CN105587884B - 低温紧急脱离阀 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种低温紧急脱离阀，包括阀体、球体、阀盖、阀杆、填料压盖、填料、链接盘及支撑轴；所述球体以所述阀杆及所述支撑轴为旋转轴安装于所述阀体阀腔内，所述阀杆穿过阀体顶部固定于球体，所述支撑轴固定于阀体底部，所述阀盖套在阀杆外并固定于阀体上，所述填料由所述填料压盖固定于阀杆与阀盖间，所述链接盘固定于阀体一开口侧。本新型低温紧急脱离阀球面密封采用弹簧蓄能圈，有效的补偿了低温下球体的收缩，阀门开关扭矩也大幅度降低，选用的电液推杆执行机构也相应减小，既满足了重量限制要求，又降低了成本，同时阀门夹紧机构设置在阀体上，阀体刚度大，安全可高。

Description

低温紧急脱离阀

技术领域

本申请属于涉及一种阀门，特别是涉及一种低温紧急脱离阀。

背景技术

随着能源市场对液化天然气(LNG)需求的不断增长，LNG已成为世界增长速度最快的一种优质清洁燃料。在国内沿海地区，多座LNG接收站相继开工建设并投入运营。LNG槽船抵达LNG接收终端专用码头后，通过输送臂、卸料管线，借助船上卸料泵将LNG送进接收站的储罐内。在LNG低温输送臂上必须安装紧急脱离装置，LNG低温紧急脱离装置能够在装卸现场出现紧急(失火、台风或过度漂移等)情况下,使输送臂和槽船自动快速分离,它对保护环境、保障人身安全、减少事故和损失起着重要作用。紧急脱离装置由紧急脱离阀、液压缸驱动组成，当突发险情时,紧急脱离装置将自动进入工作状态，脱离装置发出脱离信号,液压缸驱动推杆先将切断阀关闭,再推开夹紧机构的锁紧杆,打开夹紧机构,使两紧急脱离阀分离,达到使槽船与输送臂迅速脱离的目的。脱离后,上紧急脱离阀随外臂移开,下紧急脱离阀随船带走。因此，是LNG低温输送臂紧急脱离装置的关键设备之一，用于液氧、液氮、液氩、液化天然气等低温输送领域。

现有低温阀门，一般采用PTFE或PCTFE密封材料，低温介质下金属材料与非金属材料的收缩比相差很大，导致低温下阀门密封困难。常规的密封设计，由于低温下非金属材料弹性下降，硬度增加，变形量大，必须加大密封比压达到密封要求，造成阀门扭矩远大于常温阀门，操作机构体积和重量相应增大。另外，低温紧急脱离装置安装在悬梁臂上，采用电液推杆开关操作，对阀门重量和扭矩有限制要求，常规的低温阀为双阀座设计，无法满足低扭矩、高密封、重量轻的要求。阀门夹紧机构设置在链接盘装置上，链接盘装置既承受阀门密封力，又承受夹紧力和阀门载重弯矩，会带来可靠性和安全问题。最后，常规球体采用实心球，刚度大变形小，重量远大于空心球结构。但空心球制造难度高，低温收缩量大，低温变形大，密封难度大。所以还需更多的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温紧急脱离阀，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种低温紧急脱离阀，包括一阀体、球体、阀盖、阀杆、填料压盖、填料、链接盘及支撑轴；所述球体以所述阀杆及所述支撑轴为旋转轴安装于所述阀体阀腔内，所述阀杆穿过阀体顶部固定于球体，所述支撑轴固定于阀体底部，所述阀盖套在阀杆外并固定于阀体上，所述填料由所述填料压盖固定于阀杆与阀盖顶部间，所述链接盘固定于阀体一开口侧，所述链接盘和球体表面之间设有密封座，所述密封座和球体表面之间设有密封件；

进一步地，所述链接盘和密封座之间设有弹簧、第一蓄能圈，所述链接盘的内壁向内凹设形成有台阶部，所述第一蓄能圈安装于所述台阶部上；

进一步地，所述链接盘和阀体之间设有第二蓄能圈，所述链接盘上设有台阶，所述第二蓄能圈安装于该台阶上；

进一步地，所述链接盘背离所述密封座的一侧凹设形成有环形的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽内分别安装有第一石墨烯垫圈和第三蓄能圈。

优选的，在上述的低温紧急脱离阀中，所述球体具有轴向相通的流道。

优选的，在上述的低温紧急脱离阀中，所述阀盖采用颈部伸长结构，上部设有填料函用于填充所述填料，填料函底部设有凸起台阶，填料下方依次设有填料垫圈和第四蓄能圈；

进一步地，所述阀盖与阀体间设有第五蓄能圈及第二石墨烯垫圈，所述阀体顶部设有通孔，所述通孔向内凹设形成有环形的第三凹槽和第四凹槽，所述第五蓄能圈和第二石墨烯垫圈分别安装于所述第三凹槽和第四凹槽内。

优选的，在上述的低温紧急脱离阀中，所述阀杆易断部分设置在所述阀盖的填料函以上的可见部位，所述阀盖底部设有圆形凹槽，所述阀杆下段设有轴衬，所述轴衬固定于所述圆形凹槽。

