CN104019257A - 一种新型真空泄压阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型真空泄压阀，包括压力室、主阀室、活塞组件、压力控制器、充气嘴、流动介质的进口管道与出口管道；压力室和主阀室都是圆筒状结构，压力室顶部盖板上开设了两个尺寸不同的圆孔，并在相应的圆孔轴线位置焊接了压力控制器和充气嘴，压力室的下端设有压力室法兰，主阀室上端开设了与压力室法兰相配合的螺纹孔，主阀室通过焊接与流动介质的进、出口管道连接，进、出管道上均焊接了外部连接法兰；压力室和主阀室通过贯穿压力室法兰、螺纹孔的紧固螺栓连接，活塞组件设在压力室和主阀室的腔体中。本发明结构简单，动作迅速，且易于加工，解决了弹簧式安全阀的一些缺陷，同时给出了一种新的泄压保护策略。

Description

一种新型真空泄压阀
技术领域
    本发明属于真空容器超压保护装置，具体涉及一种新型真空泄压阀。
背景技术
真空室作为托卡马克装置关键部件之一，是等离子体运行、聚变反应发生的场所，其内部为高真空环境。真空室内部的第一壁组件受到来自高温等离子体聚变反应的大量热负荷，温度会急剧升高、需要对其进行温度控制，因而真空室壁上针对第一壁组件布置了大量的冷却管路。一旦某处的第一壁组件冷却管路发生破损，冷却剂会漏入真空室中。真空室内部冷却剂事故发生后，由于真空室为高真空环境，冷却剂会产生大量蒸汽，真空室内部压力迅速升高。除冷却剂泄漏事故外，空气漏入真空室也会造成真空室内部增压，如果不对真空室进行压力限制，其内部增压会对真空室及其内部组件造成损坏。因此，需要为真空室设计一个超压保护系统，当真空室内部压力达到极限值（设定值）后，及时泄放真空室内部介质，降低其内部压力，保护真空室及其内部组件。
真空室超压保护系统中的关键部件为泄压阀，它是直接控制真空室内部最大压力的装置，一侧直接连通真空室，另一侧连接泄压管。市场上常见的安全阀按整体结构及加载机构的不同科分为三类：重锤杠杆式安全阀、弹簧式安全阀和脉冲式安全阀，均适用于锅炉、压力容器和管道上。重锤杠杆式安全阀利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力，结构简单、调整容易且较准确，但结构笨重、加载机构容易振动、且开启后不易关闭及保持严密；弹簧式安全阀利用压缩弹簧来平衡作用在阀瓣上的力，结构轻便紧凑、灵敏度较高、且对振动的敏感性小，但所加的载荷会随着阀的开启而发生变化，不利于阀门的迅速开启，而且弹簧的使用受高温的限制；脉冲式安全阀由主阀和辅阀组成，通过辅阀的脉冲作用带动主阀动作，结构复杂。托卡马克真空室超压保护系统中另一种常见的泄压阀为爆破片，爆破片结构简单、密封性能好，当真空室压力超过限定值后，爆破片打开，真空室内部介质开始向外排放。爆破片的一个缺点就是它不可重复利用，为“一次性产品”，真空室超压保护系统一次动作后需要更换新的爆破片。
由此可见，锅炉和压力容器安全阀的适用范围有一定的局限性，同时爆破片也存在不可重复利用的缺点。基于真空室超压保护的需要，同时参考上述压力泄放装置的工作原理，利用气体介质可压缩的性质，设计一种新型的通过压力控制真空容器最高压力的真空泄压阀，为托卡马克核聚变装置中真空室超压保护系统的设计提供技术基础。
发明内容
本发明目的是提出一种新型真空泄压阀，是通过压力控制真空容器最大压力的阀门结构，该结构可以通过控制压力室内气体容积的压力来控制阀门的开/闭，从而对真空容器内部压力进行限定，弥补了普通安全阀的一些缺陷，为真空容器超压保护装置提供里一种新的实施方案。
本发明的技术方案如下：
一种新型真空泄压阀，其特征在于：包括压力室、主阀室、活塞组件、压力控制器、充气嘴、流动介质的进口管道与出口管道；所述的压力室和主阀室都是圆筒状结构，压力室顶部盖板上开设了两个尺寸不同的圆孔，并在相应的圆孔轴线位置焊接了压力控制器和充气嘴，压力室的下端设有压力室法兰，主阀室上端开设了与压力室法兰相配合的螺纹孔，主阀室通过焊接与流动介质的进、出口管道连接，进、出管道上均焊接了外部连接法兰；所述的压力室和主阀室通过贯穿压力室法兰、螺纹孔的紧固螺栓连接，活塞组件设在压力室和主阀室的腔体中。
