CN112013139A - 一种压力释放阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及形状记忆合金应用技术领域，一种压力释放阀，包含：一记忆合金弹性件，配置在该第一密封盖与该柱塞部之间，在该入口通入高热介质并将该记忆合金弹性件沉浸其中，该记忆合金弹性件受热伸展，为该柱塞部移动提供动力。利用记忆合金弹性件可提前预知即将发生的变化，因为记忆合金材料具有感温形变的特性。具体的，通过记忆合金弹性件推动柱塞部前移，使阀体上的入口与出口连通，形成设备内腔与外界的开放通道，进而，解决了现有的压力释放阀应对迟缓的问题。

Description

一种压力释放阀

技术领域

本发明涉及形状记忆合金应用技术领域，具体是一种压力释放阀。

背景技术

为保障电网安全运行，防止重大电力事故的发生，许多大型变压器安装了压力释放阀泄压装置。当变压器发生故障产生高温高压时，变压器内产生的大量混合气体造成压力快速升高，气体体积瞬时膨胀，如果压力释放阀不能迅速开启释放腔内高压，会造成变压器腔体的严重变形，变压器加剧故障速率进而引发更大的安全事故，对周边的电力设备产生连带的安全隐患。

现有技术中，压力释放阀大多采用弹簧式结构，如图1所示。包括阀体1、分别设置在阀体1两端的入口2和出口3，其中，入口2与设备内部连通，出口3面向外界开放，当设备内部形成高压，首先由入口2进入阀体1的左腔4，左腔4压力升高推动柱塞6向右腔移动，突破弹簧7的弹力后，入口2与出口3连通，将设备内部的高压向外界释放，进而，实现缓解设备内部高压的目的。其中，柱塞6也可能采用阀芯和与阀座的配合形式。

压力释放阀是在高压状态下工作的，即，高压已经形成，然后作用于压力释放阀，并通过压力释放阀进行释放。此工作过程略显漫长，如果压力释放的稍慢，也可能造成事故的发生，也就失去了压力释放阀提供保护的意义了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种压力释放阀，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的技术方案是：一种压力释放阀，包含：

一阀体，该阀体两端分别设置第一密封盖及第二密封盖，两个密封盖之间成形一容置腔，该容置腔在靠近第一密封盖的一侧设置一入口，在靠近第二密封盖的一侧设置一出口，该入口与设备内部腔体连通，该出口面向外界环境开放；

一柱塞部，该柱塞部滑动连接在该容置腔内；该柱塞部中部沿轴向开设一贯通的台阶孔，该台阶孔两端各设一沉孔，且中部通过一通孔垂直连通；该柱塞部的边沿均布设有多个导向孔，多个该导向孔的轴心方向均与该台阶孔同向；

一记忆合金弹性件，配置在该第一密封盖与该柱塞部之间，在该入口通入高热介质并将该记忆合金弹性件沉浸其中，该记忆合金弹性件受热伸展，为该柱塞部移动提供动力；

一滑移组合体，具有一端盖，该端盖外围同心设有一环体，该端盖与该环体之间通过多个磁性柱连为一体，且多个该磁性柱之间的夹角角度设置与所述导向孔相同；该端盖内侧顺次设置一下压部、一滑移部以及一密封部，且一体成型，其中，该下压部置于所述台阶孔的一侧的沉孔内，该密封部置于另一侧沉孔内，该滑移部与两个沉孔之间的通孔导向连接；以及

一校准机构，具有一顶抵于该密封部底端的压缩弹簧，该压缩弹簧另一端顶抵于一调节螺杆的一端部，该调节螺杆螺纹连接在该第二密封盖上，且在该调节螺杆的另一端部配合一限位螺母。

还包含一安全组件、一联动机构及一气动装置，该安全组件通过该联动机构与该气动装置连接为一相互牵扯的整体；

其中，该安全组件具有一与该导向孔滑动连接的导向部，该导向部面向该磁性柱的方向延伸设置一杆件，该杆件端部设置一圆弧面，且与该磁性柱常态吸附在一起，该杆件与该导向部交接处设为圆弧过渡部；

