CN106499851B - 一种全金属密封先导式安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于压力系统超压保护技术，具体公开了一种全金属密封先导式安全阀。由主阀、导阀以及切换器组成。导阀分别与主阀入口、切换器入口相连。切换器分别与导阀入口、主阀气室腔、主阀出口相连。主阀阀座固定在主阀阀体上，主阀阀瓣与活塞通过螺纹连接，主阀导套与主阀阀体安装后，盖板与主阀阀体通过螺栓连接。阀盖通过螺纹固定在导阀阀体之上；导阀弹簧位于阀盖内部，直接作用在阀轴上；阀帽固定在阀盖上方。主阀的阀瓣水平方向开启或者关闭，主阀主密封仅为阀座与阀瓣间的密封，有效避免了主阀气室向出口泄露的可能，最大程度上减少了阀门的可能泄漏点。主阀导套和阀瓣之间采用密封环结构设计，解决了高温情况下的活塞动密封问题。

Description

一种全金属密封先导式安全阀

技术领域

本发明属于阀门技术，具体涉及一种先导式安全阀。

背景技术

先导式安全阀是一种非直接作用式安全阀，由一个主阀和导阀组成，依靠导阀排放介质来驱动或控制主阀开启。先导阀式安全阀具有允许工作压力很接近整定压力、动作性能不受背压影响、较小超压即可迅速全启以及结构紧凑等显著优点。

常规先导式安全阀由于结构所限，在关键动密封处仅能提供有限的密封比压，无法应用密封比压要求较高的金属硬密封形式，因此现有结构在密封处大量的使用了橡胶O型圈或氟塑料等非金属材料。然而非金属材料耐高温性能有限，即使相对耐温性最好的全氟醚橡胶O型圈最高使用温度也仅有320℃，极大的限制了先导式安全阀在高温工况下的使用。

目前国内石化、电力行业发展迅速，许多大型MTO、PX等装置均要求大量使用先导式安全阀，而随着化工行业高温高压工况越来越多，常规O型圈密封类先导式安全阀已无法满足市场需求，市场急需设计一种能够满足苛刻高温工况的先导式安全阀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全金属密封先导式安全阀，其能够适用于高温工况，且阀门动作性可靠性高。

本发明的技术方案如下：

一种全金属密封先导式安全阀，包括主阀和导阀，所述的主阀设有主阀入口和主阀出口，所述的导阀的下端设有导阀入口，上端设有导阀出口，导阀入口与主阀入口连接；还包括切换器，所述的切换器一端设有切换器入口，另一端设有切换器出口，切换器内部与主阀气室腔连通；所述的切换器入口与导阀内腔相通，所述的切换器出口与主阀出口连接；

所述的主阀包括主阀阀体、同轴设在主阀阀体内的主阀阀座、主阀阀瓣、活塞和主阀导套，以及固定在主阀阀体一端的盖板；所述的主阀阀体内、主阀出口处有主阀阀座和主阀阀瓣，活塞设在主阀阀瓣上；所述的主阀气室腔为主阀导套、活塞和盖板，三者密封围成的空腔；所述的活塞和盖板之间设有弹簧，盖板压紧弹簧；

所述的导阀包括导阀阀体、设在导阀阀体内的导阀阀座、设在导阀阀座上的导阀导套、设在导阀导套内的导阀阀瓣和阀轴和固定设有导阀阀体上的阀盖；所述的阀盖上端设有调整螺钉；所述的调整螺钉和阀轴之间设有被压紧的导阀弹簧；还包括设在导阀阀体内、导阀阀座下方的回座调整钉、设在回座调整钉内的滑梭和顶杆，以及设在回座调整钉上端的压座；所述的回座调整钉与导阀阀体之间具有间隙；所述的顶杆的上端位于压座的通孔内；所述的滑梭沿顶杆滑动，且滑梭底部卡在回座调整定内壁加工的斜面上，紧密接触；所述的滑梭的上端为多面体，底部为圆锥面。

在上述的一种全金属密封先导式安全阀中：所述的切换器由壳体、切换器接头、切换器滑梭组成，壳体一端设有切换器入口，且设有切换器滑梭；另一端密封设有切换器接头，所述的切换器接头上加工切换器出口；所述的壳体加工开口与主阀气室腔连通。

