一种用于LNG船低温管路的充惰性气体换向阀的制作方法

一种用于lng船低温管路的充惰性气体换向阀
技术领域
1.本发明涉及船舶建造技术领域，尤其涉及一种用于lng船低温管路的充惰性气体换向阀。


背景技术：

2.lng船舶低温管路是整个低温系统的重要组成部分，承担着液化天然气(
‑
163摄氏度)的输送功能，管路沿lng船穹顶甲板面呈水平状态布置。
3.低温管路采用自首端向尾端逐根顺序连接的方式进行布置，管件与管件之间采用嵌铁点焊固定的方式。
4.由于低温管路采用的是低温奥氏体不锈钢材质，这种材质在焊接过程中极易氧化从而直接产生焊接缺陷，任何一处微小的缺陷都可能导致低温管路在使用过程中发生破裂并引发天然气泄漏，产生的后果不堪设想。
5.所以低温管路焊接前，需要在焊缝后方一定距离设置海绵等密封工装来封堵管路，完成封堵后从管路端部向管路内部充惰性气体(简称：管路惰化)。低温管路内部的惰性气体按焊接要求一般选用比重较大的氩气，惰气含量须达到不小于98％标准浓度，同时由焊缝坡口间隙(撕开包覆的胶带)排出空气(氧气)，以保证焊接过程中焊缝不会被氧化，如图8所示。
6.目前管路惰化时，通常通过测量从焊缝坡口间隙排出的空气中的氧气含量来判断管路惰化是否满足要求，当测氧仪检测到氧气含量小于2％时，才可以进行焊接操作。焊接过程中需要保证惰性气体持续供给，以维持管路内部的惰气含量。
7.然而，由于dn≥300mm的低温管路长度较长，且管路系统布置(支管、设备接口)及管路走向(上下别弯、左右别弯)多样，实际充气过程中无法快速的排出管路内部的空气和残余空气，管路内部会残留积聚一些空气，残留的空气随充气主要集中在焊缝与密封工装之间，如图9所示，由于残留空气无法排出，因此焊缝位置处的惰气含量无法保证，会大大影响生产进度。同时由于残留空气无法排出，焊接过程中随着惰气持续蔓延至焊缝位置，会直接影响焊缝质量。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本发明提供了一种用于lng船低温管路的充惰性气体换向阀，用以解决上述背景技术中存在的问题。
9.一种用于lng船低温管路的充惰性气体换向阀，包括阀体，所述阀体内部设置有第一进气阀腔、第二进气阀腔和出气阀腔，第一进气阀腔、第二进气阀腔和出气阀腔之间通过连接流道相连通，所述第一进气阀腔、第二进气阀腔和出气阀腔内均安装有开关阀组，第一进气阀腔内还设置有用以使其阀腔进气口保持常开状态的限位组件；
10.当气体流量处于第一设定流量范围内时，气体沿着第一进气阀腔、连接流道和出气阀腔流出阀体；
11.当气体流量增加至第二设定流量范围内时，在气体压强作用下第一进气阀腔和第二进气阀腔内的开关阀组均会向其各自阀腔出气口的方向移动，从而关闭第一进气阀腔的阀腔出气口、打开第二进气阀腔的阀腔进气口，使气体沿着第二进气阀腔、连接流道和出气阀腔流出阀体。
12.优选地，所述第一进气阀腔、第二进气阀腔和出气阀腔内的开关阀组与其各自阀腔的接触部位之间还设置有密封座。
13.优选地，所述密封座为设置在阀腔进气口和阀腔出气口处的密封圈或贴合固定在阀腔内壁上的与阀腔内壁形状相匹配的密封垫。
14.优选地，所述开关阀组包括弹簧、与弹簧固定连接的阀芯。
15.优选地，第一进气阀腔内的弹簧弹性小于第二进气阀腔内的弹簧弹性，出气阀腔内的弹簧弹性与第一进气阀腔内的弹簧弹性相等。
16.优选地，所述限位组件包括与阀体固定连接的限位座、固定在限位座内的螺纹座、以及固定在螺纹座内的调节杆，所述调节杆的底部从螺纹座中伸出并抵在第一进气阀腔的开关阀组上。
17.优选地，所述调节杆为顶部带一字槽的螺杆。
18.优选地，所述限位座由管状座体、均匀设置在管状座体内的座环，所述座环沿着管状座体的径向方向设置。
19.本发明的有益效果是：
20.本技术可以根据气体流量大小及时切换其进气阀腔，以将低温管路内的残留空气全部排出，同时也能够控制焊接过程中低温管路内的惰性气体含量，避免焊接过程中焊缝被氧化，有效保证焊接质量。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
