專利名稱：低壓先導式安全閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對壓力容器及管路設備系統(tǒng)進行安全保護的閥類裝置，具體地說 是一種低壓先導式安全閥。
背景技術：
我們知道，所謂安全閥就是對承壓容器及管路系統(tǒng)起重要保護作用的一種自動 閥，它能跟蹤系統(tǒng)內介質壓力的升降變化而自動進行開啟和關閉操作在承壓容器及管路 系統(tǒng)正常運行過程中，安全閥的啟閉件是處于常閉狀態(tài)，當承壓容器及管路系統(tǒng)內的介質 壓力升高達到或超過所設定的壓力值時，它會自動開啟對外排放介質進行泄壓并控制其壓 力不超過所設定的允許值，從而保證設備系統(tǒng)不會因壓力過高而發(fā)生安全事故。就它的結 構原理而言，現(xiàn)行安全閥主要有彈簧式、杠桿式兩大類。由于彈簧式安全閥是利用壓縮彈 簧作用力進行密封的，其缺點是所加載荷會隨閥的開啟而變化，即隨著閥芯開啟升高，彈簧 對閥芯的作用力會增加，這將嚴重影響安全閥的反應靈敏度和開啟速度。而杠桿式安全閥 則是依靠杠桿作用力進行密封的，其缺點是結構笨重而導致回座力較低、加載機構也易振 動而產(chǎn)生泄漏，在實際運行中存在開啟后不易關閉、密封性能較差的使用缺陷。近來，為適 應高壓大容量的工作需要，又出現(xiàn)了一種由主閥和輔閥組成的先導式安全閥，當系統(tǒng)內介 質壓力超過設定的壓力值時，它會先開啟輔閥并通過動力傳動輔助裝置再打開主閥排放介 質進行泄壓。無庸置疑，現(xiàn)行的先導式安全閥在實際使用中也存在一些技術性缺陷，其表現(xiàn) 為由于它的工作可靠性會同時受主閥、輔閥和動力傳動機構等多種因素的影響，特別是在 低壓大容量的工況下，它的反應靈敏度、開啟速度和回座關閉的密封穩(wěn)定性能往往不如直 接作用式安全閥那樣迅速、可靠。這是現(xiàn)行先導式安全閥需要進一步改進和完善的課題，這 也正是本發(fā)明所想要解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)行先導式安全閥在工作壓力低于0. 05MPa壓力時存在 的不足之處而提出一種新型的低壓先導式安全閥。它巧紗地利用導閥閥芯與導閥座、閥芯 蓋之間形成的密封轉換機構，能顯著提高反應靈敏度和開啟速度，增強回座關閉的密封性 能和穩(wěn)定工作的可靠性能。本發(fā)明提出的低壓先導式安全閥是按如下技術方案來實現(xiàn)的一種低壓先導式安全閥，它包括由主閥閥體、主閥閥桿、主閥閥芯構成的執(zhí)行機構 和由隔板、氣缸、活塞、彈簧、隔膜組件構成的傳動機構，所說的主閥閥桿連接于隔膜組件， 其特征在于在氣缸上安裝導閥座、閥芯蓋、上端蓋、膜片組件、調節(jié)彈簧和導閥閥芯構成控 制轉換機構，所說的導閥閥芯由導閥閥桿連接于膜片組件，導閥座設置有對外排泄孔和連 通平衡氣室的平衡孔，閥芯蓋設置有與控制氣室相通的接口，配裝于接口的連接管與主閥 閥體的進氣腔相連通。它是這樣自動進行保護工作的首先將主閥閥體的進氣腔連接于需 要進行保護的壓力容器或管路設備上，初擰調節(jié)螺釘壓緊調節(jié)彈簧使導閥閥芯下移封閉對外排泄孔，壓力容器內的氣體介質將由連接管導入閥芯蓋的控制氣室內，然后再通過導閥 閥桿與閥芯蓋的裝配縫隙透氣進而由平衡孔進入平衡氣室內，在氣體壓力和彈簧的共同作 用下推動隔膜組件、活塞、主閥閥桿下移并使主閥閥芯封閉主閥閥口。