CN212251145U - 一种超低温气动截止阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超低温气动截止阀，包括阀体和与其固定连接的阀座，所述阀体为回转体壳体结构，其特征在于，所述阀体内留有设置阀芯的流道；所述阀芯上靠近所述阀座一端套设有第一泛塞封，并且其一端通过第一挡圈固定；所述第一泛塞封为双向一体式密封元件，包括两端反向开口的密封体和分别设置于开口中金属弹簧；所述第一泛塞封另一端对应的所述阀芯上均布的一圈第二导气孔，所述第一挡圈上设有一圈均布的第一导气孔，在有介质压力时，实现阀体与阀芯之间的双重缓冲密封，解决了超低温介质阀芯运动密封可靠性。

Description

一种超低温气动截止阀

技术领域

本实用新型属于阀门技术领域，具体涉及一种超低温气动截止阀。

背景技术

目前现有的气动截止阀产品有常温型、高温型、低温型多种形式。在超低温环境(温度≤-101℃)中，对超低温介质进行传输的时候，需要采用超低温截止阀。超低温截止阀是应用于低温工况下的截止设备，一般工况温度在-101℃以下的低温工业的工业领域中占有重要的地位。

超低温截止阀具有结构紧凑、设计合理、阀门刚性好、通道流畅、使用寿命长、密封可靠、操作灵活等特点。适用于适用于LNG、LO2、LN2、LAr、超低温管路及运行设备等，用于截断或接通管路中的介质。

随着技术的发展，液氧、液氮、LNG等介质的运输、贮存、使用管路***逐渐智能化，控制开关所需要的阀门由低温手动阀逐渐被低温气动截止阀替代，但是现有技术中由于低温状态下材料收缩、材料金相组织变化和加工误差等多种因素，可靠性较高的低温气动截止阀较少。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本实用新型提供了一种超低温气动截止阀，实现阀体与阀芯之间双重缓冲密封，解决超低温介质阀芯运动动密封可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供一种超低温气动截止阀，包括阀体和与其固定连接的阀座，所述阀体为回转体壳体结构，所述阀体内留有设置阀芯的流道；

所述阀芯向上靠近所述阀座一端套设有第一泛塞封，并且其一端通过第一挡圈固定；所述第一泛塞封为双向一体式密封元件，包括两端反向开口的密封体和分别设置于开口中金属弹簧；

所述第一泛塞封另一端对应的所述阀芯上均布的一圈第二导气孔，所述第一挡圈上设有一圈均布的第一导气孔，在有介质压力时，实现阀体与阀芯之间的双重缓冲密封。

进一步地，所述阀座和所述阀体径向方向设置第二挡圈、第二泛塞封以及组合支撑圈使得其与所述阀体构成自增压密封结构。

进一步地，所述阀座和所述阀体轴向方向设置密封垫，所述密封垫安装在所述阀体上的安装槽里。

进一步地，所述第二泛塞封为包括唇型外罩和内置于所述唇型外罩的弹簧，且所述第二泛塞封唇口向着介质方向。

进一步地，垂直于所述阀体回转体轴线方向，设有密封带。

进一步地，所述阀芯远离靠近所述阀座一端嵌设有减震垫。

进一步地，所述阀芯在靠近进口一端设有环形槽，阀芯块安装在所述环形槽中并与其相匹配。

进一步地，所述阀座上设有连接控制气的接头，所述接头中心为控制气孔。

进一步地，所述第一泛塞封还通过弹簧挡圈固定。

进一步地，所述密封体包括开口方向相反的第一唇口和第二唇口，以及连接两者的连接体。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本实用新型的超低温气动截止阀，采用双向一体式密封元件第一泛塞封，其包括两端反向开口的密封体和设置于开口中的金属弹簧，通过双向开口对应的导气孔，使得有介质压力时，实现阀体与阀芯之间双重缓冲密封，解决超低温介质阀芯运动密封可靠性。

