CN104141814A - 三套弹性自密封安全阀 - Google Patents

Abstract

三套弹性自密封安全阀，包括阀盖、阀体、阀座、阀瓣、导向筒、套筒、下散热片、上散热片和阀杆，阀杆上设有位于下散热片上方的防吹套，防吹套下端面设有呈圆环形的凹槽，下散热片上表面设有可伸入配合在凹槽内的挡圈，防吹套下端面内侧设有可伸入到下散热片内圈的密封筒；所述阀杆上设有位于下散热片下方的限位套以及与阀瓣上表面压接配合的锁套；阀瓣下表面中心处设有下小上大的圆锥块，阀瓣下表面开设有环形的承压槽，阀瓣下表面设有位于承压槽外侧的弹性密封圈。本发明设计合理，阀门密封性能高，阀杆升降导向及垂直稳定性高，调整灵敏度高，阀门的开启、起跳、回座动作性能和动作稳定性能好，特别适用于高压、高温等恶劣工况。

Description

三套弹性自密封安全阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，特别涉及一种三套弹性自密封安全阀。

背景技术

安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，主要用于气体、液体和热力管网系统，作为蒸汽锅炉、压力容器、管道上，控制介质压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。

现有用于热力系统、蒸汽锅炉、压力蒸汽容器、管道上使用的带散热片弹簧全启式安全阀结构简单，阀瓣为平面密封面、中间无突出；阀杆为光杆、下部略粗于上段。在介质工作温度大于300℃时，阀门的动作性能很不稳定，不能符合标准要求；且密封也易泄漏，用户反映意见比较大。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种稳定性强、密封效果好、灵敏可靠、使用寿命长的三套弹性自密封安全阀。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：三套弹性自密封安全阀，包括阀盖、阀体、阀座、阀瓣、导向筒、套筒、下散热片、上散热片和阀杆，所述阀盖内设有上弹簧座、下弹簧座以及两端分别与上弹簧座、下弹簧座套入的弹簧，所述上弹簧座、弹簧、下弹簧座依次穿套在阀杆外；所述阀盖、上散热片、下散热片、阀体依次通过螺栓固定连接，阀座置于阀体内且位于阀体下端处， 导向筒固设于下散热片和阀体的连接处；所述导向筒套接在套筒外表面，套筒下部套在阀瓣外表面，阀杆下端与阀瓣上端面中心连接传动，阀瓣与阀座可接触式密封连接，所述阀杆上设有位于下散热片上方的防吹套，防吹套下端面设有呈圆环形的凹槽，下散热片上表面设有可伸入配合在凹槽内的挡圈，防吹套下端面内侧设有可伸入到下散热片内圈的密封筒；所述阀杆上设有位于下散热片下方的限位套；所述阀瓣上表面中心设有口小内大的安装槽，安装槽底部设有上大下小的圆锥槽，阀杆插设在安装槽内且阀杆下端与圆锥槽配合，阀杆上设有位于安装槽内的挡环，挡环外径大于安装槽开口的孔径，所述阀杆上设有与阀瓣上表面压接配合的锁套。

所述阀瓣下表面中心处设有下小上大的圆锥块，阀瓣下表面开设有环形的承压槽，承压槽为上大下小的圆锥形结构，阀瓣下表面设有位于承压槽外侧的弹性密封圈，弹性密封圈与阀瓣一体制成，弹性密封圈下表面为阀瓣密封面，弹性密封圈的内表面与承压槽底面之间的夹角为30-60°，阀瓣下表面设有圆环形的弹性槽，承压槽底面半径大于或等于弹性槽中心到阀瓣中心的距离，阀座上端面设有硬质合金密封垫，硬质合金密封垫上表面为阀座密封面，阀瓣密封面和阀座密封面之间接触式密封配合。

所述导向筒外部设有上调节圈，阀座上部设有下调节圈，阀体上水平设有内端分别与上调节圈和下调节圈顶压配合的调节螺钉。

所述阀瓣下表面设有位于弹性槽外侧且高于阀瓣密封面的台阶，弹性密封圈的内表面与承压槽底面之间的夹角为45°。

所述防吹套、限位套和锁套均通过沿阀杆径向穿设的开口销与阀杆连接，同时防吹套、限位套和锁套内圈分别与阀杆外表面螺纹连接。

所述阀杆为由上向下外径逐一增大的阶梯轴结构，阀杆在设有防吹套处的外径小于阀杆在设有限位套处的外径，阀杆在设有限位套处的外径小于阀杆在设有锁套处的外径。

采用上述技术方案，本发明中的阀瓣下表面与阀座之间形成弹性自密封面结构，并在阀杆上设计了锁套、限位套、防吹套的结构，在弹簧力和介质力的作用下使阀瓣与阀座在高温高压力工况下能完全密封；且阀门在热态工况下的开启、起跳排放、回座动作性能达到标准要求，动作重复性稳定可靠。克服了阀瓣平面密封容易漏泄和阀门在热态时开启、起跳、回座动作性能达不到标准要求及动作重复性不好的缺点。

