多級(jí)節(jié)流防凍閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于節(jié)流閥技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型CO2多級(jí)節(jié)流防凍閥。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著溫室效應(yīng)日益嚴(yán)重，溫室氣體減排在國(guó)際上也日益得到重視。CXUS(碳捕集、運(yùn)輸、埋存及利用)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，在捕集地點(diǎn)和埋存地點(diǎn)需要用管道輸送co2。而相關(guān)研宄表明，高壓(超臨界態(tài))輸送二氧化碳為可行方案。為了控制管道上流體的壓力和流量，需要設(shè)置節(jié)流閥。而高壓流體的大壓差節(jié)流常常產(chǎn)生很大的溫降，這將導(dǎo)致閥后的流體溫度低，進(jìn)而產(chǎn)生閥體和閥后管路凍結(jié)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]因此，存在著對(duì)適合于高壓CO2氣體節(jié)流減壓過(guò)程中消除凍堵現(xiàn)象且安全可靠、使用壽命長(zhǎng)的減壓系統(tǒng)尤其是減壓節(jié)流閥的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出了一種新型0)2多級(jí)節(jié)流防凍閥。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種新型0)2多級(jí)節(jié)流防凍閥，包括閥體、閥缸、閥芯以及摩擦加熱系統(tǒng)，其中，所述閥缸設(shè)置于閥體內(nèi)部，閥芯設(shè)置于閥缸內(nèi)部，閥缸內(nèi)壁上設(shè)置有若干級(jí)閥缸構(gòu)件，閥芯外壁上設(shè)置有分別與所述若干級(jí)閥缸構(gòu)件配合的若干級(jí)閥芯構(gòu)件，所述閥芯構(gòu)件和閥缸構(gòu)件配合形成或關(guān)閉節(jié)流通道，所述摩擦加熱系統(tǒng)包括用于盛放導(dǎo)熱介質(zhì)的環(huán)空和若干組摩擦裝置，所述環(huán)空設(shè)置于閥體和閥缸之間，所述若干組摩擦裝置分別設(shè)置于每級(jí)閥缸構(gòu)件和閥芯構(gòu)件配合處的后方，且所有摩擦裝置均與閥缸連接。
[0007]優(yōu)選的，所述摩擦裝置包括渦旋發(fā)生體、擺動(dòng)裝置、連接裝置以及摩擦生熱裝置，其中，所述擺動(dòng)裝置的一側(cè)通過(guò)連接裝置與所述摩擦生熱裝置連接，摩擦生熱裝置活動(dòng)安裝在閥缸上，所述擺動(dòng)裝置設(shè)置于渦旋發(fā)生體的后方；渦旋發(fā)生體產(chǎn)生的渦街沖擊擺動(dòng)裝置，擺動(dòng)裝置通過(guò)連接裝置帶動(dòng)摩擦生熱裝置相對(duì)于閥缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，摩擦生熱。
[0008]優(yōu)選的，所述閥缸具有良好的導(dǎo)熱性能。
[0009]優(yōu)選的，所述渦旋發(fā)生體為圓柱體。
[0010]優(yōu)選的，所述擺動(dòng)裝置為擺動(dòng)板。
[0011]優(yōu)選的，所述摩擦生熱裝置為摩擦滑塊。
[0012]優(yōu)選的，所述連接裝置為連桿。
[0013]優(yōu)選的，所述閥缸構(gòu)件與閥芯構(gòu)件配合的面為弧面。
[0014]優(yōu)選的，所述閥芯構(gòu)件與閥缸構(gòu)件配合的面為弧面。
[0015]優(yōu)選的，所述閥缸內(nèi)壁上設(shè)置有用于加強(qiáng)傳熱的翅片。
[0016]優(yōu)選的，所述閥芯外部涂有防腐保護(hù)層。
[0017]本發(fā)明的有益技術(shù)效果為:
[0018]1、由于本發(fā)明具有摩擦加熱系統(tǒng)，所以可以對(duì)節(jié)流后流體進(jìn)行加熱，有效避免了流體節(jié)流后溫度降低，對(duì)閥體和閥后管路產(chǎn)生損害。
[0019]2、在相鄰兩個(gè)閥芯構(gòu)件之間形成空腔，0)2流體經(jīng)過(guò)渦旋發(fā)生體后形成的渦街在穿過(guò)擺動(dòng)板后將在空腔中形成渦流，有效地降低了 CO2流體的壓力，從而減少和消除空化現(xiàn)象，緩解了 CO2流體對(duì)閥內(nèi)構(gòu)件的沖擊磨損，提高了節(jié)流閥壽命。
