CN108662220B - 一种具有冗余背压平衡装置的安全阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，包括阀体、阀盖、阀座、阀瓣座、阀瓣、阀杆、波纹管，阀瓣上具有密封面，密封面能够与阀座进行密封配合，安全阀还包括冗余背压平衡装置，冗余背压平衡装置包括位于波纹管下部的垫块、套设在阀杆上位于波纹管上部的导向环，垫块的上部与阀杆下端相连接，垫块的下部与阀瓣相连接；导向环的上端与阀杆相抵，导向环外圆直径、波纹管中径、密封面中径相等。本发明可以实现安全阀出口压力（背压）的二次平衡，保证安全阀性能稳定；通过导向环的外圆，可以满足各种规格安全阀；导向环与阀杆采用分体结构，加工精度高、方便；可以满足高背压和背压不允许降低太多的工况，增加安全阀的可用性。
Description
技术领域
本发明涉及阀门领域，特别是涉及一种具有冗余背压平衡装置的安全阀。
背景技术
安全阀是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。
当安全阀的出口管道存在压力时，一般选用带波纹管的安全阀，以消除出口压力（背压）对安全阀性能的影响。但波纹管是一个消耗件，有一定的寿命，在安全阀的使用过程中会有损坏的可能，这时就需要设计一种结构，在波纹管损坏的情况下保证安全阀的性能。
目前现有技术采用阀盖开孔：如图1所示：该方法是在阀盖上开一个孔，使得波纹管内腔与大气相通，当波纹管损坏时，出口压力（背压）将通过小孔排出，这样就保证安全阀密封面上方压力为大气压，从而保证安全阀的性能不受影响。出口介质需要回收时，也可以在阀盖小孔位置接一根管子，连接到回收装置中。该方法虽然方便，但也存在弊端。由于阀盖开孔较小，出口压力（背压）稍微高一点，介质就不能完全排出，从而在密封面上方形成一定压力，影响阀门开启。
因此如只靠阀盖开孔的方法消除出口压力（背压）的影响，有些情况该方法很难实现，再如安全阀出口压力（背压）不允许降低太多，否则对系统的稳定会有影响。这时就需要设计一种出口压力（背压）平衡装置来补充波纹管的作用，让出口压力（背压）平衡有双重保护。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，在波纹管完好时不起作用，但当波纹管损坏时起到平衡冗余背压的作用，防止出口压力（背压）对安全阀性能的影响。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，包括阀体、连接在所述的阀体上部的阀盖、设置在所述的阀体上的阀座、设置在所述的阀体内的阀瓣座、连接在所述的阀瓣座上的阀瓣、下端穿入所述的阀体并与所述的阀瓣相连接的阀杆、套设在所述的阀杆外位于所述的阀瓣上方的波纹管，所述的阀瓣上具有密封面，所述的密封面能够与所述的阀座进行密封配合，所述的安全阀还包括冗余背压平衡装置，所述的冗余背压平衡装置包括位于所述的波纹管下部的垫块、套设在所述的阀杆上位于所述的波纹管上部的导向环，所述的垫块的上部与所述的阀杆下端相连接，所述的垫块的下部与所述的阀瓣相连接；所述的导向环的上端与所述的阀杆相抵，所述的导向环外圆直径、所述的波纹管中径、所述的密封面中径相等。
优选地，所述的冗余背压平衡装置还包括设置在所述的阀杆上用于限制所述的导向环向下移动的下限位挡块。
优选地，所述的垫块、所述的阀瓣座以及所述的阀瓣连接成一体。
优选地，所述的安全阀还包括设置在所述的阀体内的导向套、压在所述的导向套上部的背压套，所述的阀瓣座能够上下滑动地设置在所述的导向套内，所述的波纹管位于所述的导向套内，所述的导向环位于所述的背压套内。
优选地，所述的阀盖上开设有连通阀盖腔与外部的排气管嘴。
进一步优选地，所述的排气管嘴上连接有回收管。
优选地，所述的阀瓣具有与阀座进行配合的第一面、与垫块相连接的第二面，所述的第一面的中部凸出形成导流部，所述的第一面上位于所述的凸导流的外侧开设有斜面槽，所述的斜面槽外侧所述的第一面形成与阀座密封配合所述的密封面，所述的斜面槽内侧、所述的导流部外侧所述的第一面具有一段直线面。