压力流体介质进入阀瓣下表面的承压槽内，承压槽内的流体介质压迫弹性密封圈的内表面，使弹性密封圈向下向外弹涨，由于弹性槽的设置，弹性槽宽度变窄，这样阀瓣密封面由于介质压力而产生向下向外弹张力，增大了对阀座密封面的压紧力，由阀瓣结构而产生的这种自密封力，使得阀门密封更为可靠；中间圆锥块的突出，增大了介质压力对阀瓣的作用面积，加大了介质对阀瓣向上的推力，同时改变了气流反冲方向，提高了气流对阀瓣的反冲对中性，使得阀门开启、起跳迅速平稳，提高了上调节圈和下调节圈的调节灵敏性。使得阀门开启、起跳、回座压力容易调至标准要求和动作重复稳定性。

弹性槽的设置，可提高弹性密封圈的弹性，同时弹性密封圈的内表面（即承压槽侧表面）与承压槽底面之间的夹角为30-60°，优选45°，压力方向垂直于弹性密封圈的内表面，这样可保证高压介质对弹性密封圈产生压力，增强阀瓣与阀座之间的密封效果。

采用三个套（防吹套、限位套和锁套）的阀杆结构。在阀杆的下部，紧靠阀瓣上端面处设计有锁套，用螺纹和开口销固定于阀杆上，用于锁紧阀瓣与阀杆之间的连接，增大阀杆下端的重量，使阀杆下端趋于盘状；在锁套上方，下散热片下方之间设计有限位套，限位套采用螺纹和开口销固定于阀杆上，用于准确调整阀门开启高度，增大阀杆下端的重量，使阀杆下端趋于盘状；再加上阀杆为上细下粗的阶梯轴结构，这样就使得阀杆下部重量增大，重心下移。阀门开启、起跳之初，超音速气流推动阀瓣、阀杆迅疾达到标准规定开启高度，由于阀杆下部重量大，重心靠下，限位套和锁套的外圆比阀杆大，相对高速升起的阀杆，限位套和锁套可视作盘状件，就产生陀螺的回转效应，起到控制阀杆旋进升降的垂直度。提高了阀杆垂直升降的导向性和垂直升降的稳定性，提高了阀门的动作稳定性。

在下散热片与阀杆之间设置连接到阀杆上的防吹套，防吹套采用螺纹和开口销固定于阀杆上，防吹套下端面开设凹槽，与下散热片上表面的挡圈扣合装配，使得阀瓣在开启、起跳排放时的高速热气流控制在下散热片以下，不会吹进阀盖中的弹簧室而影响弹簧的性能；另外，防吹套的设计，使得灰尘也不能进入导向筒和套筒之间，减少导向筒和套筒之间的运动摩擦，有利于阀瓣、阀杆的升起和回落，提高、稳定了阀门的密封和动作性能。

综上所述，本发明设计合理，阀门密封性能高，阀杆升降导向及垂直稳定性高，调整灵敏度高，阀门的开启、起跳、回座动作性能和动作稳定性能好，特别适用于高压、高温等恶劣工况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中阀杆、防吹套、限位套和锁套之间的装配图；

图3是图1中阀瓣的结构示意图；

图4是图3中A处的放大图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的三套弹性自密封安全阀，包括阀盖1、阀体2、阀座3、阀瓣4、导向筒5、套筒6、下散热片7、上散热片31和阀杆8，所述阀盖1内设有上弹簧座9、下弹簧座10以及两端分别与上弹簧座9、下弹簧座10套入的弹簧11，所述上弹簧座9、弹簧11、下弹簧座10依次穿套在阀杆8外，所述阀盖1、上散热片31、下散热片7、阀体2依次通过螺栓固定连接，阀座3置于阀体2内且位于阀体2下端处， 导向筒5固设于下散热片7和阀体2的连接处，所述导向筒5套接在套筒6外表面，套筒6下部套在阀瓣4外表面，阀杆8下端与阀瓣4上端面中心连接传动，阀瓣4与阀座3可接触式密封连接，所述阀杆8上设有位于下散热片7上方的防吹套12，防吹套12下端面设有呈圆环形的凹槽13，下散热片7上表面设有可伸入配合在凹槽13内的挡圈14，防吹套12下端面内侧设有可伸入到下散热片7内圈的密封筒15；所述阀杆8上设有位于下散热片7下方的限位套16；所述阀瓣4上表面中心设有口小内大的安装槽17，安装槽17底部设有上大下小的圆锥槽18，阀杆8插设在安装槽17内且阀杆8下端与圆锥槽18配合，阀杆8上设有位于安装槽17内的挡环19，挡环19外径大于安装槽17开口的孔径，所述阀杆8上设有与阀瓣4上表面压接配合的锁套20。

