CN105401965B - 一种大流量安全阀 - Google Patents
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Abstract
一种大流量安全阀，包括阀体、阀座、接头、端头、顶杆、阀芯、弹簧、浮动套，接头和端头分别螺纹连接在阀体的两端，阀座和阀芯设置在阀体内部，端头和末端螺杆之间设有密封垫，顶杆和端头之间设有第一密封圈，阀芯朝向接头一侧的端面上设置有内沉孔，阀座和阀芯之间线密封接触，阀芯与弹簧腔之间设有密封圈；阀芯通过弹簧连接端头，端头与阀体之间设有浮动套。本发明采用金属硬密封结构形式代替传统的O圈软密封形式；采用密封气体弹簧形式代替传统的机械弹簧结构；降低了充气压力，提高充气密封的可靠性；端头做成光滑圆柱形，防止随意拆卸结构形式；同时保证在强行悬松端头过程中在螺纹未旋出阀体之前，气体先泄露保证人员操作安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种大流量安全阀，具体涉及到一种用于立柱千斤顶等综采工作面设备的安全保护系统，以避免被保护系统压力过高。
背景技术
安全阀是一种由介质压力驱动的自动泄压装置，作为液压支架的保护性元件，具有安全裕度高、响应快、密封形式可靠、抗污染能力强等特点，多用于立柱下腔、平衡千斤顶上下腔、推移千斤顶活塞腔或活塞杆腔等。安全阀性能的好坏直接影响到液压支架正常运行和人员安全，随着大采高、放顶煤支架的应用，工作阻力不断增大，工况环境的不断变化，对安全阀性能的稳定性、动态性能及寿命要求也越来越高，其发展趋势为高压力大流量安全阀，给安全阀设计、加工、工艺带来挑战。
随着液压支架初撑力和立柱直径的不断增大，对安全阀的公称流量要求也越来越高，而现有市场上的大流量安全阀主要采用机械弹簧式结构，随着公称流量和公称压力的增大导致阀体的过液和密封直径均较大，大流量安全阀所需弹簧也随预压缩力增大导致其刚度、体积和重量越来越大，其设计和加工难度也愈发明显，弹簧成为大流量安全阀集成设计的一个瓶颈。
传统的立柱用安全阀密封形式主要采用阀芯过液孔密封形式，在安全阀开启过程中其不可避免存在一段死区行程，严重影响了安全阀开启过程中的动态响应时间，导致立柱压力产生瞬间憋压现象。
因此，本领域急需一种新型安全阀结构设计以代替传统的柱塞式结构来满足高压大流量的需求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种大流量安全阀，包括阀体、阀座、接头、端头、阀芯、弹簧、浮动套，所述接头和所述端头分别螺纹连接在所述阀体的两端，所述阀座和所述阀芯设置在所述阀体内部，所述阀座和所述阀芯之间线密封接触；
所述端头和所述末端螺杆之间设有密封垫，所述顶杆和所述端头之间设有第一密封圈，用于对气体密封的双重保险控制，当第一层密封失效时第二层密封仍可正常工作；
所述阀芯与所述弹簧腔之间设有密封圈，且所述阀芯与所述阀座之间的密封直径是所述阀芯与所述弹簧腔之间的密封直径的70％-90％。
所述阀芯通过所述弹簧连接所述端头，所述端头与所述阀体之间设有浮动套，用于在安全阀大流量开启状态下防止背压大于充气压力导致第三密封圈反冲到阀芯内侧引起密封失效。
优选所述浮动套围绕所述弹簧设置，其一端抵靠阀体的一个台阶面上，另一端抵靠端头的一端面上。
优选所述阀芯为一体式结构，兼有阀芯和导向套功能。
优选所述阀芯与所述阀座之间的液压密封直径是所述阀芯与所述弹簧腔之间的密封直径的70％-90％，大大降低了充气压力，提高充气密封的可靠性。
5、选所述阀芯朝向所述接头一侧的端面上设置有内沉孔，所述阀芯内沉孔的孔径小于阀芯与所述阀座之间的液压密封直径，主要用于保证安全阀开启过程中阀芯端部压力恒定。
优选所述端头、阀芯和阀体为光滑圆柱形，防止随意拆卸。
优选所述端头和所述阀体之间设有第二密封圈，所述第二密封圈的密封形式为角密封形式。
优选所述阀芯和所述阀座之间采用锥面线密封并采用金属硬密封结构。
优选所述阀芯和所述阀体之间依次设有第一密封挡圈、第三密封圈；
优选所述顶杆和所述端头之间设有第一密封圈；
优选所述末端顶杆和所述端头之间设有密封垫。
