CN114704644A - 用于液氦温区的小流量超低温调节阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用于液氦温区的小流量超低温调节阀，包括阀体，所述阀体中设置有阀芯；还包括下法兰，下法兰与阀体之间通过外管连接，外管中滑动设置有阀杆，阀杆的第一端与阀芯连接，所述阀杆的内部填充隔热材料；下法兰上设置有上法兰，所述阀杆的第二端穿过上法兰，下法兰与上法兰之间至少设置两个同心的密封圈，阀杆位于所有密封圈内侧；所述下法兰上设置有气体通道，气体通道的内端通向相邻两个密封圈之间的空间，通过气体通道能够向相邻两个密封圈之间的空间内通入隔绝气体。本发明的优点在于：该调节阀密封性较好，该调节阀可以在负压下密封，最小流量小并且在微小流量下有较好的调节性，易于操作，体积较小，安装简单，漏热量小。
Description
技术领域
本发明涉及低温调节阀领域，具体涉及一种用于液氦温区的小流量超低温调节阀。
背景技术
超低温调节阀是一种在低温介质中工作的阀门。现有技术中，例如公开号为CN211039735U的中国实用新型专利公开了一种整体可拆式超低温调节阀，包括阀体，所述阀体的上端安装有阀盖，所述阀盖的上端安装有螺柱螺母，所述阀盖的底端设置有垫片，所述阀盖与阀体通过围焊密封连接，所述阀盖的内部安装有阀座，所述阀座的上端安装有压紧螺母，所述阀座的一端均匀安装有加强筋，每两个所述加强筋的中间设置有节流窗口，所述阀座的内部安装有连杆，所述连杆的一端安装有阀芯，所述阀座的上端安装有执行机构，所述阀座与阀体的中间设置有密封环，所述密封环包括尾翼。
随着国内经济飞速发展，低温产品需求量及产量日渐增长，液氧、液氮、液氦及液化天然气等被广泛应用。液氦的温度为－254℃，液氮的温度为－196℃，液氧的温度为－183℃，液化天然气的温度为－162℃，这些产品的分馏、储存和运输都需要使用大量的超低温阀。超低温调节阀的用量逐渐增大，用户对超低温调节阀的技术性能要求也在逐渐提高。
现有的低温调节阀，工作温区较高，一般用于液氮温区(77K)，使用填料密封，操作复杂，密封性能差，控制精度低，体积和漏热较大，阀杆过短在更低温度容易结霜。并且现有低温调节阀的最小流量的Kv值一般大于0.01，不能完全满足需求，且在微小流量下阀门调节性很差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：
现有技术中超低温调节阀密封性差的技术问题。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种用于液氦温区的小流量超低温调节阀，包括阀体，所述阀体中设置有阀芯；
还包括下法兰，下法兰与阀体之间通过外管连接，外管中滑动设置有阀杆，阀杆的第一端与阀芯连接，所述阀杆的内部填充隔热材料；
下法兰上设置有上法兰，所述阀杆的第二端穿过上法兰，下法兰与上法兰之间至少设置两个同心的密封圈，阀杆位于所有密封圈内侧；
所述下法兰上设置有气体通道，气体通道的内端通向相邻两个密封圈之间的空间，通过气体通道能够向相邻两个密封圈之间的空间内通入隔绝气体。
本发明中的用于液氦温区的小流量超低温调节阀在实际应用时，通过外设动力机构驱动阀杆即可实现调节阀的开合，流体则可通过阀体进出，可根据阀杆移动的距离来控制阀门的流量和压力。下法兰与上法兰之间的密封圈能够实现二者之间的平面软密封，并且在调节阀实际工作时，通过气体通道向相邻两个密封圈之间的空间通入隔绝气体，进而能够实现隔绝空气的目的，相对于现有技术，该调节阀密封性较好，该调节阀可以在负压下密封，最小流量小并且在微小流量下有较好的调节性，易于操作，体积较小，安装简单，漏热量小。
优化的，所述阀杆上套设有波纹管，波纹管的两端分别连接至阀杆以及上法兰。
波纹管起到密封作用且可利用其弹性配合阀杆的上下移动。
优化的，所述波纹管的两端分别与阀杆以及上法兰焊接。
优化的，所述外管靠近下法兰的一端为大径端，大径端的直径大于外管其余部分的直径，所述波纹管位于大径端内部。
优化的，所述阀杆包括上阀杆、下阀杆，所述上阀杆、下阀杆、阀芯依次焊接；
所述波纹管套设在上阀杆上，波纹管的两端分别连接至上阀杆端部以及上法兰；
所述隔热材料填充在下阀杆内部。
优化的，所述外管与阀杆之间滑动配合。
优化的，所述阀体、下法兰上均设置与外管端部配合的凹孔，外管的两端分别插入对应的凹孔中并与凹孔边缘之间焊接。
外管端部位于凹孔中，并且通过焊接的方式与阀体、下法兰连接，连接较为牢固、可靠、密封性好。
优化的，所述阀体、阀芯之间接触的位置镀镍。
镀镍可增强阀体、阀芯之间的耐磨性，延长其使用寿命。
优化的，所述隔绝气体为氦气。
通过气体通道向相邻两个密封圈之间的空间内通入高纯度氦气能够有效隔绝空气，密封性较好。
