CN109764167A - 减热冲击安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供的减热冲击安全阀，为间接作用式安全阀，属于一种取代现有间接作用式安全阀难以解决高热冲击应力的超压保护设备。安全阀开启排放压力介质时，压力介质要接触一些零部件，使接受压力介质的零部件受到热冲击，对主阀正装，辅阀倒装的间接作用式安全阀来说，辅阀的进出口腔壁、主辅阀间连接的脉冲管，主阀活塞上腔的筒壁等，在安全阀开启排放压力介质的过程中，都不可避免地要接触高速流过的压力介质，都存在着热冲击问题。介质的温度、压力和排量的加大，承压管筒壁厚的增加，而使热冲击应力大幅提升，本发明的结构设计主要放在减热冲击温差上，即使受冲击的零部件与压力介质的温差缩小，将一些安全阀的热冲击应力，减少到允许值。

Description

减热冲击安全阀

技术领域

本发明涉及安全阀，特别是减热冲击安全阀。

对现有的发电装置或动力装置，以采用水蒸汽为压力介质而言，为提高装置效率和功率，就必须提高蒸汽的温度、压力和单位时间内的蒸汽产量，高温高压高蒸汽产量，会给超压保护用的间接作用式安全阀带来高的热冲击应力，减热冲击的间接作用式安全阀将会成为现代社会发电装置或动力装置中不可少的超压保护设备。

背景技术

现有的间接作用式安全阀的总体结构形式有四种，其一是整体立式正装结构，如美国电力研究所在1982年12月《PWR Safely and Relief Valve Test Program》EPRI NP-2292Project V102的最终报告中所公开的间接作用式安全阀；其二是倒装如专利号87101900所示的无泄漏安全阀；第三种是主、辅阀分开设置且均立式正装结构，如德国的100万千瓦核电站中所使用的间接作用安全阀；第四种是主、辅阀分开设置的间接作用式安全阀，主阀正装，辅阀倒装的专利号98112096.2的新型安全阀。

整体或分体立式正装的缺点是：起控制作用的主弹簧长期受到压力介质的温度作用，由于弹簧的高温松驰变形易使安全阀的开启压力定值飘移。

整体倒装加凝水密封的缺点是：当安全阀启跳高温压力介质时，受到高温压力介质热冲的零部件会产生极大的热冲击应力，特别是厚壁阀体，因热冲击应力与阀体的壁厚的三次方成正比，过大的热冲击应力会使阀体的使用寿命缩短，乃致使用一次就报废，不能容许的热冲击应力限制了安全阀的使用温度、压力和排放量的提高。

专利号：98112096.2提供的主阀正装，辅阀倒装，可解决阀内部分压力介质所造成的热冲击应力问题，但不是全部，当辅阀瓣开启排放压力介质时，入口腔至辅阀入口腔的连接脉冲管，辅阀入口腔内的零部件。辅阀出口腔至主活塞入口腔沿途零部件都将受到大温差的热冲击。为解决高温差、大厚壁的热冲击应力就必须研制能减少温差，降低热冲击应力的新型结构安全阀。