该联动机构具有一曲柄圆环，该曲柄圆环一侧面上铰接有一第一连杆，该第一连杆的另一端铰接于该导向部上的异于该杆件延伸方向的一端，该曲柄圆环的另一侧面上铰接有一第二连杆，该第二连杆与该曲柄圆环的铰接位与第一连杆与该曲柄圆环的铰接位对应设置；

该气动装置具有一圆柱筒，该圆柱筒内滑移连接一活塞，该活塞一端与该第二连杆的另一端铰接在一起，该活塞的另一端与该圆柱筒围成一密封的压力腔。

所述下压部与对应的所述台阶孔上的沉孔之间设有一缓冲腔，该缓冲腔内均布设置多个缓冲簧，该缓冲簧用于维持缓冲腔在常态下处于最大空间，且缓冲簧的一端位于开设在该沉孔的上的弹簧槽内，且该缓冲簧可完全被压缩于该弹簧槽内。

所述曲柄圆环上端连接有中间块，且通过中间块与所述容置腔上侧壁抵触在一起；该中间块是上端设置一与该容置腔吻合抵触的弧形凸面该中间块的下端设置一与该曲柄圆环吻合的弧形凹槽。

所述端盖外端及所述第一密封盖内端均开设有一凹部，所述记忆合金弹性件的外径与该凹部吻合，且该记忆合金弹性件的两端部均陷入该凹部一部分。

所述圆柱筒底端固连在所述第二密封盖的侧壁上。

本发明通过改进在此提供一种压力释放阀，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

1.通过记忆合金弹性件的设置，设备内部腔体压力升高是由于温度升高造成的，即温度升高引起的压力升高。目前的压力释放阀是通过释放设备内腔的过高压力提供保护的，当设备内腔压力超出所能承受的压力值时，压力释放阀开启，将设备内腔的压力释放到外部，以此达到平衡。但是，当设备压力超出承受值时，设备已处于危险状态，而且，压力释放阀的开启需要时间，此保护方式还有一定的改善空间。在此发明中，通过配置一记忆合金弹性件，可实时感知到设备内腔中温度的变化，当设备内腔温度变化突然升到过高的温度时，必然会造成设备内腔压力的过高提升，那么，利用记忆合金弹性件可提前预知即将发生的变化，因为记忆合金材料具有感温形变的特性。具体的，通过记忆合金弹性件推动柱塞部前移，使阀体上的入口与出口连通，形成设备内腔与外界的开放通道，进而，解决了现有的压力释放阀应对迟缓的问题。而且，即使设备内腔中的温度值没有突然升到会造成过高压力形成的状态，即设备内腔温度缓慢升高，记忆合金弹性件也会逐渐推动柱塞部向开启的方向前移，为过高压力到来时的开启提供准备，以此，有利于缩短压力释放阀的反应开启时间。

2.通过安全组件的设置，磁性柱为圆柱体外形，与杆件的圆弧端部吸附在一起，通过曲线弧面之间的吸附，在没有突然推力发生的情况下，两者之间的吸附状态不会被打破，而当遭受到爆发式的推力时，即磁性柱突然启动推向杆件，当磁性件又被瞬间限位时，再考虑到惯性的因素，磁性柱与杆件就容易发生分离。当设备内腔内的温度值发生缓慢升高时，记忆合金弹性件慢速推动端盖前移，进而，带动磁性柱前移，进而，通过磁性柱推动杆件前移，使安全组件在导向孔内向前滑移，当温度降低时，安全组件沿导向孔向后滑移，杆件始终被磁性柱吸引。当设备内腔温度值急剧升高时，记忆合金弹性件会迅速伸展，并带动磁性柱快速对杆件向前推动，杆件与前端的导向部一体，且导向部质量远大于杆件的质量，那么，利用惯性的作用，磁性柱对于杆件的吸附力会被突破，致使导向部脱离导向孔的导向约束，进而，使导向孔的两端相通，此时，入口与出口连通，将设备内腔的压力进行释放，如附图8所示；因为安全组件的体积和质量较柱塞部都小的多，那么，相较于柱塞部的反应就更迅捷，此方案的设计，进一步弥补了因柱塞部的滑移时间长，仍有可能造成设备内腔压力释放不及时的弊端。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:

图1为现有技术工作原理示意图；

图2为本发明的示意图；

图3为本发明的内部结构的一视角的局部剖视图；

图4为本发明的内部结构的另一视角的局部剖视图；

图5为本发明的缓冲腔的示意图；

图6为本发明的内部结构的全剖视图；

图7为本发明导向部位于导向孔内部的示意图；

图8为本发明的导向部位于导向孔外部示意图；

图9为本发明中间块的立体图；

具体实施方式

下面将结合附图1至图9对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明为一种压力释放阀，包含：

一阀体10，该阀体10两端分别设置第一密封盖11及第二密封盖12，两个密封盖之间成形一容置腔15，该容置腔15在靠近第一密封盖11的一侧设置一入口13，在靠近第二密封盖12的一侧设置一出口14，该入口13与设备内部腔体连通，该出口14面向外界环境开放；

一柱塞部20，该柱塞部20滑动连接在该容置腔15内；该柱塞部20中部沿轴向开设一贯通的台阶孔21，该台阶孔21两端各设一沉孔，且中部通过一通孔垂直连通；该柱塞部20的边沿环向均布设有多个导向孔22，多个该导向孔22的轴心方向均与该台阶孔21同向；多个导向孔22与台阶孔21同向设置，即相互平行。

一记忆合金弹性件30，配置在该第一密封盖11与该柱塞部20之间，在该入口13通入高热介质并将该记忆合金弹性件30沉浸其中，该记忆合金弹性件30受热伸展，为该柱塞部20移动提供动力；通过背景技术我们可知，设备内部腔体压力升高是由于温度升高造成的，即温度升高引起的压力升高。目前的压力释放阀是通过释放设备内腔的过高压力提供保护的，当设备内腔压力超出所能承受的压力值时，压力释放阀开启，将设备内腔的压力释放到外部，以此达到平衡。但是，当设备压力超出承受值时，设备已处于危险状态，而且，压力释放阀的开启需要时间，此保护方式还有一定的改善空间。在此发明中，通过配置一记忆合金弹性件30，可实时感知到设备内腔中温度的变化，当设备内腔温度变化突然升到过高的温度时，必然会造成设备内腔压力的过高提升，那么，利用记忆合金弹性件30可提前预知即将发生的变化，因为记忆合金材料具有感温形变的特性。具体的，通过记忆合金弹性件30推动柱塞部20前移，使阀体10上的入口13与出口14连通，形成设备内腔与外界的开放通道，进而，解决了现有的压力释放阀应对迟缓的问题。而且，即使设备内腔中的温度值没有突然升到会造成过高压力形成的状态，即设备内腔温度缓慢升高，记忆合金弹性件30也会逐渐推动柱塞部20向开启的方向前移，为过高压力到来时的开启提供准备，以此，有利于缩短压力释放阀的反应开启时间。

一滑移组合体40，具有一端盖41，该端盖41外围同心设有一环体42，该端盖41与该环体42之间通过多个磁性柱43连为一体，且多个该磁性柱43之间的夹角角度设置与所述导向孔22相同；该端盖41内侧顺次设置一下压部44、一滑移部45以及一密封部46，且一体成型，其中，该下压部44置于所述台阶孔21的一侧的沉孔内，该密封部46置于另一侧沉孔内，该滑移部45与两个沉孔之间的通孔导向连接；以及

一校准机构50，具有一顶抵于该密封部46底端的压缩弹簧51，该压缩弹簧51另一端顶抵于一调节螺杆52的一端部，该调节螺杆52螺纹连接在该第二密封盖12上，且在该调节螺杆52的另一端部配合一限位螺母53。

还包含一安全组件60、一联动机构70及一气动装置80，该安全组件60通过该联动机构70与该气动装置80连接为一相互牵扯的整体；当压缩弹簧51出现松动或弹性减弱时，利用调节螺杆52旋入，使压缩弹簧51长度进行收缩，对压缩弹簧51进行弹性的补偿，保证其正常工作。

