CN202441937U - 一种切断式安全阀 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及安全阀，特别涉及一种切断式安全阀，采用管状阀瓣和波纹管套在呈倒扣杯状的阀体外面并与凸出外环壁的环形密封座构成密封副挡住阀体环壁上的泄压口切断介质，阀体顶部的中心孔含密封件和一根可以上下移动的承压杆，“∩”形传动支架横担中部与承压杆上端连接其立杆下端与阀瓣连接，外阀体的泄压口可以与回流管连接。该设计避免了阀前介质静压力对阀瓣的轴向压力，利用承压杆所受的端面轴向压力实现阀瓣的开启，利用阀瓣等的自重力关闭。其结构简单，动作灵敏，全口径排放，从结构上解决了大口径、突开缓闭、逐级自动调节开启高度和高可靠性密封安全阀的设计、制造和应用的技术难题。
Description
技术领域
本实用新型属于安全阀，特别涉及一种关闭时阀瓣对介质为切断式的安全阀。
背景技术
目前，作用于锅炉、压力容器和其它受压设备上的安全阀以弹簧直接载荷式安全阀和先导式安全阀为主。其动作可靠性和性能好坏直接关系到设备和人身的安全，并与节能和环境保护紧密相关。
弹簧直接载荷式安全阀缺点：加载荷会随着开启而变化，即弹簧力在开启过程中是梯度式增加的，造成排放不畅，开启高度、排放时间、速度无法现场调节；在使用过程中金属弹簧的疲劳变化大且使限压参数波动大，要经常调整才能保证正常使用，否则会出现提前泄荷，或者延长泄荷时间。
先导式安全阀，其缺点是：O型圈的密封橡胶耐温性差；结构复杂，制造成本高；可靠性受主阀、辅阀、动力传动机构多种因素影响；在低压大流量的工况下灵敏度差。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种具有全口径泄压，高可靠密封，自动调节开启高度和缓闭功能的切断式安全阀。
本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的：阀体呈倒扣杯状，阀体从下至上的自身结构特征依次是，连接座，凸出外环壁的环形密封座，匀称排布在环壁上的至少两个泄压口，设置在顶部的轴向中心孔；套在阀体外面且同轴向的启闭件从下至上依次是管状阀瓣和波纹管，波纹管两端分别与阀体、阀瓣连接，阀瓣下端与密封座上端构成密封副；阀体顶部的中心孔含一根可以上下移动的承压杆并设置密封件，凸出阀体顶部的承压杆上端与“∩”形传动支架横担中部连接，传动支架立杆下端与阀瓣连接；所述阀体外部轴向套装一个呈倒扣杯状的外阀体，阀瓣、波纹管和传动支架均含盖于其中，外阀体内壁与阀体外壁之间有空隙，外阀体环壁上亦设置泄压口。所有涉及到本实用新型独立权利要求的安全阀均在本专利保护范围之内。
设置传导腔的技术方案是，所述阀体内腔设置一个与顶部相对应的隔层，即隔层与顶部之间构成传导腔，承压杆下端位于传导腔内，传导腔与阀体顶部流通孔上方相连的传导管一端相通，传导管另一端连接阀前压。
所述阀体顶部流通孔下方设置一个带小孔的缓滞片。
设置传导腔的技术方案也可以是，所述阀体内腔设置一个与顶部相对应的隔层，即隔层与顶部之间构成传导腔，承压杆下端位于传导腔内，所述传导腔与位于隔层流通孔下方相连的传导管一端相通，传导管另一端连接阀前压。
所述传导腔内的流通孔喉部上方放置一个缓滞球，流通孔喉部边缘有一个小缺口。
设置传导腔的技术方案还可以是，所述阀体内腔设置一个与顶部中心孔相连的传导腔和传导管一体的构件，承压杆下端位于传导腔内，传导管另一端连接阀前压。
所述传导腔内的传导管喉部上方放置一个缓滞球，传导管喉部边缘有一个小缺口。
所述传导腔内的传导管喉部设置一个套筒状缓滞芯，缓滞芯顶部中心有一个小孔，其上侧壁有至少两个对称的导流孔，缓滞芯中下部位侧壁与传导管侧壁设置了相匹配的缓滞芯上下移动的限位装置。
所述承压杆透过外阀体顶部中心孔上方的上端套装配重块。
所述外阀体顶部即承压杆上端两侧各设置一根从下至上至少两步梯级缩小的立柱伸入配重块中心的两侧相匹配的孔中，承压杆透过外阀体顶部中心孔上方的上端逐级套装配重块。
