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一種新型CO2多級節流防凍閥.pdf

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一種 新型 CO2 多級 節流 防凍
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摘要
申請專利號:

CN201510183783.6

申請日:

2015.04.17

公開號:

CN104896124A

公開日:

2015.09.09

當前法律狀態:

終止

有效性:

無權

法律詳情: 未繳年費專利權終止IPC(主分類):F16K 1/36申請日:20150417授權公告日:20170405終止日期:20180417|||授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16K 1/36申請日:20150417|||公開
IPC分類號: F16K1/36; F16K1/32; F16K49/00 主分類號: F16K1/36
申請人: 中國石油大學(華東)
發明人: 滕霖; 李玉星; 張大同
地址: 266580山東省青島市經濟技術開發區長江西路66號
優先權:
專利代理機構: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221 代理人: 趙妍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510183783.6

授權公告號:

|||||||||

法律狀態公告日:

2019.04.05|||2017.04.05|||2015.10.07|||2015.09.09

法律狀態類型:

專利權的終止|||授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種新型CO2多級節流防凍閥,包括閥體、閥缸、閥芯以及摩擦加熱系統,其中,所述閥缸設置于閥體內部,閥芯設置于閥缸內部,閥缸內壁上設置有若干級閥缸構件,閥芯外壁上設置有分別與所述若干級閥缸構件配合的若干級閥芯構件,摩擦加熱系統包括用于盛放導熱介質的環空和若干組摩擦裝置,環空設置于閥體和閥缸之間,若干組摩擦裝置分別設置于每級閥缸構件和閥芯構件配合處的后方,且所有摩擦裝置均與閥缸連接。由于本發明具有摩擦加熱系統,所以可以對節流后流體進行加熱,有效避免了流體節流后溫度降低,對閥體和閥后管路產生損害。并且可以減少和消除空化現象,緩解了CO2流體對閥內構件的沖擊磨損,提高節流閥壽命。

權利要求書

權利要求書
1.  一種新型CO2多級節流防凍閥,其特征在于:包括閥體、閥缸、閥芯以及摩擦加熱系統,其中,所述閥缸設置于閥體內部,閥芯設置于閥缸內部,閥缸內壁上設置有若干級閥缸構件,閥芯外壁上設置有分別與所述若干級閥缸構件配合的若干級閥芯構件,所述閥芯構件和閥缸構件配合形成或關閉節流通道,所述摩擦加熱系統包括用于盛放導熱介質的環空和若干組摩擦裝置,所述環空設置于閥體和閥缸之間,所述若干組摩擦裝置分別設置于每級閥缸構件和閥芯構件配合處的后方,且所有摩擦裝置均與閥缸連接。

2.  根據權利要求1所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述摩擦裝置包括渦旋發生體、擺動裝置、連接裝置以及摩擦生熱裝置,其中,所述擺動裝置的一側通過連接裝置與所述摩擦生熱裝置連接,摩擦生熱裝置活動安裝在閥缸上,所述擺動裝置設置于渦旋發生體的后方;渦旋發生體產生的渦街沖擊擺動裝置,擺動裝置通過連接裝置帶動摩擦生熱裝置相對于閥缸往復運動,摩擦生熱。

3.  根據權利要求2所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述閥缸具有良好的導熱性能。

4.  根據權利要求2所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述渦旋發生體為圓柱體。

5.  根據權利要求2所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述擺動裝置為擺動板。

6.  根據權利要求2所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述摩擦生熱裝置為摩擦滑塊。

7.  根據權利要求2所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述連接裝置為連桿。

8.  根據權利要求1-7任一所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述閥缸構件與閥芯構件相互配合的面均為弧面。

9.  根據權利要求8所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述閥缸內壁上設置有用于加強傳熱的翅片。

