一种低温高压阀门

技术领域

本发明涉及流量控制阀领域，尤其涉及一种低温高压阀门。

背景技术

低温高压阀一般应用于低温介质的高压管路中，例如低温高压阀应用到压缩天然气加气站和液氢、低温高压氢加氢站的低温高压管路中，对低温高压介质起到有效的接通和切断、调节的作用，同时能够提高密封的效果，防止外漏的发生。目前的低温高压阀的阀盖和阀体之间的密封普遍采用四氟填料和O型橡胶密封圈的复合密封结构，但实际中因为填料部位很难保证在0℃以上，甚至受低温介质的影响，会失去常温下的弹性和密封性能，容易造成介质泄漏。当上述阀门应用在真空绝热冷箱内部时，特别针对分子质量较小的低温气体，比如氢、氦等工质，对于其密封性、漏热性能要求更高，要求阀门的内漏及外漏等级高，原有的技术方案往往满足不了要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温高压阀门，其旨在解决现有低温高压阀门现有的低温高压阀门难以满足低漏热、低漏率的需求的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

一种低温高压阀门，包括阀座、阀芯组件、与所述阀芯组件同轴设置并能够轴向移动的阀杆、与所述阀杆同轴设置的阀门外管和用于安装在冷箱外壁的法兰，所述阀座设置有入口和出口，所述阀芯组件活动安装在所述入口处，所述阀门外管安装在所述阀座远离所述入口的一端，所述阀杆穿过所述阀门外管与所述阀芯组件连接，且所述阀杆轴向移动带动所述阀芯组件轴向移动使所述入口打开或关闭，所述阀杆靠近所述阀座处安装有截止件，所述法兰安装在所述阀门外管远离所述阀座的一端，且所述法兰远离所述阀座的一端与所述阀杆之间设置有阀杆密封件，所述阀杆、所述阀门外管、所述阀杆密封件和所述截止件之间形成有低温绝热层。

优选地，所述低温高压阀门还包括压紧组件，所述压紧组件包括用于压紧所述阀杆密封件在所述法兰上的压紧件和用于固定所述压紧件的压紧螺母，所述压紧螺母与所述法兰螺纹连接。

优选地，所述阀芯组件靠近所述入口一端为变径端，所述变径端由内至外直径逐渐变小。

优选地，所述阀芯组件包括第一阀芯件、与所述第一阀芯件同轴设置的第二阀芯件、球状件和弹性件，所述第一阀芯件套设在所述阀杆靠近入口的一端，所述弹性件轴向压缩在所述第一阀芯件与所述阀杆之间，所述第二阀芯件凹陷形成有安装槽，所述阀杆延伸至所述安装槽内，且所述第一阀芯件与所述第二法阀芯件连接，所述球状件设置在所述阀杆和所述第二阀芯件之间。

优选地，所述第一阀芯件与所述阀杆螺纹连接，所述第一阀芯件与所述第二阀芯件螺纹连接。

优选地，所述低温高压阀门还包括安装在所述入口处的入口管和安装在所述出口处的出口管，所述入口管与所述阀座密封连接，所述出口管与所述阀座密封连接。

优选地，所述第二阀芯件包括所述第一子阀芯件和所述第二子阀芯件，所述第一子阀芯件靠近所述阀杆的一端凹陷形成有所述安装槽，且所述第一子阀芯件远离所述阀杆的一端延伸有第一凸起部和第二凸起部，所述第一凸起部设置在所述第二凸起部的外侧，且所述第一凸起部与所述第二凸起部之间形成有密封槽，所述密封槽设置有阀芯密封件，所述第二子阀芯件与所述第二凸起部连接，并把所述阀芯密封件压紧在所述密封槽内。

优选地，所述第一凸起部的高度大于所述阀芯密封件的高度，所述入口管凸设有第三凸起部，所述第三凸起部用于与所述阀芯密封件抵接。

优选地，所述第二子阀芯件与所述第二凸起部螺纹连接。

优选地，所述低温高压阀门还包括隔热片，所述隔热片通过满焊的方式固定在所述阀门外管上。

本发明提供的低温高压阀门具有以下优点：

第一，本发明的低温高压阀门的法兰固定在冷箱外壁，使得法兰以下的部分均位于冷箱内部，减少阀门的漏热，并且将阀杆密封件设置在法兰远离外管的一端，以及通过在阀杆、阀门外管、阀杆密封件和截止件之间形成低温绝热层来降低低温高压阀门的漏热，从而降低低温介质对阀杆密封件的影响，使得阀杆密封件能够有效实现密封，从而能够降低低温高压阀门的泄漏率。

