CN109163126A - 高性能高温高压安全阀 - Google Patents

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张希
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Abstract

本发明涉及一种高性能高温高压安全阀。主要解决现有的弹簧全启式安全阀在95%以上回座时达不到开启高度，若能达到开启高度时回座压力达不到95%以上的问题。其特征在于：所述导向套(6)的上端设有通气孔(7)，所述通气孔(7)连通阀上腔(11)和弹性阀瓣(3)上方腔室(12)，所述弹性阀瓣(3)上方腔室(12)的侧壁设有调节阀(8)；所述凹槽(9)内固定有反冲垫圈(10)；所述反冲盘(5)的下端内口为直口。本发明改变了弹性阀瓣、反冲盘及导向套的结构，使得阀门回座压力能够达到97%以上、弹性阀瓣能够快速达到阀门开启高度，对弹簧刚度的要求范围增大，保证在98%整定压力时不会泄漏，能够满足用户的更高需求。

Description

高性能高温高压安全阀
技术领域
本发明涉及一种阀门，具体涉及一种高性能高温高压安全阀。
背景技术
安全阀属于一种自动阀，主要用于控制锅炉、压力容器、管道等内部压力不超过规定值，以防止压力过高损坏设备或伤人，其中弹簧全启式安全阀较为常见，对于高温高压介质使用的安全阀也称为高温高压安全阀。当介质压力(内压)升高到足以克服弹簧预紧力时，阀瓣自动开启，排放介质使内压下降，当内压降至规定值时，在弹簧力作用下阀瓣自动关闭，介质停止排放。弹簧全启式安全阀的主要性能参数是排量和阀门回座压力，排量决定于阀座的口径和阀门开启高度，通常情况阀门开启高度应大于或等于阀座喉径的1/4，国标没有检测排量的要求，业内通常规定阀门的排量标准为0.75，而美标规定的排量标准为0.85；阀门回座压力决定于弹簧刚度，和背部的压力。随着工业的发展，对安全阀的要求也越来越高，特别是介质为高温高压气体（如过热蒸汽）时，对安全阀的性能要求如下：1.安全阀能够快速达到开启高度（8mm以上），以利于及时排放超压介质；2.阀瓣能够快速回座，以减小能量损失，节省能源，对阀门回座压力提出更高的要求，现有的安全阀阀门回座压力最高能够达到95%，阀门回座压力无法达到97%以上；3.安全阀处于关闭状态时对密封要求也较高。经多次实验表明，安全阀的阀瓣结构及反冲盘结构对安全阀的阀门开启高度、回座压力和密封性能影响较大。
现有的高温高压安全阀在实际使用时存在以下技术问题：1.现有的弹性阀瓣结构对安全阀性能的影响：为了使安全阀在关闭状态时达到较好的密封性能，现有的弹性阀瓣为一体式结构并采用UNSNO 7718材料加工而成，弹性阀瓣的下端设置有内口大外口小的锥形凹槽，使弹性阀瓣上与阀座相接触的部位具有一定的弹性，同时弹性阀瓣能够耐高温、耐磨损，使用寿命长。由于有凹槽的存在，当安全阀开启和回座时，凹槽内存留的气体会形成缓冲，使得弹性阀瓣不能快速达到开启高度，同时也不能使弹性阀瓣快速回座。2.现有的反冲盘结构对安全阀性能的影响：现有的反冲盘下端内口为外口大内口小的45°斜口，安全阀开启时使得弹性阀瓣的升力减弱，不能使弹性阀瓣快速达到开启高度，同时也不能使弹性阀瓣快速回座。3.导向套上端为封闭结构，安全阀开启后只有少量的介质压力沿导向套与反冲盘之间的间隙进入到弹性阀瓣上方，使弹性阀瓣上部没有足够的压力进行背压调节，对弹簧刚度的要求范围较小。4.弹性阀瓣下端面为平面，在高温工况下，弹性阀瓣下端不能达到最佳的变形能力，影响弹性阀瓣与阀座之间的密封性能。如果弹簧全启式安全阀在95%以上回座时达不到开启高度，若能达到开启高度时回座压力达不到95%以上。
发明内容
为了解决背景技术中的技术问题，本发明提供一种高性能高温高压安全阀，该高性能高温高压安全阀改变了弹性阀瓣、反冲盘及导向套的结构，使得阀门回座压力能够达到97%以上、弹性阀瓣能够快速达到阀门开启高度，弹性阀瓣的背压能够进行调节，对弹簧刚度的要求范围增大，同时也提高了弹性阀瓣与阀座之间的密封性能，能够满足用户需求。
