CN1514154A - 低温阀装置 - Google Patents

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弗兰克·奥特莱
÷
米歇尔·克拉梅尔
达米安·费热
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让-吕克·帕坦
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Abstract

本发明提供了一种低温阀装置，包括一限定了低温流体流动管道(10)的阀体(1)、一设置在管道中的关闭元件(2)，该关闭元件被连接到一控制杆(3)上用于在一关闭位置和一打开位置之间移动所述关闭元件，以便控制低温流体的流量。所述阀装置还包括一气动执行机构(4)，该执行机构包括一限定了两个室(421，422)的腔室(41)，该腔室包含有与控制杆(3)连接的活塞(42)，所述室供给有控制气体用于将活塞定位在一确定位置。执行机构通过一插入在执行机构(4)和阀体(1)之间的腔室(51)被固定到阀体上，于是将执行机构与阀体进行热量隔离以便将执行机构的温度，和控制气体的温度，保持在一个在阀体温度和环境温度之间的温度。所述腔室(51)处于正压力以便防止从外部的渗透和排出任何可以进入装置的泄露。

Description

低温阀装置
技术领域
本发明涉及用于控制低温流体的流量的阀。本发明还特别涉及制造和实施气动执行机构，该执行机构用控制气体操作以驱动上述阀。
背景技术
使用诸如压缩空气或者氮气的控制流体用于驱动低温阀的气动执行机构与阀体热偏置，该阀体位于所述的低温温度中，于是确保该执行机构的运行温度保持接近环境温度。这样，通过使执行机构保持接近环境温度，可以避免在执行机构中控制气体液化或者在执行机构中形成结晶的任何危险，于是可以使用与在非低温流体中使用的执行机构相同类型的执行机构。
可是，为了减少在执行机构和要被控制到一充分程度的阀体之间的热连接，和为了提供一与控制流量的移动部件的机械连接，常规的解决方案包括在执行机构和阀体之间插入一控制杆，该控制杆被一绝热套所包围。该控制杆必须具有足够的强度以传递控制力，而同时又要具有相对的长度以便确保其具有足够的热阻。该长度通常是米级的。随着控制杆延伸，执行机构本身的高度也延伸。这将导致超过用于非低温阀所需的尺寸的较大尺寸的阀装置。此外，在执行机构的结构体和管道工程的轴线之间的距离能够导致要施加管道工程上的相当大的力，例如，当阀装置被用于放置在振动源、冲击源或者加速源所扰动的环境中。
此外，在现有的系统中，控制杆的位于绝热套外面的部分被暴露坐在周围介质中，如为相关的密封系统。这样导致暴露部分被损坏的危险，必然不利于阀的操作运行。
为了避免这些缺点，可以展望使用直接靠近阀体的低温气动执行机构，可是，为了防止在执行机构中控制气体液化的危险，必需使用下面两个解决方案中的一个或者另一个。
第一个解决方案包括将到阀的气动流体的控制压力限制低于在阀温度的控制流体的饱和压力。例如，当考虑安装在管道上用于在大约111K温度的液化天然气的流动的阀，和该阀被在111K温度下饱和压力为1.55Mpa的干燥的氮气动作，控制压力必须低于该饱和压力值，以便确保氮气在执行机构中不会液化。这些限制是明显不利的，因为其在执行机构的作用表面的面积上具有直接的效果，于是增加了其尺寸、其质量和其花费。
