CN111637262A - 一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，属于阀门技术领域。该平衡缓冲腔包括活塞和密闭阀腔；所述活塞包括阀杆和阀头；所述密闭阀腔由所述阀头的上表面与密封挡圈共同围合形成；所述密封挡圈密封于所述重置安全阀的三通阀体的内腔；所述阀头的上表面至少具有一个通孔。本发明提供的平衡缓冲腔，可以使重置安全阀的压力等级提高到56‑70Mpa。

Description

一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔

技术领域

本发明属于阀门技术领域，尤其涉及一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔。

背景技术

快速开启的重置安全阀通常用于遇到超过系统运行或设计极限的急性或瞬态压力峰值的系统中。根据应用情况，这种阀门遇到超压的情况可能只有有限的几次，或者反复出现。当遇到超压情况时，要求重置安全阀能快速开启以阻止系统故障。此外，随着系统操作压力的增加，作用在阀件上的压力也会随之增加，这可能会导致密封完整性的丧失而损害阀门的功能。

专利号为ZL201610828401的发明专利，公开了一种弹簧式重置安全阀，在该专利中使用复位弹簧来实现阀门安全开启功能。该专利很好的解决了流体压力在35Mpa以下时重置安全阀上的应用。但是，对于超过35Mpa的高压系统，这种单一的活塞结构就会造成阀门意外开启，影响阀门的正常功能或造成故障，从而损害系统的完整性和安全性。

承受系统压力的液压阀活塞或者阀件只有在超压引起的泄压过程中会承受上述提到的快速增加或减小的力。然而，重置安全阀不仅需要在泄压过程中能正常工作，在正常的系统运转过程中也不能泄漏，这一点至关重要。典型的重置安全阀将弹性材料制成的密封件安装在阀门部件之间的接口处，以防止流体泄漏。由于密封破裂或其他故障而导致的阀门完整性损失会损害系统的完整性和安全性。

如专利号为ZL201610828401的发明专利所示，为减少阀腔中液体的泄漏。该专利中的当活塞接近其行程极限时，利用橡胶减震套进行缓冲，将泄压口开口构件/活塞的初始快速运动速度衰减，同时将活塞运动中的反弹力减至最小。

另外，专利号为ZL201610828401的发明专利是利用螺纹将法兰活塞旋转到位以接合密封(注意，安装人员可以将螺母从阀体上拆下并露出阀件密封件)。如果法兰活塞的接合面损坏或不符合与密封面配合所需的规范，则可能发生密封故障，并可能损坏阀门构件。还要注意，安装人员使用的扭矩可能会过度压缩并损坏密封件，也会导致故障。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供了一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，可以在高压环境下工作，密封更好，寿命更长，维护更便捷，可广泛应用于高于35Mpa的高压压力系统中，用于提升安全性能，维护系统整体稳定。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，所述平衡缓冲腔包括活塞和密闭阀腔；所述活塞包括阀杆和阀头；所述密闭阀腔由所述阀头的上表面与密封挡圈共同围合形成；所述密封挡圈密封于所述重置安全阀的三通阀体的内腔；所述阀头的上表面至少具有一个通孔。

优选地，所述密封挡圈的顶部设置有第一凸台；所述重置安全阀的阀盖的下表面设置有与所述第一凸台相匹配的第一沉孔；所述第一凸台与所述第一沉孔密封连接。

优选地，所述密封挡圈外表面设置有第二凸台；所述重置安全阀的三通阀体的内腔设置有与所述第二凸台相匹配的第二沉孔；所述第二凸台与所述第二沉孔密封连接。

优选地，所述平衡缓冲腔用于压力等级为56-70Mpa的重置安全阀。

本发明相比与现有技术，具有以下的有益效果：

1.本发明内置在阀体内的一套活塞平衡缓冲腔及其密封挡圈结构，使高压流体封闭在特殊高强度材质制造的密闭腔内，从而实现了，在阀的整体质量仅增加25％的情况下阀的耐压等级提高了2倍。在安全请保证的前提下，使重置安全阀的最高安全压力等级提高的到了70Mpa(10000psi)。但阀的壳体并不承受高压。阀件移动至与密封结合，关闭阀门流体通道，阀件移动，与密封脱离，打开阀门流体通道。密封挡圈由阀盖固定在三通阀体内，并为密封提供充足的动力，使重置安全阀可以在高压环境下工作，密封更好，寿命更长，维护更便捷。