优选的，在上述的低温紧急脱离阀中，所述支撑轴由阶梯轴和轴座组成，所述阶梯轴固定于轴座中心，所述支撑轴与阀体间设有第三石墨烯垫圈和第六蓄能圈，所述通孔向内凹设形成有环形的第五凹槽和第六凹槽，所述第三石墨烯垫圈和第六蓄能圈分别安装于所述第五凹槽和第六凹槽内；

进一步地，所述球体底部开有圆孔，所述圆孔内嵌有衬套，所述支撑轴的轴座部分固定于阀座，所述支撑轴的阶梯轴部分穿过所述阀体底部设有的通孔活动固定于所述衬套内，所述支撑轴与所述球体间设有调节垫圈。

优选的，在上述的低温紧急脱离阀中，所述蓄能圈采用高分子材料密封圈与蓄能弹簧材料结合在一起的唇式挠性蓄能密封结构。

优选的，在上述的低温紧急脱离阀中，所述阀体、球体、阀盖、阀杆、填料压盖、链接盘及支撑轴间能导电。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、该低温紧急脱离阀采用弹簧蓄能圈有效的补偿了低温下密封材料的收缩；

2、该低温紧急脱离阀采用单阀座的固定球阀设计，降低了阀门开关扭矩，减轻了重量，降低了成本；

3、该低温紧急脱离阀采用弹簧蓄能圈有效的补偿了低温下球体的收缩，阀门开关扭矩也大幅度降低，选用的电液推杆执行机构也相应减小，既满足了重量限制要求，又降低了成本；

4、该低温紧急脱离阀夹紧机构设置在阀体上，阀体刚度大，安全可高；

5、该低温紧急脱离阀各部件间导电，避免静电积累。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例，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。

图1所示为本发明具体实施例中低温紧急脱离阀中的低温固定球阀示意图。

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详细的描述，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的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。

参图1所示，低温紧急脱离阀，包括阀体1、球体2、阀盖3、阀杆4、填料压盖5、填料6、链接盘7及支撑轴8；球体1以阀杆4及支撑轴8为旋转轴安装于阀体1阀腔内，阀杆4穿过阀体1顶部固定于球体2，支撑轴8固定于阀体1底部，阀盖301套在阀杆4外并固定于阀体1上，填料601由填料压盖5固定于阀杆4与阀盖3顶部间，链接盘7固定于阀体1一开口侧，链接盘7和球体2表面之间设有密封座702，密封座702和球体2表面之间设有密封件703；

进一步地，链接盘7和密封座702之间设有弹簧704、第一蓄能圈705，链接盘7的内壁向内凹设形成台阶部，第一蓄能圈705安装于台阶部上；

进一步地，链接盘7和阀体1之间设有第二蓄能圈709，链接盘7上设有台阶，第二蓄能圈709安装于台阶上；

进一步地，链接盘7背离密封座702的一侧凹设形成有环形的第一凹槽7012和第二凹槽7013，第一凹槽7012和第二凹槽7013内分别安装有第一石墨烯垫圈708和第三蓄能圈706。

球体2具有轴向相通的流道，，表面硬化处理，减少了变形量和介质对球面的冲刷损害。

阀盖3采用颈部伸长结构，上部设有填料函305用于填充填料601，填料函305底部设有凸起台阶304，填料下方依次设有填料垫圈602和第四蓄能圈603，填料采用弹性密封圈和柔性石墨组合结构，具有低维护设计，摩擦系数小、耐磨性好的性能，并在-196℃条件下具有材料韧性、延展性，满足液化天然气阀门试验规定的低泄漏的要求；阀盖3设计成便于保冷的颈部伸长结构，颈部伸长结构与阀盖整体锻造，伸长的长度满足蒸汽空间要求，使填料601的工作温度保持在其允许操作温度区间内。阀盖3颈部加长部分的壁厚的考虑阀门使用压力、执行机构操作力、执行机构自重及特殊安装条件下产生的综合应力。阀杆4和加长阀盖3之间的径向间隙最小化以减少热对流损失。

进一步地，阀盖3与阀体1间设有第五蓄能圈303及第二石墨烯垫圈302，阀体1顶部设有通孔，通孔向内凹设形成有环形的第三凹槽102和第四凹槽101，第五蓄能圈303和第二石墨烯垫圈302分别安装于第三凹槽102和第四凹槽101内。

阀杆4易断部分设置在所述阀盖的填料函305以上的可见部位，阀盖3底部设有圆形凹槽，阀杆4下段设有轴衬401，轴衬401固定于圆形凹槽；阀杆4采用防吹出设计，整体轴衬固定，双重填料密封，具有阀杆转动灵活，密封可靠，填料不会结霜，免维护等特点。

支撑轴8由阶梯轴801和轴座802组成，所述阶梯轴801固定于轴座802中心，支撑轴8与阀体1间设有第三石墨烯垫圈804和第六蓄能圈803，阀体1底部设有通孔，通孔向内凹设形成有环形的第五凹槽103和第六凹槽104，第三石墨烯垫圈804和第六蓄能圈803分别安装于第五凹槽103和第六凹槽104内；

