[發(fā)明專利]加裝積液融霜盤的長頸閥蓋的設(shè)計方法及閥蓋及閥門

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110546584.2
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113094848A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張希恒;夏志明;俞樹榮;毛偉;余建平;薛睿淵
• 申請（專利權(quán)）人: 蘭州理工大學(xué);博雷（中國）控制系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;F16K27/08;G06F119/08
• 代理公司: 杭州裕陽聯(lián)合專利代理有限公司 33289
• 代理人: 盛影影

本申請公開了加裝積液融霜盤的長頸閥蓋的設(shè)計方法，包括如下步驟：根據(jù)二維傳熱理論，結(jié)合長頸閥蓋和積液融霜盤的物理模型，推導(dǎo)長頸閥蓋和積液融霜盤的二維耦合導(dǎo)熱微分方程；根據(jù)導(dǎo)熱微分方程，得出長頸閥蓋和積液融霜盤的二維溫度場函數(shù)；根據(jù)溫度場函數(shù)，推導(dǎo)出長頸閥蓋和積液融霜盤的結(jié)構(gòu)長度與空氣濕度的數(shù)學(xué)表達(dá)式；根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式，確定法蘭下端面到填料函底部的長度為L，積液融霜盤與長頸閥蓋法蘭下端面的安裝距離為L_b；使得使填料底部的溫度大于0℃，積液融霜盤免結(jié)冰。本申請還提供了一種采用上述設(shè)計方法設(shè)計制造的閥蓋，在此基礎(chǔ)上進一步提供了一種使用上述閥蓋的閥門。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及閥門領(lǐng)域，尤其涉及一種加裝積液融霜盤的長頸閥蓋的設(shè)計方法及閥蓋及閥門。

背景技術(shù)

低溫閥門廣泛應(yīng)用石油化工、空氣分離、天然氣、制冷以及低溫工程等領(lǐng)域中液氮(-196℃)、液氫(-253℃)、液氧(-183℃)、液化天然氣(-162℃)等低溫介質(zhì)的在液化分餾、儲存和運輸環(huán)節(jié)的設(shè)備和管道中。

附圖1種展示了一種可用于上述管道及設(shè)備的低溫閥門用的長頸閥蓋組件，該種長頸閥蓋主要包括長頸閥蓋以及安裝在長頸閥蓋的積液融霜盤，參看附圖1所示，長頸閥蓋(1)中裝有閥桿(2)，長頸閥蓋(1)的填料函中裝有填料(4)，填料(4)與長頸閥蓋(1)的填料(4)函內(nèi)壁和閥桿(2)的外表面接觸。在螺母(8)和螺栓(7)的緊固力作用下，填料壓板(6)壓緊填料壓套(5)，填料壓套(5)壓緊填料(4)，填料(4)發(fā)生橫向變形，在長頸閥蓋(1)的填料(4)函內(nèi)壁和閥桿(2)的外表面形成足夠的密封比壓，防止低溫介質(zhì)從閥桿(2)的外表面和長頸閥蓋(1)填料(4)函內(nèi)壁泄漏。低溫介質(zhì)與長頸閥蓋(1)和閥桿(2)接觸，經(jīng)熱傳導(dǎo)后長頸閥蓋(1)和閥桿(2)發(fā)生熱交換。當(dāng)長頸閥蓋(1)的長度較小時，長頸閥蓋(1)的填料底部溫度有可能低于0℃，當(dāng)空氣中的冷凝水進入到長頸閥蓋(1)的填料(4)密封處，冷凝水就會在填料(4)處結(jié)冰，低溫閥門在開啟和關(guān)閉過程中，填料(4)就會劃傷閥桿(2)，影響閥桿(2)的正常開關(guān)操作，造成密封失效，引起低溫液態(tài)介質(zhì)大量泄漏，甚至?xí)a(chǎn)生失火和爆炸事故。

在長頸閥蓋(1)表面加裝一片積液融霜盤(3)，防止長頸閥蓋(1)表面的冷凝水進入保冷層，防止保溫層和驅(qū)動結(jié)構(gòu)結(jié)冰，降低冷量損失，縮短長頸閥蓋(1)的長度，彌補由于長頸閥蓋(1)長度較長而帶來的安裝、運輸不便等缺點。當(dāng)閥門溫度場處于穩(wěn)定狀態(tài)，長頸閥蓋(1)表面和積液融霜盤(3)與空氣發(fā)生的自然對流換熱；長頸閥蓋(1)法蘭下端面為低溫介質(zhì)溫度t₀，長頸閥蓋(1)和閥桿(2)、長頸閥蓋(1)和積液融霜盤(3)之間為二維熱傳導(dǎo)。螺栓(7)、螺母(8)、填料壓套(5)、填料壓板(6)、填料(4)及填料(4)以上的閥桿(2)部分是長頸閥蓋(1)的擴展換熱面，起到改變換熱系數(shù)的作用，其當(dāng)量換熱系數(shù)可進行迭代計算。此外，長頸閥蓋(1)與閥桿(2)之間的間隙很小且材料相同，間隙內(nèi)低溫介質(zhì)的換熱忽略不計。法蘭下端面到填料函底部的長度為L，積液融霜盤(3)與長頸閥蓋(1)法蘭下端面的安裝距離為L_b。

綜上所述，為了保證低溫閥門在使用時的安全，必須保證法蘭下端面到填料函底部的長度(即L的長度)達(dá)到一定值，這樣可以保證長頸閥蓋(1)的填料底部溫度不低于0℃，并且保證積液融霜盤(3)與長頸閥蓋(1)法蘭下端面的安裝距離(即L_b)達(dá)到一定值，確保積液融霜盤(3)上不會出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，同時在滿足填料底部不結(jié)冰、積液融霜盤不結(jié)冰的前提下

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述問題，提出了一種加裝積液融霜盤的長頸閥蓋的設(shè)計方法及閥蓋及閥門。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：