所述配重块可以是固定配重，也可以是调节配重，还可以是混合配重；所述调节配重可以是人为加减零至若干配重块，亦可以是自动逐级加量，设置薄片配重块可以达到精细调节的程度，调节配重是用以调节安全压力开启值；所述固定配重用以减少与介质接触的阀瓣和传动支架的体积及贵重金属材料用量。
所述在外阀体顶部中心孔上方设置向传动支架施力的辅助弹簧和弹簧调节器，辅助弹簧下端与承压杆上端相顶。
我们对使用范围广的弹簧直接载荷式安全阀和一种切断式安全阀作一个对比分析：
设阀芯直径400mm弹簧式安全阀，安全阀开启表压为10MPa，安全阀所需总开启力＞(10MPa×20cm×20cm×π＝12560MPa)，换算成Kg力即弹簧力是125600Kg，这种大型弹簧的强弹力使阀瓣的开启高度非常有限，排泄不畅造成设备和管线较长时段处于开启值的临界状态，并消耗大量的能源，因此，制造实用性的大口径弹簧直接载荷式安全阀是一个难以逾越的技术难题。
本实用新型的一种切断式安全阀，阀前介质静压力对阀瓣不产生轴向压力，且只对承压杆产生轴向压力，当承压杆受压端面的总压力≥阀瓣加波纹管加承压杆加传动支架等总自重，承压杆向上运动推动传动支架并带动阀瓣离开密封座，使泄压口处于全开状态，反之，管状阀瓣垂直切断泄压口介质，紧贴环形密封座；设直径400mm大口径安全阀，开启表压为10MPa，设阀瓣加波纹管加承压杆加传动支架等的总自重是200Kg，只要克服这个重力，就可以开启，那么，我们可以计算出承压杆的端面面积＝2cm2。也就是开启力与安全阀口径无关，与压力有关，与承压杆直径有关，与启闭系统的自重有关。
综上所述，本实用新型的一种切断式安全阀积极效果在于：
1、结构简单，便于制造；
2、性价比高；
3、基本适应各种工况；
4、适应从微型到超大型各种口径，从机械结构上解决了大口径安全阀的设计、制造和应用的技术难题；
5、动作灵敏，可实现缓闭的功能达到防止液态介质冲击锤现象的发生；
6、全口径排放，减少能源消耗；
7、逐级自动调节泄压口开启高度，满足特定工况的需要；
8、基本不需要或减少年检，提高生产效率；
9、密封副避免强冲蚀，实现密封的可靠性和长效性。
附图说明
本实用新型的一种切断式安全阀基本由三部分构成：一、阀体，二、启闭系统，三、外阀体。
附图1是本实用新型的第一个实施例的纵向半剖面结构示意图。
附图2是本实用新型的第二个实施例的纵向半剖面结构示意图。
附图3是本实用新型的第三个实施例的纵向半剖面结构示意图。
附图4是本实用新型的第四个实施例的纵向半剖面结构示意图。
附图5是本实用新型的第五个实施例的纵向半剖面结构示意图。
图中1-阀体、101-连接座、102-密封座、103-泄压口、104-中心孔、105-隔层、106-传导腔、107-流通孔、108-传导管、109-缺口、2-阀瓣、201-波纹管、202-承压杆、203-传动支架、204-配重块、205-缓滞片、206-缓滞球、207-辅助弹簧、208-弹簧调节器、209-缓滞芯、3-外阀体、301-泄压口、302-中心孔、303-立柱。
具体实施方案
实施例一
参看附图1，所述阀体1呈倒扣杯状，阀体1从下至上的自身结构特征依次是，法兰连接座101，凸出外环壁的环形密封座102，匀称排布在环壁上的八个长方形泄压口103，设置在顶部的轴向中心孔104；套在阀体1外面且同轴向的启闭件从下至上依次是管状阀瓣2和波纹管201，波纹管201两端分别与阀体1和阀瓣2连接，阀瓣2下端面内环是一个圆弧凸台与密封座102上端环形斜坡面构成密封副；阀体1顶部的中心孔104含密封圈和一根可以上下移动的承压杆202，承压杆202下端可以延长至阀前压区，凸出阀体1顶部的承压杆202上端与“∩”形传动支架203横担中部连接，传动支架203双立杆下端与阀瓣2连接；所述阀体1外部轴向套装一个呈倒扣杯状的外阀体3，阀瓣2、波纹管201和传动支架203含盖于其中，外阀体3内壁与阀体1外壁之间有空隙，外阀体3环壁上亦设置泄压口301。
附图1所示位于阀腔内的承压杆202下端面所受阀前介质静压力高于安全压力开启值，即大于阀瓣2加波纹管201加承压杆202加传动支架203的总自重，阀瓣2离开密封座102，处于泄压状态。
实施例二
