專利名稱：活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于閥類，特別是一種適用于油氣集輸管道裝置、鍋爐、容器等設(shè)備的活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥。
目前，在石油、天然氣、化工管道裝置、鍋爐、容器等設(shè)備系統(tǒng)中，通常采用傳統(tǒng)的彈簧式安全閥作安全防護(hù)設(shè)備，由于這種安全閥存在不能準(zhǔn)確啟跳、啟閉壓差大、動作后不易復(fù)位、回座密封容易泄漏、維修量大等缺點(diǎn)。申請人于1999年在先申請的″平衡式直接載荷安全閥″(專利號99231771．1)，雖然利用介質(zhì)壓力使閥芯臺階處產(chǎn)生的面積壓差平衡關(guān)系解決了彈簧式安全閥存在的問題，但在大通徑、高壓力、快速排放量方面，也還沒有完全滿足工況條件安全防護(hù)要求。
本實(shí)用新型的目的是為克服上述產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不足，達(dá)到啟跳準(zhǔn)確、啟閉壓差范圍小、工作穩(wěn)定、回座密封可靠，并能同時滿足高壓力、大通徑、快速排放等安全防護(hù)要求，而設(shè)計(jì)一種活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥。
本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥，包括主閥、導(dǎo)閥和導(dǎo)壓管，主閥和導(dǎo)閥通過導(dǎo)壓管相連，導(dǎo)閥通過感測壓力信號動作而驅(qū)動主閥動作，主閥和導(dǎo)閥分別由各自的閥體、閥座、閥芯、閥桿、彈簧、閥蓋構(gòu)成，主閥閥芯為圓柱臺階形，與具有臺階形內(nèi)孔的閥套相配套，其特征在于a．主閥的圓柱臺階形閥芯的小頭端面與閥套內(nèi)腔、上閥蓋內(nèi)腔組成密封氣室，由主閥進(jìn)口端通過導(dǎo)壓管將導(dǎo)閥和主閥上閥蓋內(nèi)腔密封氣室接通，閥芯大頭上端面與閥套內(nèi)腔臺階的接觸面為閥芯的全行程限位面；b．導(dǎo)閥的閥體內(nèi)腔制有帶錐面凸臺的閥座，閥體上端面制有導(dǎo)向行程凸臺，凸臺的底邊緣開有流道孔，分別與閥體的內(nèi)腔和排放出口相通；c．導(dǎo)閥閥桿和活塞加工為一整體，閥桿上、下部開有O形圈密封槽，活塞的外圓開有阻尼槽和O形圈密封槽，活塞的端面開有阻尼孔，閥桿下部通過O形密封圈、壓絲圈與閥芯組合連接為一體；d．導(dǎo)閥活塞的上、下端面分別對于閥體凸臺內(nèi)腔、中閥盒內(nèi)腔、閥座上端內(nèi)腔組成兩個密封氣室。
本實(shí)用新型還具以下技術(shù)特征主閥閥芯的底端內(nèi)腔嵌有軟密封橡膠墊，與閥座的錐面凸臺組成硬軟雙質(zhì)密封付。
導(dǎo)閥閥芯底端硫化有橡膠墊，與閥座錐面凸臺組成硬軟雙質(zhì)密封付。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)①主閥閥芯采用圓柱臺階形，與閥套臺階內(nèi)腔相配套，其小頭端面、閥套內(nèi)腔、上閥蓋內(nèi)腔組成了密封氣室，臺階閥芯小頭面積大于閥座密封面積，滿足了密封性能要求；臺階閥芯的大頭面積大于小頭面積，利于主閥的開啟和行程的限位。
②按導(dǎo)閥閥芯結(jié)構(gòu)，導(dǎo)閥閥芯的密封面積小于活塞面積，當(dāng)介質(zhì)壓力達(dá)到設(shè)定壓力時，閥芯密封面受介質(zhì)向上推力變?yōu)榛钊娣e受介質(zhì)向上推力，完全克服了密封面間受壓產(chǎn)生的″吸附效應(yīng)″及彈簧力，導(dǎo)閥在非常接近給定壓力的范圍內(nèi)開啟排放，主閥的臺階閥芯小端上腔的介質(zhì)壓力隨即排放，臺階閥芯大端在介質(zhì)壓力推動下快速開啟排放。
③導(dǎo)閥開啟時，介質(zhì)壓力通過活塞阻尼孔進(jìn)入活塞上腔，并通過閥體凸臺與中閥盒內(nèi)腔配合間隙與閥體凸臺邊緣小孔及閥體排放出口相通，使活塞上下端在啟閉過程中形成一種流體力學(xué)動態(tài)平衡關(guān)系，使其啟閉壓差范圍在結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)定比例關(guān)系下實(shí)現(xiàn)。該安全閥能在非常接近給定壓力范圍內(nèi)開啟，復(fù)位準(zhǔn)確，工作穩(wěn)定，啟閉壓差小，回座密封可靠，能滿足高參數(shù)技術(shù)條件下的應(yīng)用。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
