CN104482259A - 一种蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构，主要技术方案为：在所述的防蒸汽逸出结构处设置有压盖，阀杆或背压调节套从压盖中间穿过，在压盖内设有开口方向向下的圆环形空腔，圆环形空腔内沿轴向安装有多只阻逸环；阻逸环包括内阻逸环和外阻逸环两种，在压盖的圆环形空腔内交替排列；内阻逸环的内径有一定的向内收小的过盈量、外阻逸环的外径有一定的向外加大的过盈量，且内阻逸环的过盈量大于外阻逸环的过盈量；阻逸环用线切割沿轴向-水平-轴向剖开而能够产生一定的弹性涨开或收缩。其有益效果是：能够在阀门排汽时或有一定泄漏时，有效阻止蒸汽向外逸出，从而有利于保持良好的生产环境、有利于保证阀门和设备可靠工作。

Description

一种蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构

技术领域

本发明涉及一种阀门结构，具体涉及火电机组安装使用的电磁泄压阀和弹簧安全阀产品的局部结构。

背景技术

电磁泄压阀和主蒸汽弹簧安全阀安装于火电机组过热器出口至汽轮机的过热汽(主蒸汽)管道上，对保证机组的安全运行具有极其重要的影响。电磁泄压阀是主蒸汽安全阀的预启阀、安装在主蒸汽安全阀的前面，其开阀的整定压力略低于主蒸汽安全阀，作用是当主蒸汽出现超压但还没有达到主蒸汽安全阀的启跳压力值时打开排汽，将系统的压力降至正常值，尽量避免主蒸汽安全阀动作，从而维持主蒸汽安全阀的性能和可靠性、延长主蒸汽安全阀的使用和维修周期，使机组保持足够的安全保证能力，并能为同时进行的快开汽机旁路、降低燃烧强度、维持汽包水位等一系列复杂控制赢得宝贵的缓冲时间。以主蒸汽弹簧安全阀为核心产品、包括过热汽和再热汽系统弹簧安全阀的火电机组高温高压弹簧安全阀产品和可以自动或人工手动操控的电磁泄压阀产品，是火力发电机组的重要的和关键的的安全保证设施。

现行的电磁泄压阀产品在蒸汽超压排放时或先导密封结构处有泄漏时，阀盖上端与阀杆的配合间隙处会有蒸汽伴随逸出，除了会对生产环境带来一定的影响，环境湿度的显著增加也会对驱动装置的工作可靠性带来不利的影响，更严重的影响是：因为设置在阀盖上侧的用于使开启后的阀杆关闭复位和撑紧阀杆的弹簧，就位于蒸汽逸出的出口处(参见图1)，逸出的高温蒸汽会使阀盖上侧的弹簧的机械性能受到影响，降低其弹性，弹簧失效或弹性下降后又会影响到先导密封结构的密封以及先导阀关闭动作的可靠性，使先导阀出现更严重的泄漏甚至无法正常关闭。现行电磁泄压阀产品的先导阀泄漏是一个较为普遍的问题，因而持续的高温蒸汽逸出会对弹簧带来较为严重的影响，使先导阀的工作性能较快地恶化。先导密封结构出现较明显的泄漏后，会引起主阀瓣的背压下降，从而又会给主阀的密封带来影响。

现行的火电机组高温高压弹簧安全阀产品在排汽室上侧或阀瓣上腔的结构设计方面，部分产品直接采用孔和轴的配合而未考虑设置减少或消除蒸汽逸出的结构，另有一些产品则针对蒸汽逸出问题进行了相应的结构设计，主要有两种方式：一种方式是在与阀杆配合的导向套内孔设置阻尼槽，通过增加蒸汽逸出通道的阻力来减少向外逸出的蒸汽(如图2所示)，为了避免因制造误差所形成的同心度偏差以及因高温可能导致的零件的变形而造成阀杆在启跳时的阻力增加或卡涩，导向套与阀杆之间会有足够的间隙，因而这种方式阻止蒸汽外泄的效果并不明显；另一种方式是在排汽室上侧设置一个套装在背压调节套外圆上、内孔与背压调节套外圆之间的间隙较小、沿径向可以有一定的窜动量的浮动垫环(图3)，与前一种方式相比，这种方式的阻止蒸汽外逸的效果会有一定的改善，但由于浮动垫环部位仍然存在一定的间隙，因此，当阀门排汽时，仍会有一定量的蒸汽会逸出至生产现场的周围环境中，除了给生产环境带来影响外，也容易因环境湿度的增加而对现场所安装的一些电气元件和控制设备的可靠性带来不利的影响。

