CN1058837A - 安全溢流阀 - Google Patents

Abstract

一种安全溢流阀，有一个圆盘支架，它有一向下 延伸的突缘，与一个位于阀座上的调整环相重叠，该 阀提供一个更快的最大额定升程和一个更短的排气， 向下延伸的突缘有一个倾斜端部，与调整环外周边形 成一个介质流通的节流口。

Description

本发明涉及一种用于释放多余压力的阀，更具体地说，是涉及一种安全溢流阀，它能在压力稍微超过溢流阀设定压力时达到最大开度，并在压力稍低于设定压力时完全地闭合。

安全溢流阀在商业上和居住环境中有各种应用。为了确保安全，美国机械工程师学会（ASME）已经制定了一个广泛分类的溢流阀使用的最低要求规程。因为在动力锅炉中有故障的溢流阀能导致严重的损害，所以ASME规程的第一部分是最严格的，它要求一个用于动力锅炉的安全溢流阀，1）在不低于该阀设定压力96%的闭合压力时关闭;2）在不高于设定压力103%的压力时达到最大额定开度。相反，对于一个不加热的压力容器，ASME规程的第八部分要求一个溢流阀有不低于设定压力93%的闭合压力，和在不超过设定压力10%的压力时达到最大额定开度。

最好是当系统压力超过压力的予先调定点时阀应该开启，并迅速达到一个完全打开或“最大开度”位置，而不致出现过量的超压，并且一旦阀排出了足以使系统压力回到低于设定压力的多余的容量时，阀将闭合，该阀能够快速关闭或“排气”，以防止系统中的流体有过多的损失。

已经进行过一些尝试，以提供一种能满足ASME规程第一部分所要求的标准的溢流阀。Sfewart  et  al的美国专利NO.4，130，130公开了一安全溢流阀，它包括一个喷咀环，和一个形成于阀端壳部向内弯曲的表面，形成了环状的第二节流口，这个节流口太大以致不能对流体提供任何节流作用，所以不能增加阀的提升力，和使其达到完全的开启和流动。

Scallan的美国专利NO.4，708，164提出了阀的“振动”问题。Scallan的专利公开了一种安全溢流阀，具有一个调整环和一个有向下突出的园周突缘的阀支座，环包括一个轴向伸出的环状部分，该部分向阀支座延伸，形成一个节流口，以控制阀的闭合或“排气”，环的外园周面与突缘形成一个第二节流口，以协助阀提升至一个完全开启的位置，虽然该发明对阀的开启和闭合提供了稳定性，但该阀的闭合不能满足ASME规程第一部分规定的用于动力锅炉的最低要求的标准。

本发明的一个目的是使安全溢流阀在压力稍微超过设定压力的值时能完全地和快速地开启，并使阀在压力稍低于设定压力值时能完全地和快速地闭合。

本发明的一个特征是包括一个位于阀座上的调整环，它与阀支架元件相配合，而形成一对节流口，以协助安全溢流阀的快速开启和快速闭合。

本发明的另一特征是包括一个园盘支架，有一个园周由倾斜表面限定的径向腔，和一个带有朝内的倾斜端的向下延伸的突缘，能使园盘快速闭合而靠在阀座上。

根据本发明的安全溢流阀包括一个阀体，它具有一个流体入口，流体出口和环绕入口的阀座，阀体中装有一个可向着和背离阀座运动的园盘元件，和一个园盘支架，支架上有一个用于园盘的内腔，一个与该内腔径向相邻的第一腔室，和一个向下伸出的环形突缘，它具有朝向内的倾斜端面，用于形成一个第二腔室和园盘支架内的环形表面，一个环形件可移动地装在阀座上，并与园盘支架相邻，环形件具有一个轴向突出的环形部分，该部分朝向园盘支架延伸形成一个径向节流口，还有一外园周表面，它与突缘的倾斜端部形成一个周边的节流口，一个可调的弹簧组件对园盘施加偏压，使其与阀座成为密封接合，并使园盘支架与环形件相配合，根据本发明的一个重要的方面，第一腔室的斜面和延伸突缘的倾斜端部使安全溢流阀中的压力随流体入口中压力的减少而以一个更快的速率减少，由此，提供一个更快的闭合或一个更短的“排气”。