2.通过活塞平衡腔，不需要利用阀杆衬套或阀盖的其他部件的表面来限定，使阀的整体耐压值提高了1-1.5倍，将部件接口处的流体泄漏最小化；提高阀的密封功能、耐久性，以及可维护性，将来自加压腔的流体泄漏降至最低；通过活塞平衡腔使重置安全阀能承受正常的系统工作压力：(56-70Mpa)8000-10000psi。

附图说明

图1为本发明安装于重置安全阀的结构示意图；

图2为本发明凸台与凹孔密封连接的放大图；

图3为本发明在流体压力作用下活塞开启状态图；

附图标记：1.阀帽，2.阀盖，21.第一紧固件，22.阀盖通孔，3.三通阀体，31.第二流道，32.排出端，33.排出口，34.第一螺纹槽，35.第二螺纹槽，4.底座，41.第一流道，42.第一流道入口，43.第一流道出口，44.第三凸台，45.第二紧固件，46.底座通孔，47.法兰，5.活塞，51.阀杆，52.阀头，53.通孔，6.密闭阀腔，7.密封挡圈,71.第一凸台，72.第二凸台。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明提供的一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，做清楚详细的描述。

如图1所示，一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，所述平衡缓冲腔包括活塞5和密闭阀腔6；所述活塞5包括阀杆51和阀头52；所述密闭阀腔6由所述阀头52的上表面与密封挡圈7共同围合形成；所述密封挡圈7密封于所述重置安全阀的三通阀体3的内腔；所述阀头52的上表面至少具有一个通孔53。

如图2所示，在本发明中，所述密封挡圈7的顶部设置有第一凸台71；所述重置安全阀的阀盖的下表面设置有与所述第一凸台71相匹配的第一沉孔；所述第一凸台71与所述第一沉孔密封连接。

如图所示，在本发明中，所述密封挡圈7外表面设置有第二凸台72；所述重置安全阀的三通阀体3的内腔设置有与所述第二凸台72相匹配的第二沉孔；所述第二凸台72与所述第二沉孔密封连接。

在本发明中，所述平衡缓冲腔用于压力等级为56-70Mpa的重置安全阀。

为详细的描述本发明提供的一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔的结构及工作原理，现结合附图对平衡缓冲腔和重置安全阀之间的位置连接关系及工作原理做详细的说明。

如图1所示，重置安全阀包括用螺栓或螺柱及其他方式固定在三通阀体3上的底座4，位于三通阀体3中的活塞5，用螺栓或螺柱及其他方式固定在三通阀体3上的阀盖2和用螺栓或螺柱及其他方式固定在阀盖2上的阀帽1。阀帽1通过螺栓或螺柱及其他紧固件连接方式穿过阀盖通孔22与第一螺纹槽34螺纹连接。

在本发明中，通过紧固件连接到三通阀体3的阀盖2承受第二流道31和密封阀腔6中流体压力产生的向上力，而不是阀帽1承受流体的压力。因此，根据力学规范及设计要求，阀盖2在尺寸和附件配置方面可以有所改变。密封阀腔6是由阀盖的下表面与密封挡圈7及活塞阀头52上表面共同围合形成。密封挡圈7与三通阀体3的内腔相密封。

在本发明中，阀盖2由8个螺栓固定在三通阀体3上。另一种紧固件设计是螺柱拧入三通阀体3，拆卸时只需拆卸螺母即可。此外，在本发明中阀盖2的使用使得能够更好地接近位于三通阀体3中的密封。在本发明的另一个优点是阀帽1总成与阀盖2相连而非连接至三通阀体3，如此以来，流体产生的压力作用于阀盖2而非作用于阀帽1，保证了阀帽1组件的安全性。

在本发明中，底座4具有第一流道41，用于接收流体的第一流道入口42，与三通阀体3相连的第一流道出口出口43和法兰47。法兰47的上表面与三通阀体3的下表面相连接。一个或多个底座通孔46以直角的角度穿过法兰47至法兰47上表面，用于螺栓、螺柱或其他紧固件的固定。螺栓穿过底座通孔46并连接至三通阀体3上的第二螺纹凹槽35，如此，底座4便紧固在三通阀体3上，从而使法兰密封件与法兰47的上表面和三通阀体3的下表面接合密封。

在本发明中，三通阀体3具有第二流道31，第二流道31的下部具有第三沉孔与底座4的第一流道出口43，排出端32以及排出口33相配合。在底座4的第一流道出口43处设计有第三凸台44，该第三凸台44与第三沉孔密封连接，以使活塞5的阀头52外侧紧密接合。三通阀体3中的活塞5可以在两个位置移动，如图1和3所示，第一位置为阀门关闭位置，即图1中活塞5的阀头52所处的位置，阀头52与第三凸台44及第三沉孔相互配合，与底座4紧密接合，关闭流体通道。如图3所示为第二位置为开启位置，活塞5与底座4脱离，打开第二流道31。底座4采用土字形可以减少或消除在安装过程中损坏密封件和阀门构件的可能性。

