CN105020445B - 一种高压气体安全阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高压气体安全阀，包括，阀芯，安装在安全阀壳体中，具有与高压气体系统连接的阀芯通道，气体压力经阀芯通道输送至阀芯出口，阀芯出口具有非金属材质的锥面；钢球，设置在支座的第一端上，可与锥面配合；弹簧，设置在支座与固定连接在安全阀壳体上的弹簧支座之间，提供弹簧力在设定压力以下使钢球与锥面配合形成密封。本发明利用阀芯的非金属锥面与钢球配合实现密封，达到良好的密封效果。

Description

一种高压气体安全阀
技术领域
本发明涉及气体压力系统安全阀领域，特别是涉及一种高压气体安全阀。
背景技术
安全阀是压力系统广泛使用的安全装置。当压力系统内的介质压力超过规定值时，安全阀自动开启。当介质压力降低到一定值时，安全阀回座并自动关闭。
直接作用式安全阀基本上分弹簧式和重锤式两种类型。目前应用最为广泛的是弹簧式安全阀，工作状态时，它通过弹簧提供密封力，保证设备正常运行。当压力升高时，介质压力克服弹簧力使阀门开启，系统压力下降，当压力下降到一定值时，阀门在弹簧力的作用下回座。
伺服高压氦气源可用于伺服系统的初级能源，为防止减压阀下游气体压力异常升高，在减压阀的出口管路上设置了高压气体安全阀。当减压阀出口压力异常升高至31MPa时，安全阀打开对减压阀下游进行压力泄放，保证下游产品安全。
传统安全阀的密封一般采用端面密封形式，为了保证阀芯阀座可靠密封，对阀芯阀座的加工形位公差有很高的要求，通常零件加工完成后还要进行多次配磨才可能保证密封性。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：提供一种高压气体安全阀，解决现有技术的高压气体安全阀对阀芯阀座的加工形位公差有很高的要求，需要多次配磨，若配磨不合适则容易产生可靠性不足的问题。
本发明的技术方案为：
一种高压气体安全阀，包括，阀芯，安装在安全阀壳体中，具有与高压气体系统连接的阀芯通道，气体压力经阀芯通道输送至阀芯出口，阀芯出口具有非金属材质的锥面；钢球，设置在支座的第一端上，可与锥面配合形成密封；弹簧，设置在支座与固定连接在安全阀壳体上的弹簧支座之间，提供弹簧力在设定压力以下使钢球与锥面配合形成密封。
进一步地，阀芯与安全阀壳体采用分体式结构，阀芯与阀芯的非金属锥面采用滚压成型。
进一步地，弹簧支座由锁紧螺母锁紧并封闭、固定在安全阀壳体之内。
进一步地，弹簧支座和锁紧螺母采用线接触抵接。
进一步地，还包括，密封圈，设置在阀芯与安全阀壳体的内壁之间。
进一步地，非金属材料为聚酰亚胺。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明利用阀芯的非金属锥面与钢球配合实现密封，达到良好的密封效果。
附图说明
图1示出了本发明的高压气体安全阀的剖视图；
图2示出了本发明的高压气体安全阀的密封面局部放大图。
附图标记说明：1、安全阀壳体；2、弹簧；3、调节螺母；4、锁紧螺母；5、挡圈；6、弹簧支座；7、支座；8、阀芯；9、钢球；10、密封圈A；11、密封圈B。
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种伺服系统氦气源系统中所用的高压气体安全阀。该安全阀密封形式采用分体式结构，并采用非金属锥面与钢球接触面密封。
高压气体安全阀是针对冷气挤压式伺服系统氦气源而特别研制的，开启压力为31MPa。针对高压氦气源用安全阀的工作特点，本发明确定了弹簧式安全阀的技术方案。安全阀设计的关键是密封面设计，另外调节机构设计也比较重要。本发明的安全阀的工作介质为氦气，氦气分子小，密封较为困难，因此，安全阀确定合适的密封方案至关重要。另外，由于安全阀开启压力较高，调试安全阀弹簧支座承受的轴向力就较大，有必要对调节机构进行优化设计。
本发明的特征具体阐述如下：
