CN103032612B - 一种双开启压力双排量安全阀 - Google Patents

一种双开启压力双排量安全阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双开启压力双排量安全阀的结构设计及实现途径。安全阀具备2套不同的压力调节机构，可以提供2种不同的开启压力以及相应的排气量；其中阀体、阀芯、主弹簧、弹簧外套和锁紧螺母构成主压力-排量调节机构，提供安全阀的主开启压力及排放量；阀芯、内置阀芯、副弹簧、调节杆、弹簧外套和调节螺母构成副压力-排量调节机构，提供安全阀的副开启压力及排放量。双开启压力双排量安全阀适用于各种气压系统，用于将高于系统安全压力的气体泄出，维持系统安全运行，特别适用于系统供气量有限，当系统压力略高时需要小排量缓慢泄压，避免系统中气体快速流失而得不到补充。安全阀为全金属结构，也适用于高温系统。

Description

一种双开启压力双排量安全阀
技术领域
本发明涉及一种双开启压力双排量安全阀，可用于维持各种常温、高温气（液）体压力控制，执行系统的压力安全；特别适用于供气量有限，或泄压时需考虑经济性的系统。
背景技术
安全阀用于维持气（液）压系统安全，将超出系统安全压力范围的过量介质排放到系统外部。安全阀的开启压力和排放量是其重要的技术指标，决定其应用的范围和条件。通常系统中的安全阀，只需提供一种开启压力，即系统内最薄弱结构所能可靠承受的最高压力，超过这一压力，安全阀应打开快速泄压，使系统内的压力维持在最高安全压力，以保证系统不发生结构破坏。但对于一些特殊的气压系统如航天器及其运载器上的增压系统，由于其携带的工作介质是有限的，在执行任务时无法得到有效的补充，其泄压时需要考虑成本，尽量避免将大量介质排出而造成增压气体不足使任务无法完成。这种情况下需要一种能够提供2种开启压力以及2种排量的安全阀，使系统压力超过安全压力时能够先缓慢少量排气，当小排量无法使系统压力控制在正常范围内时，再大量快速排气。这样可以确保系统安全、精确的运行。
发明内容
为解决现有单开启压力单排放量安全阀不能满足系统安全性及经济性的要求，本发明提供一种能在一定压力下打开缓慢排气，而当小排量无法使系统压力恢复正常时，再大量快速排气的安全阀。
本发明的技术解决方案是：
一种双开启压力双排量安全阀，包括主排量安全阀，所述主排量安全阀包括阀体1，套接在阀体1上的的弹簧外套5，还包括沿安全阀轴向方向依次设置的大流量液体入口、主阀芯2、主弹簧6，所述主弹簧6的一端抵在弹簧外套的内壁上，另一端抵在主阀芯2上，所述主阀芯2的另一端抵在大流量液体入口端构成密封副，所述阀体1上设置有主排放口，其特殊之处在于：
还包括副排量安全阀，所述副排量安全阀包括小流量液体入口、空心内置阀芯3、副弹簧9，所述小流量液体入口设在主阀芯2内，一端与大流量液体入口相通，所述的内置阀芯3设置在主阀芯2内，其一端抵在小流量入口端构成密封副，另一端与副弹簧9相接触，所述副弹簧9的另一端抵在弹簧外套5的内壁上，所述弹簧外套上设置有副排放口。
还包括设置在副弹簧9与弹簧外套5之间的调节杆7，所述调节杆7的一端与副弹簧9接触，所述调节杆的另一端穿过主弹簧6后与弹簧外套5螺纹连接且伸出弹簧套5。
上述调节杆与副弹簧接触的一端设置有盲孔，所述调节杆的侧壁设置有多个与盲孔相通的通孔。
还包括分别设置在弹簧外套5两端的锁紧螺母4及调节螺母8，所述锁紧螺母4与阀体1螺纹连接，所述调节螺母8与调节杆7螺纹连接。
上述调节杆的中部设置有径向扩张段，所述径向扩张段的外径略小于主弹簧的内径。
上述阀芯2与大流量液体入口之间构成锥面密封副，所述内置阀芯3与小流量液体入口之间构成锥面密封副。
上述主阀芯2的导向面由圆柱面和平面组合而成。
本发明与现有的技术相比具有如下优点：
1、本发明一种双开启压力双排量安全阀，在主排量安全阀内设计了副排量安全阀，实现了2种开启压力和排放量，是一种功能复合型阀门产品，功能可靠，使用维护便捷。设计中，在材料以及结构参数的选取上充分考虑了高温使用条件的影响，适用于介质温度≯700K的气体压力控制系统。
2、本发明一种双开启压力双排量安全阀，在副排量安全阀上添加了调节杆，通过弹簧外套和调节螺母可以固定其与副弹簧的相对位置，便于对副排量安全阀的开启压力灵活调节。
