CN114263771A - 一种用于高性能蒸汽安全阀的背压腔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高性能蒸汽安全阀的背压腔，包括：盖板、导套、衬套、卡圈、开高控制环、浮动环、保持架和调节环，所述背压腔为安全阀的内部结构，所述安全阀包括：阀体、阀座、阀瓣、阀杆、阀盖、弹簧和阀帽，在所述阀体内的蒸汽介质压力达到整定压力点时，蒸汽介质在所述阀瓣下表面产生的升力克服弹簧力、阀瓣的重力和摩擦力，使活动件向上运动，所述阀瓣连带所述阀杆抬起，所述阀瓣与所述阀座的密封面分离；当蒸汽介质压力下降到指定回座压力时，通过所述阀杆带动阀瓣开始回座，以使所述阀瓣压紧到所述阀座的密封面上。本发明可以提高安全阀回座性能的效果。

Description

一种用于高性能蒸汽安全阀的背压腔

技术领域

本发明涉及蒸汽安全阀内部的背压腔设计技术领域，特别是一种用于高性能蒸汽安全阀的背压腔。

背景技术

安全阀作为压力容器和压力管道的超压保护装置，被广泛应用于石油、化工、电站、冶金、国防等领域。随着人们安全生产意识的提高，企业对安全方面的要求越来越严格，对安全阀性能指标的要求也更为严苛。安全阀的工作原理为：当被保护设备内的介质压力达到安全阀整定压力时，阀门自动开启泄放介质，被保护设备内压力下降，当降至一定压力时，阀门自动关闭。介质压力达到整定压力后，阀门能否迅速开启是衡量阀门能否起到保护作用的关键判据，同时，在达到泄放量要求后，压力降低，阀门能否及时回座是判断阀门动作性能是否优良的重要依据。安全阀的启闭压差就是描述阀门回座性能的技术指标。

对于用于蒸汽介质工况的蒸汽安全阀，因其多用于动力锅炉、乙烯裂解炉等高温高压容器的超压保护，阀门开启后若不能稳定及时地回座，将导致大量高能蒸汽的浪费，可能引起装置的不正常停工，造成经济损失，所以ASME第I卷标准对蒸汽安全阀动作性能要求非常高，要求超压≤3％，启闭压差≤4％。普通的弹簧直接载荷式安全阀无法满足这样的动作性能要求，高性能蒸汽安全阀应运而生。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于高性能蒸汽安全阀的背压腔。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于高性能蒸汽安全阀的背压腔，所述背压腔包括：盖板、导套、衬套、卡圈、开高控制环、浮动环、保持架和调节环，所述背压腔为安全阀的内部结构，所述安全阀包括：阀体、阀座、阀瓣、阀杆、阀盖、弹簧和阀帽，其中，

所述阀瓣与所述阀座之间采用金属密封结构；

所述阀体固定安装于所述阀座远离地面的一端，所述阀体为上端开口的结构；

在所述阀体的上端开口侧设置有所述盖板，以密封所述阀体的内部气体，所述阀帽设置于所述阀盖远离所述阀体的一侧；

所述阀瓣的一端与所述阀杆的一端连接，所述阀杆的另一端与所述弹簧的一端连接；所述弹簧设置于上弹簧座与下弹簧座之间，所述弹簧为整定压力的弹簧；

所述阀瓣的另一端与所述阀座的密封面正对设置；

在所述阀体内的蒸汽介质压力达到整定压力点时，蒸汽介质在所述阀瓣下表面产生的升力克服弹簧力、阀瓣的重力和摩擦力，使活动件向上运动，所述阀瓣连带所述阀杆抬起，所述阀瓣与所述阀座的密封面分离；