(2)本实用新型的超低温气动截止阀，第一泛塞封的设计应用是集自增压密封、两道密封、带缓冲腔密封一体，实现阀芯与阀体的可靠动密封。

(3)本实用新型的超低温气动截止阀，阀芯靠近阀座一端嵌设有减震垫，在阀芯开关运动时，阀芯运动至打开位置，减震垫和阀座接触，起到减震作用，阀芯运动至关闭位置时，阀芯块和阀体密封垫接触，同样有减震作用，实现双向减震。

(4)本实用新型的超低温气动截止阀，通过安装在阀座和阀体径向方向第二挡圈、第二泛塞封、组合支撑圈和阀体实现径向方向密封，通过安装在阀体轴向方向的密封垫实现轴向方向密封，径向自增压密封结构和轴向冗余密封组合设计确保了阀体和阀座可靠密封。

(5)本实用新型的超低温气动截止阀，通过对其关键组成部件的构造及其设置和密封方式等多个方面进行改进，测试表明低温密封可靠性高，且比同类产品体积小、重量轻，具有结构紧凑、轻量化、便于装配和维护等优点。

附图说明

图1为本实用新型实施例的超低温气动截止阀整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的超低温气动截止阀涉及的双重缓冲密封结构示意图；

图3为本实用新型实施例的超低温气动截止阀涉及的双向一体式泛塞封示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-阀体、2-自锁螺母、3-弹垫、4-平垫、5-阀芯块、6-阀芯、7-减震垫、8-第一泛塞封、 9-第一挡圈、10-弹簧挡圈、11-第二挡圈、12-第二泛塞封、13-组合支撑圈、14- 密封垫、15-阀座、16-螺钉、17-第一导气孔、18-第二导气孔、19-缓冲腔；801- 密封体、802-金属弹簧、8011-第一唇口、8012-连接体、8013-第二唇口。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实用新型提供一种液氧、液氮、LNG使用的超低温气动截止阀，图1为本实用新型实施例的超低温气动截止阀整体结构示意图，如图1所示，本实用新型的超低温气动截止阀，包括阀体1，该阀体1为回转体壳体零件，且本实施例为底进侧出式阀门，阀体1内部留有设置阀芯块5和阀芯6的流道，阀体 1轴向上远离进口一侧设有阀座15，并依次通过平垫、弹垫以及螺栓16与阀体 1固定连接。

具体地，阀芯6在靠近进口一端设有环形槽，环形槽中心为带有螺纹的圆柱结构，与环形的阀芯块5匹配，阀芯块5安装环形槽中，并依次通过平垫4、弹垫3、自锁螺母2压紧并锁紧。阀门的出口设置在靠近进口的方向，且垂直于回转体轴线方向，设有密封带，用于阀体1与阀芯块5的密封。阀芯块5和密封带实现阀门关闭时的密封。

优选地，环形槽的与阀芯块5接触的底面设计有“V”型槽，槽深约0.5mm，在阀芯块5受力时，产生变形，挤进“V”型槽，增强密封可靠性。

优选地，阀芯6、平垫4、弹垫3、自锁螺母2优选使用耐低温不锈钢，阀芯块5优选使用聚三氟氯乙烯，阀芯块5和阀体1设计为非金属和金属软密封，实现阀门关闭，低温下密封可靠。

图2为图1中A区域局部放大图，结合图1和图2，阀芯6轴向上上靠近所述阀座15一端套设有环形的第一泛塞封8，并且其一端通过第一挡圈9和弹簧挡圈10固定，其中第一挡圈9上设有一圈均布的导气孔17，第一泛塞封8 另一端对应阀芯6上均布的一圈第二导气孔18。

进一步地，图3为本实用新型实施例的超低温气动截止阀涉及的双向一体式泛塞封示意图。如图3所示，第一泛塞封8为双向一体式密封元件，包括密封体801和金属弹簧802，其中密封体801包括开口方向相反的第一唇口8011 和第二唇口8013，还包括连接第一唇口8011和第二唇口8013的连接体8012。第一唇口8011和第二唇口8013截面为“U”型，且每个唇口对应设有金属弹簧802。初始安装后，第一泛塞封8的“U”型唇口与阀体1和阀芯6有一定与预压缩量，实现与阀体和阀芯初步密封。