在上述的一种全金属密封先导式安全阀中：所述的活塞外侧壁设有槽道，槽道内设有密封环；

在上述的一种全金属密封先导式安全阀中：所述的主阀导套与主阀阀体之间设有石墨垫。

在上述的一种全金属密封先导式安全阀中：所述的导阀阀体沿轴向的腔体内加工有圆台，所述的导阀阀座设在圆台上。

在上述的一种全金属密封先导式安全阀中：所述的调整螺钉的下端固定上弹簧座，阀轴的上端固定下弹簧座，所述的导阀弹簧通过上弹簧座和下弹簧座安装。

在上述的一种全金属密封先导式安全阀中：所述的主阀导套为筒状结构，其与主阀阀体同轴安装。

本发明的显著效果在于：

主阀阀瓣设在主阀阀座的内侧，与活塞连接。活塞密封安装在主阀导内，导套与活塞密封，导套与主阀阀体密封。有效避免了主阀气室向出口泄露的可能，最大程度上减少了阀门的可能泄漏点。

主阀导套和阀瓣之间采用密封环结构设计，解决了高温情况下的活塞动密封问题。能够在气室腔快速泄压时保持相对密封，保证阀门在高温下的运动可靠性。

阀座阀瓣处密封采用了金属对金属结构密封，为了减轻阀门开关时对阀瓣密封面的冲击，主阀阀瓣同活塞使用螺纹连接，主阀阀瓣中心处加工向内的凹槽，缓冲冲击力。

引入切换器结构，增加为导阀-切换器-主阀的三级结构形式，辅助气室腔排气，使得阀门整体更为迅速的达到全启状态。

导阀中的动密封点均采用金属对金属结构密封。回座调节钉同压座、滑梭联合构成回座性能可调机构，通过调节导阀与主阀气室腔的流道结构，对主阀气室压力进行控制，实现对先导式安全阀动作性能的控制。

附图说明

图1为一种全金属密封先导式安全阀结构示意图；

图2为导阀结构示意图；

图3为切换器结构示意图；

图中：1.主阀；2.导阀；3.切换器；4.主阀阀体；5.主阀阀座；6.主阀阀瓣；7.活塞；8.密封环；9.主阀导套；10.石墨垫；11.主阀弹簧；12.盖板；13.导阀阀体；14.阀盖；15.阀帽；16.调整螺钉；17.导阀弹簧；18.导阀导套；19.阀轴；20.导阀阀瓣；21.导阀阀座；22.压座；23.滑梭；24.顶杆；25.回座调节钉；26.壳体；27.切换器接头；28.切换器滑梭。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，全金属密封先导式安全阀由主阀1、导阀2以及切换器3组成。导阀2通过压力管分别与主阀入口、切换器3入口相连。切换器3上的三个通道分别利用压力管与导阀入口、主阀气室腔、主阀出口相连。

主阀1由主阀阀体4、主阀阀座5、主阀阀瓣6、活塞7、密封环8、主阀导套9、石墨垫10、主阀弹簧11、盖板12组成。

主阀阀体4的下端为入口，一侧加工有出口，入口和出口均与主阀阀腔相通。在主阀阀体4内通过螺钉固定安装与其同轴的主阀阀座5，在主阀阀座5的内侧固定安装主阀阀瓣6，主阀阀瓣6通过螺纹与活塞7连接。活塞7密封安装在主阀导套9内，活塞7上安装主阀弹簧11。上述的主阀导套9是一个密封安装在主阀阀体4内的筒状结构，其与主阀阀体4同轴安装，并且在主阀导套9的外侧固定安装一个盖板12，盖板12与主阀阀体4通过螺栓连接。这样主阀弹簧11受到盖板12的阻挡，压紧主阀弹簧11。盖板12、主阀导套9和活塞7围成的空腔称为主阀气室腔。

上述的活塞7与主阀导套9之间的密封是通过密封环8实现的，密封环8安装在活塞7外侧壁加工的槽道内。活塞7在主阀导套9内沿主阀1轴向移动，密封环8受到挤压实现密封。上述的主阀导套9与主阀阀体4之间的密封是通过石墨垫10实现的，石墨垫10安装在主阀导套9外侧壁加工的槽道内。