本发明的其它目的，特征和优点，通过下面对本发明的描述和权利要求将会更为清楚，根据其细节，本领域专业人员能实现该发明，下面的描述是有关本发明的最佳实施例的。

对附图的简要说明，

图1是本发明的安全溢流阀的剖面图;

图2是图1中安全溢流阀一个部分的放大剖面图;显示了在第一工作位置的园盘支架，园盘和阀座的细节结构;

图3是图2的更加放大的局部视图，显示了阀的部件在第二工作位置;

图4是与图3相似的视图，显示了阀的部件在第三工作位置;

图1-4示出了本发明的最佳实施例，首先参见图1，一个安全溢流阀10包括一个中空的阀体12，它具有用于不可压缩和可压缩流体流的入口通道14和出口通道16。

图3和图4更详细地显示了一个阀座元件18装在阀10的入口14中，阀座元件18有一个构成其上端部的环形阀座20，和一组螺纹22，螺纹22位于阀座元件18上部的外面并低于阀座20，用于装上一个带内螺纹的环形件24。

一个园盘支架26有一个内腔27，一个园盘28固定在内腔中，园盘支架26直接地位于阀座20上面。园盘28的结构和设置应能与环形阀座20密封地接合，其直径最好至少等于环形阀座20的直径，园盘支架26有一个与内腔27相邻的径向腔室30，其园周由斜面32所限定，斜面32最好与入口14的轴线成45°角。另外，园盘支架26有一个向下伸出的环形突缘34，它在园盘支架26中形成一个外腔室36，该腔室36具有环形表面38，环形突缘34的自由端是一个朝内的最好为45°角的斜面40，它非常接近于环24的园周面42。

园盘支架26通过一个阀促动杆46与一个弹簧组件44相配合。弹簧组件44在园盘支架26上施加了一个向下的力，使园盘件28偏置而与阀座20形成密封接合，而形成如图2所示的阀10的闭合状态，在阀10的顶部装有一个调整机构48，以校准由弹簧组件44施加的力，并由此规定一个安全溢流阀10的设定压力。

可以通过在螺纹22上相对于园盘支架26旋进或旋出环形件24而调整该环。一个闭锁件50穿过阀体12，进入形成于环24下端的啮合槽52，以防止环24无意中的移动。

环24包括一个朝园盘支架26的斜面32轴向伸出的上端部54，该端部54可被调整到一个位置，以致当阀10处于其图2所示的闭合位置时，该端部54非常接近于表面32，端部54在该位置与表面32形成了一个径向节流口56。环24还包括一个加大直径的部分58，它形成了外园周表面42，该表面42最好有一个成园角的上边缘60，它与支架26的突缘34形成一个周边的节流口62，当阀10开启时，随着支架26向上运动，园角边缘60最好与突缘34的倾斜端部40相配合而改变周边节流口62的面积。

安全溢流阀10的操作要求调整弹簧组件44，以在园盘支架26和园盘28上施加一个等于阀的设定压力的适当负载或偏压力，作用在园盘28上的使阀最初开启或“打开”所需的压缩力是一个预先确定的值，它略低于阀的设定压力。当入口压力等于设定压力时，一些介质流经阀座表面20并进入径向腔室30，由于径向节流口56的节流，压力聚积在腔室30中，有助于园盘件28升高离开阀座20，由于现在入口压力能作用在一个更大的面积上（园盘28和腔室30的面积），就能产生一个更大的力以克服弹簧44的力，通过调整环形件24，可以改变径向节流口56的开度，于是，能控制用于克服弹簧力的聚积在径向腔室30中的压力，以及园盘28的位移。

随着安全阀10开启得更大（看图3），一个瞬间作用的介质流进入外腔室36。由于形成于环形突缘34的倾斜端部40和环形件24外园周面42之间的周边节流口62的节流，一个附加的力作用在外腔室36的表面38上，使园盘件28升起基本到达图4所示的最大开启位置。

在最大开启位置，流体流是由阀座区域进行节流，而不是由径向或周边节流口56，62节流。

随着入口压力下降，园盘支架26和园盘件28在弹簧组件44的压力作用下开始向阀座20运动。当入口压力达到一个稍低于设定压力的闭合压力时，园盘件28将坐落在阀座20上。阀的设定压力和闭合压力之差除以设定压力可表示为“排气”。“排气”是由于弹簧力不能克服作用在园盘件28，径向腔室30和外腔室36的力的总和所引起的，直至入口压力下降低于设定压力。