阀瓣4下表面中心处设有下小上大的圆锥块21，阀瓣4下表面开设有环形的承压槽22，承压槽22为上大下小的圆锥形结构，阀瓣4下表面设有位于承压槽22外侧的弹性密封圈23，弹性密封圈23与阀瓣4一体制成，弹性密封圈23下表面为阀瓣密封面，弹性密封圈23的内表面与承压槽22底面之间的夹角B为30-60°，优选45°（如图4所述），阀瓣4下表面设有圆环形的弹性槽25，承压槽22底面半径大于或等于弹性槽25中心到阀瓣4中心的距离，阀座3上端面设有硬质合金密封垫24，弹性密封圈23下表面与硬质合金密封垫24上表面接触配合，硬质合金密封垫24上表面为阀座密封面，阀瓣密封面和阀座密封面之间接触式密封配合。

导向筒5外部设有上调节圈26，阀座3上部设有下调节圈27，阀体2上水平设有内端分别与上调节圈26和下调节圈27顶压配合的调节螺钉28。

阀瓣4下表面设有位于弹性槽25外侧高于阀瓣密封面的台阶30，这样可确保弹性密封圈23与硬质合金密封垫24具备良好的密封性。

防吹套12、限位套16和锁套20均通过沿阀杆8径向穿设的开口销29与阀杆8连接，同时防吹套12、限位套16和锁套20内圈分别与阀杆8外表面螺纹连接。

阀杆8为由上向下外径逐一增大的阶梯轴结构，阀杆8在设有防吹套12处的外径小于阀杆8在设有限位套16处的外径，阀杆8在设有限位套16处的外径小于阀杆8在设有锁套20处的外径。

本发明中的阀瓣4下表面与阀座3之间形成弹性密封面结构，并在阀杆8上设计了锁套20、限位套16、防吹套12的结构，在弹簧11的作用下使阀瓣4与阀座3在高温高压力作用下能完全密封；且阀门在热态下开启、起跳排放、回座动作性能达到标准要求，动作性能的重复性稳定可靠。克服了阀瓣4平面密封容易漏泄和阀门在热态时开启、起跳、回座动作性能达不到标准要求及动作重复性不好的缺点。

压力流体介质进入阀瓣4下表面的承压槽22内，承压槽22内的流体介质反向压迫弹性密封圈23的内表面，可使弹性密封圈23向外张，由于弹性槽25的设置，弹性槽25宽度变窄，这样弹性密封圈23密封面由于介质压力而产生向下向外弹张力，增大了对阀座硬质合金密封垫24密封面的压紧力，由阀瓣4结构而产生的这种自密封力，使得阀门密封更为可靠；中间圆锥块21的突出，增大了介质压力对阀瓣4的作用面积，加大了介质对阀瓣4向上的推力，同时改变了气流反冲方向，提高了气流对阀瓣4的反冲对中性，使得阀门开启、起跳迅速平稳，提高了上调节圈26和下调节圈27的调节灵敏性。使得阀门开启、起跳、回座压力容易调至标准要求和动作重复的稳定性。

弹性槽25的设置，可提高弹性密封圈23的弹性，同时弹性密封圈23的内表面（即承压槽22侧表面）与承压槽22底面之间的夹角B为30-60°，优选45°（如图4所述），压力方向垂直于弹性密封圈23的内表面，这样可保证高压介质对弹性密封圈23产生压力，增强阀瓣4与阀座3之间的密封效果。