发明内容

本发明提供的减热冲击安全阀，它由主阀、辅阀、电磁阀、放气阀、过滤器和脉冲管等组成，主阀正装，辅阀倒装，其轴线均垂直于水平面，主阀入口在下端，主阀活塞在上端，辅阀座入口腔在上端，控制弹簧在下端，其特征在于：辅阀座紧固在辅阀体上端的上隔板中，辅阀座出口设置有出口盖，盖内为辅阀座的出口腔，辅阀体上端设置有上端盖，它与出口盖、上隔板构成一个顶部空腔，辅阀入口腔通过上隔板中的通孔与顶部空腔相通，自主阀入口腔至辅阀入口腔的脉冲管，先是沿着一定的坡度上行，与过滤器入口连接后垂直而上，通过过滤器后又沿着一定的坡度上行，与辅阀座入口腔相连接，辅阀瓣覆盖在辅阀座上，辅阀瓣的正下方设置有细杆，细杆的上端面与辅阀瓣的下端面相接触，细杆下端的圆盘与小圆柱螺旋弹簧的上端面相接触，小圆柱螺旋弹簧放置在波纹管芯棒下端的空腹中，小圆柱螺旋弹簧的下端面与波纹管芯棒空腔的下端面相接触，小圆柱螺旋弹簧被压缩的作用力，成为辅阀瓣与辅阀座之间的预紧密封力；辅阀下端弹簧外筒的外侧，设置有两个电磁阀，其出口分别与脉冲管相焊接，脉冲管的另一端与弹簧外筒相焊接，脉冲管之一使一电磁阀出口与弹簧外筒内的气动活塞上腔相通；脉冲管之二使另一电磁阀的出口与弹簧外筒内的气动活塞下腔相通，使用电接点压力表可自动控制电磁隔离阀之一开启，使主阀瓣开启释放压力介质；使用电接点压力表可自动控制电磁隔离阀之二开启，使正在实施排放压力介质的主阀瓣停止上排放压力介质，也可用手动远距离操纵两电磁隔离阀的开启，达到强制释放压力介质和停止压力介质的释放；构建内外同轴的两套管，内管穿过辅阀的上端盖，且不与上端盖接触，与出口盖相焊接，与辅阀座出口腔相通，外套管与上端盖焊接且与顶部空腔相通，套管的另一端，端部内外管相互焊接，该套管自下端焊接连通后，以一定的倾斜度上升，至主活塞上腔的部位，穿过主阀壁进入到主阀活塞的上腔，外套管与主阀筒壁相焊接，内管且与活塞上腔相通，放气阀直立于套管接近于主阀筒壁段，入口连接管与外套管内腔相通，用于系统充填压力介质时放气。

本发明提供的减热冲击安全阀的工作原理如下：

如图1所示，当安全阀入口法兰[52]直接与被保护容器或管道连接后，随着系统充水排气(排除空气)或充气(填充气冷堆冷却用气体：氦气或其它气体)，安全阀的入口以及与入口相连通的空腔随系统压力介质的充满而充满。系统在升温升压过程中，安全阀入口腔内的压力介质也随之升温升压，与压力介质相接触的入口法兰[52]、主阀瓣[41]、主阀体[10]的下部，以及主阀座[39]和与之相固接的主阀出口腔下壁也随之升温，接受升温的部件，通过导热将热量传递给主阀体[40]的上部筒体以及上部的缸衬[34]、主阀活塞[33]、螺母[32]和上密封盖[54]等。

进入主阀入口腔的压力介质的热量，以对流传热的方式，将热量传递给脉冲管[43]和过滤器[38]、脉冲管[36]、辅阀座[20]的入口腔壁、辅阀体[17]的顶部空腔壁和内外套管[24]和[25]以及与套管[25]相焊接的主阀体[40]上部筒体部位，虽因周围空气对流传热使上述管壁、筒壁散失热量，但来自主阀入口腔的压力介质通对流传热，不断加热上述管壁和筒壁，使其温度有很大的提高，减少了管壁、筒壁与系统中压力介质的温差，当系统出现事故超压时，作用在波纹管[9]上端的介质压力上升使波纹管芯棒[5]下移，波纹管芯捧[5]下移的过程中，横栓[18]也随之下移，δ值减少，直至δ＝0，当系统压力达到辅阀瓣[19]的开启压力时，辅阀瓣[19]开启，压力介质自主阀的入口腔经脉冲管[43]、过滤器[38]、脉冲管[36]、辅阀座[20]的入口腔、辅阀座[20]的出口腔和脉冲管[24]直达主阀活塞[33]的上腔，推使主活塞[33]向下移动，通过主阀杆[37]顶开主阀瓣[41]，排放压力介质。当系统压力下降到安全阀的关闭压力时辅阀瓣[19]关闭，主阀瓣[41]随即关闭。系统超压使安全阀开启释放压力介质的过程中，压力介质自主阀入口腔，经脉冲管[43]、过滤器[38]、脉冲管[36]、辅阀座[20]的入口腔、辅阀瓣[19]的开启处，辅阀的出口腔、进入脉冲管[24]直达主阀活塞[33]的上腔。沿途的管壁、腔壁、筒壁都要与快速流过的压力介质接触，都要产生热冲击应力。因本发明采取的上述种种结构，使压力介质能顺畅地以对流传热的方式加热上述管壁、腔壁、筒壁等，使其温度上升，减少压力介质与上述管壁、腔壁、筒壁等的温差，可使一些阀的热冲击应力降到允许值。