综上所述，火电机组上所安装的电磁泄压阀和高温高压弹簧安全阀产品如果能在蒸汽排放以及在阀门的内密封出现一定泄漏时，能够杜绝现行产品所存在的会有蒸汽逸出至阀门周围及现场环境中的问题，不仅能够保持良好的生产环境，同时也会更有利于保证阀门和设备的可靠工作。

发明内容

为了克服现有结构所存在的上述的不足之处，本发明提出了一种在阀门排汽时或在阀门的内密封出现一定泄漏时能够有效阻止蒸汽向外逸出的蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构，所述的蒸汽超压安全泄放类阀门，包括火电机组过热汽系统所安装的以先导阀动作而带动主阀开启排放蒸汽的电磁泄压阀，和过热汽、再热汽系统所安装的带有背压调节结构且背压调节套以同心结构安装于阀杆上的弹簧安全阀；所述的防蒸汽逸出结构位于电磁泄压阀的先导阀阀盖的上侧或位于弹簧安全阀的排汽室的上侧。主要结构为：在电磁泄压阀的先导阀阀盖的上侧或弹簧安全阀的排汽室的上侧，设置有压盖，压盖以多个螺钉或者以外圆上的螺纹在阀盖或排汽室上安装固定；阀杆或背压调节套从压盖的中间穿过，在压盖内从阀杆或背压调节套的外径向外设有开口方向向下的圆环形空腔，在该圆环形空腔内沿轴向安装有多只用于阻止蒸汽向上逸出的圆环形的阻逸环；所述的阻逸环包括内阻逸环和外阻逸环两种，两种阻逸环在压盖的圆环形空腔内交替排列，压盖的圆环形空腔的高度略大于阻逸环的总高度；内阻逸环的内径加工时略微小于阀杆或背压调节套的外径、即内阻逸环的内径有一定的向内收小的过盈量，外阻逸环的外径加工时略微大于压盖的圆环形空腔的内径、即外阻逸环的外径有一定的向外加大的过盈量；两种阻逸环的一侧均用线切割剖开而使阻逸环能够产生一定的弹性涨开或收缩。

为了更好地实现预期目的，本发明同时还附加下述进一步的技术方案：

内阻逸环和外阻逸环的一侧用线切割剖开时，剖切缝先沿轴向向下，至阻逸环厚度的一半处时直角转折、沿水平延伸一段距离后，再直角转折向下至下端面处。

内阻逸环的内径加工时向内收小的过盈量，大于外阻逸环的外径加工时向外加大的过盈量。

当阻逸环以三只安装时，阻逸环的配置方式从上向下为：内阻逸环+外阻逸环+内阻逸环。

当阻逸环以两只安装时，阻逸环的配置方式从上向下为：外阻逸环+内阻逸环。

本发明所述的电磁泄压阀，其驱动机构包括由电磁铁提供作用力的驱动机构，和由电磁阀控制气动装置提供作用力的驱动机构。

本发明的有益效果是：采用本发明的技术方案所述的蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构后，能够使火电机组上所安装的电磁泄压阀或高温高压弹簧安全阀产品在阀门排汽时或在阀门的内密封出现一定泄漏时，能够有效阻止蒸汽向外逸出，从而不仅有利于保持良好的生产环境，同时也更有利于保证阀门和设备的可靠工作，使阀门能够更好地满足火电机组尤其是现代大容量、高参数的超(超)临界火电机组安全可靠运行的需要。

附图说明

图1是现行电磁泄压阀产品阀盖上端与阀杆配合处的示意图。

图2是现行高温高压弹簧安全阀产品导向套内孔设置阻尼槽的示意图。

图3是现行高温高压弹簧安全阀产品排汽室上侧设置浮动垫环的示意图。

图4是本发明实施例一-电磁泄压阀阀盖上端设置的防蒸汽逸出结构的示意图。

图5是本发明实施例二-高温高压弹簧安全阀排汽室上侧设置的防蒸汽逸出结构的示意图。

图6是实施例一的防蒸汽逸出结构的主要零件的分解示意图。

图7是实施例二的内阻逸环和外阻逸环的示意图。

图8是实施例的阻逸环剖切缝的示意图。

图中，1、压盖；2、内阻逸环；3、外阻逸环；4、阀杆；5、阀盖；6、排汽室；7、背压调节套；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述。

