CN108895183A - 用于移动式压力容器的安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于移动式压力容器的安全阀，该安全阀包括端盖，端盖位于安全阀的上端部，端盖上设有安装孔；螺纹区，螺纹区与端盖下部固定连接，螺纹区的外表面设有直螺纹，安全阀和其阀座通过直螺纹固定连接；导向区，导向区和螺纹区下部固定连接，导向区的高度为螺纹区直螺纹外径的1/3‑2/3，在导向区的外周设有环槽，环槽用于容纳O型圈；以及阀功能主体，阀功能主体和导向区下部固定连接，用于将压力容器内过压介质气体泄放出压力容器。本发明的安全阀可以反复拆卸和安装，结构简单，重量轻，密封好。

Description

用于移动式压力容器的安全阀

技术领域

本发明涉及机械领域，更具体地涉及一种用于移动式压力容器的安全阀。

背景技术

以液化气体汽车罐车为例，目前市场上一般的液化气体汽车罐车用安全阀，多为法兰式连接，这种连接形式，方便反复拆卸、安装，目的是满足国家标准要求，其规定该类型的安全阀，必须每年进行校验、检测。

但法兰式连接，有以下不足：

(1)法兰连接，使得安全阀会突出罐体顶部一定的高度，当罐车过隧道或涵洞等时，安全阀会受到碰撞，甚至损坏而意外泄压，造成危险。这种情况，已经在国内罐车上多有发生。

(2)法兰连接使得安全阀阀体太重，从而增加了整体阀的重量，既不经济，也因为重量的增加，抗振性能下降。

(3)法兰连接，其密封形式多采用较大的密封圈，端面密封的形式。大的密封圈，则承受LPG气体的压强所产生的压力更大，对阀体及槽罐接口的强度要求更高。同时，对端面密封的压紧力要求也更高，因为端面密封，稍有松动或密封圈稍有蠕变，即会产生泄漏。

(4)法兰连接，无论是安全阀的法兰密封面，或者槽罐接口的密封面，都暴露在外面，很容易在反复拆卸检验中造成损伤，而导致密封失效，泄漏。

(5)法兰连接，位于罐体内的安全阀处于整体悬浮状态，由于阀的体积大，重量重，在罐车颠簸或侧翻的情况下，很容易造成安全阀阀体断裂等重大质量事故。

另外一种连接形式，为锥螺纹(如NPT螺纹)连接。这种连接形式，密封可靠，阀体体积小，重量轻。但这种连接形式，不能满足反复拆卸的要求。国外一般采用这种连接形式，因为国外标准规定，这种类型的安全阀可以5年或10年做一次拆卸检查。这与国内标准规定每年必须拆卸检查的要求，出入非常大。所以锥螺纹连接，一般不适合国内应用。

因此，本领域尚缺乏一种可以反复拆卸和安装，结构简单，重量轻，密封好的用于移动式压力容器的安全阀。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于移动式压力容器的安全阀，该安全阀可用于存储及运输LPG、无水氨及丙烷等介质的铁路罐车、汽车罐车、长管拖车、罐式集装箱和管束式集装箱等移动式压力容器，作为其安全附件，且特别适合移动压力容器的过压保护，本发明的安全阀可以反复拆卸和安装，结构简单，重量轻，密封好。

本发明提供了一种用于移动式压力容器的安全阀，该安全阀包括端盖，端盖位于安全阀的上端部，端盖上设有安装孔；螺纹区，螺纹区与端盖下部固定连接，螺纹区的外表面设有直螺纹，安全阀和其阀座通过直螺纹固定连接；导向区，导向区和螺纹区下部固定连接，导向区的高度为螺纹区直螺纹外径的1/3-2/3，在导向区的外周设有环槽，环槽用于容纳O型圈；以及阀功能主体，阀功能主体和导向区下部固定连接，用于将压力容器内过压介质气体泄放出压力容器。