在本发明中，穿过三通阀体3的活塞5包含一个阀头52，从阀头52出伸出的阀杆51，阀杆51的外径和阀头52的外径之差构成的上表面和面向第一流道41的下表面。阀杆51从阀头52伸出，穿过密封挡圈7和阀盖2用销子或其他紧固件可逆地连接至阀帽1。阀头52的上表面为密闭阀腔6的底端，同时被密封挡圈7的内壁进一步限定。有一个或多个通孔53通过阀头52，使的流体通过第一流道41进入密闭阀腔6，从而在流体压力下提供受限的流体。此受限流体的重要性是显而易见的。当第一流道41内压力超过设定的压力释放值时，活塞5移动至阀门开启位置，如图3所示，流体从底座4中的第一流道41流入三通阀体3中的第二流道31通过排出端32进而流至排出口33。当活塞5因阀帽1的释放而移动时，密闭阀腔6中受限流体的存在限制了活塞5的移动速度，因为该受限流体必须在第一流道41的压力下通过通孔53流出，以允许活塞5占据密闭阀腔6并打开第二流道31，从而吸收和减小活塞5在释放压力时遇到的加速和减速力。

如图2所示，在本发明中，密封挡圈7是可拆卸的，其外表面的凸台与三通阀体3内腔侧壁的沉孔相接合，密封挡圈7的上表面的第一凸台71与阀盖2的第一沉孔相结合。密封挡圈7的端部设计有第二凸台72与三通阀体3的第二沉孔相密封。

在本发明中，三通阀体3的上表面与阀盖2的下表面相连，一个或多个阀盖通孔22通过阀盖2，以大约直角的角度连接在三通阀体3的上表面，用于承接螺栓、螺柱或其他紧固件。螺栓或螺柱及其他紧固件穿过阀盖通孔22至三通阀体3上的第一螺纹槽34相连接，如此将阀盖2紧紧地固定到三通阀体3上。阀帽1可逆地连接到阀盖2的上表面，用销子与阀杆51相连将阀件固定在流道内。

在本发明的另一个实施例中，密封挡圈7外没有设计凸台，从而可以在阀头52和第二流道31的内壁之间，阀杆51和阀盖2内壁之间使用不同类型的密封。

本领域的技术人员能从上面的描述中认识到将三通阀体3的第一螺纹槽34里的支撑螺栓卸下可以拆开重置安全阀，从而将阀盖2和密封挡圈7从三通阀体3上拆卸下来。通过这种方式拆下阀盖2和密封挡圈7，并以同样的方式从三通阀体3上拆下底座4，便可以方便地拆卸第一凸台71、第二凸台72及第三凸台44的密封，从而便于在重置安全阀维护时进行更换。此外，由于本发明中重置安全阀能方便地拆卸各凸台的密封，因此，安装和固定密封也比传统的重置安全阀更加便捷。现在以及之前使用的重置安全阀中，在密封件安装过程中，一些密封件必须被压制或者以其他方式进行变形，而这将有可能造成密封件的损坏，甚至即便将密封件置入重置安全阀之中，也很难将其固定在相应的密封凹槽位置，这种情况并不罕见。本领域技术人员也能清楚的认识到在本发明重置安全阀的密封件安装过程中，密封件不需要进行折叠，滚动或者进行其他方的变形，可以使用较硬材料制成的密封来更好的承受流道中流体的压力。除目前已知的已经商业化的密封件外，本发明重置安全阀还可以使用U型密封，V型密封，V型弹簧加压式密封，还有常说的聚合密封。尽管有时候没有明确要求，但为了增强耐用性和耐压性，本发明还可选择使用金属材料加强的密封件。基于如上原因以及结合本发明的相关设计，本发明重置安全阀可以在高压工作系统中得到高效有利地应用。

在重置安全阀中还包括安装在阀帽1中的装置，用于将活塞5推入第一位置，即重置安全阀关闭位置，如图1所示，以及复位装置，即活塞5移动到第二位置之后，如图3所示，将活塞5复位到第一位置，从而重新关闭重置安全阀。这种复位机制在本领域中是已被熟知，在此不再详细描述。

