CN1093926C - 直接作用安全阀与带有安全阀的往复活塞内燃机 - Google Patents

Abstract

直接作用安全阀包括一个阀套(1)，一个阀座(36)，一个阀体(2)，一个用于产生支持力的阀弹簧(5)，该支持力与介质压力无关，一个可以由介质的压力加压并且连接阀体(2)的腔体(3)，产生一个与介质压力有关的支持力，和一个第二阀弹簧(7)，设置放气压力。由于由介质压力产生的支持力，可以设置一个小的支持面面积，从而阀由一个精确限定的介质压力驱动。

Description

直接作用安全阀与带有安全阀的往复活塞内燃机

本发明涉及一种直接作用安全阀，并且涉及带有安全阀的往复活塞内燃机。

这种安全阀是公知的，其包括一个具有入口和出口开口的阀套，一个形成在入口开口区域的阀座，一个与阀座配合的阀体和一个向阀座偏置阀体的阀弹簧。

对于介质的高压力，相应地设置一个较大的支持面面积，从而防止支持面表面在压力较小状态下弹簧的偏置力造成的损坏。

已知直接作用安全阀的打开和关闭错误跟支持面面积与压力承载面积之比有关，即较大的支持面面积使较大的错误发生。这是一种缺陷。一个进一步的缺陷包括事实上公知的安全阀通常在若干次放气之后其作用不精确，并且是由阀在关闭期间的高脉冲速率造成的。

本发明的目的是提供一种消除上述缺陷的直接作用安全阀，其在精确设定的介质压力下打开和关闭。

上述目的的技术解决方案在于，这种直接作用安全阀包括一个套，该套具有一个用于压力介质的入口开口和一个出口开口、一个阀座、一个阀体和一个用于产生支持力的阀弹簧，该支持力与介质的压力无关，一个装置与阀体灵敏地接触，并且可以由介质压力进行加压，从而产生一个依赖于介质压力的支持力，限定介质的压力，其特征在于阀套具有一个刚性的中间部分，上述装置具有包括一薄壁管的腔体，其可以被介质加压，并且可以在一定范围内弹性变形，还具有装置以限定介质的压力。

由于支持力与压力有关，因此可以采用一个小的支持面面积，压力差F5保持在一个范围内，从而，一方面避免了在任何情况下的支持面压力过大，另一方面永久地保证了足够的密封。由于受压面积选择大，所以产生一个小行程，例如0.1mm。结果是阀体在关闭期间的脉冲速率小。这样的优点是阀的反应快，并且避免了阀板造成的阀座过载，从而阀具有较长的寿命。

因为阀的行程的最大值达到约0.1mm，因此介质中大于0.1mm的颗粒不能通过打开的阀。较小的颗粒进入阀座下面或者通过开口冲出，或者因为具有大的关闭力并且阀座件较好地加硬而在阀关闭期间粉碎。由于阀的行程小，阀对污染不敏感。

有利的是管的壁与中间部分的壁基本上等长。如果管与中间部分之间的间隙是环状间隙，并且如果在该间隙中设置有热传递的介质，则中间部分的温度以及管的温度以及它们的纵向膨胀相等，避免了过度的支持压力。为此至少中间部分可以在外侧具有绝缘层。借助于膜，阀体在阀套中保持精确对中，并且形成一个可以装载介质的腔室。

在一个较佳实施例中，腔体形成为若干个件。由于当密封由压力介质加压的腔室时，腔体的件在膜状部分通过螺丝连接在一起，腔体的纵向延伸加大，阀的结构长度变短。

单向阀设在入口区域是一个优点，因为这样保证了单向阀的无故障工作。以这种方式容纳被释放介质的体积可以很小，从而随着压力的脉动只有很小的温升，具有令人满意的安全阀打开压力。

由于装载介质的相对于阀套的其余部件是气密密封，即没有间隙充填介质，因此阀有利地不被干燥的介质阻塞。

由于支持力与压力有关，因此阀特别适合于但是不限于往复活塞内燃机。

下面参照附图对本发明进行描述。

图1是表示根据本发明的直接作用安全阀的一个实施例的纵剖面；

图2是表示介质压力作用的力的曲线；

图3是表示介质压力作用下的阀座的力的曲线；

图4和图5是腔体的实施例；

图6是表示直接作用安全阀的第二实施例的纵剖面；

图7是设在腔体中的支撑环的平面图；

图8是设在腔体中的螺纹件的平面图；

图9是图6中“A”处细节的放大图。

如图1所示，安全阀主要包括一个阀套1，阀体2，腔体3，隔膜4，阀弹簧5，支持或停止件6，第二阀弹簧7和一个设定件8。阀被作成圆柱形，并且包括一个连接部分11，一个中间部分12，和一个端部13。连接部分11作成杯状，并且在开口端形成一个台肩14。连接部分11有一个介质入口开口15和一个出口开口16，其中入口开口形成在基痤17的中央，出口开口在壁18上形成。中间部分12在一个端面上打开，在另一端面由壁22部分地关闭，具有一个中央孔23。进而，中间部分具有一个环状的向内引导的部分24。端部13作成杯状，并且在基座26具有螺纹孔25。阀体2具有圆柱形第一部分27，其端面形成阀板28，第二部分具有一个法兰29，其端面关闭腔体3。进而阀体2具有一个轴向通孔30。腔体3包括一个管件31，其壁厚基本上小于中间部分12和关闭部分32的壁厚，关闭部分32用来关闭管件31的一端。管件31的另一端连接到阀体2，从而闭锁单元形成一个可以由介质加压的腔室33。