本发明的技术方案是：该高性能高温高压安全阀，包括阀体、阀座、弹性阀瓣、弹簧、反冲盘及导向套，反冲盘的上部位于导向套内且反冲盘能沿导向套上下滑动，弹性阀瓣安装在反冲盘内，所述导向套的上端设有通气孔，所述通气孔连通阀腔和弹性阀瓣上方腔室，所述弹性阀瓣上方腔室的侧壁设有调节阀，弹性阀瓣上方腔室通过调节阀与外界相通；所述弹性阀瓣的下端设有凹槽，所述凹槽内固定有反冲垫圈；所述反冲盘的下端内口为直口，反冲盘的下端外壁为锥形。
所述弹性阀瓣的下端面为斜面。
所述斜面与阀座上端面之间的夹角D为5°。
所述弹性阀瓣为UNSNO7718合金材料，弹性阀瓣沉淀硬化处理的硬度为HRC45～50。
本发明具有如下有益效果：由于采取上述技术方案，导向套上设置了通气孔，当安全阀开启时，压力介质能够通过通气孔进入到弹性阀瓣上方腔室内，使得弹性阀瓣上方腔室内具有足够的压力气体，可以通过调节阀的开度大小调节排气量，能够对弹性阀瓣上方腔室背压进行调节，以满足不同工况的要求。由于可以调节背压，因而对弹簧刚度的要求范围较大，便于加工，同时也使得阀门的回座压力和开启高度得到提高。凹槽内固定有反冲垫圈，反冲垫圈的下端面与阀座上端面之间的距离较短，凹槽内不会存留缓冲的气体，安全阀开启时能够获得较大的冲力，使得弹性阀瓣能快速达到开启高度，同时也能使弹性阀瓣快速回座。反冲盘的下端内口为直口，反冲盘的下端外壁为锥形，安全阀开启时高压介质能够垂直作用于弹性阀瓣和反冲盘，使得弹性阀瓣能快速达到开启高度，弹性阀瓣回座时，反冲盘所受阻力较小，使弹性阀瓣能够快速回座。阀门最大回座压力能够达到97%以上，通过调节阀可以对阀门回座压力调节，能够满足用户需求。
附图说明
附图1是本发明的结构剖视图。
附图2是图1中反冲盘5的结构剖视图。
附图3是图2中A处放大图。
图中1-阀体，2-阀座，3-弹性阀瓣，4-弹簧，5-反冲盘，6-导向套， 7-通气孔，8-调节阀，9-凹槽，10-反冲垫圈，11-阀上腔，12-腔室，13-斜面，D-斜面13与阀座2上端面之间的夹角。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
由图1～图3所示，该高性能高温高压安全阀，包括阀体1、阀座2、弹性阀瓣3、弹簧4、反冲盘5及导向套6，反冲盘5的上部位于导向套6内且反冲盘5能沿导向套6上下滑动，弹性阀瓣3安装在反冲盘5内，所述导向套6的上端设有通气孔7，所述通气孔7连通阀腔11和弹性阀瓣3上方腔室12，所述弹性阀瓣3上方腔室12的侧壁设有调节阀8，弹性阀瓣3上方腔室通过调节阀8与外界相通；所述弹性阀瓣3的下端设有凹槽9，所述凹槽9内固定有反冲垫圈10；所述反冲盘5的下端内口为直口，反冲盘5的下端外壁为锥形。由于采取上述技术方案，导向套6上设置了通气孔7，当安全阀开启时，压力介质能够通过通气孔7进入到弹性阀瓣3上方腔室12内，使得弹性阀瓣3上方腔室12内具有足够的压力气体，可以通过调节阀8的开度大小调节排气量，能够对弹性阀瓣3上方腔室12背压进行调节，以满足不同工况的要求。由于可以调节背压，因而对弹簧刚度的要求范围较大，便于加工，同时也使得阀门的回座压力和开启高度得到提高。凹槽9内固定有反冲垫圈10，反冲垫圈10的下端面与阀座2上端面之间的距离较短，凹槽9内不会存留缓冲的气体，安全阀开启时能够获得较大的冲力，使得弹性阀瓣3能快速达到开启高度，同时也能使弹性阀瓣3快速回座。反冲盘5的下端内口为直口，反冲盘5的下端外壁为锥形，安全阀开启时高压介质能够垂直作用于弹性阀瓣3和反冲盘5，使得弹性阀瓣3能快速达到开启高度，弹性阀瓣3回座时，反冲盘5所受阻力较小，使弹性阀瓣3能够快速回座。阀门最大回座压力能够达到97%以上，通过调节阀8可以对阀门回座压力调节，能够满足用户需求。
所述弹性阀瓣3的下端面为斜面13。当介质压力较小时，在弹簧4的弹力作用下，弹性阀瓣3下端变形，斜面13与阀座2上端面贴合，弹性阀瓣3与阀座2之间为面密封；当介质压力较大时，一部分弹簧4的弹力被抵消，弹性阀瓣3与阀座2之间形成线密封，在高压下达到最佳的密封结构，保证在98%整定压力时不会泄漏。
所述斜面13与阀座2上端面之间的夹角D为5°。本实施例为优选方式，根据实际情况，斜面13与阀座2上端面之间的夹角D也可以设计更大或更小。
所述弹性阀瓣3为UNSNO7718合金材料，弹性阀瓣3沉淀硬化处理的硬度为HRC45～50。使得弹性阀瓣3在高温环境下具有高强度、良好的韧性以及耐磨性，弹性阀瓣3下端能够具有一定的弹性，达到密封补偿的目的，同时弹性阀瓣3具有较长的使用寿命。

