CN104864142B - 一种泄压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泄压系统，包括主阀和导阀，主阀包括用于与承压设备连接的入口段和与设置有活塞的活塞腔连接的出口段，设置在入口段与出口段之间用于将二者隔离的阀座中套设有阀杆，阀杆位于入口段内的部分固定设置有用于与阀座结合的阀芯，以实现入口段与受承压设备的压力时阀芯与阀座的密封；阀杆另一端与活塞连接；导阀的入口与入口段中阀芯处连通，导阀的出口与活塞腔连通，阀芯的受压面面积小于活塞的受压面面积。本发明将受保护的压力源作为动力源，利用活塞和阀瓣的面积差将压力信号引入解决了安全泄压的问题，不借助外力完成泄压保护，具有自动控制能力。泄压系统结构紧凑、系统独立、启闭迅速，并且安全可靠。

Description

一种泄压系统

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种泄压系统。

背景技术

随着国家对特种设备中承压设备的超压安全保护的重视和发展，如锅炉、压力容器和压力管道等，在承压设备上节能降耗的安全泄压系统也应有相应的配套和提高。

传统安全泄压系统通常由弹簧直启或主安全阀、冲量阀以及进、出口信号管系等组成。弹簧直启的结构通常较为庞大，且泄露隐患较多，并且因为靠弹簧的弹力作用，所以存在一定误差，影响了安全泄压系统的启闭效果。主安全阀与冲量阀结合的结构中，冲量阀在承压设备内取得压力后，控制打开主阀进行泄压，但由于冲量阀的取压和主阀的泄压不可避免的具有一定压力差别和滞后，所以常出现泄压保护迟缓等现象。

由于，现代设备具有不同的使用工况和要求，上述两种安全泄压系统并不能够适应发展变化和高性能的需求，尤其是不能保障泄压系统的启闭效果。

因此，如何提升泄压系统的启闭效果，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种泄压系统，该泄压系统的启闭效果好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种泄压系统，包括主阀和导阀，所述主阀包括用于与承压设备连接的入口段和与设置有活塞的活塞腔连接的出口段，设置在所述入口段与所述出口段之间用于将二者隔离的阀座中套设有阀杆，所述阀杆位于所述入口段内的部分固定设置有用于与所述阀座结合的阀芯，以实现所述入口段受所述承压设备的压力时所述阀芯与所述阀座的密封；所述阀杆另一端与所述活塞连接；

所述导阀的入口与所述入口段中所述阀芯处连通，所述导阀的出口与所述活塞腔连通，所述阀芯的受压面面积小于所述活塞的受压面面积；

所述活塞与所述活塞腔之间设置的活塞环为金属弹性迷宫活塞环；

还包括套设在所述阀杆上、位于所述活塞腔和所述活塞之间的波纹管，用于提高所述活塞腔与所述阀杆的密封性。

优选地，所述阀芯为圆台阀芯，所述圆台阀芯的底面朝向所述阀座，用于实现所述圆台阀芯的侧壁受到承压设备的压力时与所述阀座的结合密封。

优选地，所述阀杆上用于与所述出口段配合的部分套设有用于实现所述阀杆的移动导向的导向套。

优选地，还包括旁路止回阀和调节控制阀，所述旁路止回阀的一端连接所述出口段，另一端连接三通的第一端，所述三通的第二端连接所述调节控制阀的一端，所述调节控制阀的另一端连接所述导阀的入口，所述三通的第三端连接所述活塞腔。

优选地，所述活塞的受压面积大于所述阀芯受压面积的30％。

优选地，所述导阀与所述主阀连接处的密封件为硬质合金密封件。

本发明提供的一种泄压系统，该泄压系统中入口段与承压设备连接获取承压设备的压力，一方面作用于阀芯处，给阀芯提供指向活塞的压力，一方面由导阀传导给活塞处，使阀芯处和活塞处受到的介质压强相等，由于阀芯的受压面面积，即作用面积，小于活塞的受压面面积，所以活塞处受到的介质压力大于阀芯受到的介质压力，连接着活塞和阀芯的阀杆受到的压力不平衡，活塞受压推动阀杆，阀杆推动阀芯，使阀芯与阀座分离，因而入口段的介质通过阀座通入到出口段，形成压力的释放。本发明将受保护的压力源作为动力源，利用活塞和阀瓣的面积差将压力信号引入解决了安全泄压的问题，整个泄压系统不借助外力来完成泄压保护，具有自动控制能力。本发明所提供的泄压系统结构紧凑、系统独立、启闭迅速，并且安全可靠。

