CN115807873A - 具有换热功能的超高温快速阀组 - Google Patents

Abstract

一种具有换热功能的超高温快速阀组，包括阀体，阀体内形成流道，阀体上设置热交换装置，热交换装置的一端伸入阀体与流道连通，热交换装置包括空气进口比例调节阀和热交换管组，热交换管组的一端伸入阀体与流道连通，热交换管组呈多层结构设置，热交换管组由内到外依次包括热交换通管、热交换套管和水冷套管，热交换套管设置在热交换通管的外部，水冷套管设置在热交换套管的外部，通过在阀体上设置热交换装置，能够有效的将阀体内的温度控制在试验范围内，将超高温空气通过热交换通管带出至空气出口比例调节阀后排出至阀体外部，从而实现热交换，避免阀体内的温度过高造成的阀体损坏。

Description

具有换热功能的超高温快速阀组

技术领域

本发明涉及高温、高压阀门技术领域，具体涉及一种具有换热功能的超高温快速阀组。

背景技术

从阀门的结构和在阀门运行过程中，人们认识到在超高温工况下，采用内衬隔热结构，具有较好的阻止热能传递到阀体上的效果。这样既能避免阀体温度过高产生塑性变形导致阀门密封失效，同时，又能阻止热能外泄达到节能的作用。现有的超高温阀门，其阀体内的温度过高的时候，需要对阀体内部进行热交换，因此需要在阀体上安装热交换装置，普通的热交换装置在换热的过程中由于连接的管路多为单层结构，会散发高温的同时容易误碰发生烫伤，因此需要一种能够在换热的过程中，换热管路的温度不会过高的换热装置来应用于超高温阀门上。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有换热功能的超高温快速阀组。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有换热功能的超高温快速阀组，包括阀体，所述阀体内形成流道，所述阀体上设置热交换装置，所述热交换装置的一端伸入阀体与流道连通，所述热交换装置包括空气进口比例调节阀和热交换管组，所述空气进口比例调节阀与热交换管组连通，所述热交换管组的一端伸入阀体与流道连通，所述热交换管组呈多层结构设置，所述热交换管组由内到外依次包括热交换通管、热交换套管和水冷套管，所述热交换套管设置在热交换通管的外部，所述水冷套管设置在热交换套管的外部。

较佳的，所述热交换套管和热交换通管之间形成冷却进气腔，所述热交换通管内形成交换腔，所述热交换通管上设置若干通孔，所述通孔的两端对应连通冷却进气腔和交换腔。

较佳的，所述热交换通管呈分段式结构设置，所述热交换通管包括上通管和下通管，所述上通管与热交换套管的顶端连接，所述下通管与热交换套管的底端连接，且所述上通管与下通管的内径大小相同，所述上通管靠近下通管的一侧具有细径部，所述下通管的内部靠近上通管的一侧设置粗径部，所述细径部的外径小于粗径部的内径。

较佳的，所述热交换套管的管壁朝远离热交换套管的中心位置延伸形成调节管，所述调节管贯穿水冷套管的管壁设置，所述空气进口比例调节阀设置在调节管远离热交换套管的一端，且所述空气进口比例调节阀通过调节管与热交换套管连通，所述空气出口比例调节阀设置在热交换连接管远离阀体的一端。

较佳的，所述阀体上还设置水冷夹套，所述水冷夹套与阀体的外表面之间形成水冷腔，所述水冷套管设置在热交换套管的外部，所述水冷套管的一端与水冷腔连通。

较佳的，所述阀体包括高温截止阀和空气快速阀，所述高温截止阀和空气快速阀相连通，所述热交换装置设置在空气快速阀一侧，所述阀体的流道内设置流道衬管，所述流道衬管与流道的内壁之间设置双层保温结构。

较佳的，所述双层保温结构包括流道套管和保温材料，所述流道套管设置在流道衬管的外部，所述流道套管与流道衬管之间形成第一保温腔，所述流道套管与流道的内壁之间形成第二保温腔，所述第一保温腔和第二保温腔内均设置保温材料。

较佳的，所述流道衬管上还设置防吹连接结构，所述防吹连接结构将流道衬管分割为若干小流道衬管，所述相邻的小流道衬管相对的两端与防吹连接结构连接，且所述流道衬管与防吹连接结构之间设置防吹间隙，所述防吹间隙与第一保温腔连通。