[0020]3、本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、拆卸容易、制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，既提高了設(shè)備檢修效率又降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為圖1中A處的放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]其中，1-閥體，2-閥缸，3-環(huán)空，4-閥芯構(gòu)件，5-閥芯，6_密封環(huán)，7_緊固件，8_摩擦滑塊，9-連桿，10-擺動(dòng)板，11-渦旋發(fā)生體，12-閥缸構(gòu)件。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0025]由圖1和圖2所示，一種新型0)2多級(jí)節(jié)流防凍閥，包括閥體1、閥缸2、閥芯5以及摩擦加熱系統(tǒng)，其中，所述閥缸2設(shè)置于閥體I內(nèi)部，閥芯5設(shè)置于閥缸2內(nèi)部，閥缸2內(nèi)壁上設(shè)置有若干級(jí)閥缸構(gòu)件12，閥芯5外壁上設(shè)置有分別與所述若干級(jí)閥缸構(gòu)件12配合的若干級(jí)閥芯構(gòu)件4，所述閥芯構(gòu)件4和閥缸構(gòu)件12配合形成或關(guān)閉節(jié)流通道，所述摩擦加熱系統(tǒng)包括用于盛放導(dǎo)熱介質(zhì)的環(huán)空3和若干組摩擦裝置，所述環(huán)空3設(shè)置于閥體I和閥缸2之間，所述若干組摩擦裝置分別設(shè)置于每級(jí)閥缸構(gòu)件12和閥芯構(gòu)件4配合處的后方，且所有摩擦裝置均與閥缸2連接。閥缸2通過(guò)密封環(huán)6和緊固件7密封固定。
[0026]其中，摩擦裝置包括渦旋發(fā)生體11、擺動(dòng)裝置、連接裝置以及摩擦生熱裝置，其中，所述擺動(dòng)裝置的一側(cè)通過(guò)連接裝置與所述摩擦生熱裝置連接，摩擦生熱裝置活動(dòng)安裝在閥缸2上，所述擺動(dòng)裝置設(shè)置于渦旋發(fā)生體11的后方；渦旋發(fā)生體11產(chǎn)生的渦街沖擊擺動(dòng)裝置，擺動(dòng)裝置通過(guò)連接裝置帶動(dòng)摩擦生熱裝置相對(duì)于閥缸2往復(fù)運(yùn)動(dòng)，摩擦生熱。
[0027]所述閥缸2具有良好的導(dǎo)熱性能，，渦旋發(fā)生體11為圓柱體。所述擺動(dòng)裝置為擺動(dòng)板10。摩擦生熱裝置為摩擦滑塊8。連接裝置為連桿9。
[0028]如圖1所示，上部為閥芯構(gòu)件和閥缸構(gòu)件碰觸，此時(shí)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；下部為閥門開啟狀態(tài)。圖1中流體流動(dòng)方向?yàn)閺淖笾劣伊鲃?dòng)。CO2流體依次通過(guò)多級(jí)節(jié)流閥芯，壓力逐級(jí)降低；同時(shí)，CO2流體在通過(guò)閥芯構(gòu)件和閥缸構(gòu)件的配合處后流過(guò)渦旋發(fā)生體11，在渦旋發(fā)生體11后產(chǎn)生高頻卡門渦街，擺動(dòng)板10在渦街的沖擊下發(fā)生周期性震蕩。連桿9 一端連接在擺動(dòng)板10上，另一端連接在摩擦滑塊8上，擺動(dòng)板10的震蕩通過(guò)連桿9帶動(dòng)摩擦滑塊8在閥缸2內(nèi)側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而通過(guò)摩擦生熱原理使環(huán)空3中的熱媒升溫達(dá)到加熱流體的作用。
[0029]本發(fā)明中的閥芯5采用階梯式突觸結(jié)構(gòu)，突觸面為弧面；閥缸構(gòu)件12的突觸面也為一弧面，閥芯構(gòu)件4的突觸弧面和閥缸構(gòu)件12的突觸弧面可無(wú)縫碰觸從而關(guān)閉閥門。在閥門開啟狀態(tài)下，兩個(gè)弧面構(gòu)成的0)2流體孔道為一突縮突擴(kuò)流道，該結(jié)構(gòu)可以達(dá)到降壓作用并可以緩解節(jié)流后的高速流體對(duì)閥內(nèi)機(jī)構(gòu)的沖擊。
[0030]圓柱體渦旋發(fā)生體的位置和大小經(jīng)過(guò)優(yōu)選。根據(jù)常見高壓范圍，形成閥體凍堵時(shí)，閥芯的位置將處于一個(gè)臨界值。當(dāng)閥門開度小于這個(gè)臨界值時(shí)，閥后壓力更低，將產(chǎn)生更嚴(yán)重的凍堵。而根據(jù)卡門渦街原理，由公式f = Stv/d知，流速越大，渦旋發(fā)生體11的正面寬度d越小，渦旋頻率越大。因此當(dāng)渦旋發(fā)生體11處于一個(gè)優(yōu)選位置時(shí)可以達(dá)到閥門開度越小，渦旋頻率越大，即發(fā)熱量越大的效果。
[0031]所述摩擦滑塊8和閥缸2內(nèi)壁采用金屬耐磨耐腐蝕材質(zhì)，且閥缸2的導(dǎo)熱性良好。閥缸2內(nèi)壁亦可添加翅片結(jié)構(gòu)強(qiáng)化換熱?？紤]到0)2的腐蝕性，所述閥門內(nèi)部構(gòu)件，整體采用耐腐蝕材料，閥芯5等關(guān)鍵部位噴涂保護(hù)層。
[0032]在相鄰兩個(gè)閥芯構(gòu)件4之間形成空腔，CO2流體經(jīng)過(guò)渦旋發(fā)生體11后形成的渦街在穿過(guò)擺動(dòng)板10后將在空腔中形成渦流，有效地降低了 CO2流體的壓力，從而減少和消除空化現(xiàn)象，緩解了 CO2流體對(duì)閥內(nèi)構(gòu)件的沖擊磨損。
[0033]高壓0)2流體可能為超臨界態(tài)，其表面張力小，能夠迅速滲透進(jìn)入微孔隙的物質(zhì)；而經(jīng)過(guò)大壓差節(jié)流后的CO2流體通常為氣態(tài)。因此，閥門的密封采取雙標(biāo)準(zhǔn)密封，在CO 2流體入口處及閥門前半部分采用高等級(jí)的密封方法；而在流體出口處及閥門后半部分采用一般密封方法。此法既可達(dá)到良好的密封效果，有可以降低閥門制造成本。
