低温阀装置制造方法及图纸

一种低温阀装置，包括一限定了低温流体流动管道（１０）的阀体（１）、一设置在管道中的关闭元件（２），该关闭元件被连接到一控制杆（３）上用于在一关闭位置和一打开位置之间移动所述关闭元件，以便控制低温流体的流量，在关闭位置该关闭元件关闭管道（１０），在打开位置低温流体自由地沿着管道流动，其特征在于，所述阀装置还包括一气动执行机构（４），该执行机构包括一限定了两个室（４２１，４２２）的腔室（４１），该腔室包含有与控制杆（３）连接的活塞（４２），所述室供给有控制气体用于将活塞定位在关闭元件的关闭位置和打开位置之间的任一位置，和一相对于周围压力处于正压力的中间腔室（５１）并且以这样的方式被设置在执行机构（４）和阀体（１）之间，以便所述执行机构与所述阀体热量隔离并且将执行机构与周围环境隔离。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于控制低温流体的流量的阀。本专利技术还特别涉及制造和实施气动执行机构，该执行机构用控制气体操作以驱动上述阀。
技术介绍
使用诸如压缩空气或者氮气的控制流体用于驱动低温阀的气动执行机构与阀体热偏置，该阀体位于所述的低温温度中，于是确保该执行机构的运行温度保持接近环境温度。这样，通过使执行机构保持接近环境温度，可以避免在执行机构中控制气体液化或者在执行机构中形成结晶的任何危险，于是可以使用与在非低温流体中使用的执行机构相同类型的执行机构。可是，为了减少在执行机构和要被控制到一充分程度的阀体之间的热连接，和为了提供一与控制流量的移动部件的机械连接，常规的解决方案包括在执行机构和阀体之间插入一控制杆，该控制杆被一绝热套所包围。该控制杆必须具有足够的强度以传递控制力，而同时又要具有相对的长度以便确保其具有足够的热阻。该长度通常是米级的。随着控制杆延伸，执行机构本身的高度也延伸。这将导致超过用于非低温阀所需的尺寸的较大尺寸的阀装置。此外，在执行机构的结构体和管道工程的轴线之间的距离能够导致要施加管道工程上的相当大的力，例如，当阀装置被用于放置在振动源、冲击源或者加速源所扰动的环境中。此外，在现有的系统中，控制杆的位于绝热套外面的部分被暴露坐在周围介质中，如为相关的密封系统。这样导致暴露部分被损坏的危险，必然不利于阀的操作运行。为了避免这些缺点，可以展望使用直接靠近阀体的低温气动执行机构，可是，为了防止在执行机构中控制气体液化的危险，必需使用下面两个解决方案中的一个或者另一个。第一个解决方案包括将到阀的气动流体的控制压力限制低于在阀温度的控制流体的饱和压力。例如，当考虑安装在管道上用于在大约111K温度的液化天然气的流动的阀，和该阀被在111K温度下饱和压力为1.55Mpa的干燥的氮气动作，控制压力必须低于该饱和压力值，以便确保氮气在执行机构中不会液化。这些限制是明显不利的，因为其在执行机构的作用表面的面积上具有直接的效果，于是增加了其尺寸、其质量和其花费。第二解决方案包括在气动流体中的流体为液化温度正好低于阀体的温度的流体，以便避免在执行机构中的控制气体的液化。在最通常的低温应用中，唯一的方案是要求使用相对较贵的、在一些情形下危险的诸如氦、氢或者氖等气体。该方案于是将其应用范围限制为减少质量和容积的要求比减少花费的要求重要的情况，例如在太空中的情况。此外，当使用靠近阀体的气动执行机构时，在执行机构和阀体之间或者在它们之一与外部环境之间会出现控制气体泄露和低温流体泄露的问题。因为执行机构靠近阀体，低温流体会渗透到执行机构中。这样的渗透会导致在执行机构内部的温度的下降和导致在控制流体和低温流体之间的执行机构的内部出现不希望的混合物。类似的是，会出现在执行机构中使用的气动流体的一部分会渗透到阀体中并与低温流体混合的危险。这样的低温流体被控制流体的污染是当然不希望出现的。最后，在装置内部控制流体和/或者低温流体出现扩散(即泄露)的情况下，流体可以在其中流动并逃逸到外部，这在特定环境中是非常危险的，例如在容易爆炸的环境下。
技术实现思路
