CN101509572A

CN101509572A - 大型低温装置流量控制阀门

Info

Publication number: CN101509572A
Application number: CNA2009101164525A
Authority: CN
Inventors: 任志斌; 武玉; 彭晋卿
Original assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Current assignee: Institute of Plasma Physics of CAS
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2009-08-19

Abstract

本发明公开了大型低温装置流量控制阀门，包括有真空阀套，真空阀套外管上端连接有阀盖，阀盖中间有台阶孔，台阶孔内有滑动配合的阀杆，阀杆上端固定有阀帽，阀帽与阀盖通过螺纹螺合；真空阀套内管套装在阀杆外面且不接触，真空阀套内管上端与阀盖下端连接，真空阀套内管下端连接有阀体，阀体下端固定连接阀座，筒形阀体侧壁上有出液口，出液口连接有低温装置连接管内管，真空阀套外管与真空输液管外管及低温装置连接管外管焊接在一起，并一起进行抽真空处理；阀芯从上而下穿过阀体，阀芯的锥形体下端抵压于阀座的阀口上，阀口下端连接有真空输液管内管。本发明很好的解决了漏热和泄漏问题，调节液氦流量时阀门不结霜，调节冷氦气及高压超临界氦流量时***漏。

Description

大型低温装置流量控制阀门

技术领域：

本发明主要涉及一种阀门，尤其涉及一种大型低温装置流量控制阀门。

背景技术：

目前市场上销售的低温装置流量控制阀门都是针对液氮温区(77K)而设计的，还很少有真正用于大型低温装置液氦(4.2K)流量控制的阀门。传统的低温装置流量控制阀门主要存在以下缺陷：一、漏热和泄漏两个方面存在缺点，漏热大往往导致阀门热负荷大，结霜严重；泄漏率高，则使企业经济上蒙受损失。二、绝热措施不到位，比如不抽真空，不加绝热材料等等，这些缺陷都导致了阀门的漏热偏大，有时甚至由于阀门自身的热负荷过大而导致液氦完全蒸发使得低温装置得不到液氦。三、调节液氮或者其他沸点温度更高的液体流量时可能不存在泄漏问题，但是在控制低温氦气特别是高压超临界氦流量时却往往漏率比较大，造成氦气的浪费。

发明内容：

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种大型低温装置流量控制阀门，它结构紧凑，操作灵活方便，实用性强，不仅适用于低温装置4.2K液氦流量控制，还适用于高压超临界氦流量控制及其他需要液氦传输的低温领域。

本发明是通过以下技术方案实现的：

大型低温装置流量控制阀门，包括有阀座、阀芯和阀体，其特征在于：阀门整体处于真空环境，有真空阀套外管、真空阀套内管，所述的真空阀套外管、真空阀套内管上端连接有阀盖，所述的阀盖中间有台阶孔，所述的台阶孔内有滑动配合的阀杆，所述的阀杆外壁与阀盖的台阶孔壁之间有密封圈，台阶孔上端有内螺纹，有中间开孔的密封圈预紧螺栓套装于阀杆外，密封圈预紧螺栓与台阶孔上的内螺纹螺合，所述的密封圈预紧螺栓压在所述的密封圈上；所述的阀杆上端固定有阀帽，所述的阀帽与所述的阀盖通过螺纹螺合；所述的真空阀套内管套装在阀杆外面且不接触，所述的真空阀套内管下端连接有阀体，阀体为筒形体，筒形体下端固定连接阀座，筒形体侧壁上有出液口，出液口连接有低温装置连接管内管，所述的真空阀套外管下端连接真空输液管外管，所述的真空阀套外管上与阀体对应处联通低温装置连接管外管，所述的阀芯从上而下穿过阀体，所述的阀芯的锥形体下端抵压于阀座的阀口上，所述的阀口下端连接有真空输液管内管；所述的真空输液管外管、真空输液管内管之间，低温装置连接管外管、低温装置连接管内管之间相互联通并抽真空处理。

所述的大型低温装置流量控制阀门，其特征在于所述的真空阀套内管外包覆有绝缘材料，所述的阀杆中间有一段为空心管，所述的真空输液管内管与阀座结合部外壁上包覆有活性炭吸附剂，所述的密封圈为特氟隆材料。

所述的大型低温装置流量控制阀门，其特征在于：所述绝热材料为铝箔与尼龙网隔层；所述阀芯和阀杆外壁涂有真空酯。

为减少低温装置流量控制阀门漏热，本发明首先在整个阀门(除阀盖和阀帽)外部设置有真空阀套外管，使阀门整体处在真空环境下，其对流传热可忽略；其次在阀门的阀座、阀体、及真空阀套内管外面包裹20层绝热材料，绝热材料选择铝薄与尼龙网隔层，这一措施可大大减小阀门的辐射传热和径向热传导；另外采用一段空心不锈钢管作为阀芯连接管连接阀芯和阀杆，这一措施可以减少阀门沿阀芯轴向的热传导；最后还在阀座底部真空输液管内管外面包裹了活性炭吸附剂，用来吸收水蒸气和其他杂质气体使整个阀门装置的真空度得到提高，从而减小阀门装置的漏热。

为减少低温装置流量控制阀门的泄漏，本发明在阀盖中部设计一个密封槽并在密封槽内放置10个特氟隆密封圈，再用一个密封圈预紧螺栓把密封圈预紧，达到迷宫式密封效果，这一措施使得泄漏率大大减小，另外在阀芯和阀杆上面涂上一层真空酯，所述真空酯既起到密封作用又起到润滑的作用，最后经检漏仪检测认为其泄漏量可以忽略。

