CN1046155C - 安全阀 - Google Patents

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Abstract

一种安全减压阀包括一形成一进口流通道的座套(41)，一在座套(41)内端部的阀座(45)，一其上有一座(43)、可移动地安装在阀体上、以打开和关闭阀的阀碟(40)，以及一与阀碟接触、将阀碟推向关闭位置的弹簧(21)。阀碟(40)包括一中凸端部(44)，以及一外侧环形槽，它在阀碟(40)上形成一环形唇状构造(50)，该唇状构造可弯曲，以改善阀碟座与阀座的接触，增加阀的座密闭度。

Description

安全阀
本发明的背景
本发明涉及安全阀，这种安全阀可释放流体系统内过度的压力，以避免装置损坏和人员伤害。本发明特别涉及一种改进的阀碟和使用这种阀碟的安全阀，以改进某些相同类型的安全阀结构里的阀座的密封性。
减压阀或安全阀用于产生、控制和利用诸如饱和和过热蒸汽等流体的工作系统。一种典型的安全阀是已在市场上销售多年的卷曲腔类型的阀。这种阀包括容许蒸汽从压力容器进入该阀的喷嘴。一阀座形成于位于阀体腔内的该喷嘴的排出端。利用一通常叫做“阀碟”的阀零件关闭喷嘴，以防止蒸汽泄漏，阀碟可相对喷嘴移动并利用一压缩弹簧将其压向在阀座上的关闭位置。当容器里的蒸汽压力超过预定值时，阀碟受力离开喷嘴上的阀座，从而容许蒸汽从压力容器进入阀腔，蒸汽再从阀腔流动通过一出口而离开阀腔。当容器里的压力下降至预定值时，压缩弹簧迫使阀碟回到喷嘴阀座而关闭安全阀。使阀门打开的压力和使阀门重新关闭的压力之间的差异常常叫做“排放”。使阀门开始泄漏的压力与打开阀门的压力之比叫做“座密闭度”。例如，打开压力为500psi而开始泄漏压力为480psi的阀门具有96％的座密闭度。
本发明阀的一般结构已在下列美国专利中进行了说明和图示：1987年11月24日授予戴维.J.斯卡伦的、名称为“安全减压阀”的美国专利4,708,164号；1989年8月22日授予小约翰.E.费恩的、名称为“防冲击减压阀”的美国专利4,858,642号；以及1993年8月10日授予赖应善的、名称为“带有辅助加载装置的减压阀”的美国专利5,234,023号。更具体的说，本发明的这种类型的阀是1500系例安全阀，是由德莱塞工业公司、工业阀应用公司、德莱塞阀和控制公司制造和销售的，并在德莱塞工业公司1986年7月出版的SV-7公报上进行了描述和图示。1500系列阀采用热弯(THERMOFLEX)型阀碟。
本发明的简介
本发明的主要目的是提供一种新的和改进的、用以释放流体过度压力的安全阀。
本发明的还有一个目的是提供一种包含可提供改进的座密闭度的阀碟的安全阀。
本发明的另一个目的是提供一种安全阀碟，在阀关闭时它可降低在该阀碟下的扰动，以保持该阀碟改进的定心性能以及使该阀碟更均衡地就位于座套上。
本发明的还有一个目的是提供一种安全阀碟，它具有一形成于一唇状构造上的座，该唇状构造随压力变化而变形，从而在压力和温度变化过程中保持阀碟和在喷嘴上的阀座之间的基本恒定的接触区域。
本发明的另一个目的是提供一种安全阀碟和使用这种阀碟的、适用于所有流体场合的安全阀。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的，提供一种安全阀，包括一具有流体进口和流体出口的中空阀体，一安装在流体进口处、形成一通向阀体的进口喷嘴的座套，一安装在阀体里、轴线与座套的轴线重合的导套，一安装在导套内、可相对座套移动以打开和关闭阀的阀碟夹持件，一固定在阀碟夹持件上并可随阀碟夹持件相对座套移动的阀碟，以及一固定在阀碟夹持件上、将阀碟锁定在阀碟夹持件上的阀碟螺母。其中，阀碟有一中心体，使阀碟与阀碟夹持件连接的第一结合端部和一相对的第二端部，第二端部由一背离中心体的、环绕第二端部的外侧环形截头圆锥形座形成，一在该座内的第二端部上的、并向端部突出而超过该座的中凸端面，以及一环绕中心体和第二端部的外侧环形槽，以形成一使该座形成于其上的外侧环形易曲唇状构造；在座套上环绕着进口喷嘴口的一截头圆锥形环形阀座表面，以便与阀碟上的座配合而关闭该阀。
在所述的安全阀中，阀碟包括一环绕着中心体、使阀碟与阀碟夹持件连接的外侧环形结合槽。
在所述的安全阀中，在阀碟上的中凸端面形成一曲率，使离开进口喷嘴的流体均衡地流动，以保持阀碟居中并使阀碟均衡地复位到座套上。
本发明还提供一种用于安全阀的阀碟，包括：一中心体，它有一使该阀碟与一在安全阀里的阀碟夹持件连接的第一结合端部和一由背离中心体、环绕第二端部的一外侧环形截头圆锥形座形成的、相对的第二端部；一中凸端面，它在截头圆锥形座内的第二端部上并向端部突出而超过截头圆锥形座；以及一环绕中心体部分和第二端部的外侧环形槽，从而形成一环绕第二端部的外侧环形易曲唇状构造；该可弯曲唇状构造对应阀碟上的温度和压力的变化而变形，从而当阀碟在安全阀里处于关闭位置时保持阀碟上的截头圆锥形座和在安全阀里的对应的阀座之间恒定的接触。
本发明阀的一个显著优点是，如上面所讨论的将座密闭度从约94％增加到97-98％的范围。阀碟的球端面趋向于均衡地分配来自压力容器的流体，使其环绕着阀碟向阀的出口流动，从而在阀碟上产生定心效果并降低在阀碟下面的扰动，以便在阀关闭时使阀碟更好地回到座套上。