10.  根據權利要求9所述的CO2多級節流防凍閥,其特征在于:所述閥芯外部涂有防腐保護層。

說明書

說明書一種新型CO2多級節流防凍閥
技術領域
本發明屬于節流閥技術領域,具體涉及一種新型CO2多級節流防凍閥。
背景技術
隨著溫室效應日益嚴重,溫室氣體減排在國際上也日益得到重視。CCUS(碳捕集、運輸、埋存及利用)技術應運而生,在捕集地點和埋存地點需要用管道輸送CO2。而相關研究表明,高壓(超臨界態)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,需要設置節流閥。而高壓流體的大壓差節流常常產生很大的溫降,這將導致閥后的流體溫度低,進而產生閥體和閥后管路凍結的風險。
因此,存在著對適合于高壓CO2氣體節流減壓過程中消除凍堵現象且安全可靠、使用壽命長的減壓系統尤其是減壓節流閥的需求。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術中存在的問題,提出了一種新型CO2多級節流防凍閥。
為了實現上述目的,本發明采用如下技術方案:
一種新型CO2多級節流防凍閥,包括閥體、閥缸、閥芯以及摩擦加熱系統,其中,所述閥缸設置于閥體內部,閥芯設置于閥缸內部,閥缸內壁上設置有若干級閥缸構件,閥芯外壁上設置有分別與所述若干級閥缸構件配合的若干級閥芯構件,所述閥芯構件和閥缸構件配合形成或關閉節流通道,所述摩擦加熱系統包括用于盛放導熱介質的環空和若干組摩擦裝置,所述環空設置于閥體和閥缸之間,所述若干組摩擦裝置分別設置于每級閥缸構件和閥芯構件配合處的后方,且所有摩擦裝置均與閥缸連接。
優選的,所述摩擦裝置包括渦旋發生體、擺動裝置、連接裝置以及摩擦生熱裝置,其中,所述擺動裝置的一側通過連接裝置與所述摩擦生熱裝置連接,摩擦生熱裝置活動安裝在閥缸上,所述擺動裝置設置于渦旋發生體的后方;渦旋發生體產生的渦街沖擊擺動裝置,擺動裝置通過連接裝置帶動摩擦生熱裝置相對于閥缸往復運動,摩擦生熱。
優選的,所述閥缸具有良好的導熱性能。
優選的,所述渦旋發生體為圓柱體。
優選的,所述擺動裝置為擺動板。
優選的,所述摩擦生熱裝置為摩擦滑塊。
優選的,所述連接裝置為連桿。
優選的,所述閥缸構件與閥芯構件配合的面為弧面。
優選的,所述閥芯構件與閥缸構件配合的面為弧面。
優選的,所述閥缸內壁上設置有用于加強傳熱的翅片。
優選的,所述閥芯外部涂有防腐保護層。
本發明的有益技術效果為:
1、由于本發明具有摩擦加熱系統,所以可以對節流后流體進行加熱,有效避免了流體節流后溫度降低,對閥體和閥后管路產生損害。
2、在相鄰兩個閥芯構件之間形成空腔,CO2流體經過渦旋發生體后形成的渦街在穿過擺動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象,緩解了CO2流體對閥內構件的沖擊磨損,提高了節流閥壽命。
3、本發明具有結構簡單、使用方便、拆卸容易、制造成本低等優點,既提高了設備檢修效率又降低了工人的勞動強度。
附圖說明
圖1為本發明的內部結構示意圖;
圖2為圖1中A處的放大結構示意圖。
其中,1-閥體,2-閥缸,3-環空,4-閥芯構件,5-閥芯,6-密封環,7-緊固件,8-摩擦滑塊,9-連桿,10-擺動板,11-渦旋發生體,12-閥缸構件。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明:
由圖1和圖2所示,一種新型CO2多級節流防凍閥,包括閥體1、閥缸2、閥芯5以及摩擦加熱系統,其中,所述閥缸2設置于閥體1內部,閥芯5設置于閥缸2內部,閥缸2內壁上設置有若干級閥缸構件12,閥芯5外壁上設置有分別與所述若干級閥缸構件12配合的若干級閥芯構件4,所述閥芯構件4和閥缸構件12配合形成或關閉節流通道,所述摩擦加熱系統包括用于盛放導熱介質的環空3和若干組摩擦裝置,所述環空3設置于閥體1和閥缸2之間,所述若干組摩擦裝置分別設置于每級閥缸構件12和閥芯構件4配合處的后方,且所有摩擦裝置均與閥缸2連接。閥缸2通過密封環6和緊固件7密封固定。
其中,摩擦裝置包括渦旋發生體11、擺動裝置、連接裝置以及摩擦生熱裝置,其中,所述擺動裝置的一側通過連接裝置與所述摩擦生熱裝置連接,摩擦生熱裝置活動安裝在閥缸2上,所述擺動裝置設置于渦旋發生體11的后方;渦旋發生體11產生的渦街沖擊擺動裝置,擺動裝置通過連接裝置帶動摩擦生熱裝置相對于閥缸2往復運動,摩擦生熱。
所述閥缸2具有良好的導熱性能,,渦旋發生體11為圓柱體。所述擺動裝置為擺動板 10。摩擦生熱裝置為摩擦滑塊8。連接裝置為連桿9。
如圖1所示,上部為閥芯構件和閥缸構件碰觸,此時閥門處于關閉狀態;下部為閥門開啟狀態。圖1中流體流動方向為從左至右流動。CO2流體依次通過多級節流閥芯,壓力逐級降低;同時,CO2流體在通過閥芯構件和閥缸構件的配合處后流過渦旋發生體11,在渦旋發生體11后產生高頻卡門渦街,擺動板10在渦街的沖擊下發生周期性震蕩。連桿9一端連接在擺動板10上,另一端連接在摩擦滑塊8上,擺動板10的震蕩通過連桿9帶動摩擦滑塊8在閥缸2內側做往復運動,從而通過摩擦生熱原理使環空3中的熱媒升溫達到加熱流體的作用。
本發明中的閥芯5采用階梯式突觸結構,突觸面為弧面;閥缸構件12的突觸面也為一弧面,閥芯構件4的突觸弧面和閥缸構件12的突觸弧面可無縫碰觸從而關閉閥門。在閥門開啟狀態下,兩個弧面構成的CO2流體孔道為一突縮突擴流道,該結構可以達到降壓作用并可以緩解節流后的高速流體對閥內機構的沖擊。
圓柱體渦旋發生體的位置和大小經過優選。根據常見高壓范圍,形成閥體凍堵時,閥芯的位置將處于一個臨界值。當閥門開度小于這個臨界值時,閥后壓力更低,將產生更嚴重的凍堵。而根據卡門渦街原理,由公式f=Stv/d知,流速越大,渦旋發生體11的正面寬度d越小,渦旋頻率越大。因此當渦旋發生體11處于一個優選位置時可以達到閥門開度越小,渦旋頻率越大,即發熱量越大的效果。
所述摩擦滑塊8和閥缸2內壁采用金屬耐磨耐腐蝕材質,且閥缸2的導熱性良好。閥缸2內壁亦可添加翅片結構強化換熱。考慮到CO2的腐蝕性,所述閥門內部構件,整體采用耐腐蝕材料,閥芯5等關鍵部位噴涂保護層。
在相鄰兩個閥芯構件4之間形成空腔,CO2流體經過渦旋發生體11后形成的渦街在穿過擺動板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象,緩解了CO2流體對閥內構件的沖擊磨損。
高壓CO2流體可能為超臨界態,其表面張力小,能夠迅速滲透進入微孔隙的物質;而經過大壓差節流后的CO2流體通常為氣態。因此,閥門的密封采取雙標準密封,在CO2流體入口處及閥門前半部分采用高等級的密封方法;而在流體出口處及閥門后半部分采用一般密封方法。此法既可達到良好的密封效果,有可以降低閥門制造成本。
上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述,但并非對發明保護范圍的限制,所屬領域技術人員應該明白,在本發明的技術方案的基礎上,本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍內。

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