所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的主阀室内位于进口管道与主阀室的连接处焊接一个凸出的圆环，作为阀座。
所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的活塞组件包括有活塞、活塞连杆和阀瓣，活塞和阀瓣分别焊接在活塞连杆的两端，活塞上套设有活塞密封圈且活塞位于压力室内，阀瓣的下端面上设有阀瓣密封圈且阀瓣位于主阀室内，阀瓣的下端面抵在阀座上。
所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的活塞由一个圆筒和圆板焊接而成，圆板位于圆筒中，活塞连杆与活塞的圆板焊接连接，圆筒的内径大于压力室法兰的内径，压力室法兰的内径应大于阀瓣的外径。
所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的压力室与主阀室之间设有法兰密封圈。
所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的压力控制器由柱塞、套筒、压缩弹簧、调整螺母和外筒组成，调整螺母、套筒和柱塞依次嵌套，柱塞的下端设有柱塞头，柱塞头与套筒的下端面之间设有压缩弹簧，压缩弹簧套在柱塞上，外筒上开设了四个泄压孔，外筒上方开设了中心螺纹孔，调整螺母与外筒螺纹连接。
所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的充气嘴由气门、压缩弹簧、圆形带孔滑块和外筒组成，气门与圆形带孔滑块焊接成一个整体，圆形带孔滑块上开设了六个通气孔，压缩弹簧套在圆形带孔滑块上。
本发明的原理是：
本发明主要针对托卡马克核聚变装置中的真空室超压保护系统，提出一种新的泄压阀，同时解决现有的弹簧式安全阀中存在的问题。本新型真空泄压阀主要通过压力室内的气体压力来平衡作用在阀瓣上的力，压力室内的气体容积就相当于一个“压缩弹簧”。当进口管道中的压力，即真空室内部压力，超过压力室内部压力和活塞组件自重时，阀瓣上升，开始排放真空室内部介质；当真空室内压力降低后，阀瓣回到阀座上，泄压阀关闭。当真空室内部压力超过极限值后，阀瓣的上升会造成压力室内的增压，阀瓣所受到的力也逐渐变大。因而设置一个压力控制器，对压力室内部压力进行控制，当压力室内部压力超过设计值时，柱塞上升，通过四个泄压孔向外排放气体，降低压力室内部压力。可以通过调整螺母改变压缩弹簧的压缩量，进而改变压力室最大压力设定值。压力控制器的设计弥补了弹簧式安全阀的一个缺陷，使阀门迅速开启。可以通过充气嘴对压力室进行充放气，改变压力室内部压力，进而设定阀门的开启压力。如果需要，可以在压力室上连接一个压力表，直接显示压力室内部压力变化情况，进而了解真空室压力状态。
本发明的优点是：
本发明能够满足真空室超压保护的要求，且结构简单、动作迅速、易于加工，解决了弹簧式安全阀中存在的缺陷，提出一种新的泄压保护策略。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图2的A-A剖面图。
图4为图3的B区域的放大图。
具体实施方式
参见附图1-4，一种新型真空泄压阀，包括压力室2、主阀室11、活塞组件、压力控制器14、充气嘴1、流动介质的进口管道8与出口管道6；压力室2和主阀室11都是圆筒状结构，压力室2顶部盖板上开设了两个尺寸不同的圆孔，并在相应的圆孔轴线位置焊接了压力控制器14和充气嘴1，压力室2的下端设有压力室法兰，主阀室11上端开设了与压力室法兰相配合的螺纹孔，主阀室11通过焊接与流动介质的进、出口管道8、6连接，进、出管道8、6上均焊接了外部连接法兰；压力室2和主阀室11通过贯穿压力室法兰、螺纹孔的紧固螺栓13连接，压力室2与主阀室11之间设有法兰密封圈5，活塞组件设在压力室2和主阀室11的腔体中。