所述阀盖外壁加工有外螺纹，阀帽内壁加工有与阀盖外壁上外螺纹相配合的内螺纹，通过阀帽的旋转可以实现对低温装置的流量控制。当阀帽顺时针拧紧时，阀帽推动阀杆上的台阶向下运动并带动阀芯向下运动，从而可以将进入低温装置的流体流量调小，直到阀芯向下运动到与阀座紧密接触时阀门完全关闭，停止对低温装置输液。当阀帽逆时针拧松时，阀帽推动垫片和定位螺母向上运动并带动阀芯向上运动，从而将阀门打开并将流量调大。

考虑到低温下材料的力学性能，阀盖、阀杆、阀芯、阀芯连接管、阀体和阀座全采用低温力学性能良好的316L不锈钢制造。

本发明的优点是：

本发明很好的解决了漏热和泄漏问题，调节液氦流量时阀门不结霜，调节冷氦气及高压超临界氦流量时***漏，可以广泛的应用于核聚变装置低温***、高能加速器低温***、超导磁体低温***、核医学低温***、航空航天低温***等低温领域。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式：

大型低温装置流量控制阀门，包括有阀座1、阀芯17和阀体2，有真空阀套外管5，所述的真空阀套外管5、真空阀套内管4上端连接有阀盖14，所述的阀盖14中间有台阶孔，所述的台阶孔内有滑动配合的阀杆15，所述的阀杆15外壁与阀盖14的台阶孔壁之间有特氟隆材料的密封圈6，所述密封圈6位于台阶孔上的密封槽13内，台阶孔上端有内螺纹，有中间开孔的密封圈预紧螺栓12套装于阀杆15外，密封圈预紧螺栓12与台阶孔上的内螺纹螺合，所述的密封圈预紧螺栓12压在所述的密封圈6上；所述的阀杆15上端固定有阀帽7，阀杆15穿过阀帽7其顶端通过定位螺母9固定，所述的阀帽7与所述的阀盖14通过螺纹螺合。所述的真空阀套内管4套装在阀杆15外面且不接触，真空阀套内管4外包覆有铝薄与尼龙网隔层3，所述的真空阀套内管4上端与阀盖14下端连接，所述的真空阀套内管4下端连接有阀体2，阀体2为筒形体，筒形体下端固定连接阀座1，筒形体侧壁上有出液口，出液口连接有低温装置连接管内管18，所述的低温装置连接管内管18端部连接有低温装置8。所述的真空阀套外管5下端连接有真空输液管外管20，真空阀套外管5侧壁上联通有低温装置连接管外管19焊接在一起，真空输液管外管20、真空输液管内管11之间和真空阀套内管4、真空阀套外管5之间相互联通并一起进行抽真空处理。所述阀杆15下端连接有阀芯连接管16，阀芯连接管16底端固定有锥形的阀芯17，所述的阀芯17从上而下穿过阀体2，所述的阀芯17的锥形体下端抵压于阀座1的阀口上，所述的阀口下端连接有真空输液管内管11。真空输液管内管11与阀座1结合部外壁上包覆有活性炭吸附剂10。

所述阀芯17和阀杆15外壁涂有真空酯。考虑到低温下材料的力学性能，阀盖14、阀杆15、阀芯17、阀芯连接管16、阀体2、阀座1全采用低温力学性能良好的316L不锈钢制造。

Claims

1、大型低温装置流量控制阀门，包括有阀座、阀芯和阀体，其特征在于：阀门整体处于真空环境，有真空阀套外管、真空阀套内管，所述的真空阀套外管、真空阀套内管上端连接有阀盖，所述的阀盖中间有台阶孔，所述的台阶孔内有滑动配合的阀杆，所述的阀杆外壁与阀盖的台阶孔壁之间有密封圈，台阶孔上端有内螺纹，有中间开孔的密封圈预紧螺栓套装于阀杆外，密封圈预紧螺栓与台阶孔上的内螺纹螺合，所述的密封圈预紧螺栓压在所述的密封圈上；所述的阀杆上端固定有阀帽，所述的阀帽与所述的阀盖通过螺纹螺合；所述的真空阀套内管套装在阀杆外面且不接触，所述的真空阀套内管下端连接有阀体，阀体为筒形体，筒形体下端固定连接阀座，筒形体侧壁上有出液口，出液口连接有低温装置连接管内管，所述的真空阀套外管下端连接真空输液管外管，所述的真空阀套外管上与阀体对应处联通低温装置连接管外管，所述的阀芯从上而下穿过阀体，所述的阀芯的锥形体下端抵压于阀座的阀口上，所述的阀口下端连接有真空输液管内管；所述的真空输液管外管、真空输液管内管之间，低温装置连接管外管、低温装置连接管内管之间相互联通并抽真空处理。

2、根据权利要求1所述的大型低温装置流量控制阀门，其特征在于所述的真空阀套内管外包覆有绝缘材料，所述的阀杆中间有一段为空心管，所述的真空输液管内管与阀座结合部外壁上包覆有活性炭吸附剂，所述的密封圈为特氟隆材料。

3、根据权利要求2所述的大型低温装置流量控制阀门，其特征在于：所述绝热材料为铝箔与尼龙网隔层；所述阀芯和阀杆外壁涂有真空酯。