第二解决方案包括在气动流体中的流体为液化温度正好低于阀体的温度的流体，以便避免在执行机构中的控制气体的液化。在最通常的低温应用中，唯一的方案是要求使用相对较贵的、在一些情形下危险的诸如氦、氢或者氖等气体。该方案于是将其应用范围限制为减少质量和容积的要求比减少花费的要求重要的情况，例如在太空中的情况。
此外，当使用靠近阀体的气动执行机构时，在执行机构和阀体之间或者在它们之一与外部环境之间会出现控制气体泄露和低温流体泄露的问题。因为执行机构靠近阀体，低温流体会渗透到执行机构中。这样的渗透会导致在执行机构内部的温度的下降和导致在控制流体和低温流体之间的执行机构的内部出现不希望的混合物。类似的是，会出现在执行机构中使用的气动流体的一部分会渗透到阀体中并与低温流体混合的危险。这样的低温流体被控制流体的污染是当然不希望出现的。最后，在装置内部控制流体和/或者低温流体出现扩散(即泄露)的情况下，流体可以在其中流动并逃逸到外部，这在特定环境中是非常危险的，例如在容易爆炸的环境下。
发明内容
本发明寻求解决上述的缺陷并提供一种气动致动的低温阀，该低温阀形成紧凑的组件并减少了制造和运行费用。
通过提供一种低温阀装置来实现上述目的，该低温阀装置包括一限定了低温流体流动管道的阀体、一设置在管道中的关闭元件，该关闭元件被连接到一控制杆上用于在一关闭位置和一打开位置之间移动所述关闭元件，以便控制低温流体的流量，在关闭位置该关闭元件关闭管道，在打开位置低温流体自由地沿着管道流动，所述阀装置还包括一气动执行机构，该执行机构包括一限定了两个室的腔室，该腔室包含有与控制杆连接的活塞，所述室供给有控制气体用于将活塞定位在关闭元件的关闭位置和打开位置之间的任一位置。执行机构通过一腔室被固定到阀体上，该腔室一相对于周围压力处于正压力以便将执行机构的温度保持在一个在阀体温度和环境温度之间的中间温度上，以便将装置的内部整体地与周围环境隔离。
可以使用一控制气体，该控制气体的饱和温度或者临界温度基本上等于或者大于在管道中的低温流体的温度，并且在这样作的同时限制在执行机构和阀体之间的偏移。具体来说，因为由插入到执行机构和阀体之间的中间腔室所提供的热量隔离，可以将执行机构的温度保持在一消除在执行机构内部出现气体液化的危险的水平。特别是，如果控制气体的温度被保持高于其临界温度，于是控制气体的压力能够被升高到希望值，于是使执行机构的尺寸减少到有意义的程度。
设置在执行机构和阀体之间的中间腔室构成了一封闭容积，可以使阀体与任何控制气体的泄露隔绝，以及相反地使执行机构与任何低温气体的泄露相隔绝。为此目的，该腔室可以具有可选择地与一用于回收泄露的装置相连的开口，如果没有危险(污染、爆炸...)，该开口在阀装置的附近敞开，或者其被连接到一用于将泄露输送到不敏感的或者安全的区域的管道。此外，泄露回收装置可以连接到用于测量流量或者用于分析气体的化学组分的装置上，以便探测阀和/或执行机构的任何故障。
在中间腔室的任一侧上还可以设置两个开口以便使一中性流体扫过所述腔室，其有助于通过对流提供热量隔离。于是可以避免在泄露进入中间腔室的情况下的过大的压力。
根据本发明的一个特征，该中间腔室包括绝热隔离片，以便加强在执行机构和阀体之间的热量隔离。
根据本发明的一个特征，所述执行机构包括在其外部表面的装置用于增加热量的流入
根据本发明的另外的特征，所述执行机构包括在其外部表面上的绝热材料以限制在执行机构和外部之间的热交换。
在本发明的第一实施例中，所述气动执行机构是线性执行机构类型，用于致动具有阀元件形式的关闭元件，所述执行机构的活塞具有通过连接装置连接到控制杆上的杆，用于将线性运动传递到连接到阀元件上的控制杆上，以便在关闭位置和打开位置之间移动该阀元件，在关闭位置阀元件与设置在管道中的座接触，在打开位置阀元件被垂直升高到离开所述座一距离。