其中，该安全组件60具有一与该导向孔22滑动连接的导向部61，该导向部61面向该磁性柱43的方向延伸设置一杆件62，该杆件62端部设置一圆弧面，且与该磁性柱43常态吸附在一起，该杆件62与该导向部61交接处设为圆弧过渡部63；磁性柱43为圆柱体外形，与杆件62的圆弧端部吸附在一起，通过曲线弧面之间的吸附，在没有突然推力发生的情况下，两者之间的吸附状态不会被打破，而当遭受到爆发式的推力时，即磁性柱43突然启动推向杆件62，当磁性件43又被瞬间限位时，再考虑到惯性的因素，磁性柱43与杆件62就容易发生分离。当设备内腔内的温度值发生缓慢升高时，记忆合金弹性件30慢速推动端盖41前移，进而，带动磁性柱43前移，进而，通过磁性柱43推动杆件62前移，使安全组件60在导向孔22内向前滑移，当温度降低时，安全组件60沿导向孔22向后滑移，杆件62始终被磁性柱43吸引。当设备内腔温度值急剧升高时，记忆合金弹性件30会迅速伸展，并带动磁性柱43快速对杆件62向前推动，杆件62与前端的导向部61一体，且导向部61质量远大于杆件62的质量，那么，利用惯性的作用，磁性柱43对于杆件62的吸附力会被突破。此时，导向部61是动态的，非静止的。它的惯性是继续向前滑行，直到脱离导向孔22的导向约束。磁性柱43推动杆件62即带动导向部61一同前移，当磁性柱43突然限位后，磁性柱43与杆件62脱离，那么，杆件62利用惯性原理继续向前滑行。当环体42右侧面抵触在柱塞部20左侧面时，导向部61的左侧边沿与导向孔22的右侧孔口边沿平齐，即导向部61处于脱离导向孔22约束的临界位置。当磁性柱43推动导向部61沿导向孔22缓慢移动时，不会相互脱离，但是，当磁性柱43推动导向部61沿导向孔22快速移动，并且，磁性柱43被突然限位时，导向部61通过上述的惯性原理，就容易脱离导向孔22的导向约束。由此，保证了安全组件60的安全防护作用。导向部61脱离导向孔22的导向约束，进而，使导向孔22的两端相通，此时，入口13与出口14连通，将设备内腔的压力进行释放，如附图8所示；因为安全组件60的体积和质量较柱塞部20都小的多，那么，相较于柱塞部20的反应就更迅捷，此方案的设计，进一步弥补了因柱塞部20的滑移时间长，仍有可能造成设备内腔压力释放不及时的弊端。通过密封圈进行密封处理，附图中可看出，常规处理手段。

该联动机构70具有一曲柄圆环71，该曲柄圆环71一侧面上铰接有一第一连杆72，该第一连杆72的另一端铰接于该导向部61上的异于该杆件62延伸方向的一端，该曲柄圆环71的另一侧面上铰接有一第二连杆73，该第二连杆73与该曲柄圆环71的铰接位与第一连杆72与该曲柄圆环71的铰接位对应设置；当安全组件60冲出导向孔22约束后，设备内腔的压力通过导向孔22得以快速释放，而当压力释放完后，安全组件60是要返回到原位的，要不然释放阀将不能正常工作，通过联动机构70即可解决此问题；具体的，当安全组件60上的导向部61穿出导向孔22的端口，设备内腔压力通过导向孔22得以快速释放，铰接在导向部61一侧的第一连杆72推动曲柄圆环71旋转，利用导向部61的惯性作用，曲柄圆环71可至少旋转一周，当曲柄圆环71往回旋转时，导向部61就会恢复与导向孔22的导向配合，对导向孔22形成密封，保证压力释放阀正常工作。圆弧过渡部63的设置，便于导向部61与导向孔22再次配合在一起，避免卡顿。

该气动装置80具有一圆柱筒81，该圆柱筒81内滑移连接一活塞83，该活塞83一端与该第二连杆73的另一端铰接在一起，该活塞83的另一端与该圆柱筒81围成一密封的压力腔82。第一连杆72推动曲柄圆环71旋转同时，曲柄圆环71带动第二连杆73跟随摆动，并通过第二连杆73将活塞83拉出，那么，压力腔82形成负压状态，当活塞83开启最大位置时，此时，第一连杆72开始带动导向部61返回到导向孔22内，负压状态下的压力腔82开始吸引活塞83快速返回，容易推知，活塞83的返回过程会促使导向部61的复位，且保证导向部61能够回到原始位置，即也能让与导向部61一体成型的杆件62的圆弧端部再次吸附在磁性柱43上，进而，保证压力释放阀的正常工作状态。