如图1所示，使用电接点压力表或用手动远距离操纵电磁阀[6]开启，使压缩空气通过电磁阀[6]经脉冲管[7]进入辅阀下端弹簧外筒[2]的下气动活塞[48]的上空间，压缩空气使气动活塞[48]的上端面作用一个向下的力，向下压缩控制弹簧[50]的同时，通过与气动活塞[48]相固接的波纹管芯棒[5]向下移动，接着与波纹管芯棒上端部件相固接的横栓[18]下移，将辅阀瓣[19]拉开，主阀瓣[41]随之开启释放压力介质，当压力下降一定的值后，电接点压力表令电磁阀[6]关闭或手动关闭时，辅阀瓣[19]关闭，主阀随之关闭，完成一次强制释放。

当主阀瓣[41]开启正处于释放时，系统压力持续下降，当压力下降到一定的值时，电接点压力表令电磁阀[4]开启或手动远距离操纵电磁阀[4]开启，使压缩空气进入弹簧外筒[2]的下端气动活塞[48]的下腔，使气动活塞[48]上移，波纹管芯棒[5]上移，横栓[18]随之上移、小弹簧[45]随即推使辅阀瓣[19]上移，使处于开启状态的辅阀瓣[19]关闭，主阀瓣[41]也随即关闭。

附图说明

图1是表示减热冲击安全阀的最佳实施例的结构简图。

具体实施方式

本发明提供的减热冲击安全阀是由主阀、辅阀、过滤器、放气阀、电磁阀和脉冲管等组成。主阀座[39]紧固在主阀体[40]中，外加熔焊予以密封，主阀瓣[41]覆盖在主阀座[39]上，主阀杆[37]的下端通过螺塞[42]的旋入，使其与主阀瓣[41]相连接，上端穿过活塞[33]，用螺母[32]，拧固在主活塞[33]上，主活塞[33]置于缸衬[34]中。主阀预紧弹簧[35]，置于缸衬[34]的凹槽中，上端与主活塞[33]接触，下端与缸衬[34]的凹槽底部接触，并受到一定程度的压缩，压缩所产生的力，通过主阀杆[37]传递给主阀瓣[41]，使主阀瓣[41]对主阀座[39]产生一个初始预紧力，缸衬[34]自上而下置于主阀体[40]的上腔中，主活塞[33]通过活塞环[31]与缸衬[34]相接触，并维持密封。密封盖[54]置于缸衬[34]的上端，在密封盖[54]与缸衬[34]之间设置有三角形密封垫圈[30]，三角形密封垫圈[30]上端与压紧筒[29]接触，压紧螺盖[54]拧固在主阀体[40]的上端，通过它的旋紧，施压于压紧筒[29]，三角形密封垫圈[30]在压紧筒[29]的作用下，使其与密封盖[54]和缸衬[34]紧密接触，维持密封。

辅阀结构如图1的左部所示，辅阀座[20]置于辅阀上隔板中，并施以密封焊，辅阀瓣[19]覆盖在辅阀座[20]上，上端以细杆定位，细杆插入辅阀座[20]的中心孔内，辅阀瓣[19]的下端与推杆[14]相接触，推杆[14]的下端与小圆柱螺旋弹簧[45]接触，小圆柱螺旋弹簧[45]的下端与波纹管芯棒[5]内孔的下端面接触，波纹管芯棒[5]的上端以螺纹连接的方式与连接外筒[15]相固接，上台阶面与波纹管[9]的上端法兰相接触并实施熔焊以保持密封，与波纹管[9]的下端法兰[8]同轴同外径接触处熔焊在一起的管接头[51]的下小径段伸出承压套管[49]，并与承压套管[49]熔焊在一起，波纹管芯棒[5]的下段自管接头[51]伸出台阶下的圆棒以螺纹连接的方式与气动活塞[53]相固接，伸出气动活塞[53]的细杆插入弹簧座[55]的中心孔内，弹簧座[55]的上端面与气动活塞[53]的下内端面接触，控制弹簧[54]的上端与弹簧座[55]相接触，下端与弹簧下盖[56]接触，调节螺钉[1]自弹簧外筒[2]底端以螺纹的方式旋入接触弹簧盖[56]，调节螺钉[1]的旋入旋出，可使弹簧盖[56]上下移动，弹簧盖[56]的上下移动，可调整控制弹簧[54]的压缩量，以调整辅阀瓣[19]的开启压力定值.承压套管[49]的上端以插入的方式进入辅阀体[17]中，与其内台阶面相接触，承压套管[49]的外侧设有三角形密封垫圈[12]，其下端与压紧筒[11]相接触，弹簧外筒[2]的上端以螺纹连接的方式旋在辅阀体[17]上，它的旋转可压紧压紧筒[11]，使密封垫圈[12]紧贴在承压套管[49]和辅阀体[17]上.以维持密封，辅阀体[17]的上端以螺纹连接的方式与上端盖[23]相固接，并施以密封焊，出口盖[22]以螺纹连接的方式与辅阀的上隔板相固接，连接端设置有密封垫[21]，以维持辅阀座[20]的出口腔与上顶空腔间的密封。连接辅阀座[20]的出口腔和主活塞[33]上腔的脉冲管[24]，下端以焊接的方式，固接在出口盖[22]上，脉冲管[24]的外套管[25]的下端，以焊接的方式，固接在上端盖[23]上，内外套管的另一端相互焊接，外套管[25]穿入主阀体[43]进入主阀活塞[36]的上腔时，外套管[25]与主阀体[43]的筒体相焊接，电磁阀[6]的出口管[7]与弹簧外筒[2]相焊接，与气动活塞[53]的上腔相通，电磁阀[4]的出[口管[3]与弹簧外筒[2]相焊接，与气动活塞[53]的下空相通。电磁阀[6]的开启，可导致辅阀瓣[19]开启，电磁阀[4]开启，可使开启的辅阀瓣[19]关闭。