在这个情况下，该阀装置还包括插入在控制杆和在连接装置附件的活塞杆之间的绝热隔离片，用于减少在执行机构和关闭元件(在该情况下为阀元件)之间的热交换。
在本发明的第二实施例中，所述气动执行机构是枢转执行机构类型，用于致动具有蝶形或者塞形元件形式的枢转关闭元件，所述活塞通过曲柄连接到控制杆上，用于将枢转运动传递到连接到蝶形元件上的控制杆上，以便将该蝶形元件在关闭位置和打开位置之间枢转。
在该情况下，阀装置还包括插入在控制杆和曲柄之间的绝热隔离片，以及另外的插入在控制杆和蝶形元件之间的绝热隔离片，用于减少在执行机构和关闭元件之间的热交换
关闭元件(阀元件或者蝶形元件)的热量隔离被用于避免在关闭元件和执行机构活塞之间的直接导热路径。
另外，活塞还包括第一和第二绝热隔离片，它们分别设置在曲柄和活塞之间的连接点的任一侧上，以减少在执行机构和关闭元件之间的热交换。曲柄由绝热材料制成。
根据本发明的一个特征，所述执行机构还包括控制气体输送回路，所述输送回路与执行机构或者阀体形成热交换器，以便避免在控制气体射入执行机构时出现控制气体的压力突然下降。
控制气体可以是由特定气源输送的气体或者直接从在阀管道中流动的流体获取，例如可以是在液化天然气装置中。在这个情况下，阀装置具有获取低温流体的管，该管被连接在管道和用于腔室的控制气体输送开口之间，所述管道包括用于蒸发已经获取得低温流体的装置，和用于重新射入控制气体的另一个管，该管被连接用于腔室的控制气体开出开口和管道之间，所述另一个管包括用于冷凝所述排出气体的装置。
在执行机构中使用的所述控制气体干燥的氮气或者干燥的空气。
附图说明
本发明的其他特征和优点可以从下面的本发明的具体实施例的描述中以及通过参考附图得到明显的说明，上述实施例并不作为限制性的例子。
图1A是在关闭位置中的气动动作的阀的第一实施例的截面视图；
图1B是在打开位置中的气动动作的阀的第一实施例的截面视图；
图2是图1A所示的阀的部分的变型的截面视图；
图3是根据本发明的气动动作阀的第二实施例的透视图；以及
图4是图3阀在面III上的截面中的平面视图。
具体实施方式
在本发明的第一实施例中，图1A显示了一阀装置，该阀装置包括由管道10构成的阀体1，以及固定在管道的上部分上的壳体30，低温流体在管道10中流动。管道10包括由一阀元件2分隔开的上游部分12和下游部分13。阀元件2被连接到一控制杆3上，该控制杆3在引导支撑35和36中垂直滑动以在一关闭位置和一打开位置之间移动阀元件2，在该关闭位置阀元件抵靠在形成在管道上的座11上，在该打开位置阀元件被垂直抬高到该座的上方(图1B)。这将使低温流体沿着要被控制的管道流动。
为了将控制运动传递到控制杆3上，阀装置包括气动执行机构4。该执行机构4由壳体40形成，该壳体限定了一个在其中活塞42可运动的腔室41。
活塞42在腔室41中限定了一密封的“边界”以限定两个室42 1和422，所述室的容积作为活塞位置的函数是可变的。为了控制活塞的移动，腔室41具有两个分别在腔室的每一侧上形成的开口410和411，以使控制气体能够被引入从腔室41的每个室或者从其中逃逸出。为了这个目的，每个开口410，411被连接到例如电磁阀上，用于有选择地考虑用控制气体填充或者排空腔室容积。根据具体来说，开口410分别与两个的电磁阀18和19相配合以连接到管道Pin用于在压力下输送控制气体和连接到管道Pout用于排出控制气体。类似的是，开口411分别与两个的电磁阀16和17相配合以连接到管道Pin用于输送压力控制气体和连接到管道Pout用于排出控制气体。
