CN110836285B - 一种安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于工业阀门技术领域。本发明公开了一种安全阀，包括主阀体、主阀芯、主阀控制杆和转轴；主阀控制杆和转轴平行设置并且均与主阀体连接，其中，主阀控制杆可以进行轴向相对移动并且设有卡槽，主阀芯套设在转轴上并且设有遮盖和导轨，导轨沿导向套的外表面轴向螺旋设置并且穿过卡槽，通过导轨和卡槽的连接，使主阀芯随主阀控制杆的轴向移动进行绕转轴的旋转，从而带动遮盖沿水平方向对进油口和出油口之间的主通道进行启闭控制。本发明的安全阀，不仅可以避免主阀芯因同心度产生的卡顿，保证溢流动作的顺利进行，而且可以提高对密封面的保护和降低启闭冲击，提高整个安全阀的使用寿命和工作稳定性。

Description

一种安全阀

技术领域

本发明属于工业阀门技术领域，具体涉及一种安全阀。

背景技术

先导式安全阀，是受压设备、容器或管路上的最佳超压保护装置，主要用于石油、化工、电力、冶金等领域中。然而，在安全阀的加工装配过程中，会由于种种原因导致其后续的实际使用性能受到影响。

目前，在常规先导式安全阀中都是通过位于同一轴线上主阀芯和主阀座之间的相对轴向移动，实现安全阀的启闭动作。但是，在加工和装配过程中，由于误差的累计，有时会使得主阀芯和主阀座的同心度发生偏差，造成主阀活动不灵敏，进而导致安全阀不能在额定压力下顺利开启。此外，主阀芯在开启时，主阀芯的密封面上会附着有杂质，而在关闭时杂质的存在会导致主阀芯的密封性不好，并且对主阀芯和主阀座的密封面造成损伤，而且主阀芯在启闭时会与主阀座的密封面发生冲击碰撞，导致主阀芯和主阀座的密封面进一步受到损坏而影响使用寿命。另外，传统的先导式安全阀在工作时，主阀的开闭动作通常比较迅猛，从而产生很大的压力冲击，这种压力冲击会给所在的系统带来很大负担，造成系统的损失，影响系统的使用寿命。

发明内容

为了解决上述现有先导式安全阀存在的问题，本发明提出了一种全新结构形式的安全阀。该安全阀包括主阀体、主阀芯、主阀控制杆、转轴和先导阀；其中，所述先导阀插装固定在所述主阀体上，并且所述主阀体上设有进油口、出油口、控制孔、第一油孔、第二油孔和第三油孔；

所述先导阀设有先导油口、控制油口、回油口和先导阀芯；所述先导阀芯，用于控制所述先导油口与所述控制油口之间连通时，所述控制油口与所述回油口之间的关闭，以及所述先导油口与所述控制油口之间关闭时，所述控制油口与所述回油口之间的连通；

所述第一油孔连通所述进油口和所述先导油口，所述第二油孔连通所述控制油口和所述控制孔，所述第三油孔连通所述回油口和所述出油口；所述控制孔与所述进油口连通，所述控制孔的孔壁设有贯穿壁厚的滑动槽，所述滑动槽沿所述控制孔的轴向设置并且连通所述控制孔和所述出油口；

所述主阀控制杆位于所述控制孔中，并且可以进行轴向相对移动；所述主阀控制杆的伸出端伸至所述进油口中，并且与其所穿过主阀体的部分形成滑动密封，所述主阀控制杆的中间位置设有卡槽并且位于所述滑动槽中；所述转轴与所述主阀体固定连接并且与所述控制孔保持平行；

所述主阀芯包括导向套和遮盖；所述遮盖与所述导向套固定连接，所述遮盖可以对所述进油口和所述出油口之间的主通道进行水平方向的遮盖和开启；所述导向套套设在所述转轴上并且可以沿绕所述转轴进行转动，所述导向套的外表面设有导轨，所述导轨沿所述导向套的轴向螺旋设置并且与所述卡槽穿设连接。