下面依照附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步的說明如
圖1所示，活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥由主閥、導(dǎo)閥10和導(dǎo)壓管9三部份組成，主閥和導(dǎo)閥通過導(dǎo)壓管相連。主閥采用自緊式結(jié)構(gòu)，由其閥體1、閥座2、閥芯5、彈簧7、上閥蓋8等構(gòu)成，閥座2裝入主閥體1內(nèi)腔，主閥閥芯5為圓柱臺階形，與具有臺階形內(nèi)孔的閥套6相配套裝入，閥套底端面壓在閥座大端面上使之固定。主閥閥芯5兩端的圓柱面上嵌有O形密封圈4，其小頭端面壓有彈簧7，并與閥套6內(nèi)腔、上閥蓋8內(nèi)腔組成密封氣室，上閥蓋8端面與閥體上端面由螺栓緊固連接為一體。主閥進(jìn)口端通過導(dǎo)壓管9將導(dǎo)閥10和主閥上閥蓋8內(nèi)腔密封氣室接通，主閥閥芯5大頭上端面與閥套6內(nèi)腔臺階的接觸面為閥芯5的全行程限位面。閥座2的錐面凸臺和主閥閥芯5底端面堆焊有硬質(zhì)合金，在閥芯5的底端內(nèi)腔嵌有軟密封橡膠墊3，與閥座2的錐面凸臺組成硬軟雙質(zhì)密封付。
如圖2所示，導(dǎo)閥采用活塞阻尼結(jié)構(gòu)，由閥體11、閥芯13、閥座12、閥桿24、活塞17、彈簧25、上蓋26、調(diào)節(jié)螺桿27等組成，導(dǎo)閥10的閥體11內(nèi)腔直接加工有帶錐面凸臺的閥座12，閥體11上端面制有導(dǎo)向行程凸臺30，凸臺30的底邊緣開有流道孔19，分別與閥體11的內(nèi)腔和排放出口21相通。導(dǎo)閥閥桿24和活塞17直接加工為一整體，閥桿24上、下部開有O形圈密封槽23，活塞17的外圓開有阻尼槽18和O形圈密封槽16，活塞17的上下端面間開有阻尼孔20，閥桿24下部通過O形密封圈14、壓絲圈15與閥芯13組合連接在底端部。閥桿24上端部壓有彈簧25、調(diào)節(jié)螺桿27，閥桿直徑上由中閥盒22內(nèi)孔導(dǎo)向定位，中閥盒上端連接上蓋26，并由螺栓把上蓋26、中閥盒22、閥體11連成一體。
活塞17的上、下端面分別對于閥體凸臺30內(nèi)腔、中閥盒22內(nèi)腔、閥座12上端內(nèi)腔組成兩個密封氣室。導(dǎo)閥閥芯13底端硫化有橡膠墊28，與閥座12錐面凸臺組成硬軟雙質(zhì)密封付。
導(dǎo)閥10下端橫向氣孔由接頭29經(jīng)導(dǎo)壓管與主閥上閥蓋8相連通，導(dǎo)閥下端縱向氣孔經(jīng)導(dǎo)壓管連接到主閥閥體的下方。
下面針對本實(shí)用新型的幾種工作狀態(tài)進(jìn)行說明1．關(guān)閉狀態(tài)如
圖1、圖2中主閥及導(dǎo)閥閥芯現(xiàn)處位置，介質(zhì)壓力在主閥進(jìn)口法蘭上端通過導(dǎo)壓管9進(jìn)入導(dǎo)閥閥體11內(nèi)腔和主閥上閥蓋8內(nèi)腔與主閥閥芯5小頭端面間形成的密封環(huán)室，在主閥彈簧7預(yù)緊力作用下，由于閥芯小頭面積大于主閥密封面積，主閥閥芯5密封付緊貼在閥座2凸臺端面和錐面，形成硬軟雙質(zhì)密封。導(dǎo)閥彈簧25的力在設(shè)定時大于密封比壓力，密封面同樣為雙質(zhì)密封付，滿足了關(guān)閉密封″零泄漏″的使用要求。
2．超壓排放狀態(tài)當(dāng)管道裝置介質(zhì)壓力升高至設(shè)定壓力時，導(dǎo)閥彈簧力小于閥芯13密封面積受介質(zhì)壓力的向上推力，閥芯13在閥體11凸臺內(nèi)腔上移，這時介質(zhì)壓力作用在活塞17的下端面，由于活塞面積遠(yuǎn)大于閥芯密封面積，活塞17推動閥桿24上移，閥芯13上移，導(dǎo)閥開啟。因?qū)чy閥體11內(nèi)腔與主閥閥芯5的圓柱臺階小頭端密封環(huán)室由導(dǎo)壓管連通，導(dǎo)閥開啟，閥芯5與小頭端壓力通過導(dǎo)閥閥體出口處排放，向下壓力減小，閥芯5大頭端面受介質(zhì)壓力向上移動，到達(dá)閥套6內(nèi)腔臺階交界處時為全行程，主閥排放泄壓。
