[發(fā)明專利]大型低溫裝置流量控制閥門

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910116452.5
• 申請日: 2009-03-30
• 公開（公告）號: CN101509572A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設計）人: 任志斌;武玉;彭晉卿
• 申請（專利權）人: 中國科學院等離子體物理研究所
• 主分類號: F16K27/02
• 分類號: F16K27/02;F16K1/38;F16K25/00;F16K41/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權代理有限公司
• 代理人: 余成俊

技術領域：

本發(fā)明主要涉及一種閥門，尤其涉及一種大型低溫裝置流量控制閥門。

背景技術：

目前市場上銷售的低溫裝置流量控制閥門都是針對液氮溫區(qū)(77K)而設計的，還很少有真正用于大型低溫裝置液氦(4.2K)流量控制的閥門。傳統(tǒng)的低溫裝置流量控制閥門主要存在以下缺陷：一、漏熱和泄漏兩個方面存在缺點，漏熱大往往導致閥門熱負荷大，結霜嚴重；泄漏率高，則使企業(yè)經(jīng)濟上蒙受損失。二、絕熱措施不到位，比如不抽真空，不加絕熱材料等等，這些缺陷都導致了閥門的漏熱偏大，有時甚至由于閥門自身的熱負荷過大而導致液氦完全蒸發(fā)使得低溫裝置得不到液氦。三、調(diào)節(jié)液氮或者其他沸點溫度更高的液體流量時可能不存在泄漏問題，但是在控制低溫氦氣特別是高壓超臨界氦流量時卻往往漏率比較大，造成氦氣的浪費。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種大型低溫裝置流量控制閥門，它結構緊湊，操作靈活方便，實用性強，不僅適用于低溫裝置4.2K液氦流量控制，還適用于高壓超臨界氦流量控制及其他需要液氦傳輸?shù)牡蜏仡I域。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：

大型低溫裝置流量控制閥門，包括有閥座、閥芯和閥體，其特征在于：閥門整體處于真空環(huán)境，有真空閥套外管、真空閥套內(nèi)管，所述的真空閥套外管、真空閥套內(nèi)管上端連接有閥蓋，所述的閥蓋中間有臺階孔，所述的臺階孔內(nèi)有滑動配合的閥桿，所述的閥桿外壁與閥蓋的臺階孔壁之間有密封圈，臺階孔上端有內(nèi)螺紋，有中間開孔的密封圈預緊螺栓套裝于閥桿外，密封圈預緊螺栓與臺階孔上的內(nèi)螺紋螺合，所述的密封圈預緊螺栓壓在所述的密封圈上；所述的閥桿上端固定有閥帽，所述的閥帽與所述的閥蓋通過螺紋螺合；所述的真空閥套內(nèi)管套裝在閥桿外面且不接觸，所述的真空閥套內(nèi)管下端連接有閥體，閥體為筒形體，筒形體下端固定連接閥座，筒形體側壁上有出液口，出液口連接有低溫裝置連接管內(nèi)管，所述的真空閥套外管下端連接真空輸液管外管，所述的真空閥套外管上與閥體對應處聯(lián)通低溫裝置連接管外管，所述的閥芯從上而下穿過閥體，所述的閥芯的錐形體下端抵壓于閥座的閥口上，所述的閥口下端連接有真空輸液管內(nèi)管；所述的真空輸液管外管、真空輸液管內(nèi)管之間，低溫裝置連接管外管、低溫裝置連接管內(nèi)管之間相互聯(lián)通并抽真空處理。

所述的大型低溫裝置流量控制閥門，其特征在于所述的真空閥套內(nèi)管外包覆有絕緣材料，所述的閥桿中間有一段為空心管，所述的真空輸液管內(nèi)管與閥座結合部外壁上包覆有活性炭吸附劑，所述的密封圈為特氟隆材料。

所述的大型低溫裝置流量控制閥門，其特征在于：所述絕熱材料為鋁箔與尼龍網(wǎng)隔層；所述閥芯和閥桿外壁涂有真空酯。

為減少低溫裝置流量控制閥門漏熱，本發(fā)明首先在整個閥門(除閥蓋和閥帽)外部設置有真空閥套外管，使閥門整體處在真空環(huán)境下，其對流傳熱可忽略；其次在閥門的閥座、閥體、及真空閥套內(nèi)管外面包裹20層絕熱材料，絕熱材料選擇鋁薄與尼龍網(wǎng)隔層，這一措施可大大減小閥門的輻射傳熱和徑向熱傳導；另外采用一段空心不銹鋼管作為閥芯連接管連接閥芯和閥桿，這一措施可以減少閥門沿閥芯軸向的熱傳導；最后還在閥座底部真空輸液管內(nèi)管外面包裹了活性炭吸附劑，用來吸收水蒸氣和其他雜質(zhì)氣體使整個閥門裝置的真空度得到提高，從而減小閥門裝置的漏熱。

為減少低溫裝置流量控制閥門的泄漏，本發(fā)明在閥蓋中部設計一個密封槽并在密封槽內(nèi)放置10個特氟隆密封圈，再用一個密封圈預緊螺栓把密封圈預緊，達到迷宮式密封效果，這一措施使得泄漏率大大減小，另外在閥芯和閥桿上面涂上一層真空酯，所述真空酯既起到密封作用又起到潤滑的作用，最后經(jīng)檢漏儀檢測認為其泄漏量可以忽略。

所述閥蓋外壁加工有外螺紋，閥帽內(nèi)壁加工有與閥蓋外壁上外螺紋相配合的內(nèi)螺紋，通過閥帽的旋轉可以實現(xiàn)對低溫裝置的流量控制。當閥帽順時針擰緊時，閥帽推動閥桿上的臺階向下運動并帶動閥芯向下運動，從而可以將進入低溫裝置的流體流量調(diào)小，直到閥芯向下運動到與閥座緊密接觸時閥門完全關閉，停止對低溫裝置輸液。當閥帽逆時針擰松時，閥帽推動墊片和定位螺母向上運動并帶動閥芯向上運動，從而將閥門打開并將流量調(diào)大。

考慮到低溫下材料的力學性能，閥蓋、閥桿、閥芯、閥芯連接管、閥體和閥座全采用低溫力學性能良好的316L不銹鋼制造。

本發(fā)明的優(yōu)點是：

本發(fā)明很好的解決了漏熱和泄漏問題，調(diào)節(jié)液氦流量時閥門不結霜，調(diào)節(jié)冷氦氣及高壓超臨界氦流量時不泄漏，可以廣泛的應用于核聚變裝置低溫系統(tǒng)、高能加速器低溫系統(tǒng)、超導磁體低溫系統(tǒng)、核醫(yī)學低溫系統(tǒng)、航空航天低溫系統(tǒng)等低溫領域。

附圖說明：