优选的，所述先导阀芯，包括先导控制杆和旋转阀芯；所述先导控制杆沿轴向贯穿所述旋转阀芯，并且所述先导控制杆进行轴向移动时，所述旋转阀芯绕所述先导控制杆进行圆周方向转动；所述旋转阀芯的外表面设有沿轴向依次连通的第一沟槽、环形槽和第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽均沿轴向布设并且两者沿圆周方向交错布设；所述第一沟槽与所述先导油口的通断关系与所述第二沟槽与所述回油口的通断关系保持相反。

进一步优选的，所述旋转阀芯的一端设有内旋转槽，所述先导控制杆上设有凸台，所述凸台位于所述旋转槽内并且可以沿所述旋转槽进行往返滑动，形成所述旋转阀芯与所述先导控制杆之间沿轴向的相对移动和沿圆周方向的相对转动。

进一步优选的，所述先导阀，还包括先导阀体和先导弹簧；所述先导阀体与所述主阀体连接，所述先导弹簧位于所述先导阀体中；所述先导控制杆沿轴向贯穿所述旋转阀芯后，一端位于先导油口区域，另一端伸至所述先导阀体中与所述先导弹簧接触；所述先导控制杆与所述先导阀体之间设有沿轴向的导向平键。

进一步优选的，所述先导阀，还包括先导阀套；所述先导阀套与所述先导阀体连接，并且套设在所述旋转阀芯上，所述先导油口、所述控制油口和所述回油口位于所述先导阀套上。

进一步优选的，所述先导阀体上设有调节螺钉；所述调节螺钉与所述先导阀体采用螺纹连接，并且一端伸至所述先导阀体内部与所述先导弹簧接触。

优选的，该安全阀还设有控制弹簧；所述控制弹簧位于所述控制孔中，并且与所述主阀控制杆接触，将所述主阀控制杆的伸出端压出至所述进油口。

优选的，该安全阀还设有压紧弹簧；所述压紧弹簧套设在所述转轴上，并且对所述主阀芯产生压紧力，将所述遮盖与所述主通道保持贴平接触。

优选的，所述主阀体采用分体式结构，包括设有进油口和出油口的第一阀体，以及用于安装所述先导阀的第二阀体。

进一步优选的，所述控制孔位于所述第二阀体中。

相较于现有安全阀，采用本发明的安全阀进行系统中工作介质的溢流操作时，具有以下有益技术效果：

1、在本发明中，通过采用由主控制阀杆的轴向运动而带动主阀芯进行水平方向的旋转，从而利用主阀芯在往返旋转过程中，实现对进油口与出油口之间主通道沿水平方向的逐渐遮盖关闭和开启，进而获得对进油口和出油口之间油路的通断控制目的，改变了在现有安全阀中，通过主阀芯与主阀座之间轴向相对移动，而形成进油口与出油口之间的启闭控制形式。这样，不仅可以避免由于加工或装配误差，导致主阀芯和主阀座的同心度发生偏差而造成主阀动作卡顿的问题，从而保证安全阀的顺利开启和关闭，而且可以避免主阀芯与主阀座之间沿轴向开启和关闭时所产生的冲击碰撞，从而实现对主阀芯的保护，提高整个安全阀的使用寿命。同时，主阀芯在水平转动过程中逐渐对主通道进行开启关闭，从而避免了现有安全阀迅猛开启时对系统造成的压力冲击，提升了对系统的稳定性。此外，通过主阀芯水平方向的往返旋转，可以将主通道开启时附着在密封面上的杂质，在关闭的反向旋转过程中被刮掉，从而避免了关闭时杂质被压在密封面之间而造成密封面损伤的问题，进而保证主阀芯对主通道的密封效果，提高整个安全阀的工作可靠性。另外，通过主阀芯沿水平方向往复转动完成对主阀的启闭控制，可以大大减低了对阀体的轴向尺寸要求，减小整个安全阀的轴向尺寸，从而提高整个安全的结构紧凑性。