在另一优选例中，导向区为导向圆柱体。

在另一优选例中，端盖高0.5-2.0cm。

在另一优选例中，安全阀通过O型圈径向密封，安全阀包括O型圈挡圈，O型圈挡圈用于防止O型圈挤压变形、溢出甚至割破。

在另一优选例中，环槽的数量为1-3个，且每个环槽均设有与之相匹配的O型圈。

在另一优选例中，O型圈和螺纹区下端之间的距离是导向区高度的1/3-2/3。

在另一优选例中，O型圈和螺纹区下端之间的距离为导向区高度的1/3-1/2。

在另一优选例中，O型圈挡圈容纳在凹槽中，且O型圈挡圈在O型圈的上方。

需要说明的是，O型密封圈及其挡圈位于螺纹的下方，且与O型圈密封的槽罐接口相配合的圆柱体可以设计的较长，这样一来，既可以保证安全阀在使用中，螺纹不接触气体介质或其他杂质，避免表面腐蚀或螺纹应力腐蚀，又可以保证在螺纹有轻微松动时，O型圈轻微的上下移动，不影响径向密封效果，仍然可以保证密封无泄漏。此外，O型密封圈下沉安装，可以防止罐体在发生火灾时，因温度过高而损坏密封圈。

在另一优选例中，O型圈为安全阀的第一道密封。

在另一优选例中，安全阀在端盖处设有第二道密封装置，第二道密封装置为填料函或者防火防尘的密封垫片。

在另一优选例中，端盖的直径大于与安全阀匹配的阀座的孔径。

在另一优选例中，端盖设有凸缘，第二道密封装置设置在凸缘和阀座之间。

在另一优选例中，端盖的外周缘设有环形均匀分布的凹槽，凹槽用于与阀座上的定位孔配合，进而防止螺纹因振动而松动。

在另一优选例中，凹槽为圆弧形凹槽。

在另一优选例中，所述凹槽与所述阀座上的定位孔配合是指：所述凹槽、与所述定位孔是相适形的，插件(例如：螺钉、销钉、栓等)穿过所述凹槽插入所述定位孔中；同时所述凹槽与所述插件形成卡合关系，所述插件阻挡所述端盖的转动，进而起到紧固作用，防止螺纹因振动而松动。

在另一优选例中，凹槽以5°-30°的角度间隔均匀分布。

在另一优选例中，通过阀座上配合差角分布的两至三个定位孔，可在1/2分布角度(2.5°-15°)范围内完成防松匹配。

在另一优选例中，安装孔为内六方结构，既节省了空间，又可以防止随意拆卸。

在另一优选例中，端盖、螺纹区、导向区和阀功能主体是一体的，或一体成形的。

在另一优选例中，阀功能主体包括阀杆，阀杆沿安全阀的中心轴线设置；主阀座，主阀座与导向区的下部固定连接，用于固定支撑阀杆；锁紧螺母，锁紧螺母用于将阀杆固定于主阀座；出气通道，出气通道与主阀座的下端固定连接，用于采集压力容器内的过压气体介质并及时排放出压力容器，防止过压；弹簧，弹簧环绕于阀杆的外周，弹簧的一端与出气通道的下端相抵靠；以及锁紧螺帽，锁紧螺帽用于压紧弹簧的另一端。

在另一优选例中，弹簧为具有大长细比的弹簧，具有大长细比的弹簧既缩小了安全阀的整体体积，又减小了弹簧的应力断裂风险，且在相同工况下，阀座的开启高度更大，拥有更大的排放流量。

在另一优选例中，弹簧的长细比大于5。

在另一优选例中，在锁紧螺母和主阀座之间设有主密封垫，且主密封垫紧邻出气通道，主密封垫在弹簧的作用下与主阀座接触并被压紧，用于提供安全阀的内密封，当压力容器内介质压力小于安全阀设定压力时，主密封垫与主阀座接触密封；当压力容器内介质压力大于安全阀设定压力时，主密封垫与主阀座分离，过压气体介质由出气通道经主阀座及主密封垫的间隙排出容器。