闭锁单元在阀套1中设置成：阀体2以其端面28关闭入口开口15，腔体3突出进入到孔23中。隔膜4设置在连接件11和中间件12之间，将闭锁单元连接到阀套1，并且形成由介质加压的腔室35。阀弹簧5设置在环形部分24和法兰29之间，并且使阀体2压靠在阀座36，阀座36在连接件11的内侧入口开口15的区域上形成。停止件6，第二阀弹簧7和一个设定件8设置在阀套1的端部13，停止件6与阀套中间部分12的壁22接触。闭锁单元形成的纵向尺寸的范围是在停止件6与腔体3之间出现一个间隔。

图4和图5是腔体的关闭件的实施例；

下面参见附图1～3对直接作用安全阀的作用方式进行描述。

阀弹簧5产生一个关闭力F2，这是一个独立于介质压力的力。并且第二弹簧7产生一个关闭力F4。关闭力F2加上关闭力F4等于所需的响应压力。在操作过程中，一个力F1作用在阀板28上，其等于介质压力和表面28的面积的乘积。由于介质也流入到腔室33中，因此当内部压力F3增加时，薄壁管件31在一定范围内变形。当间隙34被占据以后，具有相对厚的壁的阀套1对这一范围进行限制。力F3在轴向增加，其受到的管件的变形的限制也增加，因此产生一个支持力F2+F3，其依赖于介质压力(图2)。这个支持力F2+F3与力F1对抗，力F1等于介质压力乘以阀板28的面积。通过对应的管壁厚度的选择，力F3的特性这样决定：其基本上与力F1平行(图3)。支持力F5等于F2与F3的合力与力F1的差，因此支持力F5基本上超过阀的操作压力保持不变，因此阀在介质压力的整个范围内保持无问题地密封。因此实现一种有利的设置，其中当系统中的压力波动提高并超出正常压力时，阀的密封得以保持。因此防止了一种情况的发生，即在支持力太小时，阀在一段时间里发生泄漏，并且其结果是通过不断的介质的泄漏，阀座发生腐蚀。如果介质压力达到所需的响应压力，则薄壁管件31中的力F3对应于弹簧7产生的力F4，腔体3的关闭件32顶起停止件6。如果介质压力继续升高，力F1大于第二弹簧7的力F4。因为弹簧7的刚度比管件31的刚度小得多，所以第二弹簧因此很快被压在一起，并且停止件6从阀套1的中间件12的壁22中提起，该壁22用作支座，并且阀开始放气。在这种情况下，轴向是硬的厚壁的阀套比薄壁管件31更软。

图6示出了装入位置的一个安全阀的较佳实施例。如图6所示，安全阀主要包括一个阀套41，阀体42，腔体43，第一阀弹簧44，支持件45，第二阀弹簧46，一个定位件47，一个单向阀48和一个塞49。阀套41包括一个下部51和一个上部52，它们由螺丝53连接。在下部51形成了一个第一圆柱形凹槽54，一个第二圆柱形凹槽55和一个圆柱形通道56，该通道连接第一凹槽和第二凹槽。凹槽和通道位于中心轴线上(未示)。一个径向开口57在下部51向上部52过渡的区域的壁上形成，相当于放气开口。一个内螺纹部分58在第二凹槽的壁的端面上形成。上部52有一个塞栓59，其突出到下部51的第一凹槽54，以便使上部和下部对中，并且塞栓的自由表面60关闭第一凹槽54。第三凹槽61在上部52形成，第三凹槽61包括三个部分62、63、64。第一部分62打开进入到塞栓59的自由表面60，由该自由表面形成的边缘形成了一个阀座65。第二部分63相对于第一部分具有一个较大的内径，并且其与第一部分相邻。一个径向孔在第二部分的壁上形成，并且形成一个阀的入口66。第三部分64设有一个内螺纹。

阀体42基本上是圆柱形，并且具有一个圆锥形突出部分71，其可以接触或离开阀座65。一个空腔的圆柱形部分72在圆锥形突出部分71下面形成，具有两个径向突出的膜状部分73，形成两个关断的腔室，并且使阀体相对于阀座对中。在此指出，在盘状部分可以采用两个膜，将它们由合适的装置固定在突出部分。在圆锥形突出部分71的上面与之相邻地形成一个圆柱形部分74，继而形成一个空腔圆柱形部分75。一个孔76在阀体42中形成，连接空腔的圆柱形部分72和空腔的圆柱形部分75。