2、在本发明中，通过将先导阀中的先导阀芯设计为由先导控制杆和旋转阀芯组成的形式，并且在旋转阀芯的外表面设有依次沿轴向连通的第一沟槽、环形槽和第二沟槽，当先导控制杆进行轴向移动时，可以带动旋转阀芯绕先导控制杆进行圆周方向的转动，从而对第一沟槽与先导油口的通断关系以及第二沟槽与回油口的通断关系进行调整控制。这样，通过旋转阀芯绕先导控制杆转动实现不同油路之间的通断切换操作，不仅避免了常规先导阀进行油路切换控制时，阀芯与阀座之间的冲击碰撞，从而实现对先导阀中零部件的保护，提高了先导阀的使用寿命和使用性能，而且可以大大减少对先导阀轴向尺寸的要求，从而提高先导阀的结构紧凑性。

附图说明

图1为本实施例中安全阀关闭状态的剖面结构示意图；

图2为本实施例中安全阀开启状态的剖面结构示意图；

图3为本实施例中先导阀与主阀体连接的局部剖面结构示意图；

图4为本实施例中主阀芯的外形结构示意图；

图5为本实施例中主阀控制杆的外形结构示意图；

图6为本实施例中旋转阀芯的外形结构示意图；

图7为本实施例中旋转阀芯的剖面结构示意图；

图8为本实施例中先导控制杆的外形结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。

结合图1至图3所示，本实施例的安全阀，包括主阀体1、主阀芯2、主阀控制杆3、转轴4和先导阀5。其中，先导阀5插装固定在主阀体1上，并且主阀体1上设有进油口11、出油口12、控制孔13、第一油孔14、第二油孔15和第三油孔16。

先导阀5设有先导油口51、控制油口52、回油口53和先导阀芯54。先导阀芯54，用于控制先导油口51与控制油口52之间连通时，控制油口52与回油口53之间的关闭，以及控制先导油口51与控制油口52之间关闭时，控制油口52与回油口53之间的连通，从而使控制油口52与先导油口51或回油口53形成择一的连通关系。

第一油孔14连通进油口11和先导油口51，第二油孔15连通控制油口52和控制孔13，第三油孔16连通回油口53和出油口12。与此同时，控制孔13与进油口11连通，控制孔13的孔壁设有贯穿壁厚的滑动槽17，滑动槽17沿控制孔13的轴向设置并且连通控制孔13和出油口12。

主阀控制杆3位于控制孔13中，并且可以进行轴向相对移动。主阀控制杆3的下端作为伸出端伸至进油口11中，并且与其所穿过主阀体1的接触部分形成滑动密封。同时，主阀控制杆3的中间位置设有卡槽并且位于滑动槽17中。转轴4与主阀体1固定连接并且与控制孔13保持平行。

结合图4所示，主阀芯2包括导向套21和遮盖22。遮盖22与导向套21固定连接，导向套21套设在转轴4上并且可以带动遮盖22沿绕转轴4进行转动，使遮盖22可以对进油口11和出油口12之间的主通道18进行水平方向的遮盖和开启，从而控制进油口11和出油口12之间的通断。导向套21的外表面设有导轨23，导轨23沿导向套21的轴向螺旋设置并且与卡槽穿设连接。

结合图5所示，在本实施例中，在主阀控制杆3的轴线方向中间位置设有两个凸起31，并且两个凸起31沿轴向间隔设置，从而由两个凸起31之间的间隙形成卡槽，用于穿设导轨。与此同时，两个凸起的直径尺寸略小于滑动槽的宽度，使两个凸起可以在滑动槽内进行稳定的轴向移动，而不产生沿圆周方向的转动。

