用于液化天然气的关闭阀的制作方法

本发明涉及一种用于加压气体的阀，更具体地涉及一种用于在低温下操作的加压气体如液化天然气(LNG)的阀。

背景技术：

公开的现有技术专利文献CN202140576U公开了一种低温关闭阀，其包括具有气体入口、气体出口和在入口与出口之间的气体通道的主体、手轮和在阀体中的关闭装置，用于通过操作手轮来关闭气体通道。关闭装置包括与主体螺纹接合的可移动闭合构件。支撑手轮的心轴可旋转地与可移动闭合构件接合。心轴包括抵靠在主体的帽部分上的相应肩部的肩部。第一垫圈设置在心轴的肩部与帽部分的相应肩部之间。该第一垫圈是具有L形横截面的环形。垫圈的一部分在心轴的外表面与主体的内表面之间延伸。第二垫圈围绕心轴布置在更远离关闭装置的位置处。该第二垫圈容纳在帽部分中并且由经由滑动垫圈与手轮接触的套筒按压。手轮能够沿着心轴滑动，并且弹簧布置在心轴的远端与手轮之间，以便将其朝向阀体按压。该推动力经由滑动垫圈传递到套筒。该力然后进一步传递到第二垫圈，用于将其压靠在心轴的外表面上。

在上述阀在低温(例如，如通常在LNG中的小于-100℃，甚至小于-150℃)操作期间，由弹性体制成的垫圈变硬并且对它们的摩擦运动可以产生弹性体颗粒。这些颗粒可以积聚在阀内并增加操作它所需的扭矩。这种阀需要相对高的扭矩来操作它们，这主要是由于低温和由此产生的垫圈的高刚度。应避免操作扭矩的任何明显的增加。

技术实现要素：

技术问题

本发明针对技术问题提供了一种阀，其克服了上述现有技术的至少一个缺点。更具体地，本发明针对技术问题提供了一种适用于低温例如低于-100℃的气体的阀，同时保持降低的操作扭矩和气密性。

技术解决方案

本发明涉及一种用于处于压力下的气体特别是在低于-100℃的温度下的阀，包括：具有气体入口、气体出口和连接所述入口与所述出口的通道的主体；用于闭合所述气体通道的关闭装置；设计成用于操作所述关闭装置的心轴；在所述心轴与所述主体之间的至少一个垫圈；其中，所述阀还包括：围绕所述心轴的至少一个腔，用于在操作所述心轴和所述关闭装置时积聚从所述至少一个垫圈分离的颗粒，特别是在低于-100℃的温度下。

根据优选实施例，阀包括第一垫圈和第二垫圈，以及第一腔，其是在所述第一和第二垫圈之间的至少一个腔。

根据优选实施例，第一腔成形为在心轴的外表面上的凹槽。

根据优选实施例，第一腔的横截面大体为矩形，其宽度大于高度5倍，优选为10倍。宽度意味着平行于心轴的纵向轴线测量，并且高度意味着垂直于轴向方向测量。

根据优选实施例，第一腔的横截面大体为矩形，其宽度包括在1mm和8mm之间，优选地在1mm和5mm之间，和/或其高度包括在0.1mm和1mm之间，优选地在0.1mm和0.5mm之间。

根据优选实施例，第一腔在支撑心轴的主体的圆柱形内表面的前面。

根据优选实施例，心轴包括轴向抵靠着所述阀体的相应肩部的肩部，所述第一垫圈定位在心轴的所述肩部和主体的所述肩部之间。

所述第一垫圈优选地具有至少大致矩形的横截面。

根据优选实施例，关闭装置包括容纳在阀体中的可移动闭合构件，所述构件与围绕主体中的气体通道的座配合，阀的第二腔形成在所述构件中，所述心轴与所述第二腔接合以致动所述构件。

根据优选实施例，第二腔朝向心轴变宽，以便能够在操作心轴和关闭装置时收集从第一垫圈分离的颗粒。

根据优选实施例，第二腔变宽到心轴的肩部的最大直径。

根据优选实施例，心轴的肩部的外表面朝向闭合构件呈锥形，所述构件上的第二腔的内表面成形为与所述肩部的锥形外表面一致。

根据优选实施例，可移动闭合构件与主体螺纹接合，并且心轴和第二腔之间的接合是旋转的。心轴和第二腔可以相对于彼此滑动。

根据优选实施例，第二腔相对于心轴延伸，超过所述腔中的所述心轴的近端，以产生用于积聚来自至少一个垫圈的颗粒的空间。

根据优选实施例，主体包括容纳和引导可移动闭合构件的主要部分，以及辅助帽部分，辅助帽部分螺纹连接在所述主要部分上并支承心轴、第一垫圈和/或第二垫圈。

根据优选实施例，辅助帽部分包括孔部分，其围绕心轴的肩部，并且构造成用于当所述关闭装置处于打开位置时接收对应于所述第二腔的开口的可移动闭合元件的端部。

根据优选实施例，心轴的肩部包括径向延伸并且接触第一垫圈的表面，所述表面在其外部部分凸起，和/或阀体的肩部包括径向延伸并且接触第一垫圈的表面，所述表面在其外部部分包括穿透所述垫圈的至少一个肋。