进一步优选地，所述的直线面与所述的密封面位于同一平面。
进一步优选地，所述的导流部具有倾斜面，所述的倾斜面与所述的直线面通过过渡面相连接。
进一步优选地，所述的第二面上设置有与垫块相连接的连接部，所述的连接部上开设有连接孔。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、可以实现安全阀出口压力（背压）的二次平衡，保证安全阀性能稳定；
2、通过导向环的外圆，可以满足各种规格安全阀；
3、导向环与阀杆采用分体结构，加工精度高、方便；
4、可以满足高背压和背压不允许降低太多的工况，增加安全阀的可用性。
附图说明
附图1为现有技术中安全阀的结构示意图；
附图2为本实施例中安全阀的结构示意图；
附图3为本实施例中阀瓣的结构示意图；
附图4为现有技术中阀瓣的结构示意图。
其中：1、阀体；2、阀盖；20、排气管嘴；3、阀座；4、导向套；5、阀瓣座；6、阀瓣；60、第一面；600、密封面；601、直线面；61、第二面；610、连接部；611、连接孔；62、导流部；620、倾斜面；63、斜面槽；64、过渡面；7、背压套；8、阀杆；9、波纹管；10、垫块；11、导向环；12、下限位挡块。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
如图2所示的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，包括阀体1、连接在阀体1上部的阀盖2、设置在阀体1上的阀座3、设置在阀体1内的导向套4、能够上下滑动地设置在导向套4内的阀瓣座5、连接在阀瓣座5上的阀瓣6、压在导向套4上部的背压套7，下端穿入阀体1并与阀瓣6相连接的阀杆8以及位于导向套4内套设在阀杆8外位于阀瓣6上方的波纹管9。阀瓣6上具有密封面600，阀瓣6通过密封面600与阀座3进行密封配合。
在本实施例中：安全阀还包括冗余背压平衡装置，冗余背压平衡装置包括位于波纹管9下部的垫块10、套设在阀杆8上位于波纹管9上部的导向环11，垫块10的上部与阀杆8下端相连接，垫块10的下部与阀瓣座5以及阀瓣6连接成一体。导向环11位于背压套7内，导向环11的上端与阀杆8相抵，在阀杆8上用于限制导向环11向下移动的下限位挡块12。导向环11外圆直径a、波纹管9中径b、密封面600中径c相等。
阀盖2上开设有连通阀盖腔与外部的排气管嘴20，出口介质需要回收时，排气管嘴20连接有回收管。
波纹管9完好时：依靠波纹管9平衡出口压力（背压），阀盖腔内与波纹管腔内压力为大气压，安全阀的密封还是依靠弹簧力实现，出口压力（背压）的变化不影响阀盖腔内与波纹管腔内的压力，从而保证安全阀的性能不受影响。
波纹管9损坏时：出口压力（背压）将通过零件间的间隙进入到波纹管腔内，此时波纹管腔内的压力接近出口压力（背压），导向环11受介质力向上，垫块10受介质力向下；由于导向环11外圆直径a、波纹管9中径b、密封面600中径c相等，导向环11向上的力与垫块10向下的力相同（腔内压力相同），相互抵消，从而起到了类似波纹管的效果，安全阀的性能还是依靠弹簧保证，出口压力（背压）的变化对安全阀的影响进一步被降低。
此外，通过导向环11与其它零件的间隙，可以进一步降低介质通过排气管嘴20排出的量，从而保证系统的稳定性。
如图3所示：在本实施例中：阀瓣6采用弹性材质，具有与阀座3进行配合的第一面60、与阀瓣座5进行连接的第二面61。其中：
第一面60的中部凸出形成导流部62，第一面60上位于导流部62的外侧开设有斜面槽63，斜面槽63外侧的第一面60形成与阀座3进行密封的密封面600，在本实施例中：斜面槽63内侧、导流部62外侧的第一面60具有一段直线面601，直线面601与密封面600位于同一平面。
此外，导流部62具有倾斜面620，倾斜面620与直线面601通过过渡面64相连接，过渡面64优选为弧面。
相比如图4所示的现有技术，介质经过导流部全部冲入斜面槽内，虽然在斜面槽位置形成一个向下的介质力，增强阀瓣的密封效果，但增大了介质的流阻不利于介质的的排放。相比如图3所示的本实施例，介质经过导流部62的倾斜面620、过渡面64后沿直线面601流动，部分介质冲入斜面槽63内，部分介质顺势继续沿直线流动，通过保留一定的平面改变了安全阀的介质流场。具体流场能优化多少要根据口径大小、压力、结构等确定，结构设计时可以借助流场分析软件确定。