这样，当主阀控制杆在控制孔内进行往返移动，带动卡槽移动时，卡槽沿导轨产生相对移动，由于滑动槽对凸起沿圆周方向的阻挡作用，使得主阀芯随主阀控制杆的移动产生绕转轴的转动，从而带动遮盖进行转动，实现对主通道的遮盖和开启，进而控制进油口和出油口之间油路的通断。

结合图3、图6至图8所示，本实施例的先导阀芯54，包括先导控制杆541和旋转阀芯542。先导控制杆541沿轴向贯穿旋转阀芯542，并且先导控制杆541进行轴向移动时，可以带动旋转阀芯542绕先导控制杆541进行圆周方向的转动。

与此同时，在旋转阀芯542的外表面设有依次沿轴向连通的第一沟槽5421、环形槽5422和第二沟槽5423。其中，第一沟槽5421和第二沟槽5423均沿轴向布设并且两者沿圆周方向交错布设，使第一沟槽5421与先导油口51的通断关系和第二沟槽5423与回油口53的通断关系保持相反。

这样，当旋转阀芯542绕先导控制杆541转动至第一沟槽5421与先导油口51连通时，第二沟槽5423与回油口53形成断开状态，反之，当旋转阀芯542绕先导控制杆541转动至第二沟槽5423与回油口53连通时，第一沟槽5421与先导油口51形成断开状态，从而实现控制油口52与先导油口51或回油口53的择一连通关系。同样，在其他实施例中，也可以采用其他方式实现控制油口与先导油口或回油口的择一连通关系，例如采用沿轴向往返移动的换向滑阀结构形式。

优选的，结合图3、图6至图8所示，在本实施例中，旋转阀芯542的一端设有内旋转槽5424，先导控制杆541的外表面上设有凸台5411。其中，先导控制杆541贯穿旋转阀芯542时，凸台5411位于内旋转槽5424内，并且先导控制杆541进行轴向往返移动时，凸台5411沿内旋转槽5424进行往返滑动，从而在旋转阀芯542与先导控制杆541之间进行轴向相对移动的过程中，同时形成圆周方向的相对转动。

进一步，结合图3所示，本实施例中的先导阀5，还包括先导阀体55和先导弹簧56。先导阀体55与主阀体1通过螺纹连接，先导弹簧56位于先导阀体55中。先导控制杆541沿轴向贯穿旋转阀芯542后，一端伸至先导油口51所在区域，另一端则伸至先导阀体55中与先导弹簧56通过一个弹簧座接触，从而使先导控制杆在油液和弹簧的共同作用下，进行轴向的往复移动。

与此同时，结合图3和图8所示，在先导控制杆541与先导阀体55接触的区域设有一个沿轴向的导向平键57，通过在先导控制杆541与先导阀体55上同时设置对应的轴向键槽5412，从而完成对导向平键57的安装。这样，先导控制杆在进行轴向移动时，在导向平键的轴向导向作用下，只能进行轴向的直线移动，从而使旋转阀芯形成圆周方向的转动。

结合图1至图3所示，在本实施的先导阀5中，还设有一个先导阀套58。先导阀套58与先导阀体56通过螺纹连接，并且套设在旋转阀芯542上，同时先导油口51、控制油口52和回油口53均开设在先导阀套58上。这样，可以提高对先导油口、控制油口和回油口三者位置关系的精准加工，保证旋转阀芯在先导阀套内进行转动时，对先导油口、控制油口和回油口三者之间连通关系的精准控制，提高整个先导阀的动作精准度。

此外，结合图1至图3所示，在先导阀体55上还设有一个调节螺钉59。调节螺钉59通过一个阀座与先导阀体55形成螺纹连接，并且一端伸至先导阀体55内与先导弹簧56接触。这样，通过对调节螺钉进行调节，就可以对先导弹簧的压紧力进行调整，从而控制先导阀芯的动作。