3、本发明一种双开启压力双排量安全阀，主阀芯的导向面由圆柱面和平面组合而成，排放介质进入安全阀后，通过主阀芯侧面的间隙在阀体与弹簧外套之间的容腔内流动，并通过安全阀阀体和弹簧外套上的排气孔泄出，减少阀芯-阀体密封处之外的节流环节，可增大安全阀的排放能力。
4、本发明一种双开启压力双排量安全阀，主、副密封副均为锥面密封，当密封性无法满足使用要求时，可将阀芯2和阀体1，内置阀芯3和阀芯2之间进行配研。
5、本发明一种双开启压力双排量安全阀，调节杆与副弹簧接触的一端设置有盲孔，侧壁设置有多个与盲孔相通的通孔，便于副排量安全阀泄压；调节杆的中部设置有径向扩张段，用于对主弹簧提供辅助导向。
附图说明
图1是本发明一种双开启压力双排量安全阀的结构组成图。
具体实施方式
一种双开启压力双排量安全阀，包括主排量安全阀和副排量安全阀，主排量安全阀包括阀体1，套接在阀体1上的的弹簧外套5，沿安全阀轴向方向依次设置的大流量液体入口、主阀芯2、主弹簧6，主弹簧6的一端抵在弹簧外套的内壁上，另一端抵在主阀芯2上，主阀芯2的另一端抵在大流量液体入口端构成密封副，阀体1上设置有主排放口。
副排量安全阀包括小流量液体入口、空心内置阀芯3、副弹簧9，小流量液体入口设在主阀芯2内，一端与大流量液体入口相通，内置阀芯3设置在主阀芯2内，其一端抵在小流量入口端构成密封副，另一端与副弹簧9相接触，副弹簧9的另一端抵在弹簧外套5的内壁上，所述弹簧外套上设置有副排放口。
装配关系及功能实现：阀体1和阀芯2组成安全阀的主密封副，主弹簧6安装在阀芯2和弹簧外套5之间，通过调节弹簧外套5与阀体1连接螺纹的长度，调整加在阀芯2上的主弹簧6安装力；主开启压力由主弹簧6的安装力确定，主排气量由主阀芯2的开度以及阀体1入口直径确定，调整好主开启压力后，将锁紧螺母4锁死。阀芯2和内置阀芯3组成安全阀的副密封副，副弹簧9将内置阀芯3压紧在阀芯2上，通过拧动调节杆7可以改变内置阀芯3的开启压力，副排气量由内置阀芯3的开度以及阀芯2下端开孔直径确定，调整好副开启压力后，将调节螺母8锁死。
使用前将安全阀的开启压力调整为系统的安全压力上限。安全阀通过阀体1入口处螺纹与系统连接，当系统压力高于安全压力的上限时，安全阀内置阀芯3开启，通过阀芯2上的小孔缓慢排气，使系统压力维持在允许的压力范围内，维持系统正常运行。当内置阀芯3打开后，系统压力仍然在持续快速上升时，主阀芯2打开迅速将过量气体排到系统外部，维持系统安全。
本发明的技术原理是：安全阀由阀体、阀芯、内置阀芯、锁紧螺母、主弹簧、副弹簧、弹簧外套、调节杆和调节螺母组成。其中阀体和阀芯组成主密封副，控制主排放量，主阀芯开启后安全阀可以快速大量排气；由主弹簧、弹簧外套和锁紧螺母构成主压力调节机构，通过调节主弹簧的安装高度，调节主开启压力。阀芯和内置阀芯组成副密封副，控制副排放量，内置阀芯开启后，安全阀缓慢少量排气；由副弹簧、调节杆、弹簧外套和调节螺母构成副压力调节机构，通过调节副弹簧的安装高控制安全阀的副开启压力。
结构设计方面：主、副密封副均为金属锥面密封，当密封性无法满足使用要求时，可将阀芯2和阀体1，内置阀芯3和阀芯2之间进行配研。阀体1入口通径，阀体1下端和弹簧外套5上端共16个排气孔的流通能力需相互匹配，都应能适应系统最大排放量的要求。为达到良好的密封性与动作可靠性，阀芯2与阀体1、内置阀芯3和阀芯2间的配合间隙可根据经验选取，视使用温度不同，也应作出相应调整。调节杆7下部的空心结构，有利于内置阀芯3开启排气，径向扩张段可以对主弹簧6起到一定的导向作用。
应用于某燃气增压系统的实施实例如下：
在某新型燃气增压系统的方案设计中采用了双开启压力双排量安全阀。根据设计要求，系统工作介质为热燃气（温度≯700K），额定压力为当发生故障时的最大流量为2L/s。经生产及试验验证，安全阀内置阀芯打开压力1.85～1.9MPa，关闭压力1.8MPa，排量100～160ml/s。安全阀主阀芯打开最大流量可达2.62L/s。1.7MPa时总泄漏量为40～50L/h。
本领域技术人员可以根据不同的设计要求和设计参数在不偏离权利要求所界定的结构的情况下进行各种增补、改进和更换，因此，本发明是广泛的。