第二面61上设置有连接部610，连接部610上开设有连接孔611。连接部610凸出于第二面61，连接孔611的开设方向与第二面61的延伸方向一致，垫块10的下部与阀瓣座5以及阀瓣6通过连接孔611连接成一体。相比如图4所示的现有技术，在阀瓣的第二面上开设连接部，相当于去除了阀瓣的部分结构，一定程度上降低了阀瓣的强度。相比如图3所示的本实施例，连接部610凸出于阀瓣6，增加了阀瓣6的强度。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，包括阀体、连接在所述的阀体上部的阀盖、设置在所述的阀体上的阀座、设置在所述的阀体内的阀瓣座、连接在所述的阀瓣座上的阀瓣、下端穿入所述的阀体并与所述的阀瓣相连接的阀杆、套设在所述的阀杆外位于所述的阀瓣上方的波纹管，所述的阀瓣上具有密封面，所述的密封面能够与所述的阀座进行密封配合，其特征在于：所述的安全阀还包括冗余背压平衡装置，所述的冗余背压平衡装置包括位于所述的波纹管下部的垫块、套设在所述的阀杆上位于所述的波纹管上部的导向环，所述的垫块的上部与所述的阀杆下端相连接，所述的垫块的下部与所述的阀瓣相连接；所述的导向环的上端与所述的阀杆相抵，所述的导向环外圆直径、所述的波纹管中径、所述的密封面中径相等，所述的波纹管完好时：依靠所述的波纹管平衡出口压力；所述的波纹管损坏时，所述的导向环受介质力向上，所述的垫块受介质力向下，所述的导向环向上的力与所述的垫块向下的力相同，相互抵消。
2.根据权利要求1所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的冗余背压平衡装置还包括设置在所述的阀杆上用于限制所述的导向环向下移动的下限位挡块。
3.根据权利要求1所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的垫块、所述的阀瓣座以及所述的阀瓣连接成一体。
4.根据权利要求1所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的安全阀还包括设置在所述的阀体内的导向套、压在所述的导向套上部的背压套，所述的阀瓣座能够上下滑动地设置在所述的导向套内，所述的波纹管位于所述的导向套内，所述的导向环位于所述的背压套内。
5.根据权利要求1所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的阀盖上开设有连通阀盖腔与外部的排气管嘴。
6.根据权利要求5所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的排气管嘴上连接有回收管。
7.根据权利要求1所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的阀瓣具有与阀座进行配合的第一面、与垫块相连接的第二面，所述的第一面的中部凸出形成导流部，所述的第一面上位于所述的导流部的外侧开设有斜面槽，所述的斜面槽外侧所述的第一面形成与阀座密封配合所述的密封面，所述的斜面槽内侧、所述的导流部外侧所述的第一面具有一段直线面。
8.根据权利要求7所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的直线面与所述的密封面位于同一平面。
9.根据权利要求7所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的导流部具有倾斜面，所述的倾斜面与所述的直线面通过过渡面相连接。
10.根据权利要求7所述的一种具有冗余背压平衡装置的安全阀，其特征在于：所述的第二面上设置有与垫块相连接的连接部，所述的连接部上开设有连接孔。
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