如图3所示，当入口压力下降时，斜面32和环形突缘34的倾斜端部40能使压力以一个更快的速率下降，于是使阀有一个更短的“排气”，而降低径向腔室30和外腔室36中的压力，环形突缘34的倾斜端部40与边缘60形成了一个更大的周边节流口62，使介质不受限制地流动，由此而减少外腔室36中的提升力。同样地，斜面32与上端部54形成一个大的径向节流口56，以减少在径向腔30中的提升力，并允许介质以比先有技术更少的限制进行流动，通过调整环形件24使其离开园盘支架26并形成一个更大的节流口，可以缩短“排气”。

可以调整本申请的安全溢流阀10，而提供一个在较少的聚积压力时的最大额定开度和一个更短的“排气”，以满足ASME规程第一部分对动力锅炉的要求，本发明提供了一个设计，以使一个符合ASME规程第八部分的标准阀满足该规程第一部分的更严格的要求。;应该理解，在说明书和权利要求书中所使用的术语仅是为了描述，而不是进行限制，它是为了便于理解构成本发明的元件组合体的结构，功能和操作。另外，在前面的说明书和附图详细地描述了本发明的一个成功的实施例的同时，对本发明所属领域的专业人员来说，本发明有许多结构上的变型，并且在应用上有许多不同的实施例，它们都不脱离本发明的精神和范围。所以，本发明仅由后面的权利要求和可应用的先有技术的范围所限定。

Claims (10)

1、一种安全溢流阀，包括：

a)一个具有流体入口，流体出口和围绕所述入口的阀座的阀体；

b)一个可朝向和背离所述阀座运动的园盘件；

c)一个用于所述园盘的支架元件，具有一个向下伸出的环形突缘，突缘有一个朝内的倾斜端部，在所述园盘支架元件内形成有一个腔室和一个环形面；

d)一个可调弹簧，它对所述园盘施加偏压，使其与所述阀座密封接合，直至在所述入口中的流体压力超过一个预定值；

e)一个可运动地位于所述阀座上的环形件，所述环形件有一个外园周面，它与所述突缘的倾斜端部形成一个周边节流口。

2、如权利要求1所述的安全溢流阀，其特征在于：所述园盘支架还包括一个用于容纳所述园盘的内腔和一个与所述内腔相邻的径向腔室。

3、如权利要求2所述的安全溢流阀，其特征在于，所述环形件还包括一个轴向伸出的环形部分，它向所述园盘支架延伸，形成一个径向节流口。

4、如权利要求3所述的安全溢流阀，其特征在于：所述径向腔室有一个对着所述园盘内腔的斜面。

5、如权利要求4所述的安全溢流阀，其特征在于：所述环形件的轴向突出部分与所述径向腔室的斜面形成所述径向节流口。

6、如权利要求1所述的安全溢流阀，其特征在于：所述环形件的外园周面上有一个成园角的边缘，它与所述突缘的倾斜端部形成所述的节流口。

7、如权利要求1所述的安全溢流阀，其特征在于：所述环形件的外园周面位于所述突缘的里面，所述园周面和所述突缘的内表面形成所述的周边节流口。

8、如权利要求1所述的安全溢流阀，其特征在于：所述倾斜端部相对于所述突缘成45°角。

9、如权利要求4所述的安全溢流阀，其特征在于：所述径向腔室的斜面相对于所述流体入口的轴线成45°角。

10、用于快速地使一个安全溢流阀闭合的方法，该阀具有一个用弹簧加压的园盘件，它可根据予先确定的流体介质入口压力而移动，该方法包括下列步骤：

a）通过所述园盘件进行介质的节流，该园盘件位于所述阀的入口上方，流体压力施加在所述园盘件的暴露部分，使所述园盘件离开阀座;

b）允许流体介质流经一个在所述环形件外周边和所述园盘支架延伸突缘的倾斜端部之间形成的周边节流口，从而降低在园盘支架的外腔室中的压力;

c）通过一个在所述园盘支承第二腔室的斜面和所述环形件轴向部分之间形成的径向节流口，降低所述园盘支架径向腔室中的压力，所述周边和径向节流口足够地大，允许介质流出所述外腔室和径向腔室，以致压力能随入口压力的下降而迅速下降，使所述弹簧加载的园盘件迅速地闭合在所述阀座上。

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