Claims (4)

1.一种高性能高温高压安全阀，包括阀体(1)、阀座(2)、弹性阀瓣(3)、弹簧(4)、反冲盘(5)及导向套(6)，反冲盘(5)的上部位于导向套(6)内且反冲盘(5)能沿导向套(6)上下滑动，弹性阀瓣(3)安装在反冲盘(5)内，其特征在于：所述导向套(6)的上端设有通气孔(7)，所述通气孔(7)连通阀腔(11)和弹性阀瓣(3)上方腔室(12)，所述弹性阀瓣(3)上方腔室(12)的侧壁设有调节阀(8)，弹性阀瓣(3)上方腔室通过调节阀(8)与外界相通；所述弹性阀瓣(3)的下端设有凹槽(9)，所述凹槽(9)内固定有反冲垫圈(10)；所述反冲盘(5)的下端内口为直口，反冲盘(5)的下端外壁为锥形。
2.根据权利要求1所述的高性能高温高压安全阀，其特征在于：所述弹性阀瓣(3)的下端面为斜面(13)。
3.根据权利要求2所述的高性能高温高压安全阀，其特征在于：所述斜面(13)与阀座(2)上端面之间的夹角(D)为5°。
4.根据权利要求1、2或3所述的高性能高温高压安全阀，其特征在于：所述弹性阀瓣(3)为UNSNO7718合金材料，弹性阀瓣(3)沉淀硬化处理的硬度为HRC45～50。
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