[发明专利]加装积液融霜盘的长颈阀盖的设计方法及阀盖及阀门

说明书

本申请公开了加装积液融霜盘的长颈阀盖的设计方法，包括如下步骤：根据二维传热理论，结合长颈阀盖和积液融霜盘的物理模型，推导长颈阀盖和积液融霜盘的二维耦合导热微分方程；根据导热微分方程，得出长颈阀盖和积液融霜盘的二维温度场函数；根据温度场函数，推导出长颈阀盖和积液融霜盘的结构长度与空气湿度的数学表达式；根据数学表达式，确定法兰下端面到填料函底部的长度为L，积液融霜盘与长颈阀盖法兰下端面的安装距离为L_b；使得使填料底部的温度大于0℃，积液融霜盘免结冰。本申请还提供了一种采用上述设计方法设计制造的阀盖，在此基础上进一步提供了一种使用上述阀盖的阀门。

技术领域

本发明涉及阀门领域，尤其涉及一种加装积液融霜盘的长颈阀盖的设计方法及阀盖及阀门。

背景技术

低温阀门广泛应用石油化工、空气分离、天然气、制冷以及低温工程等领域中液氮(-196℃)、液氢(-253℃)、液氧(-183℃)、液化天然气(-162℃)等低温介质的在液化分馏、储存和运输环节的设备和管道中。

附图1种展示了一种可用于上述管道及设备的低温阀门用的长颈阀盖组件，该种长颈阀盖主要包括长颈阀盖以及安装在长颈阀盖的积液融霜盘，参看附图1所示，长颈阀盖(1)中装有阀杆(2)，长颈阀盖(1)的填料函中装有填料(4)，填料(4)与长颈阀盖(1)的填料(4)函内壁和阀杆(2)的外表面接触。在螺母(8)和螺栓(7)的紧固力作用下，填料压板(6)压紧填料压套(5)，填料压套(5)压紧填料(4)，填料(4)发生横向变形，在长颈阀盖(1)的填料(4)函内壁和阀杆(2)的外表面形成足够的密封比压，防止低温介质从阀杆(2)的外表面和长颈阀盖(1)填料(4)函内壁泄漏。低温介质与长颈阀盖(1)和阀杆(2)接触，经热传导后长颈阀盖(1)和阀杆(2)发生热交换。当长颈阀盖(1)的长度较小时，长颈阀盖(1)的填料底部温度有可能低于0℃，当空气中的冷凝水进入到长颈阀盖(1)的填料(4)密封处，冷凝水就会在填料(4)处结冰，低温阀门在开启和关闭过程中，填料(4)就会划伤阀杆(2)，影响阀杆(2)的正常开关操作，造成密封失效，引起低温液态介质大量泄漏，甚至会产生失火和爆炸事故。

在长颈阀盖(1)表面加装一片积液融霜盘(3)，防止长颈阀盖(1)表面的冷凝水进入保冷层，防止保温层和驱动结构结冰，降低冷量损失，缩短长颈阀盖(1)的长度，弥补由于长颈阀盖(1)长度较长而带来的安装、运输不便等缺点。当阀门温度场处于稳定状态，长颈阀盖(1)表面和积液融霜盘(3)与空气发生的自然对流换热；长颈阀盖(1)法兰下端面为低温介质温度t₀，长颈阀盖(1)和阀杆(2)、长颈阀盖(1)和积液融霜盘(3)之间为二维热传导。螺栓(7)、螺母(8)、填料压套(5)、填料压板(6)、填料(4)及填料(4)以上的阀杆(2)部分是长颈阀盖(1)的扩展换热面，起到改变换热系数的作用，其当量换热系数可进行迭代计算。此外，长颈阀盖(1)与阀杆(2)之间的间隙很小且材料相同，间隙内低温介质的换热忽略不计。法兰下端面到填料函底部的长度为L，积液融霜盘(3)与长颈阀盖(1)法兰下端面的安装距离为L_b。

综上所述，为了保证低温阀门在使用时的安全，必须保证法兰下端面到填料函底部的长度(即L的长度)达到一定值，这样可以保证长颈阀盖(1)的填料底部温度不低于0℃，并且保证积液融霜盘(3)与长颈阀盖(1)法兰下端面的安装距离(即L_b)达到一定值，确保积液融霜盘(3)上不会出现结冰现象，同时在满足填料底部不结冰、积液融霜盘不结冰的前提下

发明内容

本发明针对上述问题，提出了一种加装积液融霜盘的长颈阀盖的设计方法及阀盖及阀门。

本发明采取的技术方案如下：