优化的，还包括外盘，所述外盘与下法兰之间通过螺纹连接，上法兰被夹持在外盘与下法兰之间。
本发明的优点在于：
1.本发明中的用于液氦温区的小流量超低温调节阀在实际应用时，通过外设动力机构驱动阀杆即可实现调节阀的开合，流体则可通过阀体进出，可根据阀杆移动的距离来控制阀门的流量和压力。下法兰与上法兰之间的密封圈能够实现二者之间的平面软密封，并且在调节阀实际工作时，通过气体通道向相邻两个密封圈之间的空间通入隔绝气体，进而能够实现隔绝空气的目的，相对于现有技术，该调节阀密封性较好，该调节阀可以在负压下密封，最小流量小并且在微小流量下有较好的调节性，易于操作，体积较小，安装简单，漏热量小。
2.波纹管起到密封作用且可利用其弹性配合阀杆的上下移动。
3.外管端部位于凹孔中，并且通过焊接的方式与阀体、下法兰连接，连接较为牢固、可靠、密封性好。
4.镀镍可增强阀体、阀芯之间的耐磨性，延长其使用寿命。
5.通过气体通道向相邻两个密封圈之间的空间内通入高纯度氦气能够有效隔绝空气，密封性较好。
附图说明
图1为本发明实施例中用于液氦温区的小流量超低温调节阀的立体图；
图2为本发明实施例中用于液氦温区的小流量超低温调节阀的剖视图；
其中，
阀体-1；
阀芯-2；
下法兰-3；气体通道-31；
外管-4；大径端-41；
阀杆-5；上阀杆-51；下阀杆-52；
上法兰-6；
密封圈-7；
波纹管-8；
外盘-9。
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，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
如图1、2所示，一种用于液氦温区的小流量超低温调节阀，属于内外同轴式直行程角阀，包括阀体1、阀芯2、下法兰3、外管4、阀杆5、上法兰6、密封圈7、波纹管8、外盘9。
如图2所示，所述阀体1底部设置进口，右侧设置出口，阀体1的进口、出口均与对应低温管道焊接，阀体1内部空间为阀腔，液氦从进口进入阀腔在调节之后从出口流出。
如图2所示，所述阀芯2位于阀体1中，阀芯2上部为上小下大的阶梯型圆柱形状，阀芯2的下部为上大下小的针状结构，针状结构上端与圆柱形状之间通过圆锥台过渡，阀芯2的针尖部分插入阀体1底部的进口中，所述阀体1、阀芯2之间接触的位置镀镍。阀芯2上端与阀杆5下端之间焊接。
如图2所示，所述下法兰3底部设置凸缘，凸缘上设置有沿圆周方向均匀分布的安装孔32。
如图2所示，下法兰3与阀体1之间通过外管4连接，外管4中滑动设置有阀杆5，所述外管4与阀杆5之间滑动配合。外管4及阀杆5的长度均大于500MM。阀杆5的第一端与阀芯2连接，所述阀杆5的内部填充隔热材料。
具体的，如图2所示，所述阀杆5上套设有波纹管8，波纹管8的两端分别连接至阀杆5以及上法兰6。所述波纹管8的两端分别与阀杆5以及上法兰6焊接。
具体的，如图2所示，所述阀杆5包括上阀杆51、下阀杆52，所述上阀杆51整体为实心圆柱杆状结构，其下端设置凸缘，用以与波纹管8的下端焊接，下阀杆52为细长型圆筒结构，上阀杆51的下端插入下阀杆52的上端，下阀杆52的下端插在阀芯2的上端，所述上阀杆51、下阀杆52、阀芯2依次焊接；所述波纹管8套设在上阀杆51上，波纹管8的两端分别连接至上阀杆51端部以及上法兰6，具体的，所述上阀杆51下端的凸缘上以及上法兰6底部均设置有与波纹管8端部配合的焊接槽，波纹管8的两端与对应的焊接槽焊接。
所述隔热材料填充在下阀杆52内部，隔热材料为现有技术。
如图2所示，所述外管4靠近下法兰3的一端为大径端41，用以容纳上阀杆51及波纹管8，大径端41的直径大于外管4其余部分的直径，大径端41与外管4的其余部分之间为一体的，所述波纹管8位于大径端41内部。下阀杆52与外管4下部较细的部分滑动配合，进而起到对下阀杆52的引导作用。
如图2所示，所述阀体1、下法兰3上均设置与外管4端部配合的凹孔，外管4的两端分别插入对应的凹孔中并与凹孔边缘之间焊接。
如图2所示，下法兰3上设置有上法兰6，上法兰6为中间带孔的圆盘结构，所述阀杆5的第二端穿过上法兰6并与上法兰6之间滑动配合，下法兰3与上法兰6之间至少设置两个同心的密封圈7，密封圈7的数量根据实际需求设置即可，本实施例为两个，所述下法兰3的顶面上开设两个环槽，用以放置密封圈7，阀杆5位于所有密封圈7内侧；所述下法兰3上设置有气体通道31，如图2所示，所述气体通道31为直角形的通道，气体通道31的内端通向相邻两个密封圈7之间的空间，通过气体通道31能够向相邻两个密封圈7之间的空间内通入隔绝气体，所述隔绝气体为氦气，具体的，实际应用时，当调节阀实际工作时，可通过气体通道31向其中通入高纯度氦气，以隔绝空气，密封效果较好。
如图2所示，所述外盘9与下法兰3之间通过螺纹连接，上法兰6被夹持在外盘9与下法兰3之间。