当蒸汽介质压力下降到指定回座压力时，通过所述阀杆带动阀瓣开始回座，以使所述阀瓣压紧到所述阀座的密封面上；

所述导套、所述衬套、所述阀杆、所述卡圈、所述开高控制环、所述浮动环、所述保持架和所述调节环依次相连形成背压腔。

可选地，所述背压腔上设置有两个背压腔出口，

所述背压腔出口通过所述调节环和所述浮动环之间的间隙调节来控制蒸汽介质的泄放。

可选地，所述背压腔的调节机构由背压钉、锁紧螺母、所述调节环、保持架和所述浮动环组成，其中，

所述背压钉的端部为锥形，内部为空腔，通过调节所述背压钉的端部锥形与背压腔出口之间的间隙，以实现调节介质泄出量的功能；

在调节好所述背压钉的位置后，由所述锁紧螺母固定锁紧；

所述调节环通过螺纹连接安装于所述阀杆上，可上下调节。

可选地，所述背压腔还包括：背压调节钉，所述背压调节钉设置于所述背压腔的出口侧，以调节排气孔的排气面积。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明实施例提供的用于高性能蒸汽安全阀的背压腔，在蒸汽安全阀回座阶段，背压腔内存蓄的蒸汽介质产生的背压与弹簧力叠加，推动衬套带动阀瓣向下运动，直至阀瓣与阀座密封面紧密闭合。经过背压腔内介质压力的助推，能达到提高安全阀回座性能的效果，保证达到启闭压差≤4％的性能指标要求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种用于高性能蒸汽安全阀的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种背压腔的示意图；

图中，1—阀座，2—阀体，3—阀盖，4—阀瓣，5—衬套，6—导套，7—下调节圈，8—上调节圈，9—阀杆，10—阀帽，11—弹簧，12—定位螺塞，13—扳手，14—螺杆，15—保持架，16—浮动环，17—调节环，18—开高控制环19—卡圈，20—背压调节钉，21—锁紧螺母，22—背压腔出口，23盖板24下弹簧座25上弹簧座。

具体实施方式

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种用于高性能蒸汽安全阀的结构示意图。

背压腔结构为高性能蒸汽安全阀的内部结构，其依附主体为高性能蒸汽安全阀。

该阀整体结构如图1所示，主要由阀体2、阀座1、阀瓣4、阀杆9、阀盖3、阀帽10、弹簧11等零件组成。其中，阀体2、阀座1、阀盖3、阀帽10等为静止件，阀杆9、阀瓣4、弹簧11为活动件。阀瓣4与阀座1间为金属密封，阀杆9与阀瓣4相连。

如图2所示，本发明专利所述的背压腔结构由背压腔、背压腔出口及其调节机构组成，其中背压腔主要由盖板23、导套6、衬套5、阀杆9、卡圈19、开高控制环18、浮动环16、保持架15、调节环17之间的空间构成，背压腔出口有两处，如图2中的20和22所示，背压腔调节机构由背压钉20、锁紧螺母21、调节环17、保持架15和浮动环16组成。其中，背压钉20端部为锥形，内部为空腔，通过调节端部锥形与背压腔出口之间的间隙，能实现调节介质泄出量的功能，背压钉20调节好位置后，由锁紧螺母21固定锁紧。调节环17通过螺纹连接安装在阀杆9上，可上下调节。背压腔出口25通过调节环17和浮动环16之间的间隙调节来控制蒸汽介质的泄放。

当被保护装置内的蒸汽介质压力达到整定压力时，安全阀开始开启，阀瓣4连带阀杆9被蒸汽介质压力向上推起，蒸汽介质通过阀瓣4与阀座1之间的密封面开始排放。在排放过程中，大部分蒸汽介质从出口法兰泄出，小部分蒸汽从阀瓣4与衬套5、衬套5与导套6之间的空隙流入背压腔。随着安全阀的开启，进入背压腔的蒸汽介质逐渐增多，背压腔内的压力逐渐增大如前文所述，背压腔内压力可由背压调节机构进行控制，该压力与弹簧力叠加，当蒸汽介质泄放一定量，介质压力降低时，该叠加力大于介质力，推动衬套5带动阀瓣4阀杆9加速向下运动，直到阀瓣4压紧在阀座1密封面上，紧密闭合。

本发明实施例提供的背压腔结构设计，包括背压腔形状、背压腔尺寸及背压腔出口结构的设计，该背压腔由盖板23、导套6、衬套5、阀杆9、卡圈19、开高控制环18、浮动环16、保持架15、调节环17之间的空间构成。通过建立背压，助推阀瓣4回座，同时经过背压腔出口及背压钉20、调节环17等调节机构的设计，调节背压腔内蒸汽介质压力，保证在安全阀关闭阶段，背压腔内背压起到辅助回座的作用，同时，通过浮动环16与调节环17之间间隙随阀门开启的变化设计，在安全阀开启阶段在背压腔内建立背压时，尽量降低该背压对阀门开启的影响。