本专利技术寻求解决上述的缺陷并提供一种气动致动的低温阀，该低温阀形成紧凑的组件并减少了制造和运行费用。通过提供一种低温阀装置来实现上述目的，该低温阀装置包括一限定了低温流体流动管道的阀体、一设置在管道中的关闭元件，该关闭元件被连接到一控制杆上用于在一关闭位置和一打开位置之间移动所述关闭元件，以便控制低温流体的流量，在关闭位置该关闭元件关闭管道，在打开位置低温流体自由地沿着管道流动，所述阀装置还包括一气动执行机构，该执行机构包括一限定了两个室的腔室，该腔室包含有与控制杆连接的活塞，所述室供给有控制气体用于将活塞定位在关闭元件的关闭位置和打开位置之间的任一位置。执行机构通过一腔室被固定到阀体上，该腔室一相对于周围压力处于正压力以便将执行机构的温度保持在一个在阀体温度和环境温度之间的中间温度上，以便将装置的内部整体地与周围环境隔离。可以使用一控制气体，该控制气体的饱和温度或者临界温度基本上等于或者大于在管道中的低温流体的温度，并且在这样作的同时限制在执行机构和阀体之间的偏移。具体来说，因为由插入到执行机构和阀体之间的中间腔室所提供的热量隔离，可以将执行机构的温度保持在一消除在执行机构内部出现气体液化的危险的水平。特别是，如果控制气体的温度被保持高于其临界温度，于是控制气体的压力能够被升高到希望值，于是使执行机构的尺寸减少到有意义的程度。设置在执行机构和阀体之间的中间腔室构成了一封闭容积，可以使阀体与任何控制气体的泄露隔绝，以及相反地使执行机构与任何低温气体的泄露相隔绝。为此目的，该腔室可以具有可选择地与一用于回收泄露的装置相连的开口，如果没有危险(污染、爆炸...)，该开口在阀装置的附近敞开，或者其被连接到一用于将泄露输送到不敏感的或者安全的区域的管道。此外，泄露回收装置可以连接到用于测量流量或者用于分析气体的化学组分的装置上，以便探测阀和/或执行机构的任何故障。在中间腔室的任一侧上还可以设置两个开口以便使一中性流体扫过所述腔室，其有助于通过对流提供热量隔离。于是可以避免在泄露进入中间腔室的情况下的过大的压力。根据本专利技术的一个特征，该中间腔室包括绝热隔离片，以便加强在执行机构和阀体之间的热量隔离。根据本专利技术的一个特征，所述执行机构包括在其外部表面的装置用于增加热量的流入根据本专利技术的另外的特征，所述执行机构包括在其外部表面上的绝热材料以限制在执行机构和外部之间的热交换。在本专利技术的第一实施例中，所述气动执行机构是线性执行机构类型，用于致动具有阀元件形式的关闭元件，所述执行机构的活塞具有通过连接装置连接到控制杆上的杆，用于将线性运动传递到连接到阀元件上的控制杆上，以便在关闭位置和打开位置之间移动该阀元件，在关闭位置阀元件与设置在管道中的座接触，在打开位置阀元件被垂直升高到离开所述座一距离。在这个情况下，该阀装置还包括插入在控制杆和在连接装置附件的活塞杆之间的绝热隔离片，用于减少在执行机构和关闭元件(在该情况下为阀元件)之间的热交换。在本专利技术的第二实施例中，所述气动执行机构是枢转执行机构类型，用于致动具有蝶形或者塞形元件形式的枢转关闭元件，所述活塞通过曲柄连接到控制杆上，用于将枢转运动传递到连接到蝶形元件上的控制杆上，以便将该蝶形元件在关闭位置和打开位置之间枢转。在该情况下，阀装置还包括插入在控制杆和曲柄之间的绝热隔离片，以及另外的插入在控制杆和蝶形元件之间的绝热隔离片，用于减少在执行机构和关闭元件之间的热交换关闭元件(阀元件或者蝶形元件)的热量隔离被用于避免在关闭元件和执行机构活塞之间的直接导热路径。另外，活塞还包括第一和第二绝热隔离片，它们分别设置在曲柄和活塞之间的连接点的任一侧上，以减少在执行机构和关闭元件之间的热交换。曲柄由绝热材料制成。根据本专利技术的一个特征，所述执行机构还包括控制气体输送回路，所述输送回路与执行机构或者阀体形成热交换器，以便避免在控制气体射入执行机构时出现控制气体的压力突然下降。控制气体可以是由特定气源输送的气体或者直接从在阀管道中流动的流体获取，例如可以是在液化天然气装置中。在这个情况下，阀装置具有获取低温流体的管，该管被连接在管道和用于腔室的控制气体输送开本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：弗兰克·奥特莱，米歇尔·克拉梅尔，达米安·费热，让吕克·帕坦，
申请(专利权)人：SNECMA发动机公司，
类型：发明
国别省市：