本发明的一个优选实施例中，在阀杆上设置活塞环，有利于减小摩擦损失、减小泄压系统系统启动偏差，实现了重复启闭的环保泄压系统。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供泄压系统的具体实施例的正视图；

图2为本发明所提供泄压系统的具体实施例的上视图。

图中，1为主阀，2为导阀，3为活塞，4为波纹管，5为导向套，6为阀杆，7为阀座，8为阀芯，9为入口段，10为出口段，11为旁路止回阀，12为调节控制阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种泄压系统，该泄压系统可以不借助外力完成泄压保护，自动控制能力高，泄压稳定。

图1为本发明所提供泄压系统的具体实施例的正视图；图2为本发明所提供泄压系统的具体实施例的上视图。

本发明所提供的一种泄压系统，主要包括主阀1和导阀2，主阀1为一个完整的阀体，主要包括为承压设备泄压的流通管道和装载有活塞3、阀杆6的活塞腔，其中主阀1包括入口段9和出口段10，入口段9和出口段10是流通管道的两个部分，共同组成一个完整的管路。入口段9用于与承压设备连接，出口段10用于与设置有活塞3的活塞腔连接。

在入口段9与出口段10之间设置了阀座7，阀座7将入口段9和出口段10分隔开，形成两个分离的腔室。阀杆6套设阀座7的通孔中，阀杆6一部分在入口段9中，一部分在出口段10中。阀杆6位于入口段9内的一端固定设置有阀芯8，阀芯8用于与阀座7结合，堵塞阀座7的通孔，从而实现入口段9与受承压设备的压力时阀芯8与阀座7的密封。阀杆6另一端与活塞3连接。

导阀2的入口与上述入口段9连同，连通位置位于入口段9的阀芯8处，目的是使导阀2能够取得阀芯8处的介质压力，作为主压力；导阀2的出口与活塞腔连通，连通位置位于活塞3背离阀芯8的一侧。阀芯8的受压面面积小于活塞3的受压面面积，形成了带有面积差的受力结构，这里的受压面积指的是阀芯8及活塞3工作的主要承压面。

本实施例中的泄压系统采用入口段9与承压设备连接的方式，入口段9内的压力与承压设备中的压力相等，并由于该压力作用于阀芯8，所以在常规状态下，由于承压设备内的介质具有压力，使阀芯8与阀座7紧贴。由于导阀2的入口与上述入口段9连通，所以导阀2能够获得入口段9压力。当入口段9的压力达到导阀2设定的泄压压力时，导阀2启动并连通入口段9与活塞腔，活塞腔内的活塞3因受压力的原因，会对与活塞3连接的阀杆6施加压力，推动阀杆6，并使阀杆6另一端的阀芯8向远离阀座7的方向运动，使得入口段9的介质流入出口段10，从而承压设备完成泄压。上述介质主要指的是承压设备中的流动介质，通常为气体介质。

本实施例所提供的泄压系统运用了气流动力学原理，将受保护的压力源作为动力源，依靠自身压力源作用于单位面积上压力差推动阀杆6运动，且通过阀芯8与阀杆6结构倒置于入口段9的方式，改变了传统泄压系统中采用弹簧的结构，提高了泄压系统的精准性，实现了泄压的自动控制，从而达到安全泄压保护作用。设置主阀1与导阀2的组合，消除了压力损失和压差带来的整定压力偏差，该结构在动态实现泄压的过程中动作迅速，启闭性可靠。

可选的，阀体中的活塞腔的具体结构可以根据具体情况进行调整，阀体可以是活塞腔与出口段10连接的一体铸造结构，也可以是分体的，若为分体，则需保证阀杆6与活塞腔、出口段10相对运动位置的气密性。

可选的，导阀2设定的启动压力为可调压力，即泄压系统的泄压范围值为可调。

本发明的一个实施例中，活塞3与活塞腔之间设置的活塞环为金属弹性迷宫活塞环。现有技术中，活塞3与活塞腔之间通常是采用非金属材料如O形圈作密封件，然而该密封件常受到温度的限制。而本实施例中的金属弹性迷宫活塞环在高温状态下可收缩膨胀，解决了常温环境下泄漏推力损失，并解决了高温环境下阀杆卡阻推力增大的难题，解决了高温可动件的导向和密封，所以可使该泄压系统适用于高温蒸汽工况。

本发明的一个实施例中，阀芯8为圆台阀芯，圆台阀芯的底面朝向阀座7，用于实现圆台阀芯的侧壁受到承压设备的压力时与阀座7的结合密封。

本发明的一个实施例中，还包括套设在阀杆6上、位于活塞腔和活塞3之间的波纹管，用于提高活塞腔与阀杆6的密封性。采用波纹管将活塞3和活塞腔中阀杆6的通孔隔离，可以使泄压系统适用于带背压的情况，使背压工况不受影响。