较佳的，所述流道套管上还设置过渡连接结构，所述过渡连接结构包括第一过渡连接结构和第二过渡连接结构，所述第一过渡连接结构由进气衬管靠近出气衬管的一端朝流道的腔壁倾斜延伸，所述第二过渡连接结构由出气衬管靠近进气衬管的一端朝流道的内壁倾斜延伸，所述第一过渡连接结构和第二过渡连接结构均与流道的内壁连接。

本发明的有益效果在于：本发明通过在阀体上设置热交换装置，能够有效的将阀体内的温度控制在试验范围内，当超高温快速阀在不工作的状态下，通过打开热交换装置，外部的冷却气体通过空气进口比例调节阀进入到交换腔，再由交换腔通过连通口进入到热交换通管，从而通过热交换通管与流道衬管内的超高温空气进行热交换，将超高温空气通过热交换通管带出至空气出口比例调节阀后排出至阀体外部，从而实现热交换，避免阀体内的温度过高造成的阀体损坏。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明结构示意图；

附图2为附图1中的A处放大图；

附图3为附图1中的B处放大图；

附图4为附图1中的C处放大图；

附图5为附图1中的D处放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

下面将结合说明书附图对本发明做进一步描述。

本发明提供如下技术方案：

如附图1～5所示，本发明公开了在高温气体对沿途管线和阀门进行预热的过程中，会排出高温高压气体。为解决所排出高温空气对阀体1和排气管路的影响，本方案在阀体1上设置一种具有换热功能的超高温快速阀组，包括阀体1，所述阀体1内形成流道2，所述阀体1上设置热交换装置3，所述热交换装置3的一端伸入阀体1与流道2连通，所述热交换装置3包括空气进口比例调节阀4和热交换管组5，所述热交换管组5的一端伸入阀体1与流道2连通，所述热交换管组5呈多层结构设置，所述热交换管组5由内到外依次包括热交换通管6、热交换套管7和水冷套管8，所述热交换套管7设置在热交换通管6的外部，所述水冷套管8设置在热交换套管7的外部。具体的，通过在阀体1靠近空气快速阀19的一侧设置热交换装置3，能够对流道衬管内的高温空气进行热交换，在本设计中，进气衬管25和出气衬管26内始终充满高温空气，当超高温快速阀在不工作的状态下，通过打开热交换装置3，外部的冷却气体通过空气进口比例调节阀4进入到交换腔9，再由交换腔9通过连通口10进入到热交换通管6，从而通过热交换通管6与流道衬管内的超高温空气进行热交换，将超高温空气通过热交换通管6带出至空气出口比例调节阀17后排出至阀体1外部，从而实现热交换。

进一步的，所述热交换管组5呈三层结构设置，所述热交换管组5包括热交换通管6、热交换套管7和水冷套管8，所述热交换套管7设置在热交换通管6的外表面，所述水冷套管8设置在热交换套管7的外表面，所述热交换套管7与热交换通管6之间形成交换腔9，所述热交换通管6靠近阀体1的一端上设置若干连通口10，所述热交换通管6通过连通口10与交换腔9连通。具体的，水冷套管8与热交换套管7之间形成冷却腔11，所述冷却腔11与水冷腔(图未示)相连通，冷却水进口还可以设置在水冷套管8上，从而将冷却水由冷却腔11导入到水冷腔，对阀体1进行冷却处理的同时，能够对热交换管组5进行降温冷却的处理，防止热交换管组5处的温度过高。

在本设计中，热交换通管6为分段式结构，热交换通管6包括上通管12和下通管13，上通管12与热交换套管7的顶端连接，下通管13与热交换套管7的底端连接，且上通管12与下通管13的内径大小相同，上通管12靠近下通管13的一侧具有细径部14，下通管13的内部靠近上通管12的一侧设置粗径部15，细径部14的外径小于粗径部15的内径，使得细径部14能够伸入到粗径部15内，且粗径部15与下通管13其余部分的内壁之间形成阶梯结构，细径部14在伸入到粗径部15后，与阶梯结构的阶梯面之间存在一定间距，该间距的设置能够方便在热交换通管6受热膨胀后，为热交换通管6提供形变的空间，避免出现热交换通管6靠近阀体1的部分由于没有膨胀空间发生的挤压变形。