在另一优选例中，细长的阀功能主体设有导向套，导向套将阀杆保持在导向套中，以有效的控制阀杆与阀功能主体的偏摆、偏心。

在另一优选例中，弹簧内部设有导套，防止弹簧因振动而偏摆。

在另一优选例中，连接阀杆两端的固定螺帽，采用防松处理，增强阀的可靠性。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实例中的安全阀的剖视图；

图2是图1中的C部分的放大图；

图3是本发明一个实例中的安全阀和阀座装配后的局部剖视图；

图4是本发明一个实例中的安全阀和阀座(阀座上具有两个定位孔)装配后的俯视图；

图5是本发明一个实例中的安全阀和阀座(阀座上具有三个定位孔)装配后的俯视图。

各附图中，各标示如下：

1-端盖；

2-螺纹区；

3-导向区；

4-O型圈；

5-O型圈挡圈；

6-阀功能主体；

7-阀杆；

8-主阀座；

9-锁紧螺母；

10-出气通道；

11-弹簧；

12-锁紧螺帽；

13-导向套；

14-导套；

15-主密封垫；

16-密封垫片；

17-安装孔；

18-阀座；

19-安全阀；

20-垫片；

21-防松螺栓；

22-定位孔。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过大量筛选，首次开发了一种用于移动式压力容器的安全阀，与现有技术相比，本发明的安全阀采用直螺纹结构，便于反复拆卸和安装；且螺纹为下沉式安装，使得安全阀整体位于移动式压力容器内，运输更安全，密封效果更好；采用O型圈径向密封，对阀体及槽罐接口的强度要求更低；通过设置在安全阀座上的定位孔实现对安全阀的有效紧固，在此基础上完成了本发明。

本发明的主要优点包括：

1)本发明为直螺纹结构，螺纹没有密封功能，只为锁紧之用，可以反复拆卸和安装；

2)本发明的螺纹为下沉式安装，使得安全阀与罐体顶部齐平，整体安全阀均位于槽罐内，当罐车过隧道或涵洞等时，安全阀不会受到碰撞，从而大大增加了阀门使用中的安全性；

3)本发明大大减小了安全阀阀体重量，从而增加了整体阀的经济性，也增强了其抗振性能；

4)本发明的密封形式采用O型圈径向密封，承受LPG或其他介质气体的压强所产生的压力很小，对阀体及槽罐接口的强度要求更低；

5)由于密封槽和罐体接口的密封面位于隐藏部位，本发明的安全阀不容易受到触碰，更加有利于阀的反复拆卸和安装，防止误操作而引起的密封失效，泄漏；

6)本发明使得位于罐体内的安全阀受到槽罐接口相配合的圆柱体的固定和保护，在罐车颠簸或侧翻的情况下，安全阀阀体不会造成断裂等重大质量事故；

7)本发明通过均匀分布的外缘固定凹槽，可以很容易将安全阀与和其配合的阀座固定在一起，防止阀门主螺纹松动而造成泄漏。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，附图为示意图，因此本发明装置和设备的并不受示意图的尺寸或比例限制。

需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

实施例

本实施例的用于移动式压力容器的安全阀如图1-2所示。该安全阀自上而下包括端盖1、螺纹区2、导向区3和阀功能主体6。其中，端盖1、螺纹区2、导向区3和阀功能主体6是一体的或是一体成形的。

端盖1的高度为0.5-2.0cm，端盖1的直径大于与安全阀匹配的阀座的孔径，使得安全阀和阀座装配后，端盖1暴露于阀座外。端盖1的外周缘设有以5°-30°的角度间隔均匀环形分布的凹槽，凹槽为圆弧形凹槽，凹槽用于与阀座上的定位孔配合，通过阀座上配合差角分布的多个定位孔，可在2.5°-15°分布角度范围内完成防松匹配，进而防止在车辆行驶振动期间松动。端盖1上设有安装孔17，安装孔17是安装工具与安全阀的配合孔，用于拆装安全阀，安装孔17为内八角结构，既节省了空间，又可以防止随意拆卸。在另一优选例中，安装孔17也可为内六方结构。

