠在弹性块11上，此时利用碟形弹簧10以及第二螺旋弹簧16抵靠弹性块11而向下的力将各个零部件之间紧密贴合，达到提升密封性能的效果。如上所述的，该实施例中采用第二螺旋弹簧16提供密封预紧力，并不需要过度拧紧螺钉15，因此螺钉15仅起到将弹性块11安装定位到第二凸台的位置的作用。相较于采用螺钉15提供密封预紧力而言，采用第二螺旋弹簧16对弹性块11的局部应力更小，因此不容易造成弹性块11及密封元件的损伤，提高了阀门耐久性。并且，由于直接在弹性块11与阀盖2之间设置第二螺旋弹簧16，这样的设置方式对于阀体1和阀盖2的结构设计以及制造要求相对简单，不需要额外增加零部件，降低了阀门制造成本。需要说明的是，由于上述实施方式中，螺钉15仅起到对弹性块11安装定位的作用，因此，还可采用销轴过盈配合的方式将弹性块11安装定位到第二凸台的位置。即在第二凸台上开设有盲孔，将销轴穿过弹性块11的通孔后与盲孔过盈配合，从而实现将弹性块11安装定位到第二凸台的位置。

实施例5：

由于深冷球阀在使用过程中，所经历的环境温度会不断变化。另外，当运输不同的低温介质时，介质的温度也不尽相同。然而，采用上述的弹性块11或第二螺旋弹簧16的方式用于提供深冷球阀密封预紧力时，一旦装配完成后，预紧力则无法改变，即上述实施方式的预紧力不能根据工况或运输介质进行动态调整，因此采用一次预紧的方式在反复使用的过程中容易造成阀门零部件损坏。针对这一技术问题，实施例5在实施例1-4的基础上作出以下优化来进一步提高本发明的深冷球阀的密封性能。如附图10所示的，本发明的深冷球阀包括设置在弹性块11与阀盖2之间的电动伸缩装置17，以及温度传感器、控制器（图中未示出）；其中，在阀盖2上设置有对应的第二安装凹槽，电动伸缩装置17一端抵靠在第二安装凹槽中，另一端抵靠在弹性块11上。电动伸缩装置17、温度传感器分别与控制器电连接，控制器根据接收到的温度传感器的温度数据控制电动伸缩装置17动作。其中，温度传感器、控制器的安装位置可由安装空间的要求进行设置。根据上述设置方式，当本发明的深冷球阀在常温下装配时，利用螺钉15将弹性块11安装定位到第二凸台的位置，电动伸缩装置17抵靠在弹性块11上，此时利用电动伸缩装置17抵靠弹性块11而向下的力将各个零部件之间紧密贴合，达到初步密封效果。而当深冷球阀在运输不同低温介质或者经历环境温差变化较大的工况时，各零部件之间由于温度变化会发生收缩导致尺寸变化，因此阀座组件4与阀体1和球体3之间会出现密封效果降低或泄漏的风险。此时，控制电动伸缩装置17的伸缩量来推动弹性块11向下移动，从而推动阀座组件4沿斜面向下移动进行补偿，使阀座组件4与密封面重新贴合，最终达到完全密封的效果。其中，电动伸缩装置17的伸缩量根据深冷球阀经历的环境温度变化量或者输送的相应低温介质种类对应地调整，由此能够实现深冷球阀密封预紧力的动态调整。

实施例6：

实施例6在实施例5的基础上作出以下优化。电动伸缩装置17针对环境温度变化量对应调整的伸缩量事先根据多组试验进行标定。具体地，伸缩量与环境温度变化量之间的对应关系为：△L=K×△T。其中，△T为环境温度变化量；△L为电动伸缩装置17在环境温度变化量为△T时，需要对应调整的伸缩量；K为调整系数，其根据多组试验标定来确定。