结合图2，两道“U”型唇口和连接体8012设计使得密封元件第一泛塞封 8与阀体1和阀芯6形成两道密封和一道圆环状缓冲腔19。第一唇口8011方向有介质压力时介质通过第一挡圈9的第一导气孔17进入第一唇口8011，第一唇口8011进一步涨紧，实现密封元件第一泛塞封8与阀体1和阀芯6的密封；异常情况，从第一泛塞封8泄漏的少量介质进入缓冲腔19后，缓冲腔19内的介质压力大大降低，第二唇口8013在金属弹簧802预紧力作用下，很容易实现密封。第二唇口8013的方向有介质压力时，介质通过阀芯6安装的第二导气孔 18进入第二唇口8013，第二唇口8013进一步涨紧，实现密封元件第一泛塞封 8与阀体1和阀芯6的密封；异常情况，从第二唇口8013泄漏的少量介质进入缓冲腔19后，缓冲腔19内的介质压力大大降低，第一唇口8011在金属弹簧 802预紧力作用下，很容易实现密封。

本实用新型的双向一体式密封元件第一泛塞封，初始安装后，泛塞封与阀体和阀芯有一定与预压缩量，在有介质压力时，介质进入“U”型唇口中，“U”型唇口进一步涨紧，实现与阀体和阀芯密封。由于密封元件泛塞封为双向一体式，它使阀体与阀芯之间采用双重缓冲密封，即沿着阀芯的长度方向设置有两道密封，并在处于两道密封圈之间的阀芯通道上开设有圆环状的缓冲腔，由此进一步提高密封效果，确保动密封可靠。第一泛塞封8的设计应用是集自增压密封、两道密封、带缓冲腔密封一体，实现阀芯6与阀体1的可靠动密封。

阀座15安装在阀体1进口轴向反方向，通过安装在阀座15和阀体1径向方向的第二挡圈11、第二泛塞封12以及组合支撑圈13和阀体1构成自增压密封结构，实现径向方向密封；并且更为优选地，还通过安装在阀体1轴向方向的密封垫14实现轴向方向密封，密封垫14安装在阀体1上安装槽里，阀座15 压在密封垫14上，通过压紧力使密封垫14变形填满阀座15与阀体1安装槽，实现轴向密封。

第二泛塞封12为内置金属弹簧的“Y”型唇形耐低温密封件，包括唇型外罩和内置于唇型外罩的弹簧，第二泛塞封12唇口向着介质方向。初始安装后在内置弹簧预紧力作用下，唇形外罩有一定的变形量，分别与阀体1和阀座15 实现初始密封；当有介质压力时，介质通过第二挡圈11的均布的导气孔进入唇形外罩唇口中，在介质压力作用下，唇形外罩进一步涨紧，实现与阀体1和阀座15实现径向密封。

阀体1和阀座15径向方向密封的密封面粗糙度优选为Ra(0.1～0.2)，轴向方向密封面粗糙度优选为Ra(0.2～0.4)。

在本实用新型自增压密封结构中，能够实现低温密封，异常情况下，会少许泄漏；轴向密封是最后防线，前边若实现密封，该防线为冗余设计，若前边有及少许介质泄漏，则该防线能够确保密封可靠，无低温介质泄漏。因此，轴向密封结构为优选结构，仅设置径向密封结构的方式也在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型的阀座，通过安装在阀座和阀体径向方向第二挡圈、第二泛塞封、组合支撑圈和阀体实现径向方向密封，通过安装在阀体轴向方向的密封垫实现轴向方向密封，径向自增压密封结构和轴向冗余密封组合设计确保了阀体和阀座可靠密封。