附图的简要说明
图1是现有技术中的卷曲腔类型安全阀局部纵剖的侧视图，本发明用于这种类型的阀；
图2是描述应用于图1所示类型的安全阀的、本发明的一个典型的较佳实施例的纵向剖视的示意图；
图3是本发明阀碟的外周阀座部分的一部分的放大的、局部示意图，它显示了当不在工作压力下并在大约70°F时，在无负载和加弹簧负载这两种情况下阀碟的唇状构造；
图4是在无负载和加弹簧负载这两种情况下，在大约1200psi工作压力和1000°F工作温度时阀碟的唇状构造的放大的、局部示意图。
本发明较佳的典型实施例的详细说明
参看图1，一使用本发明的、典型的、现有技术中的安全阀10包括阀体11，它具有带法兰的进口接头12和出口接头13。一敞口轭架14安装在阀体上，支承着阀杆15，通过提升组件20可手工操纵阀杆15。一精密卷绕的螺旋弹簧21安装在轭架内的阀杆上，并在弹簧挡块22和23之间被压缩。下弹簧挡块23可与在阀杆上的外侧圆锥突座24配合。阀碟25安装在阀杆的下端，而阀杆的下端位于由阀碟螺母31固定的安装导套或阀碟夹持件30内。阀碟25有一个向下和向内倾斜的环形唇状构造32，它限定一45°的座，该座可与在座套34上的一个45°阀座33配合，而座套34安装在进口接头12内并形成一通向安全阀的流通道。
工作时，现有技术中的安全阀10安装在一个压力容器上(未画出)，以便用来释放可能在压力容器里形成的过度的流体压力。在容器里的流体压力通过在阀的座套34里的流通道35与安全阀连通。安全阀由推压阀碟25与在座套34上的阀座33密封配合的压缩弹簧21保持关闭。当压力容器里的压力增加到安全阀的设定压力时，压力首先达到在设定压力之下的、使阀开始泄漏的水平，以便为在设定压力时完全打开作准备。使阀开始泄漏的压力水平叫做“座密闭度”，它与打开压力有关。一般地说，如图所示的现有技术中的安全阀的座密闭度可达94％，这意味着当容器里的压力达到安全阀设定压力的94％时阀开始泄漏。当阀开始泄漏时，流体压力使阀碟25从阀座33上升起，从而容许流体从流通道35环绕在阀座33里的阀碟进入安全阀的出口13。由于压力容器里的流体压力因为安全阀释放压力而降低，从而使压力降至阀的复位压力，在该压力下阀碟又被推压在阀座33上并重新关闭该阀。在阀的设定压力和复位压力之间的减压称作排放差，或更简单地称作阀的“排放”。
按照本发明，安全阀10的一种改进形状的典型的较佳实施例由图2示意地表示。参看图2，现有技术中的阀10的阀碟25由包括本发明特征的阀碟40和座套41代替。安全阀10的其余零件仍如图1所示。
参看图2-4，阀碟40有一可与阀碟夹持件30和阀碟螺母31配合并被它们夹住的第一结合端部42，从而将阀碟锁定在安全阀的工作位置上。阀碟40还有一由中凸端面44形成的第二阀座端部43，以及在一外侧的环形易曲的唇状构造50上的环形的、向下向内倾斜的截头圆锥形座表面45。阀碟40的中心体部分51上设有一外环槽或沟52，它沿唇状构造50相对侧上的阀碟主体延伸，由此唇状构造50使阀碟具有弯曲性能。在阀碟上的座表面45可与位于座套41第一端部上的截头圆锥形阀座表面53配合，以便在安全阀关闭时切断通过座套流通道35的流动。在这里所图示的本发明阀的例子里，座表面45和53的角度自通过阀碟和座套的垂直轴线(按图2-4所示取向)量起约为60°。然而，应该明白，座角并不是决定性的。按照本发明，其上形成有座表面45的阀碟40的易曲的唇状构造50容许座表面随安全阀工作压力和温度的变化而弯曲，以保持阀碟座表面和座套阀座表面之间的最大接触。
较佳的典型实施例的操作
使用适当的装置(未画出)将安全阀10安装在一压力容器上，流体将受控地进入座套41的进口流通道。螺旋弹簧21提供的力通过阀杆15使阀碟40紧靠在座套41上，从而使阀碟座表面45与座套阀座表面53配合，以防止压力容器里的流体向外流动通过安全阀，直至流体压力达到安全阀设定打开的压力。图2描述了在关闭位置上的阀碟40。参看图3，它图解地描述了在无压力和约70°F环境温度情况下的阀碟40的外缘。较低的那个图形显示了在弹簧21的力作用在阀碟上之前座表面45的唇状构造50的位置。当承受螺旋弹簧的力时，包括唇状构造和座表面的阀碟的外缘向上弯曲，如图所示。然后，如图4中的阀碟的图解表示法所示，当在1200psi和1000°F温度的工作环境时，作用在阀碟顶部的螺旋弹簧的力和作用在阀碟底部的流体压力及温度使阀碟径向膨胀，并使阀碟的唇状构造和座表面向下变形，如图所示。在温度和压力随着作用在阀碟上、使阀保持关闭的弹簧力增加的过程中，阀碟唇状构造的弯曲性能使阀碟座表面和在座套上的座表面之间形成基本恒定且均匀的接触区域。当压力向打开安全阀的设定压力增加时，在达到阀的设定压力的97-98％的压力程度时，阀碟将抵抗弹簧力而开始向上移动，阀开始泄漏，接着向完全打开位置移动，在该位置阀释放在容器里的压力以降低压力，直到达到阀碟复位关闭阀所需的排放差为止。
虽然通过本发明较佳的典型实施例描述和图示了本发明的安全阀，但应该明白，在不超出由附后的权利要求书限定的本发明范围的情况下还可对阀和阀碟作出进一步的变化和改进。