具体地，当深冷球阀在运输管线上正常装配后，利用电动伸缩装置17推动阀座组件4沿斜面向下移动使得深冷球阀达到初步密封状态，此时环境温度为T₁，电动伸缩装置17的伸缩量为L₀。当温度传感器检测到环境温度由T₁降低至T₂时，温度变化将会导致阀座组件4与阀体1和球体3之间出现密封效果降低或者泄漏的风险。此时，控制器计算出电动伸缩装置17需调整的伸缩量为△L_2-1=K×△T=K×（T₁－T₂），并控制电动伸缩装置17伸长至L₀+△L_2-1，使得在环境温度降低时，电动伸缩装置17始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的密封面与阀座组件4紧密地贴合。当温度传感器检测到环境温度由T₂降低至T₃时，控制器计算出电动伸缩装置17需调整的伸缩量为△L_3-2=K×△T=K×（T₂－T₃），并控制电动伸缩装置17伸长至L₀+△L_2-1+△L_3-2，依次类推。当温度传感器检测到环境温度由T₃升高至T₁时，控制器计算出电动伸缩装置17需调整的伸缩量为△L_1-3=K×△T=K×（T₃－T₁），并且控制电动伸缩装置17缩短至L₀+△L_2-1+△L_3-2+△L_1-3，依次类推，在本实施例中即为L₀。由此使得在环境温度上升时，电动伸缩装置17也能始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的密封面与阀座组件4紧密地贴合。根据上述实施方式，使得电动伸缩装置始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的密封面与阀座组件紧密地贴合，由此实现了预紧力的动态调整，提高了阀门的适应性和耐久性。需要说明的是，本实施例中温度传感器的检测频率、精度以及标定试验中使用的环境温度数值可根据控制精度的需要进行调整。

实施例7：

实施例7在实施例5的基础上作出以下优化。对于不同的运输介质而言，由于运输的低温介质通常温度很低，此时无需考虑环境温度变化的影响，而仅考虑运输介质温度的影响。即电动伸缩装置17的伸缩量针对不同运输介质对应地调整量事先根据试验进行标定，具体如下表1所示：

表1

运输介质	液氧	液氮	液化天然气	……
					需调整的伸缩量	α<sub>1</sub>	α<sub>2</sub>	α<sub>3</sub>	……

当深冷球阀在运输管线上正常装配后，控制器控制电动伸缩装置推动阀座组件沿斜面向下移动使得深冷球阀达到初步密封状态，此时电动伸缩装置的伸缩量为L₀；

控制器根据温度传感器的温度数据确定运输管线运送的低温介质种类，并根据低温介质种类获取电动伸缩装置需调整的伸缩量α，控制器根据获取的伸缩量α控制电动伸缩装置伸长至L₀+α，使得电动伸缩装置为运输的低温介质始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的密封面与阀座组件紧密地贴合；其中，低温介质为液氮、液氧、液化天然气、乙烯、丙烯中的一种；

当控制器确定停止运输低温介质时，控制器控制电动伸缩装置缩短至L₀。

以控制器根据温度传感器的温度数据确定运输管线运送的是液化天然气为例：当深冷球阀在运输管线上正常装配后，利用电动伸缩装置17推动阀座组件4沿斜面向下移动使得深冷球阀达到初步密封状态，此时电动伸缩装置17的伸缩量为L₀。当温度变化导致深冷球阀各零部件发生收缩时，阀座组件4与阀体1和球体3之间会出现密封效果降低或泄漏的风险。此时，控制器根据运输的液化天然气获取电动伸缩装置需调整的伸缩量α₃，并根据获取的伸缩量α₃控制电动伸缩装置17伸长至L₀+α₃，使得电动伸缩装置17为运输的液化天然气始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的密封面与阀座组件4紧密地贴合。并且，当停止运输液化天然气时，此时由于温度变化会导致深冷球阀各零部件发生膨胀。此时，控制器控制电动伸缩装置17缩短至L₀，从而在停止输送液化天然气时，电动伸缩装置17始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的密封面与阀座组件4紧密地贴合，由此实现了预紧力的动态调整，提高了阀门的适应性和耐久性。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种深冷球阀，其特征在于：包括阀体、阀盖、球体、阀座组件；阀体上端设有开口并设置有安装面，安装面与阀盖下端法兰之间通过螺栓、螺母连接；球体与阀座组件从开口装入阀体中，对称设置的两个阀座组件两侧分别与阀体的密封面以及球体密封地抵接；阀盖内设置有阀杆，阀盖上侧设置有手操器，手操器通过阀杆与球体传动连接；球体上侧设置有第一凸台，并且球体与阀盖之间设置有碟形弹簧，碟形弹簧内侧抵靠在第一凸台上，外侧抵靠在阀盖底部，碟形弹簧提供使球体向下的预紧力；阀座组件包括阀座、阀座支承、双向平面唇形密封圈；阀座靠近球体的一侧设置有第一密封槽，第一密封槽内安装有阀座支承；阀座靠近阀体的密封面的一侧设置有第二密封槽，第二密封槽内设置有双向平面唇形密封圈；深冷球阀还设置有弹性块，阀体上端靠近开口的位置设置有第二凸台，第二凸台上设置有螺纹孔，弹性块上设置有通孔，螺钉穿过通孔将弹性块固定于第二凸台上；弹性块为“L”形，弹性块的一端抵靠在阀座组件上，另一端抵靠在第二凸台上；在阀体的上游阀腔和下游阀腔的第二凸台处分别设置有第一弹性环槽和第二弹性环槽，第一弹性环槽和第二弹性环槽平行于阀体的密封面；