采用三个套的阀杆结构。在阀杆8的下部，紧靠阀瓣4上端面处设计有锁套20，用螺纹和开口销29固定于阀杆8上，用于锁紧阀瓣4与阀杆8之间的连接，增大阀杆8下端的重量，使阀杆8下端趋于盘状；在锁套20上方，下散热片7下方之间设计有限位套16，限位套16采用螺纹和开口销29固定于阀杆8上，用于精确调整阀门开启高度，增大阀杆8下端的重量，使阀杆8下端趋于盘状；再加上阀杆8为上细下粗的阶梯轴结构，这样就使得阀杆8下部重量增大，重心下移。阀门开启、起跳之初，超音速气流推动阀瓣4、阀杆8迅疾达到标准规定开启高度，由于阀杆8下部重量大，重心靠下，限位套16和锁套20的外圆比阀杆8大，相对高速升起的阀杆8，限位套16和锁套20可视作盘状件，就产生陀螺的回转效应，起到控制阀杆8旋进升降的垂直度。提高了阀杆8垂直升降的导向性和垂直升降的稳定性，提高了阀门的动作稳定性能。

在下散热片7与阀杆8之间设置连接到阀杆8上的防吹套12，防吹套12采用螺纹和开口销29固定于阀杆8上，防吹套12下端面开设凹槽13，与下散热片7上表面的挡圈14扣合装配。使得阀瓣4在开启、起跳排放时的高速热气流控制在下散热片7的下法兰以下，不会吹进阀盖1中的弹簧室而影响弹簧11的性能；另外，防吹套12的设计，使得灰尘也不能进入导向筒5和套筒6之间，减少导向筒5和套筒6之间的运动摩擦，有利于阀瓣4、阀杆8的升起和回落，提高、稳定了阀门的密封和动作性能。

上述实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。 

Claims (6)

1.三套弹性自密封安全阀，包括阀盖、阀体、阀座、阀瓣、导向筒、套筒、下散热片、上散热片和阀杆，所述阀盖内设有上弹簧座、下弹簧座以及两端分别与上弹簧座、下弹簧座套入的弹簧，所述上弹簧座、弹簧、下弹簧座依次穿套在阀杆外；所述阀盖、上散热片、下散热片、阀体依次通过螺栓固定连接，阀座置于阀体内且位于阀体下端处， 导向筒固设于下散热片和阀体的连接处；所述导向筒套接在套筒外表面，套筒下部套在阀瓣外表面，阀杆下端与阀瓣上端面中心连接传动，阀瓣与阀座可接触式密封连接，其特征在于：所述阀杆上设有位于下散热片上方的防吹套，防吹套下端面设有呈圆环形的凹槽，下散热片上表面设有可伸入配合在凹槽内的挡圈，防吹套下端面内侧设有可伸入到下散热片内圈的密封筒；所述阀杆上设有位于下散热片下方的限位套；所述阀瓣上表面中心设有口小内大的安装槽，安装槽底部设有上大下小的圆锥槽，阀杆插设在安装槽内且阀杆下端与圆锥槽配合，阀杆上设有位于安装槽内的挡环，挡环外径大于安装槽开口的孔径，所述阀杆上设有与阀瓣上表面压接配合的锁套。

2.根据权利要求1所述的三套弹性自密封安全阀，其特征在于：所述阀瓣下表面中心处设有下小上大的圆锥块，阀瓣下表面开设有环形的承压槽，承压槽为上大下小的圆锥形结构，阀瓣下表面设有位于承压槽外侧的弹性密封圈，弹性密封圈与阀瓣一体制成，弹性密封圈下表面为阀瓣密封面，弹性密封圈的内表面与承压槽底面之间的夹角为30-60°，阀瓣下表面设有圆环形的弹性槽，承压槽底面半径大于或等于弹性槽中心到阀瓣中心的距离，阀座上端面设有硬质合金密封垫，硬质合金密封垫上表面为阀座密封面，阀瓣密封面和阀座密封面之间接触式密封配合。

3.根据权利要求1或2所述的三套弹性自密封安全阀，其特征在于：所述导向筒外部设有上调节圈，阀座上部设有下调节圈，阀体上水平设有内端分别与上调节圈和下调节圈顶压配合的调节螺钉。

4.根据权利要求2所述的三套弹性自密封安全阀，其特征在于：所述阀瓣下表面设有位于弹性槽外侧且高于阀瓣密封面的台阶，弹性密封圈的内表面与承压槽底面之间的夹角为45°。

5.根据权利要求1或2所述的三套弹性自密封安全阀，其特征在于：所述防吹套、限位套和锁套均通过沿阀杆径向穿设的开口销与阀杆连接，同时防吹套、限位套和锁套内圈分别与阀杆外表面螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的三套弹性自密封安全阀，其特征在于：所述阀杆为由上向下外径逐一增大的阶梯轴结构，阀杆在设有防吹套处的外径小于阀杆在设有限位套处的外径，阀杆在设有限位套处的外径小于阀杆在设有锁套处的外径。