参看附图2，所述阀体1呈倒扣杯状，阀体1从下至上的自身结构特征依次是，法兰连接座101，凸出外环壁的环形密封座102，匀称排布在环壁上的两个圆形泄压口103，设置在顶部的轴向中心孔104；套在阀体1外面且同轴向的启闭件从下至上依次是管状阀瓣2和波纹管201，波纹管201两端分别与阀体1和阀瓣2连接，阀瓣2下端面内环是一个圆弧凸台与密封座102上端环形斜坡面构成密封副；阀体1顶部的中心孔104含波纹管和一根在其内可以上下移动的承压杆202，波纹管上下两端分别连接中心孔104上边和承压杆202的下端，凸出阀体1顶部的承压杆202上端与“∩”形传动支架203横担中部连接，传动支架203双立杆下端与阀瓣2连接；所述阀体1外部轴向套装一个呈倒扣杯状的外阀体3，阀瓣2、波纹管201和传动支架203含盖于其中，外阀体3内壁与阀体1外壁之间有空隙，外阀体3环壁上亦设置泄压口301。所述阀体1内腔设置一个与顶部中心孔104相连的传导腔106和传导管108一体的构件，承压杆202下端位于传导腔106内，传导管108另一端连接阀前压。
附图2所示连通阀前压的传导管108与传导腔106相通，位于传导腔106内的承压杆202下端面所受阀前介质静压力高于安全压力开启值，即大于阀瓣2加波纹管201加承压杆202加传动支架203的总自重，阀瓣2离开密封座102，处于泄压状态；当承压杆202下端面所受阀前介质静压力小于安全压力开启值，即小于阀瓣2加波纹管201加承压杆202加传动支架203的总自重，承压杆202向下运动，阀瓣2逐步靠拢密封座102，关闭泄压口103。
实施例三
参看附图3，所述阀体1呈倒扣杯状，阀体1从下至上的自身结构特征依次是，法兰连接座101，凸出外环壁的环形密封座102，匀称排布在环壁上的四个圆形泄压口103，设置在顶部的轴向中心孔104；套在阀体1外面且同轴向的启闭件从下至上依次是管状阀瓣2和波纹管201，波纹管201两端分别与阀体1和阀瓣2连接，阀瓣2下端面内环是圆弧凸台与密封座102上端环形斜坡面构成密封副；阀体1顶部的中心孔104含波纹管和一根在其内可以上下移动的承压杆202，波纹管上下两端分别连接中心孔104下边和承压杆202的下端，凸出阀体1顶部的承压杆202上端穿过“∩”形传动支架203横担中部，传动支架203双立杆下端与阀瓣2连接；所述阀体1外部轴向套装一个呈倒扣杯状的外阀体3，阀瓣2、波纹管201和传动支架203均含盖于其中，穿过传动支架203横担中部的承压杆202上端透过外阀体3顶部中心孔302，图示所述承压杆202与外阀体3顶部中心孔302之间设置了密封圈，在特定介质需要的情况下可以考虑设置波纹管密封，外阀体3内壁与阀体1外壁之间有空隙，外阀体3环壁上亦设置泄压口301。所述阀体1内腔设置一个与阀体1顶部相对应的隔层105，即隔层105与顶部之间构成传导腔106，传导腔106与阀体1顶部流通孔107上方相连的传导管108一端相通，传导管108另一端连通阀前压。所述传导腔106内的流通孔107下方设置一个带小孔的缓滞片205。所述承压杆202透过外阀体3顶部中心孔302上方的上端套装配重块204。
附图3所示传导腔106内的承压杆202下端面所受阀前介质静压力高于安全压力开启值，即大于阀瓣2加波纹管201加承压杆202加传动支架203加配重块204的总自重，阀瓣2离开密封座102，处于泄压状态；当承压杆202下端面受力小于安全压力开启值时，承压杆202向下运动，液态介质挤压缓滞片205紧贴阀体1顶部流通孔107下方，这时，只有缓滞片205上的小孔回流介质，承压杆202按设计要求缓慢向下运动，可防止冲击锤的发生，实现缓闭。
实施例四