进一步地，球体2底部开有圆孔203，圆孔203内嵌有衬套204，支撑轴的轴座802部分固定于阀体1，阶梯轴801穿过阀体1底部设有的通孔活动固定于衬套204内，支撑轴8与球体2间设有调节垫圈805。

链接盘装置7外侧设有密封圈707及石墨垫圈709，同时阀体1出口侧设有密封圈7012。

进一步地，上述所有蓄能圈采用高分子材料密封圈与蓄能弹簧材料结合在一起的唇式挠性蓄能密封结构，精心设计了双向密封结构，并充分注意利用密封材料和辅助金属弹性材料具有的弹性和能量积蓄这一特征，同时利用蓄能圈与球体2首先接触的部分为密封座702积蓄能量创造了条件，在压力、温度变化乃至磨损时，蓄能圈与球体2首先接触的部分可以作相应的弯曲或挠曲补偿，依靠弹性曲面压缩变形来达到密封，并补偿温度、压力的变化，大大提高了密封性能，特别是低压密封，延长了使用寿命。该曲面几何形状复杂，尺寸精度要求很高，必须采用特殊工艺手段达到设计要求。为保障密封的可靠性，在密封座702背面设有弹簧704，可随介质压力变化自动调整密封比压，减轻了阀门操作扭矩。

阀体、球体、阀盖、阀杆、填料压盖、链接盘及支撑轴间能导电，避免静电积累。

本低温紧急脱离阀采用弹簧蓄能圈有效的补偿了低温下密封材料的收缩；采用单阀座的固定球阀设计，降低了阀门开关扭矩，减轻了重量，降低了成本；采用弹簧蓄能圈有效的补偿了低温下球体的收缩，阀门开关扭矩也大幅度降低，选用的电液推杆执行机构也相应减小，既满足了重量限制要求，又降低了成本；同时，将夹紧机构设置在阀体上，阀体刚度大，安全可高；最后，本低温紧急脱离阀各部件间导电，避免静电积累。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种低温紧急脱离阀，其特征在于，包括一阀体、球体、阀盖、阀杆、填料压盖、填料、链接盘及支撑轴；所述球体以所述阀杆及所述支撑轴为旋转轴安装于所述阀体阀腔内，所述阀杆穿过阀体顶部固定于球体，所述支撑轴固定于阀体底部，所述阀盖套在阀杆外并固定于阀体上，所述填料由所述填料压盖固定于阀杆与阀盖顶部间，所述链接盘固定于阀体一开口侧，所述链接盘和球体表面之间设有密封座，所述密封座和球体表面之间设有密封件，

所述链接盘和密封座之间设有弹簧和第一蓄能圈，所述链接盘的内壁向内凹设形成台阶部，所述第一蓄能圈安装于所述台阶部上；

所述链接盘和阀体之间设有第二蓄能圈，所述链接盘上设有台阶，所述第二蓄能圈安装于该台阶上；

所述链接盘背离所述密封座的一侧凹设形成有环形的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和第二凹槽内分别安装有第一石墨烯垫圈和第三蓄能圈；

所述阀盖采用颈部伸长结构，上部设有填料函用于填充所述填料，所述填料采用弹性密封圈和柔性石墨组合结构，填料函底部设有凸起台阶，填料下方依次设有填料垫圈和第四蓄能圈；所述阀盖与阀体间设有第五蓄能圈及第二石墨烯垫圈，所述阀体顶部设有通孔，所述通孔向内凹设形成有环形的第三凹槽和第四凹槽，所述第五蓄能圈和第二石墨烯垫圈分别安装于所述第三凹槽和第四凹槽内；

所述阀杆易断部分设置在所述阀盖的填料函以上的可见部位，所述阀盖底部设有圆形凹槽，所述阀杆下段设有轴衬，所述轴衬固定于所述圆形凹槽。

2.根据权利要求1所述的低温紧急脱离阀，其特征在于：所述球体具有轴向相通的流道。

3.根据权利要求1所述的低温紧急脱离阀，其特征在于，所述支撑轴由阶梯轴和轴座组成，所述阶梯轴固定于轴座中心，所述支撑轴与阀体间设有第三石墨烯垫圈和第六蓄能圈，所述通孔向内凹设形成有环形的第五凹槽和第六凹槽，所述第三石墨烯垫圈和第六蓄能圈分别安装于所述第五凹槽和第六凹槽内；

所述球体底部开有圆孔，所述圆孔内嵌有衬套，所述支撑轴的轴座部分固定于阀座，所述支撑轴的阶梯轴部分穿过所述阀体底部设有的通孔活动固定于所述衬套内，所述支撑轴与所述球体间设有调节垫圈。

4.根据权利要求1至3任一所述的低温紧急脱离阀，其特征在于，所述蓄能圈采用高分子材料密封圈与蓄能弹簧材料结合在一起的唇式挠性蓄能密封结构。

5.根据权利要求1所述的低温紧急脱离阀，其特征在于，所述阀体、球体、阀盖、阀杆、填料压盖、链接盘及支撑轴间能导电。