结合图1和图2所示，本实施例中的安全阀，还设有一个控制弹簧6。控制弹簧6位于控制孔13中，并且一端与控制孔13的顶部接触，另一端与主阀控制杆3的上端接触，从而将主阀控制杆3的伸出端压出至进油口11区域。这样，在自然状态下，可以使主阀控制杆3的伸出端始终位于进油口区域，从而将主阀控制杆3上的卡槽至于滑动槽17中的最低位置，使主阀芯2中的遮盖22对主通道18形成常态下的遮盖关闭。

结合图1和图2所示，本实施例中的安全阀，还设有一个压紧弹簧7。压紧弹簧7套设在转轴4上，并且上端与转轴接触，下端与主阀芯接触。此时，压紧弹簧可以对主阀芯产生一个向下的压紧力，使遮盖的下表面与主通道的上表面始终保持贴平接触，提高主阀芯的静态密封效果。

此外，结合图1和图2所示，在本实施中，主阀体1采用分体式结构，包括设有进油口11和出油口12的第一阀体1a，以及用于安装先导阀5和开设控制孔13的第二阀体1b，并且第一阀体1a和第二阀体1b通过螺栓连接。这样，不仅便于对主阀体中各个油口、油孔和控制孔的加工，而且便于后续对各个零部件的快速装配，提高整个安全阀的加工装配效率。

结合图1至图8所示，采用本实施例的安全阀时，系统内部的工作介质由进油口进入该安全阀，具体工作原理如下：

当系统压力低于先导阀5的开启压力时，即工作介质低于由先导弹簧56调定的对应压力时，工作介质经过进油口11和第一油孔14流至先导阀5的先导油口51后，先导控制杆541在先导弹簧56的作用力下保持常态，第一沟槽5421与先导油口51保持连通状态，工作介质则由先导油口51再依次经过第一沟槽5421、环形槽5422、控制油口52和第二油孔15后流至控制孔13中，并且对主阀控制杆3的上端产生作用力。此时，主控制阀杆3上下两端的受到相同大小的工作介质作用力，主控制阀杆3在控制弹簧6的作用力下保持在常态位置不动，这样主阀芯2也保持在常态位置，使遮盖22保持对主通道18的遮盖关闭。

当系统介质压力升高并超过先导阀5的开启压力时，即超过由先导弹簧56调定的对应压力时，工作介质经过进油口11和第一油孔14流至先导阀5的先导油口51后，对先导控制杆541产生克服先导弹簧56的作用力，从而推动先动控制杆541进行轴向移动，进而带动旋转阀芯542进行转动，使第二沟槽5423与回油口53连通，这样，控制孔13中的工作介质依次通过第二油孔15、控制油口52、环形槽5422、第二沟槽5423、回油口53和第三油孔16后流至出油口12处。此时，主控制阀杆3下端受到的介质作用力大于其上端受到的介质作用力和弹簧力，主控制阀杆3在进油口处介质作用力下进行向上移动，通过卡槽和导轨的配合使主阀芯2绕转轴4进行转动，从而遮盖22沿水平方向逐渐脱离对主通道18的遮盖，使主通道18逐渐开启，将进油口11与出油口12通过主通道18连通，实现该安全阀对系统中工作介质的溢流操作。

当系统介质压力下降后，先动控制杆541在先导弹簧56的作用力下反向移动复位，使第一沟槽5421与先导油口51重新连通，使第二沟槽5423与回油口53重新断开，从而使主控制阀杆3的上端介质作用力增加，进而向下移动并带动主阀芯2绕转轴4反向转动，使遮盖22沿水平方向重新对主通道18进行遮盖关闭，切断进油口11与出油口12之间的连通，停止该安全阀对系统中工作介质的溢流操作。

Claims (10)

1.一种安全阀，其特征在于，包括主阀体、主阀芯、主阀控制杆、转轴和先导阀；其中，所述先导阀插装固定在所述主阀体上，并且所述主阀体上设有进油口、出油口、控制孔、第一油孔、第二油孔和第三油孔；