所述下压部44与对应的所述台阶孔21上的沉孔之间设有一缓冲腔441，该缓冲腔441内均布设置多个缓冲簧442，该缓冲簧442用于维持缓冲腔441在常态下处于最大空间，且缓冲簧442的一端位于开设在该沉孔的上的弹簧槽443内，且该缓冲簧442可完全被压缩于该弹簧槽443内。

因为记忆合金弹性件30对于温度的变化是比较敏感的，有温度变化就有形变的发生，有形变的产生，记忆合金弹性件30就会对于柱塞部20做功，而柱塞部20体型较大，相对于容置腔15滑移过程中产生较大摩擦力，产生磨损。但是，对于较小幅度的温度变化，并不会对设备内腔产生影响，那么，记忆合金弹性件30对于柱塞部20的做功是没必要的，同时，还会带来较大的磨损伤害。因此，在下压部44面向沉孔的一侧设置一缓冲腔441，并配置若干个提高稳定性的缓冲簧442，只有当缓冲腔441被压缩完毕后，才能实现下压部44顶抵在沉孔端面，进而推动柱塞部20移动，缓冲腔441能够缓冲掉记忆合金弹性件30的小幅度的形变，从而避免了设备内腔温度的小幅度变化和外界环境微小变化带来的影响。

所述曲柄圆环71上端连接有中间块74，且通过中间块74与所述容置腔15上侧壁抵触在一起；该中间块74是上端设置一与该容置腔15吻合抵触的弧形凸面741，该中间块74的下端设置一与该曲柄圆环71吻合的弧形凹槽742。中间块74利用上端的弧形凸面741与容置腔15导向滑动，稳定性好，而曲柄圆环71外沿一部分卡入弧形凹槽742内，且转动连接，避免曲柄圆环71工作过程中发生偏斜。

所述端盖41外端及所述第一密封盖11内端均开设有一凹部，所述记忆合金弹性件30的外径与该凹部吻合，且该记忆合金弹性件30的两端部均陷入该凹部一部分。记忆合金弹性件30的两端与端盖41及第一密封盖11固连。

所述圆柱筒81底端固连在所述第二密封盖12的侧壁上。

工作原理：

在使用过程中，设备内部腔体压力升高是由于温度升高造成的，即温度升高引起的压力升高。目前的压力释放阀是通过释放设备内腔的过高压力提供保护的，当设备内腔压力超出所能承受的压力值时，压力释放阀开启，将设备内腔的压力释放到外部，以此达到平衡。但是，当设备压力超出承受值时，设备已处于危险状态，而且，压力释放阀的开启需要时间，此保护方式还有一定的改善空间。在此发明中，通过配置一记忆合金弹性件30，可实时感知到设备内腔中温度的变化，当设备内腔温度变化突然升到过高的温度时，必然会造成设备内腔压力的过高提升，那么，利用记忆合金弹性件30可提前预知即将发生的变化，因为记忆合金材料具有感温形变的特性。具体的，通过记忆合金弹性件30推动柱塞部20前移，使阀体10上的入口13与出口14连通，形成设备内腔与外界的开放通道，进而，解决了现有的压力释放阀应对迟缓的问题。而且，即使设备内腔中的温度值没有突然升到会造成过高压力形成的状态，即设备内腔温度缓慢升高，记忆合金弹性件30也会逐渐推动柱塞部20向开启的方向前移，为过高压力到来时的开启提供准备，以此，有利于缩短压力释放阀的反应开启时间。

本发明其他部分为现有技术固不再赘述。

Claims (5)

1.一种压力释放阀，其特征在于，包含：

一阀体(10)，该阀体(10)两端分别设置第一密封盖(11)及第二密封盖(12)，两个密封盖之间成形一容置腔(15)，该容置腔(15)在靠近第一密封盖(11)的一侧设置一入口(13)，在靠近第二密封盖(12)的一侧设置一出口(14)，该入口(13)与设备内部腔体连通，该出口(14)面向外界环境开放；