导阀2由导阀阀体13、阀盖14、阀帽15、调整螺钉16、导阀弹簧17、导阀导套18、阀轴19、导阀阀瓣20、导阀阀座21、压座22、滑梭23、顶杆24、回座调整钉25组成。

所述的导阀阀体13沿轴向的腔体内加工有圆台，导阀阀体13的侧面加工有与腔体相通的管道入口。相对的侧面加工有导阀入口，作为连接切换器入口。

在上述的圆台上安装导阀阀座21，导阀阀座21上方安装导阀导套18。导阀阀座21和导阀导套18的侧壁均与导阀阀体13的腔内壁紧密接触。导阀导套18的一侧加工有开口，此开口与上述管道入口相通。

在导阀导套18内安装导阀阀瓣20和阀轴19。导阀阀瓣20位于阀轴19底部的安装槽内，阀轴19位于导阀导套18内，其上端的轴面与导阀导套19紧密接触。导阀阀瓣20与导阀阀座21密封安装。

在上述的导阀导套18上方固定安装阀盖14，阀盖14的下端的外壁加工有螺纹，其位于导阀阀体13的腔内，通过螺纹安装固定。阀盖14内安装导阀弹簧17，上端固定安装调整螺钉16，调整螺钉16通过螺纹安装在阀盖14的上端，并通过螺母锁紧。调整螺钉16的下端固定上弹簧座，阀轴19的上端固定下弹簧座，导阀弹簧17通过上弹簧座和下弹簧座安装。

在上述阀盖14上方通过螺纹固定安装阀帽15。

以上是导阀阀体13内的圆台上方的结构，圆台下方的结构如下。

在导阀阀体13内、圆台的下方，安装回座调整钉25。回座调整钉25为内部加工轴向通孔的筒形结构，下端作为连接主阀的入口。回座调整钉25与导阀阀体13之间具有间隙。

在回座调整钉25的内安装滑梭23和顶杆24，滑梭23卡在回座调整定25内壁加工的斜面上。回座调整钉25的上端安装压座22，压座22中心加工通孔，上述顶杆24的上端位于压座22的通孔内，并伸入到圆台上方的导阀阀座21内。回座调整钉25的下端伸出导阀阀体13下表面，通过外部套装的螺母锁紧。

上述滑梭23的上端为六面体结构，当然还可以加工成其他多面体结构。滑梭23的底部为圆锥面，当滑梭23卡在回座调整钉23的斜面上时，圆锥面与斜面紧密贴合，回座调整钉23内腔封死，当滑梭23向上移动后，圆锥面与斜面分离，滑梭23侧面与回座调整钉23之间的间隙打开。

下面对切换器3的结构加以说明。

切换器3由壳体26、切换器接头27、切换器滑梭28构成。

壳体26底部加工连接导阀的通道，底部安装切换器滑梭28，壳体26端口安装切换器接头27，切换器接头27上加工连接主阀出口的通道，壳体26侧壁上加工有连接主阀气腔室的通道。

当系统压力低于阀的整定压力时，导阀阀座21与阀瓣20弹簧17的作用下紧密贴合，保持密封关闭，系统压力由主阀1入口经过导阀2分别进入主阀气室和切换器入口，主阀阀瓣6在主阀弹簧11和主阀气室腔内气体的共同作用下保持与主阀阀座5紧密贴合。切换器滑梭28由于气体作用，向左滑动同切换器接头27紧密贴合，保证切换器3处于关闭状态。

当系统压力增加达到整定压力时，导阀阀瓣20带动阀轴19在气流压力的作用下克服导阀弹簧17的弹簧力向上运动，导阀阀瓣20离开导阀阀座21，泄放切换器滑梭28右侧压力，使得切换器滑梭28向右运动，打开与切换器接头27的密封，使得切换器3处于开启状态，主阀气室腔压力快速降低，主阀阀瓣6受力不平衡，达到全开，实现全排量。

当主阀阀瓣6迅速打开后，系统压力经主阀出口快速降低，当系统压力降至回座压力时，在导阀弹簧17作用下导阀阀瓣20与导阀阀座21重新紧密贴合，实现密封。系统压力重新进入主阀气室和切换器入口，切换器滑梭28向左侧运动，与切换器接头27重新密封。主阀气室不断升压，主阀阀瓣6在气室腔压力作用下向右运动，主阀阀瓣6与主阀阀座5重新回座，实现密封。