另外，阀座15上设有连接控制气的接头，接头中心为控制气孔，用于控制气充入和泄放。本实用新型的气动截止阀初始状态，从阀座15控制气孔充入控制气，推动阀芯6运动至与阀体1密封带接触并密封，实现阀门关闭；当需要阀门打开时，泄出控制气，阀芯6在进口介质压力作用下向上运动，实现阀门打开；当需要阀门关闭时，再充入控制气，在控制气压力作用下实现阀门关闭。

阀芯6靠近阀座15一端中心部位嵌设有减震垫7，在阀芯6开关运动时，阀芯6运动至打开位置，减震垫7和阀座15接触，起到减震作用，阀芯6运动至关闭位置时，阀芯块5和阀体密封垫接触，同样有减震作用，实现双向减震。

本实用新型的超低温气动截止阀，其安装过程包括如下步骤：

S1：清点、清洗所有零部件；其中由阀体1、自锁螺母2、弹垫3、平垫4、阀芯块5、阀芯6、第一泛塞封8、第一挡圈9、弹簧挡圈10需进行脱脂处理；

S2：将阀芯块5装进阀芯6中，用平垫4、弹垫3、自锁螺母2压紧锁死；并将第一泛塞封8、第一挡圈9、弹簧挡圈10、减震垫7、装入阀芯6；

S3：将第二挡圈11、第二泛塞封12、组合支撑圈13、密封垫14依次装入阀体1中，其中第二泛塞封12唇口向着介质方向；

S4：将阀座15逐渐压入阀体1中，至阀座15压紧密封垫14，用平垫、弹垫、螺钉16锁紧。

本实用新型通过对其关键组成部件的构造及其设置和密封方式等多个方面进行改进：通过一种双向一体式泛塞封应用，解决超低温介质阀芯运动动密封可靠性，自增压密封结构和冗余密封组合设计，确保了超低温介质静密封，测试表明低温，密封可靠性高，且比同类产品体积小、重量轻，具有结构紧凑、轻量化、便于装配和维护等优点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超低温气动截止阀，包括阀体(1)和与其固定连接的阀座(15)，所述阀体(1)为回转体壳体结构，其特征在于，所述阀体(1)内留有设置阀芯(6)的流道；

所述阀芯(6)上靠近所述阀座(15)一端套设有第一泛塞封(8)，并且其一端通过第一挡圈(9)固定；所述第一泛塞封(8)为双向一体式密封元件，包括两端反向开口的密封体(801)和分别设置于开口中金属弹簧(802)；

所述第一泛塞封(8)另一端对应的所述阀芯(6)上均布的一圈第二导气孔(18)，所述第一挡圈(9)上设有一圈均布的第一导气孔(17)，在有介质压力时，实现阀体与阀芯之间的双重缓冲密封。

2.根据权利要求1所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，所述阀座(15)和所述阀体(1)径向方向设置第二挡圈(11)、第二泛塞封(12)以及组合支撑圈(13)使得其与所述阀体(1)构成自增压密封结构。

3.根据权利要求2所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，所述阀座(15)和所述阀体(1)轴向方向设置密封垫(14)，所述密封垫(14)安装在所述阀体(1)上的安装槽里。

4.根据权利要求2或3所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，所述第二泛塞封(12)为包括唇型外罩和内置于所述唇型外罩的弹簧，且所述第二泛塞封(12)唇口向着介质方向。

5.根据权利要求4所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，垂直于所述阀体(1)回转体轴线方向，设有密封带。

6.根据权利要求1或5所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，所述阀芯(6)远离靠近所述阀座(15)一端嵌设有减震垫(7)。

7.根据权利要求6所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，所述阀芯(6)在远离所述阀座(15)一端设有环形槽，阀芯块(5)安装在所述环形槽中并与其相匹配。

8.根据权利要求1或7所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，所述阀座(15)上设有连接控制气的接头，所述接头中心为控制气孔。

9.根据权利要求8所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，所述第一泛塞封(8)还通过弹簧挡圈(10)固定。

10.根据权利要求1或9所述的一种超低温气动截止阀，其特征在于，所述密封体(801)包括开口方向相反的第一唇口(8011)和第二唇口(8013)，以及连接两者的连接体(8012)。

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