所述阀通过控制电磁阀16到19而被控制。在图1A中，阀沿着关闭方向(箭头F)被致动，即阀元件2朝向座11下降以减少沿着管道10的流体的流动。通过打开电磁阀18和17来执行这个操作，使腔室41的室421通过电磁阀18在压力下填充控制气体，以及使在室422中的控制气体压力通过电磁阀17被释放。
为了在打开方向致动该阀，如图1B所示(箭头O)，其有能力转换施加到电磁阀的打开和关闭命令。于是，电磁阀17和18被关闭，同时电磁阀16和19被打开，以便首先将控制压力输送到室422和然后排空室421，于是使活塞42朝向腔室41的顶部移动和提升阀元件2离开座11。
可以观察到的是，通过使用电磁阀或者任何相当的装置调整在每个室421和422中的压力，能够获得在所述关闭位置和打开位置之间的任意中间位置。通过适当地控制电磁阀，可以将活塞定位在关闭和打开位置之间的任意位置以便调整流体流量。
活塞42具有垂直地穿过引导支撑45的杆43，所述杆43基本上沿着阀控制杆3的轴线向阀体1延伸。活塞杆43的自由端通过以连接装置44被连接到控制杆3的端部上，该连接装置44容纳在一垂直于阀的轴线的平面中的两个移动运动和两个旋转运动。
用于控制执行机构的气动流体可以是由特定气源输送的气体或者直接从在阀管道中流动的流体获取，例如可以是在液化天然气装置中。在这个情况下，如图1A所示，阀装置具有第一分支管60，该管获取一些在阀上游的管道10流动的流体。在电磁阀61的控制下，流体被分流。因为流体具有液体的形式，部分被获取的流体穿过一蒸发器62，以便将该液体在通过电磁阀16或者18被射入腔室41(Pin)之前转换为气态。通过蒸发，流体的压力升高不群能够被用作控制气体。相反的是，在另一侧(Pout)，被排出的气体通过第二分支管63被再次射入阀下游的管道10。通过电磁阀64来控制该流动，该电磁阀64具有设置在其上游的冷凝器65，用于将气体在重新射入其中之前转变为液态。通过示例，对于在11K温度和最大10bar压力下在管道中流动的液化天然气流体，可以将一控制气体供给到执行机构，该执行机构被保持在一个高于甲烷的临界温度的温度上，该控制气体通过蒸发能够达到80bar的压力。
为了获得一紧凑的气动动作的低温阀装置，必须不仅能够控制在阀体和执行机构之间发生的热交换的量，而且能够控制在装置内部的流体的绝热，以及装置相对于外部输入的绝热。如果执行机构温度下降到一低于饱和温度(对于给定压力)或者所使用的控制气体的临界温度的低温温度，那么存在在执行机构内部气体的冷凝和液化的危险，这将会扰乱执行机构的运行。此外，必须防止控制气体从执行机构的任何泄漏以及相反地任何低温流体到执行机构的泄漏。进入执行机构的低温流体将导致控制气体的温度下降。
为此目的，本发明的阀装置包括由壳体50形成的中间腔室51。图1A和1B显示了具有这样的腔室的阀装置。腔室51被插入在执行机构的壳体40和阀体的壳体30之间，以便将这两个元件热量隔离。于是，因为在执行机构和外部之间的热交换，执行机构被保持在一个在阀体温度和环境温度之间的中间温度，该中间温度高于用于控制执行机构的气体的饱和温度或者临界温度。
腔室51或者通过泄漏到其中的控制气体和/或低温流体，或者通过连接到腔室的外部供给装置(未示出)被保持在压力下。该正压力从外部环境中保护该装置，特别用于防止任何渗透到其中的湿气的目的。
第一密封件26可以设置在中间腔室51和阀体的壳体30之间，和第二密封件48可以设置在腔室51和活塞腔室41的壳体40之间。
