CN110274067B - 一种消焰防爆安全阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种消焰防爆安全阀，其包括阀体、阀盖和阀座，阀体内设置有空腔，阀盖设置在阀体的顶部，阀座设置在阀体空腔的下部，阀体空腔内还设置有储粉囊、爆破片、压杆、弹簧座和弹簧，储粉囊设置在阀体空腔的顶部并呈Z字形折叠，储粉囊中储存有粉体抑爆剂，爆破片设置在储粉囊和阀座之间，压杆竖向设置在阀座的顶部并位于爆破片的下方，弹簧座设置在阀座的上方并与压杆相连接，弹簧套装在压杆上并位于弹簧座和阀座之间，弹簧座与阀座之间的阀体上设置有排气孔。本发明通过在阀体内设置了装有抑爆剂的储粉囊，使其同时具有自动排气、抑制爆炸和消除爆炸火焰的功能，防爆安全性能好，并能够长时间稳定运行。

Description

一种消焰防爆安全阀
技术领域
本发明涉及阀门领域，具体涉及一种消焰防爆安全阀。
背景技术
安全阀是用在承压容器上，防止承压容器由于内部超压造成容器爆炸损毁的保护装置。当容器内部压力上升到规定值时，安全阀会打开泄压，释放容器内部压力。当容器内部压力降低到规定值以下时，由于外力作用使安全阀处于关闭状态。安全阀主要作用在锅炉、压力容器和管道上，控制内部压力处于规定值之内，对保护人身安全以及设备正常运行起着至关重要的作用。
随着化工行业的发展，安全阀在化工领域的应用越来越广泛。化工罐体、反应容器和管道一旦发生超压甚至爆炸，会引起一系列连锁反应，同时，由于化工行业的特殊性，发生爆炸时会产生大量火焰及有毒有害气体，严重威胁操作人员的生命安全。现有的安全阀功能过于单一，大多都只有泄放压力功能，极少数具有防爆功能，但都不能有效抑制爆炸和消除爆炸产生的火焰，而火焰的存在会造成二次爆炸以及二次伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种消焰防爆安全阀，同时具有自动排气，抑制爆炸和消除爆炸火焰的功能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种消焰防爆安全阀，包括阀体、阀盖和阀座，所述阀体内设置有空腔，所述阀盖设置在阀体的顶部，所述阀座设置在阀体空腔的下部，
所述阀体空腔内还设置有储粉囊、爆破片、压杆、弹簧座和弹簧，所述储粉囊设置在阀体空腔的顶部并呈Z字形折叠，储粉囊中储存有粉体抑爆剂，所述爆破片设置在储粉囊和阀座之间，所述压杆竖向设置在阀座的顶部并位于爆破片的下方，所述弹簧座设置在所述阀座的上方并与压杆相连接，所述弹簧套装在压杆上并位于弹簧座和阀座之间，所述弹簧座与阀座之间的阀体上设置有排气孔。
进一步地，所述储粉囊包括第一破裂层和第二破裂层，所述第一破裂层的表面积小于所述第二破裂层，且第一破裂层的材料强度小于第二破裂层，第一破裂层和第二破裂层形成一个封闭的半椭圆形囊腔，所述抑爆剂储存在囊腔中。
进一步地，所述阀座中间设置有泄压孔，所述泄压孔呈圆台状，进气口直径小于出气口直径，在所述阀座上设置有以泄压孔为中心均匀分布的若干条形凹槽。
进一步地，所述弹簧座为十字梁交叉支撑结构，在所述弹簧座上以中间孔为中心间隔90度设置有四个透气孔道。
进一步地，所述阀盖、储粉囊、爆破片之间空隙均为真空状态。
进一步地，所述阀体与阀盖采用螺纹连接，阀体与阀盖的连接处设有密封圈。
与现有技术相比，本发明的消焰防爆安全阀，通过在阀体内设置了装有抑爆剂的储粉囊，使其同时具有自动排气、抑制爆炸和消除爆炸火焰的功能，防爆安全性能好，可以对压力缓慢增长和迅速增长做出不同反应，不发生爆炸情况下可反复使用，并能够长时间稳定运行。