再緩緩轉動調節(jié)螺釘 精確調節(jié)設定調節(jié)彈簧的預壓力F·可進而設定對壓力容器或管路設備系統(tǒng)進行安全保 護的壓力值，即開啟壓力為Ps，即有PS · Sil= F彈的關系式(式中所說的Sk為膜片組件的 有效面積)，壓力容器或管路設備系統(tǒng)在低于所設定的壓力值之下(即P <PS)正常運行時， 控制氣室內的氣體對膜片組件的壓力為PF.，這時先導式安全閥是處于常閉的工作 狀態(tài)。當壓力容器及管路內的氣體壓力升高達到或超過所設定的壓力值(即P > Ps)時， 即是說控制氣室內的氣體對膜片組件的壓力為Ps(Sk-Sjs) > F.(式中所說S座為導閥座 的密封座的有效面積)，這時膜片組件將克服調節(jié)彈簧的預壓力Fss并帶動導閥閥芯向上移 動，就在導閥閥芯上移剛離開導閥座的密封座的一瞬間，向上的推動力將由Ps(Sk-Sjs)快 速轉換增加為Ps · Sk，所增加的力Ps · S座將快速推動導閥閥芯上移，開啟壓力Ps將迅速轉 換為排放壓力Pd，導閥全行程開啟排放，導閥閥芯上移到全行程后與閥芯蓋的倒密封座形 成密封的“倒密封”結構，所說的“倒密封”，會將導閥閥桿與閥芯蓋之間的透氣縫隙封住，使 導閥閥芯實現(xiàn)密封面的快速轉換。由于導閥閥芯的上移隨即使導閥座的對外排泄孔呈開啟 狀態(tài)，這時平衡氣室內的氣體介質將經(jīng)過平衡孔從對外排泄口快速排出，使平衡氣室內的 壓力快速減少，其結果是主閥閥體的進氣腔內已達到或超過開啟壓力Ps變?yōu)榕欧艍毫d 的氣體將推動主閥閥芯快速上移，即可開啟先導式安全閥的主閥對外排氣進行泄壓，至此， 即可實現(xiàn)對設備進行安全保護的目的。由于超出壓力(Pd-Ps)/Ps只有約1 3%，因此它具 有非常高的開啟精度。它是這樣自動進行回座關閉的隨著先導式安全閥的主閥開啟對外排氣泄壓后， 進氣腔內的氣體壓力會逐漸降低至回座壓力Pp連接管也會將回座壓力Pr導入控制氣室 內，而此時能推動膜片組件向上的力僅為Pr(S膜+S座)，即有F彈-Pr(S膜+S座)>0，調 節(jié)彈簧將推動導閥閥芯脫離倒密封座而向下移動，在導閥閥芯剛剛接觸導閥座的密封座的 一瞬間，向上的力將由Pr(SK+S座)快速轉換減少為Pr ―膜，所減小的Pr 座將有利于導閥 閥芯的快速下移并嚴密地將導閥座的密封座進行快速密封，能快速地阻止對外排泄孔外排 氣體，使導閥閥芯再次實現(xiàn)密封轉換。這時由連接管導入控制氣室內的氣體又將通過導閥 閥桿與閥芯蓋的裝配縫隙透氣并經(jīng)平衡孔進入平衡氣室內，隨著平衡氣室內的壓力增加并 在彈簧作用力的共同作用下，又將推動隔膜組件、活塞和連接于主閥閥桿的主閥閥芯下移 關閉主閥，至此即可實現(xiàn)先導式安全閥的自動回座關閉并具精確可靠的回座復位性能。我們知道安全閥的回座壓力范圍即{[(Ps_Pr)/Ps] % }正是反應回座復位的精確 可靠性能的一個技術性指標。根據(jù)導閥在開啟、排放和回座時的三個受力基本關系式，我們可以得出本發(fā)明的 回座壓力范圍剛開啟時Ps(S膜-S座)彡F彈①排放時Pd · S膜>②回座時Pr.S膜彡F彈③由上述基本公式可推導出如下等量關系式Pr .S膜=Ps(Sk-S35) =F彈
將等式兩邊同除因式Ps · Sk即有Pr/Ps = (S 膜-S 座)/S 膜=1_(S 座/S 膜)④而回座壓力范圍的定義可表為[ (Ps-Pr) /Ps] %= [1-(Pr/Ps) ] %⑤將④式帶入⑤式，即可得出回座壓力范圍為定值的重要結論[(Ps-Pr)/Ps] %= {1-[1-(3座/5膜)]}%=6座/5膜)％由上可知，本發(fā)明具有“回座壓力范圍為定值”的不受外界因素干擾的優(yōu)良特性， 因此它具有回座復位精確可靠的顯著優(yōu)點。本發(fā)明還具有如下技術特征在導閥座與導閥閥芯下端面相對應的位置處設置有密封座，所說的對外排泄孔設 置于導閥座的密封座中央位置，這種結構設計特別有利于實現(xiàn)密封面的快速轉換，能使平 衡氣室內的氣體介質快速地外排泄壓，對提高安全閥的開啟反應速度和工作可靠性能都具 有明顯效果。在閥芯蓋與導閥閥芯上端面相對應的位置處設置有倒密封座，特別有利于導閥閥 芯在上移時能快速形成“倒密封”結構，對實現(xiàn)密封面的快速轉換進而提高開啟反應靈敏度