Claims (4)

1．一种安全阀，包括一具有流体进口和流体出口的中空阀体，一安装在流体进口处、形成一通向阀体的进口喷嘴的座套，一安装在阀体里、轴线与座套的轴线重合的导套，一安装在导套内、可相对座套移动以打开和关闭阀的阀碟夹持件，一固定在阀碟夹持件上并可随阀碟夹持件相对座套移动的阀碟，以及一固定在阀碟夹持件上、将阀碟锁定在阀碟夹持件上的阀碟螺母。其特征在于，
阀碟有一中心体，使阀碟与阀碟夹持件连接的第一结合端部和一相对的第二端部，第二端部由一背离中心体的、环绕第二端部的外侧环形截头圆锥形座形成，一在该座内的第二端部上的、并向端部突出而超过该座的中凸端面，以及一环绕中心体和第二端部的外侧环形槽，以形成一使该座形成于其上的外侧环形易曲唇状构造；在座套上环绕着进口喷嘴口的一截头圆锥形环形阀座表面，以便与阀碟上的座配合而关闭该阀。
2．如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，阀碟包括一环绕着中心体、使阀碟与阀碟夹持件连接的外侧环形结合槽。
3．如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，在阀碟上的中凸端面形成一曲率，使离开进口喷嘴的流体均衡地流动，以保持阀碟居中并使阀碟均衡地复位到座套上。
4．一种用于安全阀的阀碟，包括：一中心体，它有一使该阀碟与一在安全阀里的阀碟夹持件连接的第一结合端部和一由背离中心体、环绕第二端部的一外侧环形截头圆锥形座形成的、相对的第二端部；一中凸端面，它在截头圆锥形座内的第二端部上并向端部突出而超过截头圆锥形座；其特征在于，还包括一环绕中心体部分和第二端部的外侧环形槽，从而形成一环绕第二端部的外侧环形易曲唇状构造；该可弯曲唇状构造对应阀碟上的温度和压力的变化而变形，从而当阀碟在安全阀里处于关闭位置时保持阀碟上的截头圆锥形座和在安全阀里的对应的阀座之间恒定的接触。
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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee