CN219221378U - 一种高可靠度超压管控安全阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高可靠度超压管控安全阀，包括阀座、O形圈、壳体、阀芯、弹簧、弹簧支座、调节柱、锁紧螺母、呼吸孔、出口、入口、阀芯座和阀芯密封垫。当安全阀正常工作时，阀芯通过弹簧的弹簧力使得阀芯密封垫与阀座压紧密封；当安全阀入口的压力超过安全阀的整定压力时，阀芯与阀座间的密封面产生分离，安全阀出口开始泄漏流体；当安全阀入口压力超过安全阀全开压力时，安全阀的阀芯与阀座密封面完全分离，流体快速从出口排出，系统管路压力下降，从而保护系统不因超压导致损坏；当系统管路压力恢复正常后，安全阀的阀芯在弹簧的弹簧力作用下回座并密封，系统恢复正常。

Description

一种高可靠度超压管控安全阀

技术领域

本实用新型涉及一种高可靠度超压管控安全阀，用于保证压力系统或设备的安全性和可靠性，属于阀门设计技术领域。

背景技术

安全阀主要用于对压力容器、锅炉、管路等设备或系统的超压管控，即当系统或设备压力超过正常工作压力值后，安全阀自动开启泄压，确保系统或设备压力处于安全范围。待系统或设备压力降至一定值后，安全阀重新自动关闭，保证系统或设备的正常运行。

目前，安全阀大多采用弹簧力顶住阀芯密封阀口，该弹簧作用形式的安全阀结构简单，便于加工安装，因此被广泛使用。但传统的弹簧式安全阀一般会受摩擦力的影响，对弹簧的性能要求较高，其稳定性较差。若安全阀在系统超压后未能可靠开启，则可能造成巨大的损失或安全隐患，如航天器中的氧化剂和燃料贮箱的压力超过安全值，则高压气体会挤破贮箱造成氧化剂和燃料混合发生爆炸。因此，设计一种高可靠度超压管控安全阀具有重要意义。

发明内容

本实用新型旨在提供一种高可靠度超压管控安全阀，对传统的弹簧式安全阀的设计缺陷(即弹簧在动作过程中容易受到摩擦力影响发生异常)进行实质性改进，能够有效提高弹簧式安全阀的稳定性及可靠性。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种高可靠度超压管控安全阀，包括：

壳体，所述壳体为带有轴向通孔的回转体，轴向通孔的轴向第一端内壁上加工有第一内螺纹，轴向通孔的轴向第二端内壁上加工有第二内螺纹，壳体表面还开有与轴向通孔连通的出口；

调节柱，所述调节柱表面加工有第一外螺纹，且通过第一外螺纹连接在壳体轴向通孔的第一内螺纹处；

阀座，所述阀座的表面加工有第二外螺纹，且通过第二外螺纹连接在壳体轴向通孔的第二内螺纹处，沿着所述阀座的轴线方向开有入口通道，入口通道的第一端与壳体的轴向通孔连通，入口通道的第二端形成入口；

阀芯，所述阀芯滑动连接在壳体的轴向通孔内，且介于调节柱和阀座之间，阀芯的轴向第二端上设置有阀芯密封垫，当阀芯密封垫与阀座上入口通道的第一端接触时形成密封面；

弹簧和弹簧支座，所述弹簧位于壳体的轴向通孔内，且弹簧的轴向第一端套接在弹簧支座的轴向第二端上，弹簧支座滑动连接在壳体的轴向通孔中，弹簧支座的轴向第一端通过线接触的方式紧贴调节柱，弹簧的轴向第二端紧贴阀芯的轴向第一端。

作为一种选择，

所述调节柱位于壳体轴向通孔内的一端呈球形；

所述弹簧支座的轴向第一端端面上有一锥形凹槽，锥形凹槽与调节柱的球形端呈线接触。

作为一种选择，所述壳体表面开有与轴向通孔连通的呼吸孔，且呼吸孔与轴向通孔的连通位置位于弹簧支座和阀芯之间。

作为一种选择，所述阀芯包括回转体结构的阀芯座，阀芯座的轴向第一端端面上开有第一盲孔，轴向第二端端面上开有第二盲孔，第一盲孔为阶梯孔，且第一盲孔的最大内径大于弹簧的最大外径，第二盲孔为圆台孔，阀芯密封垫嵌入在第二盲孔中。

进一步，所述阀芯座的外表面上有一圈环形凹槽，使得阀芯在壳体的轴向通孔中滑动时，阀芯座的一段外表面与轴向通孔内壁之间存在间隙。

作为一种选择，所述调节柱位于壳体轴向通孔外侧的第一外螺纹上还套接有锁紧螺母。

作为一种选择，所述壳体表面有多个出口，多个出口分布在垂直于壳体轴向通孔的圆周上。

作为一种选择，所述阀座表面还包括第三外螺纹和六方螺母，第三外螺纹和六方螺母均位于壳体的轴向通孔外侧，六方螺母的外径大于轴向通孔第二内螺纹处的内径，且六方螺母面向第三外螺纹的一侧端面上开有密封环槽，密封环槽内填充有O形圈。

作为一种选择，所述壳体的轴向通孔为阶梯状通孔，且出口处对应的轴向通孔内径大于阀芯滑动连接处对应的轴向通孔内径。

作为一种选择，所述壳体的轴向通孔内壁上还设置有阀芯全开高度限位凸台，阀芯全开高度限位凸台的内径小于阀芯轴向第一端的外径。

与现有的安全阀相比，本实用新型的安全阀具备以下特点：

(1)在保证安全阀排放流量达到设计要求的情况下，对阀芯的全开高度进行了限制。当阀芯全开时，阀芯座的底部(阀芯的轴向第一端)与壳体轴向通孔内部的凸台(阀芯全开高度限位凸台)接触，实现了阀芯全开高度的限制，避免阀芯在超压、瞬间打开情况下不会将弹簧压并，提高了弹簧的工作寿命。

(2)弹簧采用两端固定的形式，一端采用弹簧端面固定内孔定位(即弹簧内孔套接在弹簧支座的外表面)，一端采用弹簧端面固定外径定位的方式(即弹簧外径内置于阀芯座的第一盲孔中)。另外，外径定位采用了过渡台阶结构(即阀芯座的第一盲孔为阶梯孔)，保证弹簧压缩外径扩大后有足够的间隙，避免了弹簧与壁面接触发生摩擦、卡滞等问题。

(3)将流体出口位置设置在阀口处，出口孔在壳体圆周上均匀分布，使安全阀入口流体直接从阀芯密封处的出口孔排出，以减小安全阀在打开状态下阀芯受流体压力的影响，在管路压力降低到安全值情况下阀芯能够正常回位。

(4)通过调节后方调节柱旋入壳体内的深度，改变弹簧的压缩量，为阀芯提供适当的预紧力。调节柱头部为球面，弹簧支座后部为锥面，两者之间为线接触，摩擦力较小，不会引起弹簧扭转变形或阀芯转动，从而保证了安全阀在调节过程各零部件功能完好。

(5)阀芯座外壁面中间凹陷形成环形槽，保证了滑动配合面的长径比，降低摩擦对安全阀性能的影响。

本实用新型的安全阀结构简单、安装方便，不仅能够快速打开泄压，而且还能避免传统技术中由于摩擦力的作用带来的不良影响，提高了安全阀的稳定性和可靠度。

附图说明

图1是本实用新型中高可靠度超压管控安全阀结构示意图；

图2是本实用新型中安全阀阀芯结构图；

图中，1-阀座；2-O形圈；3-壳体；4-阀芯；5-弹簧；6-弹簧支座；7-调节柱；8-锁紧螺母；9-呼吸孔；10-出口；11-入口；41-阀芯座；42-阀芯密封垫。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但不应就此理解为本实用新型所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本实用新型上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本实用新型的范围内。

如图1～图2所示，为本实用新型提供的一种高可靠度超压管控安全阀，主要由阀座1、O形圈2、壳体3、阀芯4、弹簧5、弹簧支座6、调节柱7、锁紧螺母8、呼吸孔9、出口10、入口11、阀芯座41和阀芯密封垫42组成。

如图1，壳体3的左、右两端外表面均设置有六方螺母结构，方便安全阀的安装拆卸。壳体3右侧通过内螺纹与阀座1的外螺纹相连接。阀座1右侧通过外螺纹与管路或压力容器等系统连接，并由O形圈2进行密封，O形圈2设置在一个六方螺母结构的端面处。阀芯4滑动配合安装于壳体3内孔壁面，并由壳体3的内部凸台对阀芯4开启的最大高度进行限位。弹簧5一端通过阀芯4进行外径定位(弹簧5的外径)，另一端通过弹簧支座6进行内孔定位(弹簧支座6上的圆柱面外径配合弹簧5的内孔孔径)。调节柱7的一端呈球形，与弹簧支座6端面的锥形凹槽为线接触，通过拧转调节柱7调节弹簧5的压缩量，并由锁紧螺母8进行锁死。出口10均匀开设在壳体3的外表面，且位于阀芯密封垫42与阀座1接触形成的密封面处。弹簧支座6固定弹簧5的一端附近设置有连通壳体3内孔与外界的呼吸孔11。