腔体43是多件设计，包括一个连接件81，其设置在阀体42的空腔的圆柱形部分72，带有密封。并且具有一个盘状膜状部分82，一个中间部分83在各种情况下在其各端具有膜状部分82、84，和一个端部85，端部85的一端具有膜状部分84。膜状部分是这样形成的：一个间隙出现在两个相对设置的表面之间。此间隙是由互相接触的边界部分限定。部分81、82、85由螺丝86、垫片87和螺纹部分88(图7和图)连接成为一个组件。中央孔89在连接部分81和中间部分83形成，并且互相沟通而且与阀体42的孔76沟通，并且形成一个第一间隙。孔76由单向阀48在空腔的圆柱形部分75一侧关闭。由孔76和孔89形成的第一间隙充填一种介质，这种介质的密度较高，或者与被释放的介质的浓度不同。例如，如果被释放的介质是重油，则空腔间隙充填甘汕。中间部分83、以及连接部分81的各部分和连接部分85在边缘是这样设计的：形成一个第二间隙，在其中充填一种用于热传递的介质。

如图9所示，单向阀48包括一个第一阀座101，其形成在阀体42的空腔的圆柱形部分75的边缘部分，一个第一阀体103，其设有一个通孔102，并且与第一阀座101配合，一个第一阀弹簧104，其将第一阀体103保持在关闭位置，一个支座件105，由其支持第一阀弹簧104，并且限制第一阀体103的行程，一个第二阀体106，其形成为一个球，并且与第二阀座107合作，和一个第二阀弹簧108，其被支持在阀体42的空腔的圆柱形部分75的基座上，其另一端与球107接触。

该单向阀48在两个方向上打开，并且随着介质压力增加，球106从阀座107上被提起，当压力减小时，第一阀体103从阀座101上提起，参见上例，该单向阀防止甘油从第一间隙76和89逸出，在放气时，防止重油，重油和甘油的混合物逸出。单向阀48设置在入口66的区域，在该处高温占优势。这样具有优点，单向阀的响应得以保证。在相对低的温度下，单向阀可能失效，特别是在重油的情况下。

直接作用安全阀包括一个阀套1，一个阀座36，一个阀体，一个阀弹簧5，从而产生一个支持力，其与介质的压力无关，一个腔体3，其可以由介质的压力加压，并且与阀体2相连，从而产生一个依赖于介质压力的支持力，和一个第二阀弹簧7，用来设定放气压力。

由介质压力产生的支持力的作用结果是，可以设置一个小的支持面面积，从而阀被精确限定的介质压力驱动。

Claims (14)

1.直接作用安全阀，其包括一个套(1)，该套具有一个用于压力介质的入口开口(15，66)和一个出口开口(16，57)，一个阀座(36，65)，一个阀体(2，42)，和一个用于产生支持力的阀弹簧(5，44)，该支持力与介质的压力无关，一个装置(3，6，7，8；43，45，46，47)与阀体(2)灵敏地接触，并且可以由介质压力进行加压，从而产生一个依赖于介质压力的支持力，限定介质的压力，其特征在于阀套(1)具有一个刚性的中间部分(12)，上述装置具有包括一薄壁管(31)的腔体(3，43)，其可以被介质加压，并且可以在一定范围内弹性变形，还具有限压装置(6，7，8)以限定介质的压力。

2.根据权利要求1的阀，其特征在于该装置(3，6，7，8；43，45，46，47)设置在阀套(1，41)内。

3.根据权利要求1或2的阀，其特征在于至少一个膜(4)，其将套(1)与阀体(2)相连，并且在阀套(1)中形成一个腔(35)，其可以由介质加压。

4.根据权利要求1～3中任一项的阀，其特征在于腔体(3，43)是圆柱形，并且腔体(3，43)的一端由阀体(2，42)限定，另一端由关闭件(32，85)限定。

5.根据权利要求1～4中任一项的阀，其特征在于阀体(2，42)形成一个平面或一个圆锥形座，并且阀体(2，42)具有轴向通孔(30，76)，从而以介质加压腔体(3，43)。

6.根据权利要求1～5中任一项的阀，其特征在于管(31)的壁和中间部分(12)的壁具有基本上相同的长度。

7.根据权利要求1～4中任一项的阀，其特征在于腔体(43)是多件设计。

8.根据权利要求1～7中任一项的阀，其特征在于腔体(3，43)具有一个第一间隙(76，89)，其与入口开口(15)相通。

9.根据权利要求8的阀，其特征在于第一间隙充填有介质，该介质不同于被释放的介质。

10.根据权利要求1～9中任一项的阀，其特征在于中间部分(83)和连接部分(81)及(85)的各部分在边缘设计成第二间隙用于接收一用于热传递的介质。

11.根据权利要求1～10中任一项的阀，其特征在于单向阀(48)设置在介质的入口区域。

12.用根据权利要求1～9中任一项的安全阀控制介质压力的设置，其特征在于该设置是一种喷射系统或类似系统。

13.往复活塞内燃机包括一个根据权利要求1～11中任一项的安全阀。

14.往复活塞内燃机包括一如权利要求12的用于控制介质压力的设置。

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