[发明专利]一种耐低温蝶阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐低温蝶阀，尤其涉及一种基于形状记忆合金的高可靠超低温耐低温蝶阀密封结构，属于流体控制阀门技术领域。

背景技术

随着石油、化工和燃气行业的迅速发展，尤其是液化天然气(LNG)作为一种新兴能源的广泛应用，使得LNG用超低温阀门的需求量迅速增加。由于LNG常压下的温度为-162℃，不仅温度极低，且易燃易爆，因此对阀门的低温密封性能提出了更高和更严格的要求。

现有技术中，常温下工作的蝶阀常采用金属-非金属密封副。但在低温状态下，由于非金属材料的膨胀系数较金属材料大得多，使得其低温时的收缩量与金属密封、阀体等配合件的收缩量相差很大，从而导致密封比压严重降低，结果容易导致密封失效的结果。另外，大多数非金属材料在深冷温度下变硬、变脆，失去韧性，从而导致冷流和应力松弛。

为了防止材料在超低温下的低应力脆断，对于温度低于-100℃的工况，阀门主要零件基本考虑采用具有面心立方晶格的奥氏体不锈钢、铜及铜合金、铝及铝合金等。但因铝和铜及其合金的硬度不高，密封面的耐磨、耐擦伤性能较差，所以实际在低温阀门中应用极少，而采用奥氏体不锈钢材料居多(如0Cr18Ni9、00Cr17Ni12Mo2)等。然而，奥氏体不锈钢作为低温阀门的金属密封副材料也存在着某些不足。因为这类材料大部分在常温下处于亚稳定状态，当温度降低到相变点(Ms)以下时，材料中面心立方结构的奥氏体会转变成体心立方结构的马氏体，从而引起体积变化导致内部应力增加，使原本经研磨后达到密封要求的密封面产生翘曲变形，造成密封失效。

加之零件各部分的温度差异或不同材料间物理性能的差异会引起收缩不均而产生温变应力，因此超低温阀门的可靠密封成为一道技术难题。

此外，为了确保安全，要求LNG阀门具有防火功能，即可在火灾发生，也要避免密封很快失效。据申请人了解，现有技术难以满足此要求。

发明内容

本发明的首要目的在于：针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种在低温条件下可以保证可靠有效密封的耐低温蝶阀，从而满足LNG等超低温流体的输送需求。

本发明进一步的目的在于：提出一种发生火灾时，可以避免密封很快失效的耐低温蝶阀，从而使其具有防火功能。

为了达到上述首要目的，本发明的耐低温蝶阀包括通过阀杆偏置安装蝶板的阀体，所述蝶板具有绕阀杆轴线偏转的流道开启位置和流道关闭位置，所述蝶板远离阀杆的一端具有周边倒角，所述流道对应蝶板关闭位置的周边倒角处具有密封卡槽，所述密封卡槽内插入圆弧端与所述蝶板倒角面贴合的U形截面耐低温材料非金属密封圈，所述非金属密封圈中嵌有使所述圆弧端保持贴合倒角面趋势的弹簧圈和保持所述U形截面两外侧贴合密封槽壁的支撑环。

由于本发明的密封圈在弹簧圈的收缩作用下与蝶板贴合密封，因此既妥善解决了低温下非金属材料收缩量与金属配合件收缩量相差很大的问题，又克服了非金属材料在深冷温度下失去韧性导致的冷流和应力松弛，同时避免了全金属密封金相变化带来的麻烦，可以保证在超低温条件下的可靠有效密封。

本发明进一步的完善是，所述弹簧圈由沿环形轴线螺旋盘绕的弹性金属带材制成，因此具有良好的收缩弹性，可以产生所需的径向弹性变形。

本发明更进一步的完善是，所述支撑环位于密封槽底处，这样更有利于保持密封圈处于撑展状态，避免迂回缝隙，进一步保证密封效果。

为了达到进一步的目的，所述非金属密封圈中装有内径箍紧弹簧圈的预紧环，所述预紧圈由经深冷扩径变形处理的记忆合金制成。该预紧环在箍紧弹性圈的同时，也起到保持所述U形截面两外侧贴合密封槽壁的作用。

由于预紧环经过深冷条件下的扩径变形处理，其内径略小于弹簧圈的外径，装配时可进一步使弹簧圈产生预变形，进而提高对密封圈的密封压力，保证密封的可靠性。并且由于预紧环形具有形状记忆功能，因此当密封圈因火灾被烧损时，预紧环在高温作用下发生形状恢复，内径恢复到扩径前的尺寸，将进一步压缩弹簧圈，补偿因密封圈烧损而产生的间隙，达到避免进一步泄漏的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的局部放大图。

图3为图1实施例的弹簧圈结构示意图。

图4为图1实施例的蝶板部分俯视图。

图中1-阀体；2-蝶板；3-阀杆；4-密封圈；5-弹簧圈；6-预紧环；7-支撑环；8-挡圈；9-固定螺钉；10-销钉。

具体实施方式

实施例一