本发明所述的气动安全阀密封结构采用用锥面线密封结构形式代替传统的O圈软密封形式，大大降低产品故障点，提高了安全阀动态响应时间；采用密封气体弹簧形式代替传统的机械弹簧结构，避免了机械弹簧加工困难、精度控制低等不足；为了保证气体弹簧密封结构的可靠，采用阀芯和导向套一体式结构，阀芯气体动密封形式采用阀芯外径密封形式；该阀芯结构液压密封直径是阀芯与弹簧腔之间的密封直径的70％-90％，大大降低了充气压力，提高充气密封的可靠性；端头和末端螺杆、顶杆之间均有密封结构实现对气动密封的双重保险，提高气动密封的可靠性；阀芯朝向所述接头一侧的端面上设置有内沉孔，从而保证安全阀开启过程中阀芯端面压力平稳恒定；阀体上安装有限位保护，防止非正常工况下拆卸接头时阀芯在气压作用下喷出伤人；端头做成光滑圆柱形，防止随意拆卸结构形式；同时保证在强行悬松端头过程中在螺纹未旋出阀体之前，气体先泄露。
附图说明
附图1为本发明所述安全阀的整体系统原理图；
附图标记如下：
1-接头、2-阀体、3-端头、4-阀座、5-阀芯、6-弹簧、7-末端螺杆、8-顶杆、9-浮动套、10-第一密封圈、11-密封垫、12-第二密封圈、13-第三密封圈、14-第四密封圈、15-第五密封圈。
具体实施方式
下面结合附图1对本发明做出示例性的详细描述。
参见附图1，其描述根据发明所述大流量安全阀的一个优选实施例。大流量安全阀包括阀体、阀座、接头、端头、阀芯、弹簧、浮动套，接头和端头分别螺纹连接在阀体的两端，阀座和阀芯设置在阀体内部，阀座设置在靠近接头一侧，阀芯设置在靠近端头一侧，阀座和阀芯之间线密封接触；阀芯通过弹簧连接端头，弹簧一端连接阀芯的内孔内表面，另一端连接端头的顶杆，端头与阀体之间设有浮动套，用于在安全阀大流量开启状态下防止背压大于充气压力导致第三密封圈反冲到阀芯内侧引起密封失效。浮动套与阀体之间设有第三密封圈。浮动套设置在阀芯外侧，其围绕弹簧设置，浮动套的一端抵靠在第三密封圈端面上，另一端抵靠在端头的一端面上。阀芯为一体式结构，兼有阀芯和导向套功能，阀芯与阀座之间的密封直径是阀芯与弹簧腔之间的密封直径的70％-90％，大大降低了充气压力，提高充气密封的可靠性。端头和末端螺杆、顶杆之间均有密封结构实现对气动密封的双重保险，提高气动密封的可靠性；考虑到大流量气动安全阀内部压力较高，带压拆卸很有可能造成人员的伤亡，因此，可以将端头、阀芯和阀体制作为光滑圆柱形，防止随意拆卸。顶杆和端头之间设有第一密封圈，端头和阀体之间设有第二密封圈，第二密封圈的密封形式为角密封形式，阀芯和阀座之间采用锥面线密封并采用金属硬密封结构。末端帽杆设置在端头的外侧端部，其一端设置有容纳部分顶杆的沉孔，末端顶杆和端头之间设有密封垫。
在另一个优选实施例中，阀芯朝向接头一侧的端面上设置有内沉孔，所述阀芯内沉孔的孔径小于阀芯与所述阀座之间的液压密封直径，这样可以有效的保证安全阀开启过程中阀芯端部压力恒定，避免在卸压过程中产生不必要的压力波动。
为实现安全阀的功能，其还具有多种密封元件，如第四密封圈、第五密封圈，其功能和设置方式为本领域公知的技术，在此不予累述。
以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利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专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种大流量安全阀，其特征在于：包括依次设置的接头、阀座、阀芯、顶杆、端头、末端螺杆，所述接头、阀座、阀芯、顶杆、端头、末端螺杆设置在阀体内部，所述阀体内部设置有弹簧腔，所述弹簧腔中设置有分别抵靠所述阀芯和所述顶杆的弹簧，所述端头和所述末端螺杆之间设有密封垫，所述顶杆和所述端头之间设有第一密封圈；所述阀芯朝向所述接头一侧的端面上设置有内沉孔，所述阀芯内沉孔的孔径小于阀芯与所述阀座之间的液压密封直径。
2.如权利要求1所述的大流量安全阀，其特征在于：所述阀芯与所述弹簧腔之间设有密封圈，且所述阀芯与所述阀座之间的密封直径是所述阀芯与所述弹簧腔之间的密封直径的70％-90％。
3.如权利要求1所述的大流量安全阀，其特征在于：所述阀座和所述阀芯之间线密封接触；所述阀芯通过所述弹簧连接所述端头。
4.如权利要求1所述的大流量安全阀，其特征在于：所述端头与所述阀体之间设有浮动套。
5.如权利要求4所述的大流量安全阀，其特征在于：所述浮动套围绕所述弹簧设置。
6.如权利要求1所述的大流量安全阀，其特征在于：所述端头为光滑圆柱形。
7.如权利要求1所述的大流量安全阀，其特征在于：所述端头和所述阀体之间设有第二密封圈，所述第二密封圈的密封形式为角密封形式。
8.如权利要求1所述的大流量安全阀，其特征在于：所述阀芯为一体式结构，兼有阀芯和导向套功能。
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