进一步的，所述热交换套管7的管壁朝远离热交换套管7的中心位置延伸形成调节管16，所述调节管16贯穿水冷套管8的管壁设置，所述空气进口比例调节阀4设置在调节管16远离热交换套管7的一端，且所述空气进口比例调节阀4通过调节管16与热交换套管79连通，所述热交换装置还包括设置在热交换管组上的空气出口比例调节阀17，所述空气出口比例调节阀17设置在热交换管组5远离阀体1的一端。

具体的，为了进一步降低阀体1表面的温度，从而防止工作人员的烫伤，所述阀体1上还设置水冷夹套(图未示)，所述水冷夹套设置在阀体1的外表面，所述水冷夹套与阀体1的外表面之间形成水冷腔(图未示)，所述水冷腔具有冷却水进口和冷却水出口(图未示)，所述冷却水进口设置在水冷夹套靠近进气流道2的一端，所述冷却水出口设置在水冷夹套靠近出气流道2的一端，外部的冷却水从冷却水进口进入到水冷腔，并逐渐覆盖在阀体1的外表面，对阀体1进行降温处理，经过降温后的冷却水再由冷却水出口排出。

进一步的，将阀体1设置为高温截止阀18和空气快速阀19连接在一起的双联阀结构，使得高温截止阀18和空气快速阀19的流道2相连通，连通的流道2内设置用镍基合金材料制成的流道衬管21，并且流道衬管21上设置双层保温结构20，使得流道衬管21内的空气能够得到有效的保温，减少温度的流失，双层保温结构20为设置在流道衬管21上的流道套管22和保温材料，所述流道套管22设置在流道衬管21的外部，所述流道套管22与流道衬管21之间形成第一保温腔23，所述流道套管22与流道2的内壁之间形成第二保温腔24，所述第一保温腔23和第二保温腔24内均设置保温材料。具体的，在本设计中，保温材料可以是保温棉或者陶瓷纤维棉。通过将高温截止阀和空气快速阀连接形成双联阀结构，并且将两者的流道连通，使阀体内部流通通道的长度大幅减小，从而减小了安装空间的同时，减少了安装生产的成本，通过该设计既降低了实验过程中的温度衰减，又减少了连接法兰的数量，同时也降低了泄漏的风险点的数量；并且在流道内设置双层保温结构，能避免阀体温度过高产生塑性变形导致阀门密封失效，同时，又能阻止热能外泄达到节能的作用，流道双层保温结构在保温的同时，在经受到极端高的温度和压力时，也不会把保温材料从保温腔内吹走，并且保证阀门正常安全工作。

进一步的，流道2内的流道衬管21设置为多段式结构，靠近高温截止阀18一侧的流道衬管21为进气衬管25，靠近空气快速阀19一侧的流道衬管21为出气衬管26，进气衬管25与出气衬管26相连通，且防吹连接结构27设置在出气衬管26和进气衬管25之间，防吹连接结构27的两端对应连接进气衬管25和出气衬管26。具体的，靠近高温截止阀18一侧的进气衬管25和靠近空气快速阀19一侧的出气衬管26均对应设置若干，相邻的进气衬管25之间和相邻的出气衬管26之间均设置防吹连接结构27，所述防吹连接结构27的另一端与出气衬管26相邻的一段出气衬管26衬管连接，并与所述相邻的一端出气衬管26之间形成防吹间隙28，所述进气衬管25上的防吹连接结构27与出气衬管26上的防吹连接结构27相同。具体的，通过设置防吹间隙28，能够为进气衬管25和出气衬管26在长时间的超高温环境下提供可形变的空间，防止两者在紧贴的情况下发生挤压变形；且防吹间隙28还能够对第一保温腔23内的保温材料起到限位作用，由于防吹间隙28与第一保温腔23之间相连通从而形成拐弯结构，使得保温材料不会因为气压过大而被朝向出气衬管26方向吹出。