当安全阀正常工作时，阀芯4通过弹簧5的弹簧力使得阀芯密封垫42与阀座1压紧密封；当安全阀入口11的压力超过安全阀的整定压力时，阀芯4与阀座1间的密封面产生分离，安全阀出口10开始泄漏流体；当安全阀入口压力超过安全阀全开压力时，安全阀的阀芯4与阀座1密封面完全分离，流体快速从出口10排出，系统管路压力下降，从而保护系统不因超压导致损坏；当系统管路压力恢复正常后，安全阀的阀芯4在弹簧5的弹簧力作用下回座并密封，系统恢复正常。

Claims (10)

1.一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：包括，

壳体(3)，所述壳体(3)为带有轴向通孔的回转体，轴向通孔的轴向第一端内壁上加工有第一内螺纹，轴向通孔的轴向第二端内壁上加工有第二内螺纹，壳体(3)表面还开有与轴向通孔连通的出口(10)；

调节柱(7)，所述调节柱(7)表面加工有第一外螺纹，且通过第一外螺纹连接在壳体(3)轴向通孔的第一内螺纹处；

阀座(1)，所述阀座(1)的表面加工有第二外螺纹，且通过第二外螺纹连接在壳体(3)轴向通孔的第二内螺纹处，沿着所述阀座(1)的轴线方向开有入口通道，入口通道的第一端与壳体(3)的轴向通孔连通，入口通道的第二端形成入口(11)；

阀芯(4)，所述阀芯(4)滑动连接在壳体(3)的轴向通孔内，且介于调节柱(7)和阀座(1)之间，阀芯(4)的轴向第二端上设置有阀芯密封垫(42)，当阀芯密封垫(42)与阀座(1)上入口通道的第一端接触时形成密封面；

弹簧(5)和弹簧支座(6)，所述弹簧(5)位于壳体(3)的轴向通孔内，且弹簧(5)的轴向第一端套接在弹簧支座(6)的轴向第二端上，弹簧支座(6)滑动连接在壳体(3)的轴向通孔中，弹簧支座(6)的轴向第一端通过线接触的方式紧贴调节柱(7)，弹簧(5)的轴向第二端紧贴阀芯(4)的轴向第一端。

2.根据权利要求1所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：

所述调节柱(7)位于壳体(3)轴向通孔内的一端呈球形；

所述弹簧支座(6)的轴向第一端端面上有一锥形凹槽，锥形凹槽与调节柱(7)的球形端呈线接触。

3.根据权利要求1所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：所述壳体(3)表面开有与轴向通孔连通的呼吸孔(9)，且呼吸孔(9)与轴向通孔的连通位置位于弹簧支座(6)和阀芯(4)之间。

4.根据权利要求1所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：所述阀芯(4)包括回转体结构的阀芯座(41)，阀芯座(41)的轴向第一端端面上开有第一盲孔，轴向第二端端面上开有第二盲孔，第一盲孔为阶梯孔，且第一盲孔的最大内径大于弹簧(5)的最大外径，第二盲孔为圆台孔，阀芯密封垫(42)嵌入在第二盲孔中。

5.根据权利要求4所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：所述阀芯座(41)的外表面上有一圈环形凹槽。

6.根据权利要求1所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：所述调节柱(7)位于壳体(3)轴向通孔外侧的第一外螺纹上还套接有锁紧螺母(8)。

7.根据权利要求1所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：所述壳体(3)表面有多个出口(10)，多个出口(10)分布在垂直于壳体(3)轴向通孔的圆周上。

8.根据权利要求1所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：所述阀座(1)表面还包括第三外螺纹和六方螺母，第三外螺纹和六方螺母均位于壳体(3)的轴向通孔外侧，六方螺母的外径大于轴向通孔第二内螺纹处的内径，且六方螺母面向第三外螺纹的一侧端面上开有密封环槽，密封环槽内填充有O形圈(2)。

9.根据权利要求1所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：所述壳体(3)的轴向通孔为阶梯状通孔，且出口(10)处对应的轴向通孔内径大于阀芯(4)滑动连接处对应的轴向通孔内径。

10.根据权利要求1所述的一种高可靠度超压管控安全阀，其特征在于：所述壳体(3)的轴向通孔内壁上还设置有阀芯全开高度限位凸台，阀芯全开高度限位凸台的内径小于阀芯(4)轴向第一端的外径。

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