22.图1是本发明的结构示意图。
23.图2是限位组件的结构示意图。
24.图3是限位组件安装在第一进气阀腔内的示意图。
25.图4是本发明使用之前，其内部各阀腔的通断状态示意图。
26.图5是气体流量处于第一设定流量范围内，气体从第一进气阀腔进入换向阀的示意图。
27.图6是气体流量处于第二设定流量范围内，气体从第二进气阀腔进入换向阀的示意图。
28.图7是密封座的其中一种结构示意图。
29.图8、图9是背景技术中管路内部空气排出的示意图。
30.图中标号的含义为：
31.1为阀体，2为第一进气阀腔，3为第二进气阀腔，4为出气阀腔，5为连接流道，6为开关阀组，7为弹簧，8为阀芯，9为限位组件，10为限位座，11为螺纹座，12为调节杆，13为管状
座体，14为座环，15为密封座，16为进气管，17为出气管，18为焊缝，19为惰性气体，20为空气，21为海绵堵头。
具体实施方式
32.为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
33.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
34.下面通过具体的实施例并结合附图对本技术做进一步的详细描述。
35.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.本说明书的描述中，需要理解的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
37.本发明给出一种用于lng船低温管路的充惰性气体换向阀，包括阀体1，所述阀体内部设置有第一进气阀腔2、第二进气阀腔3和出气阀腔4，第一进气阀腔2、第二进气阀腔3和出气阀腔4之间通过连接流道5相连通。
38.所述第一进气阀腔2、第二进气阀腔3和出气阀腔4内均安装有开关阀组6。三个阀腔内的开关阀组6的结构相同，均包括弹簧7、与弹簧7固定连接的阀芯8，每个阀腔内的弹簧均固定在其各自阀腔出气口处的台阶上。
39.本实施例中，第一进气阀腔2内的弹簧弹性小于第二进气阀腔3内的弹簧弹性，出气阀腔4内的弹簧弹性与第一进气阀腔2内的弹簧弹性相等。
40.所述第一进气阀腔2内还设置有用以使其阀腔进气口保持常开状态的限位组件9。限位组件9不仅具有使第一进气阀腔2的阀腔进气口保持常开的功能，还具有调节第一进气阀腔2内的开关阀组所能承受的最大流量的功能。
41.具体地，所述限位组件9包括与阀体1固定连接的限位座10、固定在限位座10内的螺纹座11、以及固定在螺纹座11内的调节杆12，所述调节杆12的底部从螺纹座11中伸出并抵在第一进气阀腔2的开关阀组上。本实施例中，所述限位座10由管状座体13、均匀设置在管状座体13内的座环14，所述座环14沿着管状座体13的径向方向设置；所述调节杆12为顶部带一字槽的螺杆。
42.当本发明的阀门长时间使用后，第一进气阀腔2内的弹簧可能会出现疲劳，从而影响其通断的准确性。例如阀门初始使用时，第一进气阀腔2内开关阀组所能承受的最大流量阈值为10l/min，当气体流量小于10l/min时，第一进气阀腔2长通，当气体流量大于10l/min
时，第一进气阀腔2关闭；若阀门长时间使用，弹簧出现疲劳现象，极有可能出现气体流量未达到10l/min就使第一进气阀腔2提前关闭的现象，从而影响低温管路内部残留气体的排出效果，此时，通过旋拧调节杆12，可将开关阀组所能承受的最大流量阈值重新调整为10l/min。
43.优选地，所述第一进气阀腔2、第二进气阀腔3和出气阀腔4内的开关阀组与其各自阀腔的接触部位之间还设置有密封座15。本实施例中，所述密封座15为设置在阀腔进气口和阀腔出气口处的密封圈(如图7所示)或贴合固定在阀腔内壁上的与阀腔内壁形状相匹配的密封垫(如图1所示)。