具体的，流道套管22上还设置过渡连接结构，所述过渡连接结构包括第一过渡连接结构29和第二过渡连接结构30，所述第一过渡连接结构29由进气衬管25靠近出气衬管26的一端朝流道的腔壁倾斜延伸，所述第二过渡连接结构30由出气衬管26靠近进气衬管25的一端朝流道的内壁倾斜延伸，所述第一过渡连接结构29和第二过渡连接结构30均与流道的内壁连接。具体的，过渡连接结构的设置可以释放高温金属流道2直径方向的膨胀量及膨胀应力，过渡连接结构延长了传热距离，即第一过渡连接结构29和第二过渡连接结构30朝向流道2的中心腔壁方向倾斜延伸，从而大大降低了温度损失和阀体1温度。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种具有换热功能的超高温快速阀组，包括阀体，所述阀体内形成流道，所述阀体上设置热交换装置，其特征在于：所述热交换装置的一端伸入阀体与流道连通，所述热交换装置包括空气进口比例调节阀和热交换管组，所述空气进口比例调节阀与热交换管组连通，所述热交换管组的一端伸入阀体与流道连通，所述热交换管组呈多层结构设置，所述热交换管组由内到外依次包括热交换通管、热交换套管和水冷套管，所述热交换套管设置在热交换通管的外部，所述水冷套管设置在热交换套管的外部。

2.根据权利要求1所述的具有换热功能的超高温快速阀组，其特征在于：所述热交换套管和热交换通管之间形成冷却进气腔，所述热交换通管内形成交换腔，所述热交换通管上设置若干通孔，所述通孔的两端对应连通冷却进气腔和交换腔。

3.根据权利要求2所述的具有换热功能的超高温快速阀组，其特征在于：所述热交换通管呈分段式结构设置，所述热交换通管包括上通管和下通管，所述上通管与热交换套管的顶端连接，所述下通管与热交换套管的底端连接，且所述上通管与下通管的内径大小相同，所述上通管靠近下通管的一侧具有细径部，所述下通管的内部靠近上通管的一侧设置粗径部，所述细径部的外径小于粗径部的内径。

4.根据权利要求1所述的具有换热功能的超高温快速阀组，其特征在于：所述热交换套管的管壁朝远离热交换套管的中心位置延伸形成调节管，所述调节管贯穿水冷套管的管壁设置，所述空气进口比例调节阀设置在调节管远离热交换套管的一端，且所述空气进口比例调节阀通过调节管与热交换套管连通，所述空气出口比例调节阀设置在热交换连接管远离阀体的一端。

5.根据权利要求1所述的具有换热功能的超高温快速阀组，其特征在于：所述阀体上还设置水冷夹套，所述水冷夹套与阀体的外表面之间形成水冷腔，所述水冷套管设置在热交换套管的外部，所述水冷套管的一端与水冷腔连通。

6.根据权利要求1所述的具有换热功能的超高温快速阀组，其特征在于：所述阀体包括高温截止阀和空气快速阀，所述高温截止阀和空气快速阀相连通，所述热交换装置设置在空气快速阀一侧，所述阀体的流道内设置流道衬管，所述流道衬管与流道的内壁之间设置双层保温结构。

7.根据权利要求6所述的具有换热功能的超高温快速阀组，其特征在于：所述双层保温结构包括流道套管和保温材料，所述流道套管设置在流道衬管的外部，所述流道套管与流道衬管之间形成第一保温腔，所述流道套管与流道的内壁之间形成第二保温腔，所述第一保温腔和第二保温腔内均设置保温材料。

8.根据权利要求6所述的具有换热功能的超高温快速阀组，其特征在于：所述流道衬管上还设置防吹连接结构，所述防吹连接结构将流道衬管分割为若干小流道衬管，所述相邻的小流道衬管相对的两端与防吹连接结构连接，且所述流道衬管与防吹连接结构之间设置防吹间隙，所述防吹间隙与第一保温腔连通。

9.根据权利要求1所述的具有换热功能的超高温快速阀组，其特征在于：所述流道套管上还设置过渡连接结构，所述过渡连接结构包括第一过渡连接结构和第二过渡连接结构，所述第一过渡连接结构由进气衬管靠近出气衬管的一端朝流道的腔壁倾斜延伸，所述第二过渡连接结构由出气衬管靠近进气衬管的一端朝流道的内壁倾斜延伸，所述第一过渡连接结构和第二过渡连接结构均与流道的内壁连接。

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