螺纹区2的外表面设有直螺纹，安全阀和其阀座通过直螺纹固定连接。直螺纹没有密封功能，只为锁紧之用，使得安全阀可以反复拆卸和安装。螺纹为下沉式安装，使得安全阀与罐体顶部齐平，整体安全阀均位于槽罐内，当罐车过隧道或涵洞等时，安全阀不会受到碰撞，从而大大增加了阀门使用中的安全性。

导向区3为导向圆柱体，导向区3的高度为螺纹区2直螺纹外径的1/3-2/3。在导向区3的外周设有环槽，环槽用于容纳O型圈4和O型圈4挡圈5，其中O型圈4挡圈5设置于O型圈4的上方。而O型圈4挡圈5用于防止O型圈4挤压变形、溢出甚至割破。本实施例中环槽的数量为一个，而根据所需配置，环槽的数量也可以为多个，例如两个或三个，且每个环槽均设有与之相匹配的O型圈4和O型圈4挡圈5，进而形成多层密封，使得密封效果更好。O型圈4径向密封是安全阀的第一道密封，通过O型圈4径向密封，使得承受LPG或其他介质气体的压强所产生的压力很小，对阀体及槽罐接口的强度要求更低。安全阀在端盖1处设有第二道密封装置，第二道密封装置为填料函或者防火防尘的密封垫片16。第二道密封装置设置在端盖1的凸缘和阀座之间。O型圈4和螺纹区2下端之间的距离是导向区3高度的1/3-1/2；优选地，O型圈4和螺纹区2下端之间的距离是导向区3高度的1/3-2/3。

O型密封圈及其挡圈位于螺纹的下方，且与O型圈4密封的槽罐接口相配合的导向圆柱体可以设计的较长，这样的设计使得安全阀在使用中，螺纹不接触气体介质或其他杂质，避免表面腐蚀或螺纹应力腐蚀，又可以保证在螺纹有轻微松动时，O型圈4轻微的上下移动，不影响径向密封效果，仍然可以保证密封无泄漏。此外，O型密封圈下沉安装，可以防止罐体在发生火灾时，因温度过高而损坏密封圈。

阀功能主体6用于将压力容器内过压介质气体泄放出压力容器，包括阀杆7、主阀座8、锁紧螺母9、出气通道10、弹簧11、锁紧螺帽12和主密封垫15。阀杆7沿安全阀的中心轴线设置。主阀座8与导向区3的下部固定连接，用于固定支撑阀杆7。锁紧螺母9用于将阀杆7固定于主阀座8。出气通道10与主阀座8的下端固定连接，用于采集压力容器内的过压气体介质并及时排放出压力容器，防止过压。弹簧11环绕于阀杆7的外周，弹簧11的一端与出气通道10的下端相抵靠。弹簧11具有大长细比(至少大于5)，使得既缩小了安全阀的整体体积，又减小了弹簧的应力断裂风险，且在相同工况下，阀座的开启高度更大，拥有更大的排放流量。锁紧螺帽12用于压紧弹簧11的另一端。主密封垫15设置在锁紧螺母9和主阀座8之间，紧邻出气通道10，在弹簧11的作用下与主阀座8接触并压紧，用于提供安全阀的内密封，当压力容器内介质压力小于安全阀设定压力时，主密封垫15与主阀座8接触密封；当压力容器内介质压力大于安全阀设定压力时，主密封垫15与主阀座8分离，过压气体介质由出气通道10经主阀座8及主密封垫15的间隙排出容器。细长的阀功能主体6还设有导向套13，导向套13将阀杆7保持在导向套13中，以有效的控制阀杆7与阀功能主体6的偏摆、偏心。弹簧11内部设有导套14，防止弹簧因振动而偏摆。连接阀杆7两端的固定螺帽，采用防松处理，增强阀的可靠性。