[0034]上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型CO 2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:包括閥體、閥缸、閥芯以及摩擦加熱系統(tǒng)，其中，所述閥缸設(shè)置于閥體內(nèi)部，閥芯設(shè)置于閥缸內(nèi)部，閥缸內(nèi)壁上設(shè)置有若干級(jí)閥缸構(gòu)件，閥芯外壁上設(shè)置有分別與所述若干級(jí)閥缸構(gòu)件配合的若干級(jí)閥芯構(gòu)件，所述閥芯構(gòu)件和閥缸構(gòu)件配合形成或關(guān)閉節(jié)流通道，所述摩擦加熱系統(tǒng)包括用于盛放導(dǎo)熱介質(zhì)的環(huán)空和若干組摩擦裝置，所述環(huán)空設(shè)置于閥體和閥缸之間，所述若干組摩擦裝置分別設(shè)置于每級(jí)閥缸構(gòu)件和閥芯構(gòu)件配合處的后方，且所有摩擦裝置均與閥缸連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的0)2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述摩擦裝置包括渦旋發(fā)生體、擺動(dòng)裝置、連接裝置以及摩擦生熱裝置，其中，所述擺動(dòng)裝置的一側(cè)通過(guò)連接裝置與所述摩擦生熱裝置連接，摩擦生熱裝置活動(dòng)安裝在閥缸上，所述擺動(dòng)裝置設(shè)置于渦旋發(fā)生體的后方；渦旋發(fā)生體產(chǎn)生的渦街沖擊擺動(dòng)裝置，擺動(dòng)裝置通過(guò)連接裝置帶動(dòng)摩擦生熱裝置相對(duì)于閥缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)，摩擦生熱。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的0)2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述閥缸具有良好的導(dǎo)熱性能。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述渦旋發(fā)生體為圓柱體。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述擺動(dòng)裝置為擺動(dòng)板。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的0)2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述摩擦生熱裝置為摩擦滑塊。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的CO2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述連接裝置為連桿。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的0)2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述閥缸構(gòu)件與閥芯構(gòu)件相互配合的面均為弧面。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的0)2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述閥缸內(nèi)壁上設(shè)置有用于加強(qiáng)傳熱的翅片。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CO2多級(jí)節(jié)流防凍閥，其特征在于:所述閥芯外部涂有防腐保護(hù)層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型CO2多級(jí)節(jié)流防凍閥，包括閥體、閥缸、閥芯以及摩擦加熱系統(tǒng)，其中，所述閥缸設(shè)置于閥體內(nèi)部，閥芯設(shè)置于閥缸內(nèi)部，閥缸內(nèi)壁上設(shè)置有若干級(jí)閥缸構(gòu)件，閥芯外壁上設(shè)置有分別與所述若干級(jí)閥缸構(gòu)件配合的若干級(jí)閥芯構(gòu)件，摩擦加熱系統(tǒng)包括用于盛放導(dǎo)熱介質(zhì)的環(huán)空和若干組摩擦裝置，環(huán)空設(shè)置于閥體和閥缸之間，若干組摩擦裝置分別設(shè)置于每級(jí)閥缸構(gòu)件和閥芯構(gòu)件配合處的后方，且所有摩擦裝置均與閥缸連接。由于本發(fā)明具有摩擦加熱系統(tǒng)，所以可以對(duì)節(jié)流后流體進(jìn)行加熱，有效避免了流體節(jié)流后溫度降低，對(duì)閥體和閥后管路產(chǎn)生損害。并且可以減少和消除空化現(xiàn)象，緩解了CO2流體對(duì)閥內(nèi)構(gòu)件的沖擊磨損，提高節(jié)流閥壽命。
【IPC分類】F16K49/00, F16K1/36, F16K1/32
【公開號(hào)】CN104896124
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510183783
【發(fā)明人】滕霖, 李玉星, 張大同
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油大學(xué)(華東)
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月17日