3．回座狀態(tài)管道裝置介質(zhì)壓力隨閥門的開啟排放降低，當(dāng)介質(zhì)壓力降到一定壓力范圍時，導(dǎo)閥活塞17上端受介質(zhì)壓力加上彈簧力大于活塞下端介質(zhì)向上推力時，導(dǎo)閥閥芯13下移，其回座力值由設(shè)計(jì)運(yùn)用的流體力學(xué)動態(tài)平衡關(guān)系決定。
導(dǎo)閥活塞17此時上端和下端由活塞阻尼孔20接通，活塞上端受力為活塞17的面積減去閥桿24的面積乘以介質(zhì)壓力加上彈簧25的作用力，活塞下端受力為活塞面積乘以介質(zhì)壓力。而彈簧作用力為閥芯13的密封比壓力，即密封面積乘以排放壓力為彈簧力。回座關(guān)閉的條件為活塞17上端受力大于活塞下端向上推力，根據(jù)流體力學(xué)原理建立數(shù)學(xué)關(guān)系式，最后確定回座壓力與排放壓力的比值為設(shè)計(jì)所定的閥芯13密封面積與閥桿24面積的比值，因回座壓力是完全按設(shè)計(jì)時給定的，故當(dāng)管道介質(zhì)壓力排放下降到一定范圍時，導(dǎo)閥回座關(guān)閉，主閥隨之關(guān)閉。
權(quán)利要求1．一種活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥，包括主閥、導(dǎo)閥和導(dǎo)壓管，主閥和導(dǎo)閥通過導(dǎo)壓管相連，主閥和導(dǎo)閥分別由各自的閥體、閥座、閥芯、閥桿、彈簧、閥蓋構(gòu)成，主閥閥芯為圓柱臺階形，與具有臺階形內(nèi)孔的閥套相配套，其特征在于a．主閥的圓柱臺階形閥芯(5)的小頭端面與閥套(6)內(nèi)腔、上閥蓋(8)內(nèi)腔組成密封氣室，由主閥進(jìn)口端通過導(dǎo)壓管(9)將導(dǎo)閥(10)和主閥上閥蓋(8)內(nèi)腔密封氣室接通，閥芯(5)大頭上端面與閥套(6)內(nèi)腔臺階的接觸面為閥芯(5)的全行程限位面；b．導(dǎo)閥(10)的閥體(11)內(nèi)腔制有帶錐面凸臺的閥座(12)，閥體(11)上端面制有導(dǎo)向行程凸臺(30)，凸臺(30)的底邊緣開有流道孔(19)，分別與閥體(11)的內(nèi)腔和排放出口相通；c．導(dǎo)閥閥桿(24)和活塞(17)加工為一整體，閥桿(24)上、下部開有O形圈密封槽(23)，活塞(17)的外圓開有阻尼槽(18)和O形圈密封槽(16)，活塞(17)的端面開有阻尼孔(20)，閥桿(24)下部通過O形密封圈(14)、壓絲圈(15)與閥芯(13)組合連接為一體；d．活塞(17)的上、下端面分別對于閥體凸臺(30)內(nèi)腔、中閥盒(22)內(nèi)腔、閥座(12)上端內(nèi)腔組成兩個密封氣室。
2．如權(quán)利要求1所述的活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥，其特征在于主閥閥芯(5)的底端內(nèi)腔嵌有軟密封橡膠墊(3)，與閥座(2)的錐面凸臺組成硬軟雙質(zhì)密封付。
3．如權(quán)利要求1、2所述的活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥，其特征在于導(dǎo)閥閥芯(13)底端硫化有橡膠墊(28)，與閥座(12)錐面凸臺組成硬軟雙質(zhì)密封付。
專利摘要本實(shí)用新型是一種活塞阻尼先導(dǎo)式安全閥,包括主閥、導(dǎo)閥和導(dǎo)壓管,主閥采用自緊式結(jié)構(gòu),其圓柱臺階形閥芯與具有臺階形內(nèi)孔的閥套相配合,閥芯小頭端面與閥套內(nèi)腔、上閥蓋內(nèi)腔組成密封氣室,導(dǎo)閥采用活塞阻尼結(jié)構(gòu),其閥桿和活塞加工為一整體,活塞外圓開有阻尼槽,端面開有阻尼孔,活塞上、下端面分別對于閥體凸臺內(nèi)腔、中閥盒內(nèi)腔、閥座上端內(nèi)腔組成兩個密封氣室。該閥能在非常接近給定壓力范圍內(nèi)開啟,復(fù)位準(zhǔn)確,工作穩(wěn)定,啟閉壓差小,回座密封可靠。
文檔編號F16K17/10GK2427692SQ00223139
公開日2001年4月25日 申請日期2000年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年5月27日
發(fā)明者王元清 申請人:樂山市長江儀表廠