在第二凸台上设置有阻尼止回阀，阻尼止回阀包括止回阀体，止回阀体内设置有球形阀芯以及第一螺旋弹簧，第一螺旋弹簧一端抵靠在止回阀体上，另一端抵靠于球形阀芯；

第一弹性环槽、第二弹性环槽的槽宽与其距离阀体的密封面的距离的比值为0.4-0.5；第一弹性环槽、第二弹性环槽的槽深与第二凸台厚度的比值为0.5-0.6；

在弹性块与阀盖之间设置有第二螺旋弹簧；其中，阀盖上设置有对应的第一安装凹槽，第二螺旋弹簧一端抵靠在第一安装凹槽中，另一端套设在螺钉的外周并抵靠在弹性块上；

还包括设置在弹性块与阀盖之间的电动伸缩装置，以及温度传感器、控制器；其中，在阀盖上设置有对应的第二安装凹槽，电动伸缩装置一端抵靠在第二安装凹槽中，另一端抵靠在弹性块上；电动伸缩装置、温度传感器分别与控制器电连接，控制器根据接收到的温度传感器的温度数据控制电动伸缩装置动作。

2.一种深冷球阀的使用方法，其特征在于，所述深冷球阀，包括阀体、阀盖、球体、阀座组件；阀体上端设有开口并设置有安装面，安装面与阀盖下端法兰之间通过螺栓、螺母连接；球体与阀座组件从开口装入阀体中，对称设置的两个阀座组件两侧分别与阀体的密封面以及球体密封地抵接；阀盖内设置有阀杆，阀盖上侧设置有手操器，手操器通过阀杆与球体传动连接；球体上侧设置有第一凸台，并且球体与阀盖之间设置有碟形弹簧，碟形弹簧内侧抵靠在第一凸台上，外侧抵靠在阀盖底部，碟形弹簧提供使球体向下的预紧力；阀座组件包括阀座、阀座支承、双向平面唇形密封圈；阀座靠近球体的一侧设置有第一密封槽，第一密封槽内安装有阀座支承；阀座靠近阀体的密封面的一侧设置有第二密封槽，第二密封槽内设置有双向平面唇形密封圈；深冷球阀还设置有弹性块，阀体上端靠近开口的位置设置有第二凸台，第二凸台上设置有螺纹孔，弹性块上设置有通孔，螺钉穿过通孔将弹性块固定于第二凸台上；弹性块为“L”形，弹性块的一端抵靠在阀座组件上，另一端抵靠在第二凸台上；在阀体的上游阀腔和下游阀腔的第二凸台处分别设置有第一弹性环槽和第二弹性环槽，第一弹性环槽和第二弹性环槽平行于阀体的密封面；

在第二凸台上设置有阻尼止回阀，阻尼止回阀包括止回阀体，止回阀体内设置有球形阀芯以及第一螺旋弹簧，第一螺旋弹簧一端抵靠在止回阀体上，另一端抵靠于球形阀芯；

第一弹性环槽、第二弹性环槽的槽宽与其距离阀体的密封面的距离的比值为0.4-0.5；第一弹性环槽、第二弹性环槽的槽深与第二凸台厚度的比值为0.5-0.6；

在弹性块与阀盖之间设置有第二螺旋弹簧；其中，阀盖上设置有对应的第一安装凹槽，第二螺旋弹簧一端抵靠在第一安装凹槽中，另一端套设在螺钉的外周并抵靠在弹性块上；

所述深冷球阀还包括设置在弹性块与阀盖之间的电动伸缩装置，以及温度传感器、控制器；其中，在阀盖上设置有对应的第二安装凹槽，电动伸缩装置一端抵靠在第二安装凹槽中，另一端抵靠在弹性块上；电动伸缩装置、温度传感器分别与控制器电连接，控制器根据接收到的温度传感器的温度数据控制电动伸缩装置动作；