主阀室11内位于进口管道8与主阀室11的连接处焊接一个凸出的圆环，作为阀座7。活塞组件包括有活塞3、活塞连杆12和阀瓣10，活塞3和阀瓣10分别焊接在活塞连杆12的两端，活塞3上套设有活塞密封圈4且活塞位于压力室2内，阀瓣10的下端面上设有阀瓣密封圈9且阀瓣10位于主阀室11内，阀瓣10的下端面抵在阀座7上。活塞3由一个圆筒和圆板焊接而成，圆板位于圆筒中，活塞连杆12与活塞3的圆板焊接连接，圆筒的内径大于压力室法兰的内径，压力室法兰的内径应大于阀瓣10的外径。
压力控制器14由柱塞19、套筒21、压缩弹簧20、调整螺母23和外筒22组成，调整螺母23、套筒21和柱塞19依次嵌套，柱塞19的下端设有柱塞头，柱塞头与套筒21的下端面之间设有压缩弹簧20，压缩弹簧20套在柱塞19上，外筒22上开设了四个泄压孔，外筒22上方开设了中心螺纹孔，调整螺母23与外筒22螺纹连接。
充气嘴1由气门18、压缩弹簧17、圆形带孔滑块16和外筒15组成，气门18与圆形带孔滑块16焊接成一个整体，圆形带孔滑块16上开设了六个通气孔，压缩弹簧17套在圆形带孔滑块16上。
压力控制器14和充气嘴1应先加工成单独的零部件，然后再焊接到压力室2顶部盖板上。
主阀室11通过铸造成型（或者其他加工方式），将阀座7焊接在主阀室11内部相应的位置。
在新型真空泄压阀的装配过程中，首先将压力控制器14和充气嘴1焊接到压力室2上端盖板上，把主阀室11和进口、出口管道8、6焊接在一起，把压力室2和下端压力室法兰焊接在一起，将活塞组件套上相应的密封圈后放入压力室2中，然后通过焊接将压力室2上盖板和压力室连接为一体，最后通过紧固螺栓13将压力室2、法兰密封圈5和主阀室11连接成一个完整的真空泄压阀。

Claims (7)

1.一种新型真空泄压阀，其特征在于：包括压力室、主阀室、活塞组件、压力控制器、充气嘴、流动介质的进口管道与出口管道；所述的压力室和主阀室都是圆筒状结构，压力室顶部盖板上开设了两个尺寸不同的圆孔，并在相应的圆孔轴线位置焊接了压力控制器和充气嘴，压力室的下端设有压力室法兰，主阀室上端开设了与压力室法兰相配合的螺纹孔，主阀室通过焊接与流动介质的进、出口管道连接，进、出管道上均焊接了外部连接法兰；所述的压力室和主阀室通过贯穿压力室法兰、螺纹孔的紧固螺栓连接，活塞组件设在压力室和主阀室的腔体中。
2.根据权利要求1所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的主阀室内位于进口管道与主阀室的连接处焊接一个凸出的圆环，作为阀座。
3.根据权利要求1或2所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的活塞组件包括有活塞、活塞连杆和阀瓣，活塞和阀瓣分别焊接在活塞连杆的两端，活塞上套设有活塞密封圈且活塞位于压力室内，阀瓣的下端面上设有阀瓣密封圈且阀瓣位于主阀室内，阀瓣的下端面抵在阀座上。
4.根据权利要求1或3所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的活塞由一个圆筒和圆板焊接而成，圆板位于圆筒中，活塞连杆与活塞的圆板焊接连接，圆筒的内径大于压力室法兰的内径，压力室法兰的内径应大于阀瓣的外径。
5.根据权利要求1所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的压力室与主阀室之间设有法兰密封圈。
6.根据权利要求1所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的压力控制器由柱塞、套筒、压缩弹簧、调整螺母和外筒组成，调整螺母、套筒和柱塞依次嵌套，柱塞的下端设有柱塞头，柱塞头与套筒的下端面之间设有压缩弹簧，压缩弹簧套在柱塞上，外筒上开设了四个泄压孔，外筒上方开设了中心螺纹孔，调整螺母与外筒螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的新型真空泄压阀，其特征在于：所述的充气嘴由气门、压缩弹簧、圆形带孔滑块和外筒组成，气门与圆形带孔滑块焊接成一个整体，圆形带孔滑块上开设了六个通气孔，压缩弹簧套在圆形带孔滑块上。
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