腔室51还具有一可选择地被连接到一泄漏回收装置53上的开口52，该泄漏回收装置防止诸如通过小孔泄漏空气，具有一止回阀，其用于减轻在腔室中的任何正压力的故障。于是能够避免在出现泄漏的情况中的过大压力。当外部环境不敏感或者不会出现任何危险的情况(例如污染或者爆炸的危险)，当面对控制气体和/或低温流体的泄漏，开口52或者泄漏回收装置53能够在阀装置的附近敞开。否则，开口或者泄漏回收装置应当被连接到一用于将泄漏输送到不敏感或者不危险的区域的管道。此外，可以将泄漏回收装置连接到一用于测量流量或者分析气体的化学组分的装置，以便探测阀或者执行机构的任何故障，或者两者都是。
于是，通过这个安装在阀体和执行机构之间的中间腔室，在执行机构中流动的流体与在阀中流动的流体相互隔离，这可以将泄漏输送出装置。
在中间腔室的变型的实施例中，如图2所示，该腔室可以具有两个开口54和55。在这个实施例中，可以用中性流体扫过该腔室，该中性流体具有小的正压力和环境温度。这将不但能够防止流体在执行机构中分别地流动，而且能够使扫过的中性流体在阀和执行机构之间产生强制对流，从而增强在它们之间的热量隔离。
中间腔室51还包括绝热隔离片5。绝热隔离片5能够使在执行机构和阀体之间隔离的热量增加。在给定使用条件(低温流体的温度、控制气体的饱和温度或者临碣温度、热量泄漏...)下，隔离片的厚度和材料作为希望获取的热量隔离的函数被确定。
一附加绝热隔离片7还可以设置控制杆3和在连接装置44中的活塞杆43之间。
根据环境，执行机构的外侧壁可以在装置6中被覆盖用于增加在执行机构和诸如肋片、散热器等类似装置的外侧之间的热交换，或者可以相反地被覆盖在绝热层8中，用于限制与执行机构的热交换，以便防止产生结霜。
于是，通过在阀体和执行机构之间的热量隔离，可以明显地减少在阀元件和执行机构之间的控制杆的长度，因为执行机构可以靠近阀体，忽略中间腔室所需的厚度。
这个热量隔离使得可以利用在执行机构和外部之间的热交换和在执行机构和阀体之间的热交换的有利之处，以便将执行机构的温度保持在一确定的范围。执行机构的温度范围可以作为中间腔室的高度的函数和/或根据环境、根据隔离片5和附加隔离片7的效力，进行调整。最后，被分别用于增加或者减少在执行机构和外部之间的热交换的装置6或者绝热层8的效力能够有助于调整执行机构的温度范围。
通过非限制性的例子，对安装在其中流动有大约111K温度的液化天然气的流路中的低温阀给予考虑，其希望用干燥的氮气控制。如果执行机构温度接近阀体的温度，则控制压力必须被限制到1.5Mpa，以避免氮气液化。
与此相比，如果具有中间腔室51，则可以将执行机构的温度保持高于氮气的临界温度，该值为126K。于是，无论任何控制压力，可以防止氮气液化。与现有技术的执行机构设置在与阀的距离一距离处的方案相比，阀和执行机构组件的尺寸和重量可以明显被减少。这样，在本发明中，执行机构可以是低温的，即其能够通过腔室51直接靠近阀被放置，于是可以明显地减少阀控制杆的长度。此外，执行机构可以通过使用高的控制压力而被紧凑制造，因为控制压力再也没有控制气体液化的危险的限制。
图3显示了本发明的第二实施例，该实施例应用到具有旋转关闭元件、诸如蝶形阀的类型的阀装置。该阀装置包括限定了一管道部分110的阀体101，用于在低温流体流动回路中的连接。在管道部分110设置有关闭元件或者蝶形元件102。蝶形元件102的尺寸基本上等于管道110的内侧直径以便在关闭位置关闭管道。在管道110中的流体流量作为蝶形元件被打开程度的函数而被控制。
为了能够在关闭位置和打开位置移动蝶形元件102，其被连接到控制杆103上，该控制杆103将枢转运动传递到蝶形元件，于是限定了蝶形元件的枢转轴线。
