CN101042201B - 用于自动关闭气体管线的安全阀 - Google Patents

Abstract

一种用于自动关闭气体管线的安全阀，所述安全阀具有能够安装到气体管线中的壳体(2)，壳体(2)内布置有用于闭合体(8)的阀座(5)，所述安全阀具有导向桥(7)，闭合体(8)抵靠导向桥(7)被支撑以便能够轴向移动，闭合体(8)具有导向螺栓(14)，所述导向螺栓(14)被支撑在导向桥(7)的导向孔(13)中，在没有超过气体的最大流量时，闭合体(8)沿流动方向被保持在位于阀座(5)前面的打开位置中，由于流体流量超过最大流量，使得闭合体(8)向阀座(5)移动，以便关闭位于阀座(5)后面的安全阀区域，其特征在于，所述闭合体(8)抵靠位于距离导向桥(7)一定距离处的固定桥(20)而由磁性装置(27)产生的磁力保持在打开位置。

Description

用于自动关闭气体管线的安全阀

技术领域

本发明涉及用于自动关闭流体流过的管线的安全阀。

背景技术

DE 10352372A1中公开的这种所谓的流量监测器被认定为现有技术。在流体流量超过容许最大流量时，流量监测器中的闭合体被移动抵住阀座，以便在发生泄漏的情况下自动关闭气体管线。DE 10352372A1建议通过磁性装置产生的磁力将闭合体保持以抵住保持桥。这样可以避免由流体流动中波动引起的闭合体中的振动。磁性装置应当布置成特别是环的形式，该环由中心导向螺栓穿过。虽然DE 10353372A1提出的构造明显紧凑了很多，但是，由于需要操纵特别是与磁性装置有关的非常精密的部件，装配带来了一定的成本。另外，环形磁铁意味着昂贵、专门的结构。

发明内容

基于上文，本发明的目的是进一步改进此前在DE 10352372A1中公开的安全阀，这样，可以用标准化程度很高的部件实现简单并且尽可能成本低的装配。

本发明通过一种安全阀来实现。依照本发明的安全阀的新颖性在于，除了导向桥(guiding bridge)外，固定桥(fixing bridge)形式的第二桥结构安装在壳体中。当安全阀在它的打开位置时，因为导向桥在流动方向上位于阀座后面，所以，闭合体当前不再和导向桥接触，而是由设置的磁性装置保持在固定桥上，其中固定桥位于远离导向桥的一定距离处。这样带来的好处是，具有任何所需几何构造的磁性装置可以布置在固定桥上，以便可以采用标准磁性装置，特别是圆柱形状的磁性装置。磁性装置优选布置在中心，以避免相对于闭合体出现翻转或角度偏差。因此保证了导向螺栓不会塞进导向桥的导向孔中。固定桥沿流动方向安装在闭合体和导向桥的前面，这样，一桥被布置在阀座的两侧。

本发明涉及一种用于自动关闭气体管线的安全阀，所述安全阀具有能够安装到气体管线中的壳体，壳体内布置有用于闭合体的阀座，所述安全阀具有导向桥，闭合体抵靠导向桥被支撑以便能够轴向移动，闭合体具有导向螺栓，所述导向螺栓被支撑在导向桥的导向孔中，在没有超过气体的最大流量时，闭合体被保持在沿流动方向位于阀座前面的打开位置中，由于流体流量超过最大流量，使得闭合体向阀座移动，以便关闭安全阀的位于阀座后面的区域，其特征在于，所述闭合体抵靠位于距离导向桥一定距离处的固定桥而由磁性装置产生的磁力保持在打开位置；一锚固板布置在闭合体上，所述锚固板被位于固定桥上的磁性装置吸住；由所述磁性装置施加回复力；由环绕所述导向螺栓的弹簧施加回复力，所述闭合体构成为圆盘的形式。依照本解决方案的安全阀的显著优点是，保持力不再由弹簧施加，而是通过磁性装置施加。不同于现有技术，磁力不仅防止了在流动中波动情况下的闭合体的摆动，而且充当第一级保持装置，其不会受到任何程度的磨损，并且甚至在使用几十年之后继续具有限定的磁力。

本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。

设置(exhibit)锚固板被认为尤其适合于闭合体，其中锚固板被位于固定桥上的磁性装置所吸住。可以在均匀的闭合体上安装不同厚度并由不同材料制成的锚固板，这样，可以通过锚固板的厚度和材料很好地调节占支配地位的磁力。在不需要主要结构改变的情况下，精确限定的磁性保持力可以设定成，使得通过简单和成本低的装置可以将依照本发明的安全阀调节到适用于各种情况的需求，例如通过各个状态的测试标准来规定。这样，可以在某种程度上构造模块化系统，其不要求对基本构造做任何改变，只要求改进一个小小的锚固板。已经发现作用在闭合体上的所有力施加在闭合体中心轴线的任何可能的地方都是有利的。因此，磁性保持力的中心设置成位于导向螺栓的纵向轴上。