一柱塞部(20)，该柱塞部(20)滑动连接在该容置腔(15)内；该柱塞部(20)中部沿轴向开设一贯通的台阶孔(21)，该台阶孔(21)两端各设一沉孔，且中部通过一通孔垂直连通；该柱塞部(20)的边沿均布设有多个导向孔(22)，多个该导向孔(22)的轴心方向均与该台阶孔(21)同向；

一记忆合金弹性件(30)，配置在该第一密封盖(11)与该柱塞部(20)之间，在该入口(13)通入高热介质并将该记忆合金弹性件(30)沉浸其中，该记忆合金弹性件(30)受热伸展，为该柱塞部(20)移动提供动力；

一滑移组合体(40)，具有一端盖(41)，该端盖(41)外围同心设有一环体(42)，该端盖(41)与该环体(42)之间通过多个磁性柱(43)连为一体，且多个该磁性柱(43)之间的夹角角度设置与所述导向孔(22)相同；该端盖(41)内侧顺次设置一下压部(44)、一滑移部(45)以及一密封部(46)，且一体成型，其中，该下压部(44)置于所述台阶孔(21)的一侧的沉孔内，该密封部(46)置于另一侧沉孔内，该滑移部(45)与两个沉孔之间的通孔导向连接；

一校准机构(50)，具有一顶抵于该密封部(46)底端的压缩弹簧(51)，该压缩弹簧(51)另一端顶抵于一调节螺杆(52)的一端部，该调节螺杆(52)螺纹连接在该第二密封盖(12)上，且在该调节螺杆(52)的另一端部配合一限位螺母(53)；以及

一安全组件(60)、一联动机构(70)及一气动装置(80)，该安全组件(60)通过该联动机构(70)与该气动装置(80)连接为一相互牵扯的整体；其中，该安全组件(60)具有一与该导向孔(22)滑动连接的导向部(61)，该导向部(61)面向该磁性柱(43)的方向延伸设置一杆件(62)，该杆件(62)端部设置一圆弧面，且与该磁性柱(43)常态吸附在一起，该杆件(62)与该导向部(61)交接处设为圆弧过渡部(63)；该联动机构(70)具有一曲柄圆环(71)，该曲柄圆环(71)一侧面上铰接有一第一连杆(72)，该第一连杆(72)的另一端铰接于该导向部(61)上的异于该杆件(62)延伸方向的一端，该曲柄圆环(71)的另一侧面上铰接有一第二连杆(73)，该第二连杆(73)与该曲柄圆环(71)的铰接位与第一连杆(72)与该曲柄圆环(71)的铰接位对应设置；该气动装置(80)具有一圆柱筒(81)，该圆柱筒(81)内滑移连接一活塞(83)，该活塞(83)一端与该第二连杆(73)的另一端铰接在一起，该活塞(83)的另一端与该圆柱筒(81)围成一密封的压力腔(82)。

2.根据权利要求1所述的压力释放阀，其特征在于：所述下压部(44)与对应的所述台阶孔(21)上的沉孔之间设有一缓冲腔(441)，该缓冲腔(441)内均布设置多个缓冲簧(442)，该缓冲簧(442)用于维持缓冲腔(441)在常态下处于最大空间，且缓冲簧(442)的一端位于开设在该沉孔的上的弹簧槽(443)内，且该缓冲簧(442)可完全被压缩于该弹簧槽(443)内。

3.根据权利要求2所述的压力释放阀，其特征在于：所述曲柄圆环(71)上端连接有中间块(74)，且通过中间块(74)与所述容置腔(15)上侧壁抵触在一起；该中间块(74)是上端设置一与该容置腔(15)吻合抵触的弧形凸面(741)，该中间块(74)的下端设置一与该曲柄圆环(71)吻合的弧形凹槽(742)。

4.根据权利要求1所述的压力释放阀，其特征在于:所述端盖(41)外端及所述第一密封盖(11)内端均开设有一凹部，所述记忆合金弹性件(30)的外径与该凹部吻合，且该记忆合金弹性件(30)的两端部均陷入该凹部一部分。

5.根据权利要求2所述的压力释放阀，其特征在于:所述圆柱筒(81)底端固连在所述第二密封盖(12)的侧壁上。

Images