为了驱动控制杆枢转以控制蝶形元件102，以气动执行机构104靠近阀体101设置。执行机构104由以圆柱体109形成，该圆柱体109限定了以腔室141，一活塞142在该腔室中移动。
如图4所示，活塞142将腔室141分隔为两个室1421和1422，所述室的容积作为活塞位置的函数是可变的。在与用于上述的阀装置相同的方式中，活塞的运动被排出和/或者进入室1421和1422的控制气体压力所控制。为此，腔室141具有两个分别在腔室的每一侧上形成的开口1410和1411，以使控制气体能够被引入从腔室141的每个室或者从其中逃逸出。每个开口1410，1411被连接到一对电磁阀118&119、116&117上，用于有选择地将所述室的所述部分与加压的控制气体供给道Pin或者控制气体排放管道Pout相连通。
所述阀通过控制电磁阀116到119而被控制，于是用于确定蝶形元件在管道中打开的角度，以便控制流体的流量。在执行机构的中央部分的每一侧上，在活塞和体109的内侧壁之间具有衬垫111和112，以便防止在室1421和1422之间的泄漏。
用于控制执行机构的气动流体可以是由特定气源输送的气体或者直接从在阀管道中流动的流体获取，例如可以是在液化天然气装置中。在这个情况下，参考如图1A所示的阀装置的用于获取或者再射入流体的系统(蒸发器、冷凝器、电磁阀)能够以与这里所描述的阀装置系统的方式实施。
活塞142的运动通过通过曲柄103A被传递给蝶形元件102的控制杆103，该曲柄103A用于将活塞的移动运动转换为控制杆的枢转运动。为此目的，曲柄103A的端部能够设置有元件115，该元件115在壳体120中移动以便跟踪活塞的移动和将枢转运动传递给在其相反端部的控制杆。
为了将执行机构104和阀体101热量隔离，由壳体150形成的中间腔室151被插入在执行机构和阀(图3)之间的接触区域之中，如在图1A、1B和图2中所示的阀装置的情况。于是，因为在执行机构和外部之间的热交换，执行机构被保持在一个在阀体温度和环境温度之间的温度。如上所述，腔室151被保持在正压力。类似的是，还可以具有可选择地与输送管道连通的开口和防泄漏装置。可以选择的是，可以用与说明所述相同的方式，用中性流体扫过该腔室151，于是在阀和执行机构之间产生强制对流。
在执行机构和外部之间的热交换可以通过放置在腔室151中的绝热材料隔离片105进行限制。
通过增加几毫米的绝热片的厚度，其对整体的尺寸具有小的不利影响，可以将执行机构的温度增加到扩展在活塞142和腔室141之间密封衬垫111和112中适合使用的材料的范围的水平。隔离片的厚度可以使在执行机构和阀体之间的热量所追随的路径长度增加，于是减少热量从执行机构到阀体的流入。
如果需要，在执行机构和阀体之间的绝热隔离片105能够通过增加一个或者多个的绝热隔离片而被加固，诸如插入在执行机构和阀体之间的接触区域的隔离片106、插入在控制杆103和蝶形元件102之间的隔离片107A、和/或插入到曲柄103A和控制杆103之间的隔离片107B，从而减少在执行机构和蝶形元件102之间的热交换。
在执行机构和外部之间的热交换还可以在执行机构的外部表面上防止绝热材料108而进一步被限制。可替换的是，如在图1A所示的第一实施例的执行机构4，在执行机构上可以设置诸如散热器或者肋片的装置，以便增加热量的流入。
如图3和图4所示，活塞142可以装配有绝热隔离片142，该隔离片142被设置在位于活塞和曲柄103A之间的机械连接的任一侧上。
如果需要，曲柄103A还可以由绝热材料制成。