根据优选实施例，第二垫圈在比第一垫圈更远离关闭装置的心轴的轴向位置处与心轴的圆柱形外表面配合。

根据优选实施例，其还包括：与心轴旋转接合的手轮；在手轮和第二垫圈之间围绕心轴的套筒；以及弹性偏压装置，其作用在心轴的远端与手轮之间，以便将手轮轴向压靠在套筒上，从而按压第二垫圈。

根据优选实施例，第二垫圈是具有大致梯形横截面的环，其中较大基部与心轴接触并且较小基部与主体接触。

根据优选实施例，第二垫圈的梯形横截面的一个腿部抵靠着主体的相应的倾斜表面，并且梯形横截面的另一相对的腿部抵靠着套筒的相应的倾斜表面。

根据优选实施例，第二垫圈的梯形横截面的较大基部包括凹部，优选地在中间部分。

根据优选实施例，弹性偏压装置包括堆叠的贝氏垫圈。

根据优选实施例，其包括容纳弹性偏压装置并限制所述装置被手轮压缩的罩。

本发明的优点

本发明特别令人感兴趣的是，其特征允许限制打开和关闭阀所需的扭矩，特别是当与通常由弹性体材料制成的垫圈变得坚硬的低温气体一起使用时。这对于不能包含诸如润滑油或润滑脂的任何松散润滑剂的阀尤其如此。

附图说明

图1是根据本发明的阀的截面图。

图2是图1中的区域II的放大视图。

具体实施方式

图1所示的阀2基本上包括主体4、气体入口6、气体出口8和将所述入口6和出口8流体地互连的气体通道10。

基本上由可移动闭合构件12组成的关闭装置设置在主体4中，用于关闭气体通道10。可移动闭合构件12由延伸穿过阀体4的心轴14操作。

阀体4包括主要部分16和帽18，帽18优选通过螺纹连接附接到主要部分16。主要部分包括容纳可移动闭合构件12、心轴14和帽18的孔。可移动闭合构件12大体为圆柱形，并且在其外表面处包括阳螺纹，该阳螺纹与主体的主要部分16的孔的内表面上的相应阴螺纹接合。它包括具有凹部的前表面，该凹部容纳较软材料的元件12¹，该元件以紧密方式与阀座20配合，该阀座20围绕气体通道10形成在阀体4中。元件12¹可由塑料材料制成。

可移动闭合构件12还包括在与元件12¹和阀座20相对的方向上开口的腔12²。该腔12²包括圆柱形内表面，该圆柱形内表面接收心轴14的近端14¹且仅与心轴14的近端14¹旋转地接合。心轴14的近端14²和闭合构件12的腔12²的内表面可以采用本领域技术人员公知的各种形状，例如花键或旋转不对称的任何截面。

心轴14包括肩部14²，肩部14²与帽18上的相应肩部18¹和孔18²配合。大致环形的第一垫圈22容纳在由这两个肩部14²和18¹以及孔18²限定的室中。

心轴14的肩部14²的外表面14³可以是倾斜的，以便朝向关闭装置12呈锥形。心轴14在锥形外表面14³的最大直径处的肩部14²闭合容纳第一垫圈22的室，同时保持心轴的外表面14³与帽18的孔18²的相应表面之间的最小接触表面。

此外，帽18形成第二孔18³，其大于第一孔18²并且定位在心轴14的肩部14²的锥形外表面14³的前面。该孔18³可接收与阀座20相对的可移动闭合构件12的凸起端12³。

可移动闭合构件12中的腔12²朝向心轴14变宽，从而形成凸起端12³.当操作心轴14时，作用在第一垫圈22上的摩擦力可能产生所述垫圈的弹性体材料的颗粒。在阀如图1所示向上定位即心轴的轴线大体垂直且心轴14的远端14⁴向上定向的条件下，与第一垫圈22分离的颗粒可以通过重力向下落下并且被腔12²的漏斗形上部内表面收集。然后，颗粒可以穿过心轴14的近端14¹的外表面与可移动闭合构件12的相应内表面之间的机械间隙，然后在腔12²的底部积聚。

如图1所示，可以在腔12²的底部预见通道12⁴，将所述腔与壳体互连，用于与阀座20配合的元件12¹。

阀2包括环形且具有梯形横截面的第二垫圈24。梯形横截面的较大基部与心轴14的外圆柱形表面接触，而较小的基部与帽18的内表面接触。套筒26围绕心轴14可滑动地设置，用于按压第二垫圈24。

心轴14在其外表面包括凹槽28，所述凹槽位于第一垫圈22和第二垫圈24之间。凹槽形成可以积聚从垫圈22和24更具体地从第二垫圈24分离的颗粒的腔，类似于可移动闭合构件12中的腔12²。凹槽28可具有大致矩形截面形状，其宽度大于高度，优选地至少大于5倍，更优选地至少大于10倍。

阀2包括手轮30，手轮30与心轴14的远端14⁴可旋转地接合。手轮30可以在可旋转接合的同时沿着心轴滑动。为此，心轴14可以提供具有非圆形外表面的横截面，例如正方形外表面，其与手轮30的相应内表面接合。滑动或抗摩擦垫圈32可插入在手轮30的下表面与套筒26的上表面之间。堆叠的贝氏弹簧垫圈38设置在心轴14的远端14⁴周围，在与所述远端接合的螺母34和手轮30之间。弹簧垫圈38可容纳在打开的壳体36中，该壳体插入在螺母34和弹簧38之间，并且在弹簧的侧表面处延伸到接近与弹簧垫圈接触的手轮的表面。弹簧垫圈在手轮上施加偏压力，该偏压力朝向下，即在阀体的方向上，以将该力传递到套筒26和第二垫圈24。因此，第二垫圈24始终处于压力下以便以气密方式与心轴14配合。弹簧的偏压力也通过螺母34传递到心轴14。心轴14然后被向上偏压，即在与阀体相反的方向上并且在肩部14²和18¹之间按压第一垫圈22，以便在心轴14和主体4之间提供第一气密性屏障。

用于弹性偏压装置38的壳体36的使用是令人感兴趣的，因为它允许将垫圈保持在适当位置以便正常工作。它还允许方便阀的组装。实际上，当拧紧螺母34以便预加应力于第一和第二垫圈22和24时，螺母可被拧紧，直到壳体36接触手轮30，以便确保垫圈的最小且还足够的预应力。一个或两个垫圈的任何磨损或消磨将由预应力弹性装置38的偏压力补偿。

在阀的操作期间，特别是在低和非常低的温度下，即小于-100℃或甚至小于-150℃(这对于液化天然气(LNG)是典型的)，垫圈22和24的材料变得坚硬。由机械预应力和/或流体压力产生的垫圈与心轴之间的接触压力使得垫圈的材料在心轴旋转期间经受机械磨损，磨损导致材料以小颗粒或甚至粉末的形式分离。这些颗粒可以在阀中的一些位置处积聚，特别是在运动部件和不运动部件之间，导致操作扭矩的增加或甚至阀的阻塞。形成在心轴14的外表面上的腔28可以积聚这些颗粒并且避免心轴14的阻塞。在阀处于如图1所示的直立位置的情况下，腔28可以收集来自通过重力向下移动的第二垫圈24的颗粒。在阀将处于另一定向的情况下，例如心轴水平或向下的情况下，腔28可以收集来自第一垫圈22的颗粒。形成在可移动闭合构件12中的腔12²还允许从第一垫圈22收集颗粒，特别是当阀处于直立位置时，如图1所示。腔12²的漏斗形开口12³特别用于收集颗粒并防止颗粒到达可移动闭合构件12与主体16之间的螺纹接合。

图2是图1中的区域II的放大视图，对应于阀的两个气密性屏障。

在图2中可以观察到，接触第一垫圈22的心轴14的肩部14²的表面14⁵不是平的，而是略微倾斜的。该表面14⁵成形为使得其外部部分比其内部部分更靠近主体的肩部18¹。主体的肩部18¹还包括旨在穿透第一垫圈22的圆形肋18⁴。该肋18⁴定位在肩部18¹的外圆周部分处，以便至少大致与肩部14²的凸起外部部分对准。因此，垫圈22在其外部部分受到更大的应力，以便被肋18⁴适当地穿透并提供足够的第一气密性屏障。

还可以在图2中观察到，在前端26²接触垫圈24之前可以抵靠塞的相应外表面18⁴的套筒26的扩张外表面26¹将到达所述垫圈24的腔的底部。

仍然在图2中，可以观察到具有梯形横截面的第二垫圈24的形状。较大的基部24¹与心轴14的外表面接触，而较小的基部24²与塞18的内表面接触。较大的基部24¹可包括凹槽24³，其为垫圈的变形提供一些空间。侧部或腿部24⁴与套筒26的相应表面26²接触，并且另一相对侧部或腿部24⁵与套筒塞18的相应表面18⁵接触。由套筒26经由其接触表面26²施加的轴向力由于表面26²和18⁵的倾斜而被转换成径向力。

阀2的不同元件(如主体16、塞18、心轴14和/或可移动闭合元件12)可由黄铜、钢和/或不锈钢制成。一些元件(如可移动闭合元件12和/或心轴14)可以涂覆有以便降低摩擦力。