附图说明
图1是本发明消焰防爆安全阀的结构示意图；
图2是本发明消焰防爆安全阀的爆破状态示意图；
图3是本发明消焰防爆安全阀的储粉囊打开状态示意图；
图4是本发明消焰防爆安全阀的储粉囊折叠状态示意图；
图5是本发明消焰防爆安全阀的阀座结构主视图；
图6是本发明消焰防爆安全阀的阀座结构俯视图；
图7是本发明消焰防爆安全阀的弹簧座结构主视图；
图8是爆炸系统示意图；
图9是不同测点的压力变化图；
图10是距爆炸腔401cm处火焰信号对照图：(a)未设置气球，(b)设置气球。
图中，1、阀体，2、阀盖，3、阀座，4、储粉囊，401、第一破裂层，402、第二破裂层，403、抑爆剂，5、爆破片，6、压杆，7、弹簧座，701、中间孔，702、透气孔道，8、弹簧，9、排气孔，10、密封圈，11、泄压孔，12、条形凹槽，13、爆炸腔，14、泄爆管，15、聚氯乙烯膜，16、火焰传感器，17、压力传感器，18、气球。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种消焰防爆安全阀，包括阀体1、阀盖2和阀座3，所述阀体1内设置有空腔，所述阀盖2设置在阀体1的顶部，所述阀座3设置在阀体1空腔的下部，所述阀体1空腔内还设置有储粉囊4、爆破片5、压杆6、弹簧座7和弹簧8。
如图3所示，所述储粉囊4包括第一破裂层401和第二破裂层402，所述第一破裂层401的表面积小于所述第二破裂层402，且第一破裂层401的材料强度小于第二破裂层402，第一破裂层401和第二破裂层402形成一个封闭的半椭圆形囊腔，所述囊腔中储存有粉体抑爆剂403，抑爆剂403种类可根据压力容器内容物确定，一般情况下采用磷酸二氢铵。
所述储粉囊4设置在阀体1空腔的顶部，第一破裂层401设置在远离阀盖2的一侧，主要起承托抑爆剂403的作用，第二破裂层402呈Z字形折叠，存储于阀盖2下方，第一破裂层401与第二破裂层402的结合处固定在阀体1空腔内侧面上。
如图1、图2所示，所述爆破片5设置在储粉囊4和阀座3之间，爆破片5可根据使用条件不同选择不同规格、不同爆破压力。所述阀体1空腔内阀盖2、储粉囊4、爆破片5之间空隙均为真空状态。
所述压杆6竖向设置在阀座3的顶部并位于爆破片5的下方，所述弹簧座7设置在所述阀座3的上方并与压杆6相连接，所述弹簧8套装在压杆6上并位于弹簧座7和阀座3之间，所述弹簧座7与阀座3之间的阀体1上设置有排气孔9。
如图5和图6所示，所述阀座3中间设置有泄压孔11，所述泄压孔11呈圆台状，进气口直径小于出气口直径，在所述阀座3上设置有以泄压孔11为中心均匀分布的若干条形凹槽12。
如图7所示，所述弹簧座7为十字梁交叉支撑结构，能保证有足够强度支撑弹簧8的前提下，以中间孔701为中心设有间隔90度的四个透气孔道702，有利于发生爆炸时气流流过，冲开爆破片5。中间孔701的孔径与压杆6的外径相适配。
安全阀处于关闭状态时，压杆6底端压在泄压孔11上，起到密封作用，压杆6顶端穿过弹簧座7的中间孔701，当承压容器压力缓慢增大至规定值时顶起压杆6，气体由阀座3上泄压孔11进入弹簧座7与阀座3之间，从排气孔9泄放压力。