Claims (5)

1.一种双开启压力双排量安全阀，包括主排量安全阀，所述主排量安全阀包括阀体(1)，套接在阀体(1)上的的弹簧外套(5)，还包括沿安全阀轴向方向依次设置的大流量液体入口、主阀芯(2)、主弹簧(6)，所述主弹簧(6)的一端抵在弹簧外套的内壁上，另一端抵在主阀芯(2)上，所述主阀芯(2)的另一端抵在大流量液体入口端构成密封副，所述阀体(1)上设置有主排放口，其特征在于：
还包括副排量安全阀，所述副排量安全阀包括小流量液体入口、空心内置阀芯(3)、副弹簧(9)，所述小流量液体入口设在主阀芯(2)内，一端与大流量液体入口相通，所述的内置阀芯(3)设置在主阀芯(2)内，其一端抵在小流量入口端构成密封副，另一端与副弹簧(9)相接触，所述副弹簧(9)的另一端抵在弹簧外套(5)的内壁上，所述弹簧外套上设置有副排放口；
还包括设置在副弹簧(9)与弹簧外套(5)之间的调节杆(7)，所述调节杆(7)的一端与副弹簧(9)接触，所述调节杆的另一端穿过主弹簧(6)后与弹簧外套(5)螺纹连接且伸出弹簧外套(5)；
还包括分别设置在弹簧外套(5)两端的锁紧螺母(4)及调节螺母(8)，所述锁紧螺母(4)与阀体(1)螺纹连接，所述调节螺母(8)与调节杆(7)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的双开启压力双排量安全阀，其特征在于：所述调节杆与副弹簧接触的一端设置有盲孔，所述调节杆的侧壁设置有多个与盲孔相通的通孔。
3.根据权利要求2所述的双开启压力双排量安全阀，其特征在于：所述调节杆的中部设置有径向扩张段，所述径向扩张段的外径略小于主弹簧的内径。
4.据权利要求3所述的双开启压力双排量安全阀，其特征在于，所述阀芯(2)与大流量液体入口之间构成锥面密封副，所述内置阀芯(3)与小流量液体入口之间构成锥面密封副。
5.根据权利要求4所述的双开启压力双排量安全阀，其特征在于：所述主阀芯(2)的导向面由圆柱面和平面组合而成。
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