有一定作用。在隔板上設置有與氣缸下腔相通的通孔，可平衡活塞下腔壓力，使活塞移動靈活 輕便，這對提高安全閥的開啟速度也有一定效果。上端蓋配裝有調節(jié)螺釘，特別方便于精確設定調節(jié)彈簧預壓力的操作，能方便地 調節(jié)設定對容器進行安全保護的壓力值。在主閥閥芯的底端嵌裝軟密封墊與主閥閥體的主閥閥口構成密封副結構，能夠有 效地增強主閥閥口的密封性能，對延長安全閥使用壽命、提高工作可靠性能具有一定作用。所說的主閥閥口是由合金堆焊制成斜面限位結構，特別方便于加工制作，并能防 止主閥在回座關閉過程中出現(xiàn)撞擊損傷的事故。本發(fā)明同現(xiàn)有技術相比具有突出的實質性特點和顯著的進步1.本發(fā)明首創(chuàng)了由導閥閥芯與導閥座、閥芯蓋構成的密封“轉換機構”，特別是在 閥芯蓋內設置倒密封座能在導閥閥芯上移時形成“倒密封”結構，使作用于導閥閥芯的力自 動進行快速增加或減少的變換，這對提高先導式安全閥的反應靈敏度、開啟速度和回座關 閉密封性能都具有關鍵作用。2.本發(fā)明還首創(chuàng)了由閥芯蓋、膜片組件和調節(jié)彈簧構成的控制氣室結構和由導閥 座、隔膜組件和彈簧構成的平衡氣室結構，能與“轉換機構”配合聯(lián)動自動啟閉對外排泄孔 變換控制氣室和平衡氣室內的壓力，對確保先導式安全閥能夠快速地開啟、平穩(wěn)地回座進 行嚴密關閉都具有明顯效果。3.本發(fā)明設計新穎、結構簡捷、生產(chǎn)容易、制造成本低，具有反應靈敏開啟速度快、 回座關閉密封好、工作可靠性能高、使用壽命長等突出優(yōu)點，是現(xiàn)行安全閥進行升級換代時 首選的理想產(chǎn)品。


附圖是本發(fā)明的結構示意圖。附圖標記說明1為出氣腔，2為軟密封墊，3為主閥閥體，4為主閥閥口，5為進氣腔，6為管接口， 7為連接法蘭，8為連接管，9為主閥閥芯，10為主閥閥桿，11為通孔，12為隔板，13為彈簧， 14為氣缸，15為隔膜組件，16為對外排泄孔，17為導閥座，18為密封座，19為接口，20為導 閥閥芯，21為連接孔，22為調節(jié)彈簧，23為調節(jié)螺釘，24為彈簧座，25為上端蓋，26為膜片 組件，27為閥芯蓋，28為控制氣室，29為導閥閥桿，30為倒密封座，31為平衡孔，32為平衡 氣室，33為活塞。
具體實施例方式下面結合附圖進一步說明
具體實施例方式本發(fā)明提出的一種低壓先導式安全閥它主要包括控制轉換機構、傳動機構和由 主閥閥體3、主閥閥桿10、主閥閥芯9構成的主閥執(zhí)行機構，在主閥閥芯9的底端嵌裝有軟 密封墊2與主閥閥體3的主閥閥口 4構成密封副結構，主閥閥口 4采用合金堆焊制成斜面 限位結構，可提高密封性能又能防止主閥閥芯9在回座關閉時出現(xiàn)撞擊損傷的現(xiàn)象，所說 的傳動機構由安裝于主閥閥體3上的隔板12、氣缸14、活塞33、彈簧13、隔膜組件15構成， 在隔板12上設置有與氣缸14下腔相通的通孔11，主閥閥桿10連接于隔膜組件15，所說的 