参看附图4，所述阀体1呈倒扣杯状，阀体1从下至上的自身结构特征依次是，法兰连接座101，凸出外环壁的环形密封座102，匀称排布在环壁上的四个圆形泄压口103，设置在顶部的轴向中心孔104；套在阀体1外面且同轴向的启闭件从下至上依次是管状阀瓣2和波纹管201，波纹管201两端分别与阀体1和阀瓣2连接，阀瓣2下端面中环是圆弧凸台，密封座102上端环内侧镶嵌微凸出的柔性密封件，这样，就构成了内环的面密封和中环的线密封的复合密封副，这种切断式安全阀结构的高可靠密封有非常多具有实际意义的想象空间；阀体1顶部的中心孔104含波纹管和一根在其内可以上下移动的承压杆202，波纹管上下两端分别连接中心孔104下边和承压杆202的下端，凸出阀体1顶部的承压杆202上端穿过“∩”形传动支架203横担中部，传动支架203双立杆下端与阀瓣2连接；所述阀体1外部轴向套装一个呈倒扣杯状的外阀体3，阀瓣2、波纹管201和传动支架203含盖于其中，穿过传动支架203横担中部的承压杆202上端透过外阀体3顶部中心孔302，图示所述承压杆202与外阀体3顶部中心孔302之间设置了密封圈，在特定介质需要的情况下可以考虑设置波纹管密封，外阀体3内壁与阀体1外壁之间有空隙，外阀体3环壁上亦设置泄压口301。所述阀体1内腔设置一个与阀体1顶部相对应的隔层105，即隔层105与顶部之间构成传导腔106，传导腔106与隔层105流通孔107下方相连的传导管108一端相通，传导管10g另一端连通阀前压。所述传导腔106内的流通孔107喉部上方放置一个缓滞球206，流通孔107喉部上方边缘有一个小缺口109。所述外阀体3顶部即承压杆202上端两侧各设置一根从下至上三步梯级缩小的立柱303伸入配重块204中心的两侧相匹配的立柱孔中，承压杆202透过外阀体3顶部中心孔302上方的上端逐级套装配重块204。
附图4所示传导腔106内的承压杆202下端面所受阀前介质静压力高于安全压力开启值并顶起一块配重块204，即大于阀瓣2加波纹管201加承压杆202加传动支架203的总自重加一块配重块204的重量，阀瓣2离开密封座102，处于半泄压状态，当压力继续超高将顶起第二个配重块204，加大泄压口径，当压力还继续超高将顶起第三个配重块204，全口径排放；当承压杆202下端面所受阀前介质静压力小于安全压力开启值，即小于阀瓣2加波纹管201加承压杆202加传动支架203的总自重加一块配重块204的重量，承压杆202向下运动，如果介质为液态，那么，不可压缩的液态介质使缓滞球206堵住流通孔107喉部，且只有流通孔107喉部上方边缘小缺口109有少量介质回流，这样，承压杆202按设计要求缓慢向下运动，同时，阀瓣2逐步靠拢密封座102，关闭泄压口103，达到缓闭的目的，防止冲击锤的发生。
实施例五
参看附图5，所述阀体1呈倒扣杯状，阀体1从下至上的自身结构特征依次是，法兰连接座101，凸出外环壁的环形密封座102，匀称排布在环壁上的四个圆形泄压口103，设置在顶部的轴向中心孔104；套在阀体1外面且同轴向的启闭件从下至上依次是管状阀瓣2和波纹管201，波纹管201两端分别与阀体1和阀瓣2连接，阀瓣2下端面中环是圆弧凸台，密封座102上端环内侧镶嵌微凸出的柔性密封件，这样，就构成了内环的面密封和中环的线密封的复合密封副；阀体1顶部的中心孔104含波纹管和一根在其内可以上下移动的承压杆202，波纹管上下两端分别连接中心孔104下边和承压杆202的下端，凸出阀体1顶部的承压杆202上端穿过“∩”形传动支架203横担中部，传动支架203双立杆下端与阀瓣2连接；所述阀体1外部轴向套装一个呈倒扣杯状的外阀体3，阀瓣2、波纹管201和传动支架203含盖于其中，穿过传动支架203横担中部的承压杆202上端透过外阀体3顶部中心孔302，图示所述承压杆202与外阀体3顶部中心孔302之间设置了密封圈，在特定介质需要的情况下可以考虑设置波纹管密封，外阀体3内壁与阀体1外壁之间有空隙，外阀体3环壁上亦设置泄压口301。所述阀体1内腔设置一个与阀体1顶部相对应的隔层105，即隔层105与顶部之间构成传导腔106，传导腔106与隔层105流通孔107下方相连的传导管108一端相通，传导管108另一端连通阀前压。所述传导腔106内的传导管108喉部设置一个套筒状缓滞芯209，缓滞芯209顶部中心有一个小孔，其上侧壁有至少两个对称的导流孔，缓滞芯209中下部位侧壁与传导管108侧壁设置了相匹配的缓滞芯209上下移动的限位装置。所述在外阀体3顶部中心孔302上方设置向传动支架203施力的辅助弹簧207和弹簧调节器208，辅助弹簧207下端与承压杆202上端相顶。