44.本技术的充惰性气体换向阀在使用之前，第一进气阀腔2在限位组件9的作用下保持常开状态，第二进气阀腔3和出气阀腔4保持常闭状态，如图4所示。第一进气阀腔2保持常开状态时，其阀腔进气口是打开的。第二进气阀腔3和出气阀腔4保持常闭状态时，其各自的阀芯分别抵在其阀腔进气口处的阀体上，从而使阀腔进气口保持关闭。
45.当气体流量处于第一设定流量范围内时，由于第一进气阀腔2是常开的，因此，气体沿着第一进气阀腔2进入连接流道5，并沿着连接流道5流至出气阀腔4的阀腔进气口，气体推着出气阀腔4内的阀芯向右移动以压缩其弹簧，出气阀腔4的阀腔进气口被打开，从而使气体流出阀体，如图5所示。
46.当气体流量增加至第二设定流量范围内时，在气体压强作用下第一进气阀腔2和第二进气阀腔3内的开关阀组均会向其各自阀腔出气口的方向移动，该过程中，气流从第二进气阀腔3的阀腔进气口顶推着其阀芯向上移动以压缩其弹簧，第二进气阀腔3的阀腔进气口被打开，气体流入连接流道；同时，由于通入气体的瞬间，第一进气阀腔2是打开的，因此气体也会进入第一进气阀腔2，由于此时气体流量过大，大于第一进气阀腔2内开关阀组所能承受的最大流量阈值，因此气体会压着第一进气阀腔2的阀芯向下移动以压缩其弹簧，使其阀芯卡在其阀腔出气口处，从而将第一进气阀腔2的阀腔出气口关闭。进入连接流道5的气体会沿着连接流道5流至出气阀腔4的阀腔进气口，气体推着出气阀腔4内的阀芯向右移动以压缩其弹簧，出气阀腔4的阀腔进气口被打开，从而使气体流出阀体，如图6所示。
47.实际使用过程中，首先，将海绵体预置在低温管路上某一道焊缝的后方，以封堵低温管路。海绵体与焊缝之间应保持一定距离，海绵体上设置有一个上取样口和一个下取样口。
48.在第一进气阀腔2、第二进气阀腔3的阀腔进气口分别连接一根进气管16，在出气阀腔4的阀腔出气口连接一根出气管17。与第一进气阀腔2相连的进气管与上取样口相连，与第二进气阀腔3相连的进气管与下取样口相连。
49.然后，从低温管路的进气口向管路内填充惰性气体，当测氧仪将测到从焊缝坡口处排出的气体中氧气浓度不大于2％时，用胶带将焊缝坡口包覆住，达到密封状态。
50.然后，从低温管路的进气口向管路内填充15
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20l/min流量的惰性气体，此时第二进气阀腔3的阀腔进气口被打开、第一进气阀腔2的阀腔出气口被关闭，气体从第二进气阀腔3、连接流道5和出气阀腔4流出阀体，从而排出管路内残留空气，并通过气体检测装置检测出气阀腔4上出气管排出的气体含量，确保大部分残留空气已被排出。通过向管路内填充15
‑
20l/min流量的惰性气体也可以减小充气时间，提高充气效率。
51.虽然大部分残留空气已被排出，但是由于空气比重较轻，仍会有少量残留空气积
聚在管路内部上方，如图9所示。因此，15
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20l/min流量的惰性气体通入一段时间以后，可将惰性气体的流量调整为5
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10l/min，此时由于流量减小，在弹簧弹性的作用下，第二进气阀腔3的阀芯向下移动以关闭其阀腔进气口，第二进气阀腔3的阀芯向上移动以打开其阀腔出气口，气体从第一进气阀腔2、连接流道5和出气阀腔4流出阀体，从而排出积聚在管路上方的残留空气。当气体检测装置检测到排出气体中氧气含量归零时，表明残留空气完全排出管路，此时管路焊缝具备焊接条件。
52.管路焊接过程中，为确保管路内部惰气含量始终维持在标准浓度，可保持第一进气阀腔2常开，即惰气填充流量维持在5
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10l/min。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。