第二，本发明的低温高压阀门易于操作、便于安装，可广泛应用在低温冷箱上。

第三，本发明的阀杆和阀芯组件可以直接从冷箱内部取出，方便阀门维修。

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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的低温高压阀门的结构示意图；

图2是图1中沿A-A线的剖面图；

图3是图2中B的放大图。

附图标号说明：

10、阀座；11、入口；12、出口；20、阀芯组件；21、第一阀芯件；22、第二阀芯件；221、安装槽；222、第一子阀芯件；223、第二子阀芯件；224、第一凸起部；225、第二凸起部；226、密封槽；23、球状件；24、弹性件；25、凹槽；26、阀芯密封垫；30、阀杆；40、阀门外管；50、法兰；60、截止件；70、阀杆密封件；80、低温绝热层；90、压紧组件；91、压紧件；92、压紧螺母；100、入口管；101、第三凸起部；110、出口管；120、隔热片。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图3所示，本发明实施例的低温高压阀门包括阀座10、阀芯组件20、与阀芯组件20同轴设置并能够轴向移动的阀杆30、与阀杆30同轴设置的阀门外管40和用于安装在冷箱外壁的法兰50，阀座10设置有入口11和出口12，阀芯组件20活动安装在入口11处，阀门外管40安装在阀座10远离入口11的一端，阀杆30穿过阀门外管40与阀芯组件20连接，且阀杆30轴向移动带动阀芯组件20轴向移动使入口11打开或关闭，阀杆30靠近阀座10处安装有截止件60，法兰50安装在阀门外管40远离阀座10的一端，且法兰50远离阀座10的一端与阀杆30之间设置有阀杆密封件70，阀杆30、阀门外管40、阀杆密封件70和截止件60之间形成有低温绝热层80。

可选地，入口11设置在阀座10底部，出口12设置在阀座10侧面。

可选地，截止件60为螺母，阀杆30与螺母螺纹连接，连接方式简单可靠，且便于装卸。

可选地，低温绝热层80能够防止存在气体，产生对流，增加漏热的现象发生，低温绝热层80的材料采用能够耐低温的且低漏热的G10材料、聚四氟乙烯、聚散氟乙烯、聚氨酯硬质泡沫材料。

可选地，法兰50与阀门外管40焊接，减少漏热。

可以理解地，阀杆30可以通过气动机构或电动机构控制其轴向移动，也可以通过手动控制其轴向移动。

可以理解地，为了降低轴向漏热，阀门外管40和阀芯组件20的整体长度在500mm以上，即法兰50和冷箱的安装表面到阀座10的出口12的轴线的距离大于等于500mm。

本发明实施例的低温高压阀门具有以下优点：

第一，低温高压阀门的法兰50固定在冷箱外壁，使得法兰50以下的部分均位于冷箱内部，减少阀门的漏热，并且将阀杆密封件70设置在法兰50远离外管的一端，以及通过在阀杆30、阀门外管40、阀杆密封件70和截止件60之间形成的低温绝热层80来降低低温高压阀门的漏热，从而降低低温介质对阀杆密封件70的影响，使得阀杆密封件70能够有效实现密封，从而能够降低低温高压阀门的泄漏率。

第二，本发明实施例的低温高压阀门易于操作、便于安装，可广泛应用在低温冷箱上。

第三，本发明实施例的阀杆30和阀芯组件20可以直接从冷箱内部取出，方便阀门维修。

在一实施例中，低温高压阀门还包括压紧组件90，压紧组件90包括用于压紧阀杆密封件70在法兰50上的压紧件91和用于固定压紧件91的压紧螺母92，压紧螺母92与法兰50螺纹连接，通过设置压紧组件90实现阀杆密封件70的定位，快捷便利，且便于更换阀杆密封件70。