导向螺栓可以由弹簧环绕，所述弹簧不充当止动弹簧，而是充当回复弹簧，其使得闭合体在被致动之后再次沿固定桥的方向移动到使磁力再次吸住闭合体的程度。所以，对在静止状态的弹簧来说，恒定地处于张力状态下并将闭合体压靠在固定桥上不是绝对必须的。此外可以想象，只有当闭合体位于例如离开固定桥1-2mm的一定距离时，弹簧才会在闭合体上施加力。这保证弹簧力和磁力在致动的时候不是彼此叠加在一起，而是只有当闭合体已经朝阀座的方向移动的时候才彼此叠加在一起。因为弹簧力的大小原则上小于磁力，所以由弹簧形成的回复力在关闭过程期间对闭合体只起到一个很小的制动作用，因而不会对致动时的行为带来不利的影响。弹簧尤其在回复过程期间起到有助于磁力的作用，因为不可能排除闭合体致动后将被粘到阀座或密封环上的可能性，这可能是例如由已经沉积在密封环上的锈迹引起的。在这种情况下，由弹簧施加一个克服闭合体粘着到密封件上的初始力。

原则上，在没有弹簧以及没有由弹簧产生的回复力的情况下，磁力本身完全可以引起闭合体的回复。这种情况的关键因素是磁力的长期效果，在适当低摩擦的轴承的情况下，仅仅很小的磁力就足以将闭合体拉回以抵靠固定桥。

包括可选择地设置的弹簧的导向螺栓由连接到导向桥上的导向套筒环绕，导向套筒可以螺纹连接到导向桥上，这样，通过导向套筒旋入的深度可以连续调节弹簧的预紧力。导向套筒旋入的深度还可以用来确定弹簧是否应该完全加载预紧力，或者它是否应该只在移动一未加载的预定距离之后才置于加载状态下。

依照本解决方案的安全阀的另一个优点是，导向螺栓支撑在导向套筒的导向孔中以及导向桥的导向孔中。导向桥上没有设置磁性装置，这允许增加导向孔之间的距离，使得整个导向更加精确。

附图说明

参考在附图中示意性表示的示例性实施例，下面更加详细地解释本发明，其中：

图1是结合到气体管线中的在打开位置的安全阀壳体的垂直纵向截面图；

图2是图1中的安全阀在关闭位置的视图；

图3是图1的剖开面B-B和C-C的垂直纵向截面图；

图4是图3沿线B-B的安全阀的截面图；

图5是图3沿线C-C的安全阀的截面图；

图6是不带弹簧的安全阀的一个实施例的视图；和

图7是结合到气体管线中的在打开位置的安全阀壳体的另一个实施例的垂直纵向截面图。

具体实施方式

图1描绘了设置为旋入气体管线中的安全阀1。为此，安全阀1在其端部设有螺纹接头3、4的壳体2。气体的流动方向由箭头P指示。在壳体2内部设置有带有密封环6的阀座5，所述密封环6插入在壳体2的圆周凹槽内。导向桥7沿流动方向在阀座5后面插入壳体2内，所述导向桥7导引能够相对于导向桥7移动的闭合体8。闭合体8能够朝阀座5的方向移动，在超过最大流量的情况下，闭合体8能够关闭气体管线。图1所示的闭合体8处于打开位置。图2所示的闭合体8处于关闭位置。如果闭合体8处于打开位置，气体能够围绕闭合体8流动，以便气体能够通过阀座5。如果流体流量超过最大值，闭合体8移动到图2的关闭位置，这样，闭合体8与阀座5的密封环6接触。一圆周凹槽9形成在壳体2内部的闭合体8附近，圆周凹槽9允许流体围绕闭合体8流动，但不会产生相关的压力损失。

导向桥7设有一环形部分10，导向桥7通过该环形部分10保持在壳体2中。环形部分10经由两个径向布置的保持支腿(图5)连接到布置在环形部分10的平面内的中心导向毂12上。导向毂12具有一中心导向孔13，其中连接于闭合体8的导向螺栓14被支撑在该中心导向孔13中，以便能够沿轴向移动。在面朝闭合体8的阀座5的一侧，导向螺栓14接合在闭合体8的中心盲孔15中，在该示例性实施例中闭合体8构成为圆盘的形式，导向螺栓14在中心盲孔15中固定地连接到、最好是胶粘到中心盲孔15。导向螺栓14的尺寸足够长，以致于闭合体8在打开位置时，导向螺栓14不仅穿过导向毂12的导向孔13，而且还穿过螺纹连接到导向毂12上的导向套筒17中的另一个导向孔16。一弹簧18布置在导向套筒17内部，弹簧18在其一端支撑在环绕导向套筒17的导向孔16的轴向支撑表面上，在其另一侧连接到一套环19上，套环19固定地附着于导向螺栓14。图2显示，因为套环19已经沿流动方向与导向螺栓14一起移动，弹簧18在安全阀的关闭位置被压缩。弹簧18布置成相对于周围被导向套筒17封闭，弹簧18不直接地暴露于自由流动的气体，这样避免弹簧18的锈蚀。