本发明的一个实施例中，阀杆6上用于与出口段10配合的部分套设有用于实现阀杆6的移动导向的导向套5。导向套5除了实现导向作用，还具有密封作用。

本发明的一个实施例中，还包括旁路止回阀11和调节控制阀12，旁路止回阀11的一端连接出口段10，另一端连接三通的第一端，三通的第二端连接调节控制阀12的一端，调节控制阀12的另一端连接导阀2的入口，三通的第三端连接活塞腔。本实施例中设置启闭调节控制的旁路信号导阀，确保系统启闭性能指标。当主阀1内的反馈压力信号偏低时，可调节旁路止回阀11和调节控制阀12，通过泄放介质的控制压力信号与主阀1推力信号的比例关系来控制安全泄压系统的压力调节。在导阀2的旁路系统设置的调节控制阀12，使系统的排放和回座性能可控可调，既提高了性能指标，又解决了传统安全泄压系统庞大的问题，降低了成本，并使泄压系统可用于出口段10带背压的工况。

本发明的一个实施例中，具体设定了活塞3和阀芯8的受压面面积关系，活塞3的受压面积大于阀芯8受压面积的30％。上述方式的设置可以确保泄压系统超压不大于导阀2开启压力的3％。

优选地，导阀2与主阀1连接处的密封件为硬质合金密封件。硬质合金密封件耐冲刷且耐高温，此设置可以有效提高泄压系统的耐久性。

本发明所提供的泄压系统中，将泄压系统的入口段9与承压设备串联，在入口段9的阀芯处设置导阀2的取压点，运用了流体动力学的原理和压强作用在不同面积上的压力不等原理，通过将承压设备的压力，即入口段9的压力作为泄压的动力源，通过泄压系统自动实现启闭的控制，从而实现安全泄压保护作用。采用气流动力升力的原理进行设计，得出推力和启闭升力的差值，最终实现较小的启闭压差，起到了能耗损失最小的作用。

另外，本发明中阀座7、阀杆6和倒置阀芯8组成了可动结构。传统阀芯的密封比压均随介质压力的提高而减小，但是在高温工况下，若密封比压减小将不利于密封。而本发明能达到高温工况的密封效果，提高单位面积的密封力，改善了在高温工况中的密封不利因素，确保安全泄压系统在启动前处于严密的密封状态。

除了上述实施例所提供的泄压系统的主要部分，该泄压系统的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本发明所提供的泄压系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种泄压系统，包括主阀(1)和导阀(2)，其特征在于，所述主阀(1)包括用于与承压设备连接的入口段(9)和与设置有活塞(3)的活塞腔连接的出口段(10)，设置在所述入口段(9)与所述出口段(10)之间用于将二者隔离的阀座(7)中套设有阀杆(6)，所述阀杆(6)位于所述入口段(9)内的部分固定设置有用于与所述阀座(7)结合的阀芯(8)，以实现所述入口段(9)受所述承压设备的压力时所述阀芯(8)与所述阀座(7)的密封；所述阀杆(6)另一端与所述活塞(3)连接；

所述导阀(2)的入口与所述入口段(9)中所述阀芯(8)处连通，所述导阀(2)的出口与所述活塞腔连通，所述阀芯(8)的受压面面积小于所述活塞(3)的受压面面积；

所述活塞(3)与所述活塞腔之间设置的活塞环为金属弹性迷宫活塞环；

还包括：套设在所述阀杆(6)上、位于所述活塞腔和所述活塞(3)之间的波纹管，用于提高所述活塞腔与所述阀杆(6)的密封性以及背压工况；

旁路止回阀(11)和调节控制阀(12)，所述旁路止回阀(11)的一端连接所述出口段(10)，另一端连接三通的第一端，所述三通的第二端连接所述调节控制阀(12)的一端，所述调节控制阀(12)的另一端连接所述导阀(2)的入口，所述三通的第三端连接所述活塞腔；

所述阀芯(8)为圆台阀芯，所述圆台阀芯的底面朝向所述阀座(7)，用于实现所述圆台阀芯的侧壁受到承压设备的压力时与所述阀座(7)的结合密封。

2.根据权利要求1所述的泄压系统，其特征在于，所述阀杆(6)上用于与所述出口段(10)配合的部分套设有用于实现所述阀杆(6)的移动导向的导向套(5)。

3.根据权利要求1或2所述的泄压系统，其特征在于，所述导阀(2)与所述主阀(1)连接处的密封件为硬质合金密封件。