一种轴向端面密封的LNG加注口的制作方法

本实用新型涉及LNG加注口的技术领域，特别涉及一种轴向端面密封的LNG加注口。

背景技术：

LNG加注口主要用于LNG汽车、轮船等的储罐超低温液体的加注，包括LNG和液氮等工业气体。

市场现有的加注口，技术上源自美国JC Carter和Macro（现在属于ECI的子品牌），几乎全部采用径向密封方式，密封结构和密封件的设计几乎一模一样，都是径向滑动密封，采用弹簧配合PTFE或PCTFE的密封件，密封件的尺寸几乎都如出一辙，只有加注口外观略有差异。Macro（马克技术有限公司）公开的一款液化天然气（LNG）加注口，如图1所示，其密封件101设置在加注口阀芯102与加注口阀体103之间，加注口弹簧104直接与加注口阀芯102连接，这种结构的加注口，每次加注LNG的时候，加液枪顶开加注口阀芯102，加注口阀芯102上的密封件101和加注口阀体103进口的圆孔之间采用滑动密封方式，发生相对位移，对密封表面产生一定的磨损。考虑到中国的LNG重卡和公交车行驶环境会有部分颗粒状灰尘或其他异物，一旦进入加注口进口，很容易推挤进入密封配合面，并在滑动密封的过程中，对密封面造成永久刮伤，从而导致严重的泄漏失效，引起安全隐患。

目前全球市场上只有一家公司，四川五月花精密机械有限公司采用了非径向滑动密封的方式，如图2所示，该公司的加注口采用了锥面密封，阀体密封面201倾斜设置，阀芯上的环形密封202与阀体密封面201没有相对滑动，压缩弹簧203直接与阀芯连接。该结构解决了密封面划伤、损坏的问题，但是该密封方式缺乏定位保证结构，并且压缩弹簧203容易发生倾斜和晃动，这样会导致阀芯的偏移与倾斜，而且施加在阀芯上的弹簧力大小分布不均，弹簧力的方向偏斜于阀体轴线方向，导致阀芯上的环形密封202与阀体密封面201相对倾斜，从而致使密封带不能重合，发生泄漏问题。

技术实现要素：

实用新型的目的：本实用新型公开一种轴向端面密封的LNG加注口，可以解决阀芯的定位问题，确保阀芯与阀体的密封面始终重合，提高密封的可靠性和稳定性，避免泄露问题的发生。

技术方案：为了实现以上目的，本实用新型公开了一种轴向端面密封的LNG加注口，包括阀体，设置在阀体中空腔体内的阀芯，与阀体端部相连接的端盖，以及设置在阀芯与端盖之间的弹簧，阀芯与弹簧之间设有顶针，顶针一端与弹簧相连接，另一端设有尖端部，阀芯端面设有形状与尖端部相适应的凹陷部。这种设计通过顶针的尖端对阀芯进行精准定位，克服了各部件组合后产生的累积公差，另外弹簧通过顶针将弹力施加于阀芯的中心点上，这样可以防止阀芯因自身位置偏差、弹簧变形或晃动的原因导致受力不均，避免阀芯相对于阀体发生偏移或倾斜，以确保阀芯与阀体的密封面始终接触良好。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，所述阀体内部设有凸起的阶梯部，阀芯设有凸起的密封配合部，其中密封配合部与阶梯部相贴合而形成的密封面与阀体的轴线相垂直。这种设计采用轴向端面密封，能够确保密封面始终接触良好；阀芯密封面与阀体密封面之间没有相对滑动，避免异物对密封面的划伤和磨损，提高了加注口的使用寿命。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，所述阀芯远离顶针的那一端设有导向轴部，阀体内部设有凸起的阶梯部，阶梯部上开设有导向孔。这种设计导向轴部在导向孔的规制下移动，确保阀芯和阀体的相对位置关系，并对阀芯进行导向与定位，将其位置公差控制在一定范围内；这种导向定位结合顶针的精准定位，克服了累积公差带来的密封不良，并提高了运行过程中的稳定性和可靠性。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，所述顶针开设有一组流体通道孔。这种设计使流体从顶针中间位置的流体通道孔流出，可以提高流体的流量，加快了加注速度。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，还包括套设在阀体上的法兰，其与阀体螺纹连接，阀体上设有限位凸块。这种设计用螺纹连接代替目前行业通用的焊接工艺，避免焊接造成阀体热变形以及产生热应力；热变形本身就会导致阀体密封面变形，因此导致密封失效，而热应力的危害更隐蔽也更大，由于常温下可能难以察觉密封失效，但是在超低温工况时，超低温应力和焊接时残余的热应力交替作用，会导致阀体产生不可预见的变形，从而发生密封失效，螺纹连接的设计则彻底消除了这一风险；限位凸块可以确保及限定法兰与阀体连接时的相对位置。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，所述尖端部呈锥形，凹陷部为锥形孔，其中凹陷部的锥角大于尖端部的锥角。这种设计加工方便，且定位的精度高。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，所述流体通道孔呈圆形或长圆孔形，其以环形阵列状分布。这种设计尽量增大了流体通道孔的总面积，保证流体的流量，并使其流动均匀、稳定。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，所述导向轴部设有一组导流槽，导流槽呈环形阵列状分布。这种设计使流体可以顺畅流通并保证了其流量，导流槽的合理分布使流体的流动更均匀、稳定。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，所述密封配合部包括密封圈，密封配合部通过密封圈与阶梯部的密封面贴合，所述密封圈的表面为凸曲面形。这种设计将密封圈作为单独的部件，其与阀芯可以选择不同的材料，这样既能保证阀芯整体的强度和刚性，又能保证阀芯密封面具有耐腐蚀、耐低温、不粘附等特点；凸曲面形的密封圈与阶梯部的密封面贴合时，两者为线性接触，密封面与异物接触的概率降低，并且在流体的冲刷下，异物不容易残留在凸曲面上，减少密封面被划伤、损坏的可能。

进一步的，上述一种轴向端面密封的LNG加注口，所述阀芯包括导向轴部、凹形密封和阀芯底座，其中凹形密封套设在导向轴部的端部，所述凹陷部设置在阀芯底座的端部，阀芯底座另一端设有安装轴部，安装轴部穿过凹形密封与导向轴部相连接，导向轴部设有形状与安装轴部相适应的安装孔。这种设计利用导向轴部和阀芯底座将凹形密封夹设于其中，另外，凹形密封的侧面呈自由状态，没有受到外力的作用，使凹形密封不容易变形和移位，安装稳定性好，保证密封面始终接触良好，防止泄漏；凹形密封的外圈与阶梯部的端面接触，形成轴向端面密封，提高了凹形密封的使用寿命。

上述技术方案可以看出，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型所述的一种轴向端面密封的LNG加注口，阀芯与阀体的密封面接触良好，提高了密封的可靠性和稳定性；避免了密封面的划伤与损坏，提高了加注口密封件的使用寿命；有效降低了泄漏风险以及因此带来的售后维修成本；提高了安全性，保障了加气站操作员的安全、健康；提高了流体的流量，加快了加注速度；消除了焊接热应力和超低温应力交替而导致的密封失效的风险，提高了产品的寿命和可靠性。

附图说明

图1为现有技术中马克技术有限公司公开的一款LNG加注口的结构图；

图2为现有技术中四川五月花精密机械有限公司公开的一款锥面密封的LNG加注口的结构图；

图3为本实用新型所述的一种轴向端面密封的LNG加注口第一种实施方式的剖面结构图；

图4为本实用新型所述的一种轴向端面密封的LNG加注口第一种实施方式的导向轴部的结构图；

图5为本实用新型所述的一种轴向端面密封的LNG加注口第一种实施方式的顶针的结构图；

图6为本实用新型所述的一种轴向端面密封的LNG加注口第二种实施方式的剖面结构图；

图7为本实用新型所述的一种轴向端面密封的LNG加注口第二种实施方式的顶针的结构图；

图8为本实用新型所述的一种轴向端面密封的LNG加注口第三种实施方式的剖面结构图；

图中：1-阀体，11-阶梯部，12-导向孔，13-限位凸块，2-阀芯，21-凹陷部，22-密封配合部，23-导向轴部，24-导流槽，25-密封圈，26-凹形密封，27-阀芯底座，28-安装轴部，29-安装孔，30-凹形底座，31-环形密封，3-端盖，4-弹簧，5-顶针，51-尖端部，52-流体通道孔，6-法兰，101-密封件，102-加注口阀芯，103-加注口阀体，104-加注口弹簧，201-阀体密封面，202-环形密封，203-压缩弹簧。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型具体实施方式进行详细的描述。

实施例1

本实用新型的一种轴向端面密封的LNG加注口的第一种实施方式，如图3至图5所示，包括阀体1，设置在阀体1中空腔体内的阀芯2，与阀体1端部相连接的端盖3，以及设置在阀芯2与端盖3之间的弹簧4，阀芯2与弹簧4之间设有顶针5，顶针5一端与弹簧4相连接，另一端设有呈锥形的尖端部51，相对应的，阀芯2端面设有形状与尖端部51相适应的凹陷部21，凹陷部21为锥形孔，其中凹陷部21的锥角大于尖端部51的锥角。阀体1内部设有凸起的阶梯部11，阶梯部11上开设有导向孔12，阀芯2包括导向轴部23、凹形密封26和阀芯底座27，其中导向轴部23可在导向孔12的规制下移动，凹形密封26套设在导向轴部23的端部，所述凹陷部21设置在阀芯底座27的端部，阀芯底座27另一端设有安装轴部28，安装轴部28穿过凹形密封26与导向轴部23相连接，导向轴部23设有形状与安装轴部28相适应的安装孔29，其中安装轴部28与安装孔29之间的连接方式为过盈配合或螺纹连接；过盈配合结构简单可靠，加工与安装方便；螺纹连接便于拆卸，凹形密封26的替换性好，另外，凹形密封26的底部由于变形，为导向轴部23与阀芯底座27之间的螺纹连接提供了预紧力，防止螺纹连接的松动。凹形密封26的外圈与阶梯部11的端面接触，形成轴向端面密封，凹形密封26外圈的横截面呈凸曲线形，进一步的，呈山脊形或半圆形，凹形密封26的材料为PTFE或PCTFE，或改性的PTFE，或改性的PCTFE。顶针5开设有一组呈圆形的流体通道孔52，其以环形阵列状分布，其数量为4个到6个；导向轴部23设有一组导流槽24，导流槽24呈环形阵列状分布，其数量为3个到5个。阀体1上套设有法兰6，其与阀体1螺纹连接，阀体1上设有限位凸块13，用于限定法兰6的位置。端盖3与阀体1之间为螺纹连接，这种方式便于拆卸，方便零部件的替换，螺纹连接处使用螺纹密封胶或螺纹紧固胶，这样可以提高密封性和安装稳定性，另外，阀体1的端面与端盖3的配合处设有阀体密封材，这种设计可以提高密封性，防止流体从安装缝隙泄漏，同时阀体密封材的压缩可以为螺纹连接提供预紧力，使连接更稳固。阀芯底座27设有凹陷部21的那端还设有一组盲孔，维修时可利用工具探入盲孔夹持住阀芯2，并将其取出。

实施例2

本实用新型的一种轴向端面密封的LNG加注口的第二种实施方式，如图6和图7所示，阀芯2设有凸起的密封配合部22，其中密封配合部22与阶梯部11相贴合而形成的密封面与阀体1的轴线相垂直，即阀体1与阀芯2的密封方式为轴向端面密封；进一步的，密封配合部22包括密封圈25，密封圈25设置在密封配合部22的表面，密封配合部22通过密封圈25与阶梯部11的密封面贴合，所述密封圈25的表面为凸曲面形；阀芯2一体化的设计，结构简单、降低成本，并且减小累积公差。顶针5开设有一组流体通道孔52，流体通道孔52呈弯曲的长圆孔形,其以环形阵列状分布，其数量为3个或4个。其他结构与实施例1相同。

实施例3

本实用新型的一种轴向端面密封的LNG加注口的第三种实施方式，如图8所示，阀芯2包括导向轴部23、凹形底座30和环形密封31，其中凹形底座30的截面呈“凹”字形，其与导向轴部23形成环形密封31的安装槽，组装时将环形密封31压入其中，其他结构与实施例1相同。这样阀芯2的结构也较为简单、组装简便，环形密封31的固定更稳定、可靠。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。