实施例一

如图4所示，是本发明的防蒸汽逸出结构技术方案在电磁泄压阀产品上应用的一种具体实施结构的示意图。所述的电磁泄压阀产品包括主辅阀整体式结构的电磁泄压阀和主阀辅阀分体式结构的电磁泄压阀，因为这两种类型的电磁泄压阀产品其上部结构可以设计为一样，自阀盖向上的零件包括防蒸汽逸出结构的零件也可以设计为通用。

本实施例中，所述的防蒸汽逸出结构设置在电磁泄压阀的先导阀阀盖(5)的上侧，其主要结构如下：

在位于电磁泄压阀的主阀阀体或辅阀阀体上部的先导阀阀盖(5)的上侧设置有压盖(1)，压盖(1)以多个均布的螺钉在阀盖(5)的上端安装固定；阀杆(4)从压盖(1)的中间穿过至上端与驱动机构对接，压盖(1)的上端内孔与阀杆(4)的外圆配合、对阀杆(4)的上端进行导向定位；在压盖(1)内的上述的导向定位孔的下部，设置有从阀杆(4)的外径向外、开口方向向下的圆环形空腔，在该圆环形空腔内，沿轴向安装有三只用于阻止蒸汽向上逸出的圆环形的阻逸环(见图4和图6)；所述的阻逸环包括内阻逸环(2)和外阻逸环(3)两种，两种阻逸环在压盖(1)的圆环形空腔内交替排列，其排列和配置方式为：内阻逸环(2)+外阻逸环(3)+内阻逸环(2)；压盖(1)的圆环形空腔的高度略大于上述三只阻逸环的总高度。

内阻逸环(2)的内径加工时略微小于阀杆(4)的外径、即内阻逸环(2)的内径有一定的向内收小的过盈量a，外阻逸环(3)的外径加工时略微大于压盖(1)的圆环形空腔的内径、即外阻逸环(3)的外径有一定的向外加大的过盈量b；本实施例中，内阻逸环(2)的内径小于阀杆(4)外径的过盈量a按a＝0.02～0.04mm加工和控制，外阻逸环(3)的外径大于压盖(1)圆环形空腔的内径的过盈量b按b＝0～0.02mm加工和控制，装配时并经选配使阻逸环在自由状态时与相邻零件的尺寸的过盈量符合a＞b且a-b≥0.02mm。

两种阻逸环的一侧均采用线切割剖开而能够产生一定的弹性涨开或收缩。阻逸环的一侧在用线切割剖开时，剖切缝先沿轴向向下，至阻逸环厚度的一半处时直角转折、沿水平延伸一段距离后，再直角转折向下至下端面处。沿水平延伸的一段剖切缝在环体中心向外的径向方向带有一定的倾斜度(图8)，以使线切割时钼丝能避开剖切缝对侧的环体。外阻逸环(3)剖切缝沿圆周方向的缝口宽度亦即轴向上下的剖切缝应适当加宽以保证外阻逸环(3)收缩后能够放入压盖(1)的圆环形孔内。

此外，两种阻逸环安装后，内阻逸环(2)的外径和外阻逸环(3)的内径和相邻的压盖(1)圆环形空腔内径或阀杆(4)之间均留有一定的间隙，使得当由于加工同心度的影响或安装使用时热变形的影响而存在同心度偏差时，能够通过阻逸环水平位置的调整和改变使阀杆(4)不会受到卡阻。阻逸环安装时，阻逸环上的剖切缝按逐层错开120°左右放入。

内阻逸环(2)安装后，因带有剖切缝而略微涨开，其内径与阀杆(4)的外径贴拢，两者之间基本没有间隙；同理，外阻逸环(3)安装后略微收缩，外径与压盖(1)圆环形空腔的内径贴拢使两者之间也基本没有间隙。当阀杆(4)运动时，由于材料弹性的作用和阻逸环在轴向并未被压紧(因为压盖的圆环形空腔的高度略大于阻逸环的总高度)，因而阀杆(4)并不会受到卡阻，能够自由运动。先导阀开启时，阀杆(4)在压盖(1)的上端内孔和先导阀下部的导向结构的导向下向下运动，先导阀开始排汽，由于此时蒸汽通过阀盖(5)上端与阀杆(4)配合间隙处的逸出通道已被内阻逸环(2)和外阻逸环(3)所阻断，因而不会有蒸汽从阀盖(5)上端逸出。阻逸环设置为三只，使阀杆(4)外径处对蒸汽外逸有两道阻断，能够使防蒸汽逸出结构达到较佳的阻断效果，从而能够有效保护上侧的弹簧和驱动装置。