所述先导阀设有先导油口、控制油口、回油口和先导阀芯；所述先导阀芯，用于控制所述先导油口与所述控制油口之间连通时，所述控制油口与所述回油口之间的关闭，以及所述先导油口与所述控制油口之间关闭时，所述控制油口与所述回油口之间的连通；

所述第一油孔连通所述进油口和所述先导油口，所述第二油孔连通所述控制油口和所述控制孔，所述第三油孔连通所述回油口和所述出油口；所述控制孔与所述进油口连通，所述控制孔的孔壁设有贯穿壁厚的滑动槽，所述滑动槽沿所述控制孔的轴向设置并且连通所述控制孔和所述出油口；

所述主阀控制杆位于所述控制孔中，并且可以进行轴向相对移动；所述主阀控制杆的伸出端伸至所述进油口中，并且与其所穿过主阀体的部分形成滑动密封，所述主阀控制杆的中间位置设有卡槽并且位于所述滑动槽中；所述转轴与所述主阀体固定连接并且与所述控制孔保持平行；

所述主阀芯包括导向套和遮盖；所述遮盖与所述导向套固定连接，所述遮盖可以对所述进油口和所述出油口之间的主通道进行水平方向的遮盖和开启；所述导向套套设在所述转轴上并且可以绕所述转轴进行转动，所述导向套的外表面设有导轨，所述导轨沿所述导向套的轴向螺旋设置并且与所述卡槽穿设连接。

2.根据权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述先导阀芯，包括先导控制杆和旋转阀芯；所述先导控制杆沿轴向贯穿所述旋转阀芯，并且所述先导控制杆进行轴向移动时，所述旋转阀芯绕所述先导控制杆进行圆周方向转动；所述旋转阀芯的外表面设有沿轴向依次连通的第一沟槽、环形槽和第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽均沿轴向布设并且两者沿圆周方向交错布设；所述第一沟槽与所述先导油口的通断关系与所述第二沟槽与所述回油口的通断关系保持相反。

3.根据权利要求2所述的安全阀，其特征在于，所述旋转阀芯的一端设有内旋转槽，所述先导控制杆上设有凸台，所述凸台位于所述旋转槽内并且可以沿所述旋转槽进行往返滑动，形成所述旋转阀芯与所述先导控制杆之间沿轴向的相对移动和沿圆周方向的相对转动。

4.根据权利要求2所述的安全阀，其特征在于，所述先导阀，还包括先导阀体和先导弹簧；所述先导阀体与所述主阀体连接，所述先导弹簧位于所述先导阀体中；所述先导控制杆沿轴向贯穿所述旋转阀芯后，一端位于先导油口区域，另一端伸至所述先导阀体中与所述先导弹簧接触；所述先导控制杆与所述先导阀体之间设有沿轴向的导向平键。

5.根据权利要求4所述的安全阀，其特征在于，所述先导阀，还包括先导阀套；所述先导阀套与所述先导阀体连接，并且套设在所述旋转阀芯上，所述先导油口、所述控制油口和所述回油口位于所述先导阀套上。

6.根据权利要求4所述的安全阀，其特征在于，所述先导阀体上设有调节螺钉；所述调节螺钉与所述先导阀体采用螺纹连接，并且一端伸至所述先导阀体内部与所述先导弹簧接触。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的安全阀，其特征在于，该安全阀还设有控制弹簧；所述控制弹簧位于所述控制孔中，并且与所述主阀控制杆接触，将所述主阀控制杆的伸出端压出至所述进油口。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的安全阀，其特征在于，该安全阀还设有压紧弹簧；所述压紧弹簧套设在所述转轴上，并且对所述主阀芯产生压紧力，将所述遮盖与所述主通道保持贴平接触。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的安全阀，其特征在于，所述主阀体采用分体式结构，包括设有进油口和出油口的第一阀体，以及用于安装所述先导阀的第二阀体。

10.根据权利要求9所述的安全阀，其特征在于，所述控制孔位于所述第二阀体中。