此外，任何希望将喷射气体的温度升高到执行机构的温度，可以使所述气体经过与执行机构或者阀体相接触的热交换器。在图3中，两个卷绕式热交换器123和124被分别围绕执行机构体104设置，以便控制气体在进入执行机构之前被进一步冷却。
这些热交换器被用作避免由于控制气体在喷射入腔室中时基于喷射温度下降而产生的压力下降。这样的热交换器也可以与图1A和1B所示的阀装置的执行机构4被使用。
于是，本发明可以使用诸如氮气或者干燥空气的气体用于气动地控制在低温下工作的阀，而不需要将执行机构放置在距离阀体有一距离的位置上。该解决方案特别有利地适用于这样类型的应用，这种类型的气体已经可以获得，如在大多数的用于传输、储存、或者液化气体的应用的情况，干燥的氮气被需要清洗设备或者使设备惰性。
例如，可以考虑液化天然气装置，其中气体的标准沸腾温度为111K。对于氮气，该温度对应于1.55Mpa的饱和压力。如果执行机构在液化天然气的该温度与阀体非直接热接触，用于控制气体的限制压力高于在执行机构中开始液化的压力。这个压力限制对执行机构的设计上具有直接的影响，因为其需要现有充气面积足够大以使其能够传递驱动阀的关闭元件所需的力，以及导致执行机构的尺寸变大。
可是，如果根据本发明，执行机构被保持在一个高于126.2K的温度，其是氮的临界温度，于是没有在执行机构中的控制气体冷凝的危险，因为无论所使用的控制压力，气体处于超临界状态。这将使当执行机构直接与阀体热接触时控制压力的值升高到正好高于限制压力。于是，可以显著地减少执行机构的质量和尺寸，同时仍然在阀的关闭元件上产生相同的力。
上述本发明的阀装置的另一方面在于装置的所有元件，即阀体、执行机构以及适合的中间腔室，被封闭在壳体之中，该壳体形成一个相对于外部防泄露的单元。这个在装置和外部介质之间的防止泄露意味着在装置中的流体不会被泄露。当该装置涉及诸如天然气的易爆和易燃的气体时，例如，本发明的阀装置能够被靠近其它设备放置，而不会有失火的危险。此外，因为在阀装置内部和外部之间的防止泄露，该阀可以被放置或者浸入腐蚀性或者其它环境中，而不会产生装置运行的危险。此外，可以通过静态的密封提供上述防泄露功能，借此与依靠动态密封的系统相比进一步增加了装置的可靠性。
除了可以应用液化天然气，本发明还可以应用其它诸如氮或者氧的其它低温流体。

Claims (20)

1.一种低温阀装置，包括一限定了低温流体流动管道(10)的阀体(1)、一设置在管道中的关闭元件(2)，该关闭元件被连接到一控制杆(3)上用于在一关闭位置和一打开位置之间移动所述关闭元件，以便控制低温流体的流量，在关闭位置该关闭元件关闭管道(10)，在打开位置低温流体自由地沿着管道流动，其特征在于，所述阀装置还包括一气动执行机构(4)，该执行机构包括一限定了两个室(421，422)的腔室(41)，该腔室包含有与控制杆(3)连接的活塞(42)，所述室供给有控制气体用于将活塞定位在关闭元件的关闭位置和打开位置之间的任一位置，和一相对于周围压力处于正压力的中间腔室(51)并且以这样的方式被设置在执行机构(4)和阀体(1)之间，以便所述执行机构与所述阀体热量隔离并且将执行机构与周围环境隔离。
2.如权利要求1所述的阀装置，其特征在于，该中间腔室(51)包括绝热隔离片(5)。
3.如权利要求1或2所述的阀装置，其特征在于，该控制杆(3)还包括绝热隔离片(7)，用于将所述关闭元件与活塞热量隔离。
4.如权利要求1到3之一所述的阀装置，其特征在于，所述执行机构、中间腔室和阀体分别包括有壳体(40；50；30)，所述壳体以防泄露的方式被相互连接以将控制气体和低温流体限定在所述装置的内部。