阻逸环的剖切缝设置为两次直角转折、中间段沿水平延伸，由三段缝隙构成，是为了最大限度地减少从剖切缝处逸出的蒸汽、改善阻逸环对蒸汽逸出的阻断效果：两次直角转折，显著增加了蒸汽逸出的流阻；因剖切缝处不会沿轴向涨开，因而剖切缝的水平延伸段能维持最小的间隙，相当于使由三段缝隙构成的剖切缝的中段成为具有明显的节流作用的节流段，因此而能够带来较为显著的对蒸汽逸出的阻滞效果。

内阻逸环(2)的内径加工时向内收小的过盈量a设置为大于外阻逸环(3)的外径加工时向外加大的过盈量b，其作用是使外阻逸环(3)与压盖(1)圆环形空腔的内孔的轴向运动摩擦力小于内阻逸环(2)与阀杆(4)外圆的轴向运动摩擦力。当阀杆(4)开启、向下移动时，在摩擦力的作用下，下侧的内阻逸环(2)会略微下移而与其下部的阀盖(5)的平面贴紧，上侧的内阻逸环(2)也在摩擦力的作用下向下移动，并能带动中间的外阻逸环(3)一起下移(因为外阻逸环受到的轴向运动摩擦阻力小于内阻逸环受到的轴向运动摩擦力)，这样在阀杆(4)向下开启排汽时，阻逸环的状态是：三个阻逸环全部贴紧并与下部的阀盖(5)的平面贴紧，使得蒸汽从阀盖(5)上端向外逸出的几乎所有可能的通道(包括内外圆配合面处)都被阻断；而当阀杆(4)向上移动使先导阀恢复至关闭状态时，阻逸环的状态则为三个阻逸环全部贴紧并与上部的压盖(1)的圆环形空腔的上平面贴紧，因而当先导阀有一定泄漏时，因蒸汽向外逸出的通道也都被阻断而不会发生蒸汽外逸现象。

实施例二

如图5所示，是本发明的防蒸汽逸出结构技术方案在高温高压弹簧安全阀产品上应用的一种具体实施结构的示意图。所述的高温高压弹簧安全阀为带有背压调节结构且背压调节套以同心结构安装于阀杆上的高温高压弹簧安全阀。

本实施例中，所述的防蒸汽逸出结构设置在弹簧安全阀的排汽室(6)的上侧，其主要结构如下：

在位于弹簧安全阀的排汽室(6)的上侧设置有压盖(1)，压盖(1)以外圆上的螺纹在排汽室(6)上端安装固定、以配作的丫钉防松；背压调节套(7)的外圆从压盖(1)的中间穿过使背压调节套(7)上端的调节和锁紧结构出露而便于操作；在压盖(1)内设置有从背压调节套(7)的外径向外、开口方向向下的圆环形空腔，在该圆环形空腔内，沿轴向安装有两只用于阀门开启排汽时阻止蒸汽向上逸出的圆环形的阻逸环；阻逸环包括内阻逸环(2)和外阻逸环(3)两种，两种阻逸环在压盖(1)的圆环形空腔内排列和配置的方式从上向下为：外阻逸环(3)+内阻逸环(2)；压盖(1)的圆环形空腔的高度略大于上述两只阻逸环的总高度。

内阻逸环(2)的内径加工时略微小于阀杆(4)的外径，外阻逸环(3)的外径加工时略微大于压盖(1)的圆环形空腔的内径。两种阻逸环的一侧采用线切割剖开而能够产生一定的弹性涨开或收缩。线切割剖开时，剖切缝先沿轴向向下、至阻逸环厚度的一半处时直角转折，沿水平延伸一段距离后再直角转折向下至下端面处(图7)。沿水平延伸的一段剖切缝在环体中心向外的径向方向带有一定的倾斜度以使线切割时钼丝能避开对侧的环体。外阻逸环(3)剖切缝沿圆周方向的缝口宽度适当加宽以保证外阻逸环(3)收缩后能够放入压盖(1)的圆环形孔内。

为了避免由于加工同心度的影响和高温工况使用时热变形的影响造成阀杆(4)与压盖(1)内孔的不同心而使阀杆(4)启闭时的运动受阻，两种阻逸环安装后内阻逸环(2)的外径和外阻逸环(3)的内径和相邻的压盖(1)圆环形空腔内径或背压调节套(7)之间均留有一定的间隙作为补偿，阀杆(4)启闭时能够通过阻逸环水平位置的调整和改变使阀杆(4)的运动不会受到卡阻。阻逸环安装时，两只阻逸环上的剖切缝按错开180°左右放入。