所述深冷球阀的使用方法，具体包括如下步骤：

S1：当深冷球阀在运输管线上正常装配后，控制器控制电动伸缩装置推动阀座组件沿斜面向下移动使得深冷球阀达到初步密封状态，此时环境温度为T₁，电动伸缩装置的伸缩量为L₀；

S2：当温度传感器检测到环境温度由T₁降低至T₂时，控制器计算出电动伸缩装置需调整的伸缩量为△L_2-1，并控制电动伸缩装置伸长至L₀+△L_2-1，使得在环境温度降低时，电动伸缩装置始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的阀体的密封面与阀座组件紧密地贴合。

3.一种深冷球阀的使用方法，其特征在于，所述深冷球阀，包括阀体、阀盖、球体、阀座组件；阀体上端设有开口并设置有安装面，安装面与阀盖下端法兰之间通过螺栓、螺母连接；球体与阀座组件从开口装入阀体中，对称设置的两个阀座组件两侧分别与阀体的密封面以及球体密封地抵接；阀盖内设置有阀杆，阀盖上侧设置有手操器，手操器通过阀杆与球体传动连接；球体上侧设置有第一凸台，并且球体与阀盖之间设置有碟形弹簧，碟形弹簧内侧抵靠在第一凸台上，外侧抵靠在阀盖底部，碟形弹簧提供使球体向下的预紧力；阀座组件包括阀座、阀座支承、双向平面唇形密封圈；阀座靠近球体的一侧设置有第一密封槽，第一密封槽内安装有阀座支承；阀座靠近阀体的密封面的一侧设置有第二密封槽，第二密封槽内设置有双向平面唇形密封圈；深冷球阀还设置有弹性块，阀体上端靠近开口的位置设置有第二凸台，第二凸台上设置有螺纹孔，弹性块上设置有通孔，螺钉穿过通孔将弹性块固定于第二凸台上；弹性块为“L”形，弹性块的一端抵靠在阀座组件上，另一端抵靠在第二凸台上；在阀体的上游阀腔和下游阀腔的第二凸台处分别设置有第一弹性环槽和第二弹性环槽，第一弹性环槽和第二弹性环槽平行于阀体的密封面；

在第二凸台上设置有阻尼止回阀，阻尼止回阀包括止回阀体，止回阀体内设置有球形阀芯以及第一螺旋弹簧，第一螺旋弹簧一端抵靠在止回阀体上，另一端抵靠于球形阀芯；

第一弹性环槽、第二弹性环槽的槽宽与其距离阀体的密封面的距离的比值为0.4-0.5；第一弹性环槽、第二弹性环槽的槽深与第二凸台厚度的比值为0.5-0.6；

在弹性块与阀盖之间设置有第二螺旋弹簧；其中，阀盖上设置有对应的第一安装凹槽，第二螺旋弹簧一端抵靠在第一安装凹槽中，另一端套设在螺钉的外周并抵靠在弹性块上；

所述深冷球阀还包括设置在弹性块与阀盖之间的电动伸缩装置，以及温度传感器、控制器；其中，在阀盖上设置有对应的第二安装凹槽，电动伸缩装置一端抵靠在第二安装凹槽中，另一端抵靠在弹性块上；电动伸缩装置、温度传感器分别与控制器电连接，控制器根据接收到的温度传感器的温度数据控制电动伸缩装置动作；

所述深冷球阀的使用方法，具体包括如下步骤：

S1：当深冷球阀在运输管线上正常装配后，控制器控制电动伸缩装置推动阀座组件沿斜面向下移动使得深冷球阀达到初步密封状态，此时电动伸缩装置的伸缩量为L₀；

S2：控制器根据温度传感器的温度数据确定运输管线运送的低温介质种类，并根据低温介质种类获取电动伸缩装置需调整的伸缩量α，控制器根据获取的伸缩量α控制电动伸缩装置伸长至L₀+α，使得电动伸缩装置为运输的低温介质始终提供恰当的预紧力使深冷球阀的阀体的密封面与阀座组件紧密地贴合；其中，低温介质为液氮、液氧、液化天然气、乙烯、丙烯中的一种；

S3：当控制器确定停止运输低温介质时，控制器控制电动伸缩装置缩短至L₀。

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