5.如权利要求1到4之一所述的阀装置，其特征在于，该中间腔室(51)包括有连接到一泄露回收装置(53)上的开口(52)。
6.如权利要求5所述的阀装置，其特征在于，所述泄露回收装置被连接到用于测量阀或者执行机构的故障的测量装置。
7.如权利要求1到4之一所述的阀装置，其特征在于，所述中间腔室包括第一和第二开口(54，55)以使一扫流流体流过所述腔室。
8.如权利要求1到7之一所述的阀装置，其特征在于，所述执行机构包括在其外部表面的装置(6)用于增加热量的流入
9.如权利要求1到7之一所述的阀装置，其特征在于，所述执行机构包括在其外部表面上的绝热材料(8)以限制在执行机构和外部之间的热交换。
10.如权利要求1到9之一所述的阀装置，其特征在于，所述气动执行机构是线性执行机构类型，用于致动具有阀元件形式的关闭元件(2)，所述执行机构的活塞(42)具有通过连接装置(44)连接到控制杆(3)上的杆(43)，用于将线性运动传递到连接到阀元件上的控制杆上，以便在关闭位置和打开位置之间移动该阀元件，在关闭位置阀元件与设置在管道(10)中的座(11)接触，在打开位置阀元件被垂直升高到离开所述座一距离。
11.如权利要求1到9之一所述的阀装置，其特征在于，所述气动执行机构(104)是枢转执行机构类型，用于致动具有蝶形元件形式的枢转关闭元件(102)，所述活塞(142)通过曲柄(103A)连接到控制杆(103)上，用于将枢转运动传递到连接到蝶形元件上的控制杆上，以便将该蝶形元件定位在关闭位置和打开位置之间的任一位置。
12.如权利要求11所述的阀装置，其特征在于，还包括插入在控制杆(103)和曲柄(103A)之间的绝热隔离片(107B)，用于减少在执行机构和枢转关闭元件(102)之间的热交换。
13.如权利要求11或12所述的阀装置，其特征在于，还包括插入在控制杆(103)和枢转关闭元件(102)之间的绝热隔离片(107A)，用于减少在执行机构和关闭元件(102)之间的热交换。
14.如权利要求11到13之一所述的阀装置，其特征在于，活塞(142)还包括第一和第二绝热隔离片，它们分别设置在曲柄(103A)和活塞之间的连接点的任一侧上，以减少在执行机构和关闭元件之间的热交换。
15.如权利要求11到14之一所述的阀装置，其特征在于，所述曲柄(103A)由绝热材料制成。
16.如权利要求11到15之一所述的阀装置，其特征在于，所述执行机构还包括第一和第二控制气体输送回路，所述输送回路与执行机构(104)或者阀体(101)形成热交换器(123，124)。
17.如权利要求11到16之一所述的阀装置，其特征在于，还包括用于获取低温流体的管(60)，该管被连接在管道(10)和用于腔室的控制气体输送开口(410)之间，所述管道(60)包括用于蒸发已经获取得低温流体的装置(62)，和用于重新射入控制气体的管(63)，该管被连接用于腔室的控制气体开出开口(411)和管道之间，所述管(63)包括用于冷凝所述排出气体的装置(65)。
18.如权利要求11到17之一所述的阀装置，其特征在于，控制气体具有一饱和温度或者临界温度，该温度基本上等于或者大于在管道中的低温流体的温度。
19.如权利要求18所述的阀装置，其特征在于，在执行机构中使用的所述控制气体干燥的氮气。
20.如权利要求18所述的阀装置，其特征在于，在执行机构中使用的所述控制气体干燥的空气。
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