[发明专利]低温系统管道内置减压节流阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种-200℃低温系统管道内置减压节流阀技术，采用管道内置阀门即直接将阀门通过上下卡箍安装于管道内实现管道内低温流体的减压节流过程，无需法兰或螺纹连接，实现低温流体无密封无泄漏管道输运及过程控制目的。管道内置减压节流阀解决了管道内低温流体由于低温高压工况易突变引起密封面破坏从而造成管道泄漏的问题，适用于管道内低温流体的减压及节流制冷过程，有利于管道内低温流体压力及温度控制，使低温相变输运过程保持相对稳定。本发明也可用于解决变压、变温、变流量的管道内低温流体动态相变制冷带来的技术难题，提高管道内低温流体的相变制冷效率，实现管道低温流体的有效管理。

背景技术

在液化天然气（LNG）、气体分离及液化等低温领域，成套工艺流程中常用的过程控制阀门数量众多，有压力控制阀、温度控制阀、制冷节流阀及大量的低温开关阀等，均为成套工艺设备中不可缺少的主要设备，且一般都采用法兰或螺纹连接。在低温工况下与管道连接的密封材料容易出现低温脆断，密封面经常出现泄漏，有很大的安全隐患，尤其对于易燃易爆气体，泄漏造成的危险性更大。过程控制装备在节流降压过程中会产生强烈的振动，极易造成连接件密封泄漏，如节流阀完全依靠振动才能产生制冷效应等。由于管道内输运的低温流体温度及压力极易引起过热沸腾并产生多相流，导致管道内温度及压力发生剧变，所以与管道连接的过程控制阀门须具备以下基本条件：能够承受剧烈的压力及温度瞬间变化过程；阀门连接件密封面尽可能少，流体泄漏尽可能少；管道能够承受剧烈的振动，连接件不脱落，不泄漏；用于节流制冷及低温液化的节流阀须产生节流制冷效应，可有效节流多相流；减压阀须稳定控制过程压力，在压力突变的情况下可起到安全阀的作用等。本发明针对管道内低温流体过程控制及输运过程中存在的密封泄漏问题，提出低温系统用管道内置减压节流阀，满足低温流体管道内输运时的压力控制及节流制冷问题，使低温流体在输运及制冷过程中无密封、无泄漏，减少了由于变压、变温出口及流体密度不稳定造成的系统压力突变问题，最终实现低温流体无泄漏输运及控制过程目的。管道内置减压节流阀在低温流体加注或系统起动过程中对过量制冷剂进一步气化膨胀制冷、进一步扩压并保持整体结构稳定、全局压力合理分布同样具有重要作用。

发明内容

本发明根据管道内低温流体多相流输运过程控制技术特点，发明了低温系统管道内置减压节流阀，用于解决变压、变温、变流量的管道制冷过程中的低温流体流动排放带来的技术难题，减少低温流体输运过程中的泄漏问题，提高管道内低温流体过程控制及相变制冷效率，实现低温流体管道内减压与节流制冷过程的相对稳定。

本发明的技术解决方案：

低温系统管道内置减压节流阀主要由销杆1、上卡箍2、弹簧3、阀座4、密封圈5、下卡箍6、管道7、阀杆8、阀体9、下垫片10、上垫片11、螺钉12、压盖13、销杆卡箍14组成。

阀杆8顶部螺纹连接压盖13；压盖13安装于阀座4内；阀座4通过螺钉12连接阀体9；阀体9通过上卡箍2和下卡箍6固定于管道7内；销杆1穿过压盖13及阀杆8预留孔；销杆卡箍14安装于压盖13顶部卡槽内；压盖13与阀座4中间安装弹簧3；弹簧3中心为阀杆8，顶部与上垫片11接触，底部与下垫片10接触；弹簧3预紧阀杆8底部阀芯锥面与阀体9底部扩压罩内表面形成密封面；密封圈5安装于阀杆8底部阀芯锥面密封槽内。

压盖13顶部为圆锥形，锥面有环形卡槽，卡槽内有水平预留孔，底部为圆柱形，中心开有螺孔，销杆1穿过压盖13及阀杆8预留孔后被环形销杆卡箍14固定在压盖13顶部卡槽内，使阀杆8与压盖13螺纹连接牢固。

阀座4为整体轴对称中空圆柱形结构，上边缘为法兰，法兰上平面与上卡箍2下平面接触，下平面与阀体9顶部水平圆环面接触；阀座4外圆柱面与阀体9上部内圆柱面形成中空的圆柱形空间；阀座4底平面开有圆孔，阀杆8可穿过圆孔并上下运动。

阀体9为整体轴对称中空圆柱形结构，外柱面与管道7内表面完全贴合，上水平圆环面开有螺孔，下水平面与下卡箍6上平面接触，中心留有进气通道，进气通道上部为圆柱形空间，圆柱形空间内安装阀座4，下部为渐扩形扩压腔，扩压腔中心为阀杆8阀芯。

管道7内壁开有环形上卡槽及下卡槽，卡槽之间安装阀体9，上卡槽及下卡槽内分别安装上卡箍2及下卡箍6，上卡箍2以上为流体高压区，下卡箍6以下为流体低温低压区。