依照本解决方案的安全阀1的第二重要的部件是固定桥20，固定桥20沿流动方向安装在闭合体8的前面。固定桥20设有一环形部分21，环形部分21设置有外螺纹22，这样，固定桥20可以被旋入壳体2的相应内螺纹23中。旋入的深度由套环状的外圆周止动件24界定和限定。三个支撑支腿25从环形部分21延伸到固定桥20的中心(图4)，在那里它们也形成一中心毂26。固定桥20的毂26不用来引导闭合体8，而是专门用来接收圆柱形结构的永久磁铁形式的磁性装置27，磁性装置27被容纳在面朝闭合体8的窝28中。磁性装置27吸住位于面对固定桥20的闭合体8一侧的锚固板29。在该实施例中，锚固板29的直径与磁性装置27的直径相对应。锚固板29借助于不同的厚度，可以引起磁性装置27的不同的饱和度，即具有不同强度的磁力。这样可以实现致动力的精确分级。

安全阀从关闭位置回复到打开位置是借助于回复装置30来实现的。回复装置30设置一排气销，排气销能够从外面朝密封环6的方向径向移动，密封环6可以从外面被致动，这样，密封环6可以从其凹槽基体抬升。这引起小的初始流量，小的初始流量允许位于阀座5前后的区域之间的压力达到平衡。通过平衡压力，弹簧18可以使闭合体8移动返回到打开位置，这样气体管线被打开。

图6描绘了没有设置弹簧的其全部特征与图1-5的特征一致的实施例。闭合体8的回复专门通过磁性装置27来实现。

图7是安全阀的另一个实施例的垂直纵向截面图。该实施例与图1-6所示的实施例的不同在于导向桥7的构造。导向桥7由合成材料制成，特别是由聚缩醛(POM)制成。POM具有更广范围的性质，其中最显著的是低摩擦系数、极好的耐磨性和高模量。基本机械性能包括与良好冲击强度相关的高强度和高硬度。尺寸稳定性使POM成为导向桥7的极好的候选材料。另一个区别在于，弹簧18位于导向7的前面，而非导向桥7的后面。该实施例中的导向孔13比图1-6所示的导向孔13长，这导致导向螺栓14在导向孔13内的极好对中。环绕导向螺栓14的弹簧18较短，当闭合体8处于图7所示的打开位置时，弹簧18不与闭合体8的相对侧接触。

闭合体8由轻金属合金制成，例如AlCuMg2。铝具有高的强度重量比，并且抗腐蚀。这两种性质对轻质闭合体8来说都是很重要的。导向螺栓14可由同一材料制成。也可以由不同材料制成。

闭合体8和导向螺栓14之间的连接为粘附连接。最好是，闭合体8和锚固板29之间的连接也为粘附连接。相对于锚固板来说，粘附连接的优点在于，带有高比重的金属锚固板可以以非常容易的方式与轻量闭合体结合在一起，并允许通过选择不同的锚固板来变换安全阀。

为了使安全阀移动部件的重量尽可能的低，锚固板29的直径基本上与磁性装置27的直径相对应。最好是，磁性装置27和锚固板29为圆盘形状，其中磁性装置27的厚度比很薄的锚固板29的厚度厚很多倍。

实验表明，锚固板29的材料的选择是与磁性装置27的保持力有关的决定性因素。最好是，锚固板29由抗拉强度＞1.000N/mm²的钢制成。抗拉强度最好大于1.300N/mm²。

分类和评价流量限制阀的一个重要标准是闭合系数。闭合系数被定义为关闭流速-额定流速比。关闭流速是导致阀关闭的流速。额定流速是工作流速。

涉及气体装备的流量限制阀的德国暂行试验条例DVGWVP305-01规定了两种闭合系数。第一种闭合系数在1.15和1.45之间，涉及与没有进行后面气体管线的详细计算的金属或非金属气体管线结合的流量限制阀的应用。第二种闭合系数在1.15和1.8之间，涉及与进行了后面气体管线的详细计算的金属或非金属气体管线结合的流量限制阀的应用。闭合系数受安装位置的影响。由于重力对阀的移动部件起作用，水平安装的安全阀的闭合系数不同于竖直安装的安全阀的闭合系数。