内阻逸环(2)安装后略微涨开、内径与背压调节套(7)的外径贴拢，两者之间基本没有间隙；外阻逸环(3)安装后略微收缩、外径与压盖(1)圆环形空腔的内径贴拢，两者之间也基本没有间隙。阀门开启排汽时，由于蒸汽通过排汽室(6)上端与背压调节套(7)配合间隙处的逸出通道已被内阻逸环(2)和外阻逸环(3)所阻断，因而不会有蒸汽从排汽室(6)上端逸出。

阻逸环的剖切缝设置为由三段缝隙构成，能够显著增加蒸汽逸出的流阻、最大限度地减少从剖切缝处逸出的蒸汽、改善阻逸环对蒸汽逸出的阻断效果；剖切缝的中部水平段的间隙因不会涨开而具有明显的节流作用，能够带来较为显著的对蒸汽逸出的阻滞效果。

内阻逸环(2)的内径加工时向内收小的过盈量设置为大于外阻逸环(3)的外径加工时向外加大的过盈量，使外阻逸环(3)与压盖(1)圆环形空腔的内孔的轴向运动摩擦力小于内阻逸环(2)与背压调节套(7)外圆的轴向运动摩擦力。当阀杆(4)向上开启排汽时，在摩擦力的作用下，下侧的内阻逸环(2)向上移动并带动其上侧的外阻逸环(3)一起上移，两个阻逸环贴紧并与上部的压盖(1)的圆环形空腔的上平面贴紧，使阀门排汽时蒸汽从排汽室(6)上端向外逸出的通道(包括内外圆配合面处)都被阻断。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上结合附图和实施例对本发明的技术方案作了具体说明，但这些附图和说明不能被理解为限制了本发明的范围。本技术领域的技术人员应该知晓，本发明不受上述实施例和附图的限制，其保护范围由所附的权利要求书所界定，任何在不超出本发明权利要求书所界定的范围内的各种改动、变型所形成的技术方案，都没有偏离本发明的精神和技术实质，仍然会属于本发明的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构，所述的安全泄放类阀门包括火电机组过热汽系统所安装的电磁泄压阀和过热汽、再热汽系统所安装的弹簧安全阀，所述的电磁泄压阀为以先导阀动作而带动主阀开启排放蒸汽的电磁泄压阀，所述的弹簧安全阀带有背压调节结构且背压调节套以同心结构安装于阀杆上；所述的防蒸汽逸出结构位于电磁泄压阀的先导阀阀盖(5)的上侧或位于弹簧安全阀的排汽室(6)的上侧；其特征在于：在电磁泄压阀的先导阀阀盖(5)的上侧或弹簧安全阀的排汽室(6)的上侧设置有压盖(1)，压盖(1)以多个螺钉或以外圆上的螺纹在阀盖(5)或排汽室(6)上安装固定；阀杆(4)或背压调节套(7)从压盖(1)的中间穿过，在压盖(1)内从阀杆(4)或背压调节套(7)的外径向外设有开口方向向下的圆环形空腔，在该圆环形空腔内沿轴向安装有多只用于阻止蒸汽向上逸出的圆环形的阻逸环；所述的阻逸环包括内阻逸环(2)和外阻逸环(3)两种，两种阻逸环在压盖(1)的圆环形空腔内交替排列，压盖(1)的圆环形空腔的高度略大于阻逸环的总高度；内阻逸环(2)的内径加工时略微小于阀杆(4)或背压调节套(7)的外径、即内阻逸环(2)的内径有一定的向内收小的过盈量，外阻逸环(3)的外径加工时略微大于压盖(1)的圆环形空腔的内径、即外阻逸环(3)的外径有一定的向外加大的过盈量；两种阻逸环的一侧均用线切割剖开而使阻逸环能够产生一定的弹性涨开或收缩。

2.根据权利要求1所述的蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构，其特征在于：两种阻逸环的一侧用线切割剖开时，剖切缝先沿轴向向下，至阻逸环厚度的一半处时直角转折、沿水平延伸一段距离后，再直角转折向下至下端面处。

3.根据权利要求1所述的蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构，其特征在于：内阻逸环(2)的内径加工时向内收小的过盈量，大于外阻逸环(3)的外径加工时向外加大的过盈量。

4.根据权利要求1所述的蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构，其特征在于：当阻逸环以三只安装时，阻逸环的配置方式从上向下为：内阻逸环(2)+外阻逸环(3)+内阻逸环(2)。

5.根据权利要求1所述的蒸汽超压安全泄放类阀门的防蒸汽逸出结构，其特征在于：当阻逸环以两只安装时，阻逸环的配置方式从上向下为：外阻逸环(3)+内阻逸环(2)。