附图5所示传导腔106内的承压杆202下端面所受阀前介质静压力高于安全压力开启值，即大于阀瓣2加波纹管201加承压杆202加传动支架203的总自重加辅助弹簧207的弹力，阀瓣2离开密封座102，处于泄压状态；当承压杆202下端面所受阀前介质静压力小于安全压力开启值，即小于阀瓣2加波纹管201加承压杆202加传动支架203的总自重加辅助弹簧207的弹力，承压杆202向下运动，如果介质为液态，那么，不可压缩的液态介质使缓滞芯209堵住流通孔107喉部，且只有缓滞芯209顶部中心小孔有少量介质回流，这样，承压杆202按设计要求缓慢向下运动，同时，阀瓣2逐步靠拢密封座102，关闭泄压口103，达到缓闭的目的，防止冲击锤的发生。
本实用新型与专利申请号201010299158.5的“具有调制特性的先导式安全阀”对比。本实用新型的一种切断式安全阀，只需要逐级加减配重块就能够简单轻松的自动调节泄压口的开启高度，产品的制造成本低，便于操作，并且达到安全可靠的实际效果。然而，对比案的机械结构过于复杂，压力腔内的运动部件过多，密封圈也过多且容易磨损，制造成本高，影响安全性、稳定性和可靠性。本人认为全口径泄压，使系统在最短的时间内达到安全经济的运行状态是最合理的。
本实用新型与专利申请号2010611257.2的“承压杆钟罩阀瓣密封式安全阀”均为切断式，但有几点不同：一是本实用新型采用管状阀瓣与环形密封座构成的密封副，密封效果好，而对比案采用上下密封圈的密封，密封圈容易磨损，则摩擦阻力无法随机掌控，同时不适于高温高压、有毒有害和核介质；二是本实用新型启闭系统无阻力上下运动，而对比案采用钟罩阀瓣，开启时，钟罩阀瓣与密封座上端面之间构成一个真空腔体，会出现反作用力很难打开，反之，关闭时则非常迅速会造成冲击锤现象发生，如果腔体内充满了空气或介质又很难关闭；三是本实用新型基本采用启闭系统的自重力来完成关闭，而对比案依然采用弹簧力来关闭，那么依然存在开启度越高介质压力越需要大和频繁微量启闭的问题；四是本实用新型可以实现突开缓闭，而对比案却没有做到这点。
Claims (3)
1.一种切断式安全阀，由阀体(1)、密封座(102)、阀瓣(2)和承压杆(202)等构成；其特征在于，阀体(1)呈倒扣杯状，阀体(1)从下至上的自身结构依次是，连接座(101)，凸出外环壁的环形密封座(102)，匀称排布在环壁上的至少两个泄压口(103)，设置在顶部的轴向中心孔(104)；套在阀体(1)外面且同轴向的启闭件从下至上依次是管状阀瓣(2)和波纹管(201)，波纹管(201)两端分别与阀体(1)和阀瓣(2)连接，阀瓣(2)下端与密封座(102)上端构成密封副；阀体(1)顶部的中心孔(104)含一根可以上下移动的承压杆(202)并设置密封件，凸出阀体(1)顶部的承压杆(202)上端与“∩”形传动支架(203)横担中部连接，传动支架(203)立杆下端与阀瓣(2)连接；所述阀体(1)外部轴向套装一个呈倒扣杯状的外阀体(3)，阀瓣(2)、波纹管(201)和传动支架(203)均含盖于其中，外阀体(3)内壁与阀体(1)外壁之间有空隙，外阀体(3)环壁上亦设置泄压口(301)。
2.按照权利要求1所述的一种切断式安全阀，其特征在于，所述阀体(1)内腔设置一个与顶部相对应的隔层(105)，即隔层(105)与顶部之间构成传导腔(106)，传导腔(106)与阀体(1)顶部流通孔(107)上方相连的传导管(108)一端相通，传导管(108)另一端连接阀前压。
3.按照权利要求1所述的一种切断式安全阀，其特征在于，所述阀体(1)内腔设置一个与顶部中心孔(104)相连的传导腔(106)和传导管(108)一体的构件，承压杆(202)下端位于传导腔(106)内，传导管(108)另一端连接阀前压。
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- 2012-02-28 CN CN2012200666610U patent/CN202441937U/zh not_active Expired - Fee Related
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