通过调整导阀回座钉25的旋入导阀阀体13的深度，可以实现对整阀的回座性能的调整。回座调节钉25旋入导阀阀体13的相对位置，决定了顶杆24顶开导阀滑梭23的快慢程度，进而影响主阀气室腔的充气速度，最终影响主阀回座性能。通过上述方式，本专利在先导式安全阀中全部使用金属结构作为动密封结构，代替了传统的O型圈或塑料等非金属密封结构，成功解决了高温苛刻工况下先导阀的应用受限问题。

Claims (7)

1.一种全金属密封先导式安全阀，包括主阀(1)和导阀(2)，所述的主阀(1)设有主阀入口和主阀出口，所述的导阀(2)的下端设有导阀入口，上端设有导阀出口，导阀入口与主阀入口连接；其特征在于：还包括切换器(3)，所述的切换器(3)一端设有切换器入口，另一端设有切换器出口，切换器(3)内部与主阀气室腔连通；所述的切换器入口与导阀(2)内腔相通，所述的切换器出口与主阀出口连接；

所述的主阀(1)包括主阀阀体(4)、同轴设在主阀阀体(4)内的主阀阀座(5)、主阀阀瓣(6)、活塞(7)和主阀导套(9)，以及固定在主阀阀体(4)一端的盖板(12)；所述的主阀阀体(4)内、主阀出口处有主阀阀座(5)和主阀阀瓣(6)，活塞(7)设在主阀阀瓣(6)上；所述的主阀气室腔为主阀导套(9)、活塞(7)和盖板(12)，三者密封围成的空腔；所述的活塞(7)和盖板(12)之间设有弹簧(11)，盖板(12)压紧弹簧(11)；

所述的导阀包括导阀阀体(13)、设在导阀阀体(13)内的导阀阀座(21)、设在导阀阀座(21)上的导阀导套(18)、设在导阀导套(18)内的导阀阀瓣(20)和阀轴(19)，以及固定设于导阀阀体(13)上的阀盖(14)；所述的阀盖(14)上端设有调整螺钉(16)；所述的调整螺钉(16)和阀轴(19)之间设有被压紧的导阀弹簧(17)；还包括设在导阀阀体(13)内、导阀阀座(21)下方的回座调整钉(25)、设在回座调整钉(25)内的滑梭(23)和顶杆(24)，以及设在回座调整钉(25)上端的压座(22)；所述的回座调整钉(25)与导阀阀体(13)之间具有间隙；所述的顶杆(24)的上端位于压座(22)的通孔内；所述的滑梭(23)沿顶杆滑动，且滑梭(23)底部卡在回座调整钉(25)内壁加工的斜面上，滑梭(23)底部与所述的斜面紧密接触；所述的滑梭(23)的上端为多面体，底部为圆锥面。

2.如权利要求1所述的一种全金属密封先导式安全阀，其特征在于：所述的切换器(3)由壳体(26)、切换器接头(27)、切换器滑梭(28)组成，壳体(26)一端设有切换器入口，且设有切换器滑梭(28)；另一端密封设有切换器接头(27)，所述的切换器接头(27)上加工切换器出口；所述的壳体(26)加工开口与主阀气室腔连通。

3.如权利要求2所述的一种全金属密封先导式安全阀，其特征在于：所述的活塞(7)外侧壁设有槽道，槽道内设有密封环(8)。

4.如权利要求2所述的一种全金属密封先导式安全阀，其特征在于：所述的主阀导套(9)与主阀阀体(4)之间设有石墨垫(10)。

5.如权利要求2所述的一种全金属密封先导式安全阀，其特征在于：所述的导阀阀体(13)沿轴向的腔体内加工有圆台，所述的导阀阀座(21)设在圆台上。

6.如权利要求2所述的一种全金属密封先导式安全阀，其特征在于：所述的调整螺钉(16)的下端固定上弹簧座，阀轴(19)的上端固定下弹簧座，所述的导阀弹簧(17)通过上弹簧座和下弹簧座安装。

7.如权利要求2所述的一种全金属密封先导式安全阀，其特征在于：所述的主阀导套(9)为筒状结构，其与主阀阀体(4)同轴安装。