1)阀芯采用分体式结构，利用非金属锥面与钢球配合。非金属锥面材料例如为聚酰亚胺，聚酰亚胺具有良好的力学、耐磨性能，该种材料的强度较高，比较适用于高压气体的密封，本发明可利用聚酰亚胺锥面与钢球实现配合密封。
安全阀的密封性在很大程度上取决于阀门的结构设计。安全阀密封件的材料应具有与氦气良好的相容性、抗压性、良好的机械加工性和良好的弹性变形能力。不考虑制造装配环节造成的误差，正常工作状态的安全阀的泄漏和密封面上的比压低有直接关系。为了降低安全阀的泄漏量，我们在安全阀的密封设计方面采取：阀芯为分体式结构，阀芯与阀芯非金属锥面采用滚压成型，在加工时在非金属材质上形成倒角，利用阀芯的非金属锥面与钢球实现密封。这种密封形式利用非金属锥面受压后的微小变形保证密封面的紧密贴合，进而达到良好的密封效果。本发明的阀芯金属部分与安全阀壳体采用分体式结构，采用分体结构有利用提高零件的机加工艺性，另外也有利用提高阀芯金属部分的加工精度，保证产品可靠密封。
2)调节机构优化
安全阀开启压力高，弹簧刚度较大，调节机构如仍采用传统的端面接触调节将增加调试难度，且容易造成弹簧座的磨损，影响调试精度，因此本发明安全阀的弹簧支座和调节螺母接触面之间采用线接触抵接(例如将弹簧支座接触面制成弧形锥面，调节螺母制成平锥面，二者之间即为线接触)，这样就大大减少了安全阀调节时，弹簧支座所受到的摩擦力，可以方便的实现对安全阀的压力调节。
安全阀结构图见图1、图2所示。当系统气源压力低于31MPa，阀芯(8)上的非金属锥面与钢球(9)紧密贴合，来保证密封；当系统气源压力大于等于31MPa，在气压力作用下推动钢球(9)克服弹簧(2)的弹力的作用向右运动(图中方向)，利用阀芯(8)和钢球(9)之间的缝隙对气源压力进行泄压。
本发明安全阀的结构包括，安全阀壳体(1)，构成安全阀的外壳；安全阀壳体(1)内部具有空腔，一端设置阀芯(8)，阀芯(8)中的管道与压力系统连接，阀芯(8)通道输送气体压力至阀芯(8)出口；阀芯(8)出口处具有非金属锥面，该非金属锥面与钢球(9)配合；钢球(9)设置在支座(7)的第一端上；支座(7)的第二端上连接弹簧(2)；弹簧(2)的第一端抵靠连接弹簧支座(6)；弹簧支座(6)的第二端连接调节螺母(3)；调节螺母(3)由锁紧螺母(4)锁紧并封闭、固定在安全阀壳体(1)之内。通过旋转调节螺母(3)可以起到对弹簧的调节作用。此外，作为密封各个组件的目的，还有挡圈(5)，密封圈A(10)，密封圈B(11)等作为密封件。挡圈(5)和密封圈A(10)设置在安全阀壳体(1)外周壁的槽中，密封圈B(11)设置在阀芯(7)与安全阀壳体(1)内壁之间。
以上所述仅为本发明的一个具体实施例。但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高压气体安全阀，其特征在于，包括，
阀芯(8)，安装在安全阀壳体(1)中，具有与高压气体系统连接的阀芯通道，气体压力经所述阀芯通道输送至阀芯出口，所述阀芯出口具有非金属材质的锥面；
钢球(9)，设置在支座(7)的第一端上，可与所述锥面配合形成密封；
弹簧(2)，设置在所述支座(7)与固定连接在安全阀壳体(1)上的弹簧支座(6)之间，提供弹簧力在设定压力以下使所述钢球(9)与所述锥面配合，所述弹簧支座(6)和调节螺母之间采用线接触抵接，即将弹簧支座接触面制成弧形锥面，调节螺母制成平锥面。
2.根据权利要求1所述的高压气体安全阀，其特征在于，所述阀芯(8)与安全阀壳体采用分体式结构，所述阀芯(8)与所述阀芯(8)的非金属锥面采用滚压成型。
3.根据权利要求1所述的高压气体安全阀，其特征在于，所述弹簧支座
(6)由锁紧螺母(4)锁紧并封闭、固定在安全阀壳体(1)之内。
4.根据权利要求1所述的高压气体安全阀，其特征在于，还包括，密封圈(11)，设置在所述阀芯(8)与所述安全阀壳体(1)的内壁之间。
5.根据权利要求1所述的高压气体安全阀，其特征在于，所述非金属材料为聚酰亚胺。
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