图3和图4分别示出了本发明的安全阀19与设有两个定位孔22的阀座18装配后的剖视图和俯视图。端盖的外缘设有均匀分布的凹槽，凹槽的数量为N，两个相邻凹槽中心间的分布角度为α，则α＝360°/N。假定1号定位孔处于0°位置，则2号定位孔与最近的十字中心线所成角度θ＝α/2。因此，在端盖外缘凹槽与阀座18配合时，两个定位孔22可在1/2分布角度范围内完成防松配合。

图5示出了本发明的安全阀19与设有三个定位孔22的阀座18装配后的俯视图。端盖的外缘设有均匀分布的凹槽，凹槽的数量为N，两个相邻凹槽中心间的分布角度为α，则α＝360°/N。假定1号定位孔处于0°位置，则2号定位孔与最近十字中心线所成角度θ₁＝α/2，3号定位孔与最近的十字中线所成角度为θ₂＝θ₁/2＝α/4。因此，在端盖外缘凹槽与阀座18配合时，三个定位孔22可在1/4分布角度范围内完成防松配合。

在端盖旋转到位后，通过防松螺栓21穿过凹槽和定位孔22将端盖定位，优选地，在防松螺栓21和端盖之间增设垫片20。需要说明的是，防松螺栓只是一种插件形式，还可以通过销、钉等插件进行固定。

根据上述内容依次类推，与本发明的安全阀配合的阀座还可设置四个、五个或更多的定位孔，以进行放松配合。需要注意的是，多个定位孔的应尽可能分散开地设置，以减少对阀座的刚度和强度的影响。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于移动式压力容器的安全阀，其特征在于，所述安全阀包括

端盖，所述端盖位于所述安全阀的上端部，所述端盖上设有安装孔；

螺纹区，所述螺纹区与所述端盖下部固定连接，所述螺纹区的外表面设有直螺纹，所述安全阀和其阀座通过所述直螺纹固定连接；

导向区，所述导向区和所述螺纹区下部固定连接，所述导向区的高度为螺纹区直螺纹外径的1/3-2/3，在所述导向区的外周设有环槽，所述环槽用于容纳O型圈；以及

阀功能主体，所述阀功能主体和所述导向区下部固定连接，用于将所述压力容器内过压介质气体泄放出所述压力容器。

2.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述安全阀通过所述O型圈径向密封，所述安全阀包括O型圈挡圈，所述O型圈挡圈用于防止所述O型圈挤压变形、溢出甚至割破。

3.如权利要求2所述的安全阀，其特征在于，所述O型圈和所述螺纹区下端之间的距离是所述导向区高度的1/3-1/2。

4.如权利要求2所述的安全阀，其特征在于，所述O型圈挡圈容纳在所述凹槽中，且所述O型圈挡圈在所述O型圈的上方。

5.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述安全阀在端盖处设有第二道密封装置，所述第二道密封装置为填料函或者防火防尘的密封垫片。

6.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述端盖的外周缘设有环形均匀分布的凹槽，所述凹槽用于与所述阀座上的定位孔配合。

7.如权利要求6所述的安全阀，其特征在于，所述凹槽以5°-30°的角度间隔均匀分布。

8.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述端盖、所述螺纹区、所述导向区和所述阀功能主体是一体的，或一体成形的。

9.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述阀功能主体包括

阀杆，所述阀杆沿所述安全阀的中心轴线设置；

主阀座，所述主阀座与所述导向区的下部固定连接，用于固定支撑所述阀杆；

锁紧螺母，所述锁紧螺母用于将所述阀杆固定于所述主阀座；

出气通道，所述出气通道与所述主阀座的下端固定连接，用于采集所述压力容器内的过压气体介质并及时排放出所述压力容器；

弹簧，所述弹簧环绕于所述阀杆的外周，所述弹簧的一端与所述出气通道的下端相抵靠；以及

锁紧螺帽，所述锁紧螺帽用于压紧所述弹簧的另一端。

10.如权利要求9所述的安全阀，其特征在于，所述弹簧的长细比大于5。