[发明专利]管道内置多股流低温减压节流阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种-200℃低温系统用管道内置多股流低温减压节流阀技术，即将多股流低温减压节流阀通过定位机构内置于管道内，无需法兰或螺纹连接，实现多股流低温流体无密封无泄漏管道输运及过程控制目的，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问题，以及单股流节流制冷减压过程中带来的振动及噪音问题，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，节流制冷效率显著提高。本发明也可用于解决变压、变温、变流量的管道内大流量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

在一般低温制冷系统中，如液化天然气（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，单股流流动过程。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，存在很大安全隐患，尤其对于易燃易爆气体，泄漏造成的危险性更大，同时在减压节流制冷过程中，常用的单股流减压节流方式存在振动强度大，噪音大，流量小，节流效果较差，节流后气相分压低等缺点。此外，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，阀门寿命降低，如节流阀完全依靠振动才能产生制冷效应等，而强烈的高频振动容易导致阀体部件产生裂纹。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；减压节流过程中尽可能减小振动，但不影响节流制冷过程；流量尽可能大，提高液相节流后的气化率；节流压差尽可能大，以降低低温温区等。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单股流密封泄漏问题，提出低温系统用管道内置多股流低温减压节流阀，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具备无密封、无泄漏、振动小、音低噪、流量大、温区低等特点，减少由于变压、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高效率输运及过程控制目的。管道内置多股流低温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股流输运过程控制技术特点，发明了管道内置多股流低温减压节流阀，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、振动问题、噪音问题及流量小问题，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安全减压与节流制冷过程的相对稳定。

本发明的技术解决方案：

管道内置多股流低温减压节流阀主要由压盖1、上卡箍2、阀体3、支撑圈4、管道5、销杆6、销杆卡箍7、阀杆8、弹簧9、下卡箍6组成，所述阀杆8顶部螺纹连接压盖1；压盖1安装于阀体3内；阀体3通过上卡箍2和下卡箍10固定于管道5内；销杆6穿过压盖1及阀杆8预留孔；销杆卡箍7安装于压盖1卡槽内；压盖1与支撑圈4中间安装弹簧9；弹簧9中心为阀杆8；弹簧9预紧阀杆8底部阀芯锥面与阀体3底部扩压腔内表面形成密封面。

压盖1为轴对称结构，中心开有螺孔，顶部为圆锥形，锥形底部为圆柱形，柱面有环形卡槽，卡槽内有水平预留孔，中心开有螺孔；销杆6穿过压盖1及阀杆8预留孔后被环形销杆卡箍7固定于压盖1顶部卡槽内，使阀杆8与压盖1螺纹连接牢固不松动；压盖1中间锥面开有进气孔，中心为环形中空结构，底部圆柱面与阀体3气缸圆柱面接触并可上下滑动。

支撑圈4为整体轴对称中空圆柱形结构，外柱面与阀体3气缸内表面紧密帖合，圆形水平面上方开有中心孔以及围绕中心孔的进气孔，中心孔内表面与阀杆8外表面接触，用以稳定阀杆8。