本发明还提供了该平衡缓冲腔的使用方法，具体如下：

如图1所示，步骤1.将重置安全阀的活塞5处于关闭状态，此为第一位置。

如图3所示，步骤2.从第一流道入口42通入预定压力的流体；当活塞5承受来自第一流道41内的流体的压力时，活塞5向上移动，此时活塞处于打开状态，此为第二位置。

步骤3，当活塞处于第二位置时，流体流入第二流道31内，经过排出端32和排出口33排出。

活塞5的上表面上具有至少一个通孔53，当第一流道41内的流体压力超过预定压力值时，活塞5向上移动，一部分流体进入第二流道31内，经过排出端32和排出口33排出。另一部分流体流入活塞5内，并通过活塞5上表面的通孔53流出，以使活塞5占据密闭阀腔6并打开流道，从而吸收和减小活塞5在释放压力时遇到的加速和减速力。

在本发明提供的一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔中，当活塞5因阀帽1的释放而移动时，密闭阀腔6中受限流体的存在限制了活塞5的移动速度，因为该受限流体必须在第一流道41的压力下通过第二流道31流出，以允许活塞占据密闭阀腔6并打开流道，从而吸收和减小活塞5在释放压力时遇到的加速和减速力。

该方法还包括允许流道中的一部分流体通过活塞5上表面的通孔53进入活塞5上方的密闭阀腔6，用密封挡圈7保持与活塞顶部的外侧接合，将密封挡圈7固定在三通阀体3中，阀盖2连接在三通阀体3上，阀盖2承受密闭阀腔6中流体压力产生的力，活塞5承受流道中流体压力产生的力，当流道中的流体压力超过预定的的压力时，活塞从第一位置移动到第二位置。

为测试本发明提供的用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔适用于的压力等级，本发明提供以下的实施例和对比例。

实施例1

采用本发明提供的重置安全阀及其释放流体压力的方法，预定压力为50Mpa；第一流道41内通入的流体压力为56Mpa(采用2D1SY电动试压泵测得通入第一流道41内的流体压力为56Mpa)，活塞5向上移动，一部分流体进入第二流道31内，经过排出端32和排出口33排出。另一部分流体流入活塞5内，并通过活塞5上表面的通孔53流出，以使活塞5占据密闭阀腔6并打开流道，从而吸收和减小活塞5在释放压力时遇到的加速和减速力。流道中的一部分流体通过活塞5上表面的通孔53进入活塞5上方的密闭阀腔6，用密封挡圈7保持与活塞顶部的外侧接合，将密封挡圈7固定在三通阀体3中，阀盖2连接在三通阀体3上，阀盖2承受密闭阀腔6中流体压力产生的力，活塞5承受流道中流体压力产生的力。

实施例2

与实施例1相同，不同之处在于采用2D1SY电动试压泵测得通入第一流道41内的流体压力为65Mpa。

实施例3

与实施例1相同，不同之处在于采用2D1SY电动试压泵测得通入第一流道41内的流体压力为70Mpa。

对比例1

采用本发明背景技术中提到的弹簧式重置安全阀，预定压力20Mpa，采用2D1SY电动试压泵测得通入流道内的流体压力为25Mpa。

对比例2

与对比例1相同，不同之处在于预定压力30Mpa，采用2D1SY电动试压泵测得通入流道内的流体压力为35Mpa。

对比例3

与对比例1相同，不同之处在于预定压力35Mpa，采用2D1SY电动试压泵测得通入流道内的流体压力为37Mpa。

表1为实施例1-3及对比例1-3实测的重置安全阀的压力等级

通过表1的内容可知，对比例1中提供的弹簧式重置安全阀的压力等级适用于压力等级为35Mpa以下；而本发明提供的用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔的压力等级达到了56-70Mpa。

Claims (4)

1.一种用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，其特征在于，所述平衡缓冲腔包括活塞和密闭阀腔；所述活塞包括阀杆和阀头；所述密闭阀腔由所述阀头的上表面与密封挡圈共同围合形成；所述密封挡圈密封于所述重置安全阀的三通阀体的内腔；所述阀头的上表面至少具有一个通孔。

2.根据权利要求1所述的用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，其特征在于，所述密封挡圈的顶部设置有第一凸台；所述重置安全阀的阀盖的下表面设置有与所述第一凸台相匹配的第一沉孔；所述第一凸台与所述第一沉孔密封连接。

3.根据权利要求1所述的用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，其特征在于，所述密封挡圈外表面设置有第二凸台；所述重置安全阀的三通阀体的内腔设置有与所述第二凸台相匹配的第二沉孔；所述第二凸台与所述第二沉孔密封连接。

4.根据权利要求1所述的用于压力等级35Mpa以上的重置安全阀的平衡缓冲腔，其特征在于，所述平衡缓冲腔用于压力等级为56-70Mpa的重置安全阀。

Images