本发明的目的是提供一种带有较小误差范围的闭合系数的安全阀，闭合系数尽可能与安装位置以及后面气体管线的详细计算无关。所要求保护的安全阀的闭合系数优选在1.16和1.45之间，对用于没有进行后面气体管线的详细计算的金属或非金属气体管线的安全阀来说，闭合系数最好为1.3到1.45，对用于进行了后面气体管线的详细计算的金属或非金属气体管线的安全阀来说，闭合系数最好为1.3和1.8之间。最好是，对两种情况来说，闭合系数在1.3和1.45之间。

利用弹簧的保持力将阀保持在打开状态的安全阀导致闭合体在打开位置和关闭位置之间振荡，这种振荡取决于当前的流速。由于弹簧的保持力取决于闭合体的位置和安全阀的安装位置，所以，闭合系数很难实现在1.3和1.45之间。所要求保护的基于磁铁的解决方案的最大优点是当流速大于额定流速时、即使当前流速与关闭流速之差很小，也会限制流动状态。高于额定流速15％的当前流速是没有问题的。磁铁的使用允许精确地限定闭合系数，即使安全阀安装在变化的位置上也会形成很小的容许范围的闭合系数。

参考标记

1-安全阀

2-壳体

3-螺纹接头

4-螺纹接头

5-阀座

6-密封环

7-导向桥

8-闭合体

9-凹槽

10-7的环形部分

11-保持桥

12-导向毂

13-导向孔

14-导向螺栓

15-盲孔

16-导向孔

17-导向套筒

18-弹簧

19-套环

20-固定桥

21-环形部分

22-外螺纹

23-内螺纹

24-止动件

25-支撑支腿

26-毂

27-磁性装置

28-窝

29-锚固板

30-回复装置

P-箭头

Claims (17)

1.一种用于自动关闭气体管线的安全阀，所述安全阀具有能够安装到气体管线中的壳体(2)，壳体(2)内布置有用于闭合体(8)的阀座(5)，所述安全阀具有导向桥(7)，闭合体(8)抵靠导向桥(7)被支撑以便能够轴向移动，闭合体(8)具有导向螺栓(14)，所述导向螺栓(14)被支撑在导向桥(7)的导向孔(13)中，在没有超过气体的最大流量时，闭合体(8)被保持在沿流动方向位于阀座(5)前面的打开位置中，由于流体流量超过最大流量，使得闭合体(8)向阀座(5)移动，以便关闭安全阀的位于阀座(5)后面的区域，其特征在于，所述闭合体(8)抵靠位于距离导向桥(7)一定距离处的固定桥(20)而由磁性装置(27)产生的磁力保持在打开位置；一锚固板(29)布置在闭合体(8)上，所述锚固板(29)被位于固定桥(20)上的磁性装置(27)吸住；由所述磁性装置(27)施加回复力；由环绕所述导向螺栓(14)的弹簧(18)施加回复力，所述闭合体(8)构成为圆盘的形式。

2.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述磁性装置(27)为圆柱形形状。

3.如权利要求1或2所述的安全阀，其特征在于，当闭合体(8)通过磁性装置(27)保持在打开位置时，弹簧(18)不与闭合体(8)的相对侧相接触。

4.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述导向螺栓(14)由连接到导向桥(7)的导向套筒(17)环绕。

5.如权利要求4所述的安全阀，其特征在于，所述导向套筒(17)螺纹连接到导向桥(7)，从而通过导向套筒(17)旋入的深度可以连续调节弹簧(18)的预紧力。

6.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述导向螺栓(14)被支撑在导向套筒(17)的导向孔(16)中。

7.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述闭合体(8)和锚固板(29)由不同的材料制成。

8.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述导向螺栓(14)和锚固板(29)由不同的材料制成。

9.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述闭合体(8)和锚固板(29)通过胶粘连接。

10.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述锚固板(29)通过闭合体(8)的一凹入部分对准，并放置在所述凹入部分中。

11.如权利要求10所述的安全阀，其特征在于，所述锚固板(29)的直径基本上与磁性装置(27)的直径相对应。

12.如权利要求11所述的安全阀，其特征在于，所述凹入部分的深度限定锚固板(29)的最大厚度。

13.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述锚固板(29)由抗拉强度＞1.000N/mm²的钢制成。

14.如权利要求13所述的安全阀，其特征在于，所述抗拉强度大于1.300N/mm²。

15.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述导向桥(7)由聚缩醛制成。

16.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，水平安装的安全阀的闭合系数与竖直安装的相同安全阀的闭合系数之差小于0.2。

17.如权利要求16所述的安全阀，其特征在于，所述闭合系数在1.3和1.45之间，与安全阀的安装位置无关。

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