Claims (3)

1.一种减热冲击安全阀，它包括立式正装的主阀和倒装的辅阀，主阀和辅阀的轴线均垂直于水平面，主阀入口在下端，主阀活塞在上端，倒装的辅阀入口在上端，控制弹簧在下端，其特征在，辅阀的辅阀座，紧固在辅阀的上隔板中，并施以密封焊，其出口覆盖有出口盖，出口盖以螺纹连接的方式，与上隔板相固接，下端面设置有密封垫圈，以保持密封，出口盖的上部覆盖有上端盖，上端盖以螺纹连接的形式，与辅阀体上端相固接，并施以密封焊，上端盖与出口盖和上隔板构成一个顶部空腔，辅阀座入口腔通过上隔板上的通孔与顶部空腔相通，连接自主阀入口腔至辅阀入口腔之间的脉冲管，开始以一定坡度向上延升，接触到过滤器入口后，垂直上升穿过过滤器，自过滤器出来后，又以一定的坡度上升，与辅阀座入口腔相连接，自辅阀座出口腔至主阀活塞之间的连接脉冲管，外面套有一根与其同轴的管子，使其成为外套管，套管内的脉冲管，下端穿过上端盖且不与其接触，与上盖板相焊接，与辅阀座的出口腔相通，外套管的下端与上端盖相焊接，与顶部空腔相通，内外套管以一定的坡度L升，进入到主阀活塞上腔，外套管穿过主阀体筒壁时，与其相焊接，套管中的脉冲管与主阀活塞上腔相通，端外与套管相焊接，在接近主阀筒壁外面的套管上，设置有放气阀，用于系统充水时排气。

2.为避免弹簧在高温作用下的松驰变形，作为辅阀瓣的预紧密封弹簧布置在辅阀下段波纹管芯棒的空腹中，中间设置有推杆，上端面与辅阀瓣的下端面相接触，下端面与预紧弹簧的上端面相接触，传递预紧弹簧被压缩后的作用力，此力成为辅阀瓣和辅阀座之间的预紧密封力。

3.通过脉冲管将两个电磁阀连接在辅阀弹簧外筒下端的外侧，其中之一通过连接脉冲管使其出口与气动活塞的上腔相通；另一电磁阀，其出口通过连接脉冲管与气动活塞的下腔相通，以螺纹连接的方式，气动活塞紧固在波纹管芯棒的下端；前一电磁阀通电开启时，可将压缩空气送到活塞上腔，使活塞作用上一个向下的力，使与其相固接的波纹管芯棒下移，最终拉开辅阀瓣，释放压力介质；后一电磁阀通电开启时，可将压缩空气送到气动活塞的下腔，使气动活塞作用上一个向上的力，使与其相固接的波纹管芯棒上移，最终推使正处在开启状态下的辅阀瓣关闭，停止释放压力介质的。