进一步的，还包括气动执行机构与阀门定位器(图未示出)，气动执行机构与阀门定位器均为现有技术，可安装在调节阀的上方其他部件上，或者直接与调节阀进行连接。所述气动执行机构可采用气缸等驱动部件，用以与上阀杆51的顶端连接，进而驱动上阀杆51上下移动，阀门的工作行程、流量特性和最佳工作状态视具体需要而定。气动执行机构根据控制信号改变上阀杆51的行程从而驱动阀芯2轴向运动，进而改变阀芯2与阀体1的流通截面积，达到控制阀门流量、开闭、压力等参数的目的。
工作原理：
如图2所示，本发明中的用于液氦温区的小流量超低温调节阀在实际应用时，通过外设动力机构驱动阀杆5即可实现调节阀的开合，流体则可通过阀体1进出，可根据阀杆5移动的距离来控制阀门的流量和压力。低温介质在阀门工作时底部为液体，顶部受漏热影响液体蒸发为气体。下法兰3与上法兰6之间的密封圈7能够实现二者之间的平面软密封，并且在调节阀实际工作时，通过气体通道31向相邻两个密封圈7之间的空间通入隔绝气体，进而能够实现隔绝空气的目的，相对于现有技术，该调节阀密封性较好，该调节阀可以在负压下密封，最小流量小并且在微小流量下有较好的调节性，易于操作，体积较小，安装简单，漏热量小。
波纹管8起到密封作用且可利用其弹性配合阀杆的上下移动。外管4端部位于凹孔中，并且通过焊接的方式与阀体1、下法兰3连接，连接较为牢固、可靠、密封性好。镀镍可增强阀体1、阀芯2之间的耐磨性，延长其使用寿命。通过气体通道31向相邻两个密封圈7之间的空间内通入高纯度氦气能够有效隔绝空气，密封性较好。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：包括阀体(1)，所述阀体(1)中设置有阀芯(2)；
还包括下法兰(3)，下法兰(3)与阀体(1)之间通过外管(4)连接，外管(4)中滑动设置有阀杆(5)，阀杆(5)的第一端与阀芯(2)连接，所述阀杆(5)的内部填充隔热材料；
下法兰(3)上设置有上法兰(6)，所述阀杆(5)的第二端穿过上法兰(6)，下法兰(3)与上法兰(6)之间至少设置两个同心的密封圈(7)，阀杆(5)位于所有密封圈(7)内侧；
所述下法兰(3)上设置有气体通道(31)，气体通道(31)的内端通向相邻两个密封圈(7)之间的空间，通过气体通道(31)能够向相邻两个密封圈(7)之间的空间内通入隔绝气体。
2.根据权利要求1所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：所述阀杆(5)上套设有波纹管(8)，波纹管(8)的两端分别连接至阀杆(5)以及上法兰(6)。
3.根据权利要求2所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：所述波纹管(8)的两端分别与阀杆(5)以及上法兰(6)焊接。
4.根据权利要求2所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：所述外管(4)靠近下法兰(3)的一端为大径端(41)，大径端(41)的直径大于外管(4)其余部分的直径，所述波纹管(8)位于大径端(41)内部。
5.根据权利要求4所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：所述阀杆(5)包括上阀杆(51)、下阀杆(52)，所述上阀杆(51)、下阀杆(52)、阀芯(2)依次焊接；
所述波纹管(8)套设在上阀杆(51)上，波纹管(8)的两端分别连接至上阀杆(51)端部以及上法兰(6)；
所述隔热材料填充在下阀杆(52)内部。
6.根据权利要求1所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：所述外管(4)与阀杆(5)之间滑动配合。
7.根据权利要求1所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：所述阀体(1)、下法兰(3)上均设置与外管(4)端部配合的凹孔，外管(4)的两端分别插入对应的凹孔中并与凹孔边缘之间焊接。
8.根据权利要求1所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：所述阀体(1)、阀芯(2)之间接触的位置镀镍。
9.根据权利要求1所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：所述隔绝气体为氦气。
10.根据权利要求1所述的用于液氦温区的小流量超低温调节阀，其特征在于：还包括外盘(9)，所述外盘(9)与下法兰(3)之间通过螺纹连接，上法兰(6)被夹持在外盘(9)与下法兰(3)之间。
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