可以理解地，阀杆密封件70也可以通过其他方式定位，例如，在法兰50内侧壁设置密封件凹槽，阀杆密封件70安装在密封件凹槽内。

在一实施例中，阀芯组件20靠近入口11一端为变径端，变径端由内至外直径逐渐变小，通过控制阀杆30轴向移动来控制阀芯组件20的轴向运动从而控制阀芯组件20与阀座10之间的流通面积，达到调节流量、压力等热工参数的目的。

在一实施例中，阀芯组件20包括第一阀芯件21、与第一阀芯件21同轴设置的第二阀芯件22、球状件23和弹性件24，第一阀芯件21套设在阀杆30靠近入口11的一端，弹性件24轴向压缩在第一阀芯件21与阀杆30之间，第二阀芯件22凹陷形成有安装槽221，阀杆30延伸至安装槽221内，且第一阀芯件21与第二法阀芯件连接，球状件23设置在阀杆30和第二阀芯件22之间，通过在阀杆30与阀芯组件20之间设置弹性件24和球状件23，使得阀杆30与阀芯组件20之间具有一定的调整位置，能够防止低温高压阀门由于应力变形而造成阀杆30和阀门外管40不同轴、阀芯组件20卡塞的问题。

具体地，阀杆30面向第二阀芯件22的端面和第二阀芯件22面向阀杆30的端面均设置有与球状件23适配的凹槽25，球状件23放置在凹槽25内。

可选地，球状件23为钢球。

进一步地，第一阀芯件21与阀杆30通过螺纹连接压紧压缩弹性件24，实现弹性件24的定位与预紧，并且第一阀芯件21与阀杆30可拆卸，有利于后期维护。

可选地，第一阀芯件21与第二阀芯件22螺纹连接，连接方式简单可靠，并且第一阀芯件21与第二阀芯件22可拆卸，有利于后期维护。

在一实施例中，低温高压阀门还包括安装在入口11处的入口管100和安装在出口12处的出口管110，入口管100与阀座10密封连接，出口管110与阀座10密封连接，通过设置入口管100和出口管110以便于低温高压阀门与外部管道连接。

进一步地，为了提高密封性能，保证低温流体流动过程中的密封性要求，入口管100与阀座10焊接，出口管110与阀座10焊接。

进一步地，第二阀芯件22包括第一子阀芯件222和第二子阀芯件223，第一子阀芯件222靠近阀杆30的一端凹陷形成有上述安装槽221，且第一子阀芯件222远离阀杆30的一端延伸有第一凸起部224和第二凸起部225，第一凸起部224设置在第二凸起部225的外侧，且第一凸起部224与第二凸起部225之间形成有密封槽226，密封槽226设置有阀芯密封件，第二子阀芯件223与第二凸起部225连接，并把阀芯密封件压紧在密封槽226内，且阀芯组件20使入口11关闭时，阀芯密封件与入口管100实现平面软密封，实现完全关死状态的高密封性能。

具体地，第一凸起部224的高度大于阀芯密封件的高度，入口管100凸设有第三凸起部101，第三凸起部101用于与阀芯密封件抵接。

为增加耐磨性，提高寿命，第一子阀芯件222和第二子阀芯件223表面堆司太立特合金。

可选地，第二子阀芯件223与第二凸起部225螺纹连接，连接方式简单，拆卸方便。

可以理解地，第二子阀芯件223与第二凸起部225还可以通过其他连接方式连接，例如两者之间通过螺丝连接。

可选地，阀芯密封垫26采用非金属软材料制成。

进一步地，阀芯密封垫26采用非金属高分子聚合物(如聚四氟乙烯，聚氯三氟乙烯，聚醚醚酮等)制成，使得阀芯密封垫26具有较好的软密封及压缩回弹性能。

需要说明的是，当阀芯组件20朝向入口11的一端为变径端时，变径端即为第二子阀芯件223朝向入口11的一端。

在一实施例中，低温高压阀门还包括套设在阀门外管40上的隔热片120，通过设置隔热片120来改变低温高压阀门的低温温度分布，实现最小漏热。

可以理解地，根据低温高压阀门温区的要求，按照所计算温度分布，可以更改隔热片120的尺寸跟个数来达到减少漏热的目的。

优选地，为了减少隔热片120与阀门外管40的安装间隙，进一步提高隔热效果，隔热片120通过满焊的方式固定在阀门外管40上。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。