该背压腔结构关键技术点有三：

1、双浮动环设计：两个浮动环各有作用,下浮动环与调节环配合，通过调整调节环位置，实现下浮动环与调节环在安全阀开启和关闭过程中配合间隙大小的无极调节，实现控制背压腔内背压建立的时机及大小的作用；在安全分开启和关闭过程中，上浮动环与调节环始终处于紧密配合状态，防止背压腔内的高温蒸汽介质喷向弹簧，影响弹簧刚度，从而影响安全阀的开启压力。

2、背压腔采用双出口设计，同时与背压腔腔室直接相通的出口安装有背压调节钉，调节背压调节钉的开度，实现此排气孔排气面积的调节，可以精准控制背压腔建立压力的大小和时机，对安全阀启闭压差实现精准调节。

3、通过阀杆上安装开高限位块的方式，实现安全阀开启高度的精准调节。在安全阀达到全开状态时，开高限位块会与盖板下端面贴合以消除不规则的摆动，增强安全阀的稳定性。同时调节开高限位块可以实现安全阀开启高度的随意调节。从而控制背压腔室体积的大小，更利于实现背压腔对安全阀启闭压差的调节作用。

本发明实施例提供的用于高性能蒸汽安全阀的背压腔，在蒸汽安全阀回座阶段，背压腔内存蓄的蒸汽介质产生的背压与弹簧力叠加，推动衬套带动阀瓣向下运动，直至阀瓣与阀座密封面紧密闭合。经过背压腔内介质压力的助推，能达到提高安全阀回座性能的效果，保证达到启闭压差≤4％的性能指标要求。

本申请所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本申请，但不以任何方式限制本申请。因此，本领域技术人员应当理解，仍然对本申请进行修改或者等同替换；而一切不脱离本申请的精神和技术实质的技术方案及其改进，均应涵盖在本申请专利的保护范围中。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种用于高性能蒸汽安全阀的背压腔，其特征在于，所述背压腔包括：盖板、导套、衬套、卡圈、开高控制环、浮动环、保持架和调节环，所述背压腔为安全阀的内部结构，所述安全阀包括：阀体、阀座、阀瓣、阀杆、阀盖、弹簧和阀帽，其中，

所述阀瓣与所述阀座之间采用金属密封结构；

所述阀体固定安装于所述阀座远离地面的一端，所述阀体为上端开口的结构；

在所述阀体的上端开口侧设置有所述盖板，以密封所述阀体的内部气体，所述阀帽设置于所述阀盖远离所述阀体的一侧；

所述阀瓣的一端与所述阀杆的一端连接，所述阀杆的另一端与所述弹簧的一端连接；所述弹簧设置于上弹簧座与下弹簧座之间，所述弹簧为整定压力的弹簧；

所述阀瓣的另一端与所述阀座的密封面正对设置；

在所述阀体内的蒸汽介质压力达到整定压力点时，蒸汽介质在所述阀瓣下表面产生的升力克服弹簧力、阀瓣的重力和摩擦力，使活动件向上运动，所述阀瓣连带所述阀杆抬起，所述阀瓣与所述阀座的密封面分离；

当蒸汽介质压力下降到指定回座压力时，通过所述阀杆带动阀瓣开始回座，以使所述阀瓣压紧到所述阀座的密封面上；

所述导套、所述衬套、所述阀杆、所述卡圈、所述开高控制环、所述浮动环、所述保持架和所述调节环依次相连形成背压腔。

2.根据权利要求1所述的背压腔，其特征在于，所述背压腔上设置有两个背压腔出口，

所述背压腔出口通过所述调节环和所述浮动环之间的间隙调节来控制蒸汽介质的泄放。

3.根据权利要求1所述的背压腔，其特征在于，所述背压腔的调节机构由背压钉、锁紧螺母、所述调节环、保持架和所述浮动环组成，其中，

所述背压钉的端部为锥形，内部为空腔，通过调节所述背压钉的端部锥形与背压腔出口之间的间隙，以实现调节介质泄出量的功能；

在调节好所述背压钉的位置后，由所述锁紧螺母固定锁紧；

所述调节环通过螺纹连接安装于所述阀杆上，可上下调节。

4.根据权利要求1所述的背压腔，其特征在于，所述背压腔还包括：背压调节钉，所述背压调节钉设置于所述背压腔的出口侧，以调节排气孔的排气面积。

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