压力容器发生爆炸后，由于冲击波和爆炸气体膨胀，冲击波和膨胀气体会击破储粉囊4的第一破裂层401，之后随着压力增大推开阀盖2，将储粉囊4完全撑开直至第二破裂层402破裂。爆炸冲击波冲破爆破片5后，第一破裂层401材料立马破裂，冲击波和火焰进入第一破裂层401和第二破裂层402之间空间，火焰与抑爆剂403混合，熄灭火焰，同时由于阀盖2的存在，冲击波致使第一破裂层401和第二破裂层402两层破裂存在一定时间差，增加火焰与抑爆剂403接触时间，提高火焰熄灭几率。储粉囊4中抑爆剂403配置过量，冲击波冲击到第二破裂层402时，要想推动第二破裂层402展开，就必须顶开阀盖2，给第二破裂层402完全展开提供足够空间，此时由于阀盖2与阀体1为螺纹连接，有一定强度，冲击波受到一定阻挡，会有一部分冲击波反弹，反弹冲击波会携带大量抑爆剂403迎着火焰行进方向前进(与火焰传播方向相反)，会进入压力容器，熄灭压力容器内部火焰。
为了验证储粉囊结构抑制爆炸与熄灭火焰效果，设计了一个爆炸系统，如图8所示，模拟实验在长直管道中进行，管道左侧为爆炸腔13，右侧为泄爆管14，两者接触面使用聚氯乙烯膜15分隔。沿管道阵列布置火焰传感器16与压力传感器17，检测火焰与压力变化情况，1#压力传感器位于爆炸腔13内部；使用内部添加20g抑爆剂、充满气的气球18模拟储粉囊打开状态，验证储粉囊结构抑制爆炸与熄灭火焰效果。气球设置在测点1与测点2之间、距爆炸腔右侧50cm处。
图9为添加气球与未添加气球时压力随测点位置变化，从图中可以清楚的看出，在添加了气球后，所有测点压力均有大幅下降，爆炸腔内压力也有所下降。
图10为距爆炸腔右侧401cm处火焰信号，由图中可以看出，添加气球后，距爆炸腔401cm处已经完全检测不到火焰信号，可以认为火焰完全熄灭。

Claims (5)

1.一种消焰防爆安全阀，包括阀体（1）、阀盖（2）和阀座（3），所述阀体（1）内设置有空腔，所述阀盖（2）设置在阀体（1）的顶部，所述阀座（3）设置在阀体（1）空腔的下部，其特征在于，
所述阀体（1）空腔内还设置有储粉囊（4）、爆破片（5）、压杆（6）、弹簧座（7）和弹簧（8），所述储粉囊（4）设置在阀体（1）空腔的顶部并呈Z字形折叠，储粉囊（4）中储存有粉体抑爆剂（403），所述爆破片（5）设置在储粉囊（4）和阀座（3）之间，所述压杆（6）竖向设置在阀座（3）的顶部并位于爆破片（5）的下方，所述弹簧座（7）设置在所述阀座（3）的上方并与压杆（6）相连接，所述弹簧（8）套装在压杆（6）上并位于弹簧座（7）和阀座（3）之间，所述弹簧座（7）与阀座（3）之间的阀体（1）上设置有排气孔（9）；所述储粉囊（4）包括第一破裂层（401）和第二破裂层（402），所述第一破裂层（401）的表面积小于所述第二破裂层（402），且第一破裂层（401）的材料强度小于第二破裂层（402），第一破裂层（401）和第二破裂层（402）形成一个封闭的半椭圆形囊腔，所述抑爆剂（403）储存在囊腔中。
2.根据权利要求1所述的一种消焰防爆安全阀，其特征在于，所述阀座（3）中间设置有泄压孔（11），所述泄压孔（11）呈圆台状，进气口直径小于出气口直径，在所述阀座（3）上设置有以泄压孔（11）为中心均匀分布的若干条形凹槽（12）。
3.根据权利要求1所述的一种消焰防爆安全阀，其特征在于，所述弹簧座（7）为十字梁交叉支撑结构，在所述弹簧座（7）上以中间孔（701）为中心间隔90度设置有四个透气孔道（702）。
4.根据权利要求1所述的一种消焰防爆安全阀，其特征在于，所述阀盖（2）、储粉囊（4）、爆破片（5）之间空隙均为真空状态。
5.根据权利要求1所述的一种消焰防爆安全阀，其特征在于，所述阀体（1）与阀盖（2）采用螺纹连接，阀体（1）与阀盖（2）的连接处设有密封圈（10）。
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