控制轉換機構由安裝于氣缸14上的導閥座17、閥芯蓋27、上端蓋25、膜片組件26、調節(jié)彈 簧22和導閥閥芯20構成，上端蓋25配裝有調節(jié)螺釘23、彈簧座24，導閥座17與隔膜組件 15形成平衡氣室32，在導閥座17上設置有與平衡氣室32連通的平衡孔31，所說導閥閥芯 20是由導閥閥桿29固定連接于膜片組件26，在導閥座17與導閥閥芯20的下端面相對應 的位置處設置有密封座18，在密封座18中央位置設置有對外排泄孔16，在閥芯蓋27與導 閥閥芯20的上端面相對應的位置處設置有倒密封座30，閥芯蓋27與膜片組件26形成控制 氣室28，閥芯蓋27設置有連通控制氣室28的接口 19，所說接口 19是由連接孔21與控制 氣室28相連通，在接口 19處配裝有連接管8，連接管8的另一端連接于主閥閥體3的進氣 腔5壁上設置的管接口 6。它是按如下方式配裝和進行自動保護作業(yè)的將主閥閥體3的 連接法蘭7固定連接安裝于壓力容器或管路設備的安全閥座上，緩緩旋動調節(jié)螺釘23壓縮 調節(jié)彈簧22推動導閥閥芯20下移將對外排泄孔16封閉，進而可設定對壓力容器或管路設 備進行安全保護的允許壓力值，帶壓氣體介質將由連接管8導入閥芯蓋27的控制氣室28 內、再透過導閥閥桿29與閥芯蓋27的裝配縫隙、最后經(jīng)平衡孔31進入平衡氣室32內，這 時在彈簧13和平衡氣室32內氣壓的共同作用下將推動隔膜組件15、活塞33、主閥閥桿10 下移并使主閥閥芯9嚴密封閉主閥閥口 4。壓力容器或管路設備在所設定的允許壓力值之 下正常運行的過程中，主閥閥體3的主閥閥口 4 一直會處于嚴密的封閉狀態(tài)。當壓力容器 及管路系統(tǒng)內的介質氣體壓力升高達到或超過所設定的允許壓力值時，控制氣室28內的 氣壓會隨之升高，這將推動膜片組件26并帶動導閥閥芯20—同上移，快速上移的導閥閥芯 20與閥芯蓋27的倒密封座30形成“倒密封”，即可將配裝導閥閥桿29的透氣縫隙封住，由 于導閥閥芯20的上移就隨即開啟了導閥座17的對外排泄孔16，平衡氣室32內的氣體會經(jīng) 平衡孔31從對外排泄口 16快速排出而減壓，此時主閥閥體3的進氣腔5內的高壓氣體將會快速頂開主閥閥芯9，即是說先導式安全閥的主閥開啟，將由出氣腔1對外大流量地排放 氣體進行快速泄壓，即可對設備進行安全保護。隨著主閥開啟對外大流量地排氣泄壓后，進 氣腔5內的氣壓會逐漸降低至回座壓力時，膜片組件26又會在調節(jié)彈簧22的作用下推動 導閥閥芯20快速下移將對外排泄孔16封閉，如前所述，隨著平衡氣室32內的壓力增加，又 將推動隔膜組件15和連接于主閥閥桿10的主閥閥芯9下移將主閥閥口 4進行封閉，至此， 即可實現(xiàn)自動回座關閉。 需要說明的是上述實施例僅僅是能夠實現(xiàn)本發(fā)明技術方案的方式之一，本發(fā)明 所要求保護的范圍并不局限于上述實施例，還應包括由本領域的普通技術人員按照本發(fā)明 的技術方案所能變化的其它實施方式。
權利要求
1.一種低壓先導式安全閥，它包括由主閥閥體(3)、主閥閥桿(10)、主閥閥芯(9)構成 的執(zhí)行機構和由隔板(12)、氣缸(14)、活塞(33)、彈簧(13)、隔膜組件(15)構成的傳動機 構，所說的主閥閥桿(10)連接于隔膜組件(15)，其特征在于在氣缸(14)上安裝導閥座 (17)、閥芯蓋(27)、上端蓋(25)、膜片組件( )、調節(jié)彈簧(22)和導閥閥芯(20)構成控制 轉換機構，所說的導閥閥芯00)由導閥閥桿09)連接于膜片組件(沈)，導閥座(17)設置 有對外排泄孔(16)和連通平衡氣室(3 的平衡孔(31)，閥芯蓋、2Τ)設置有與控制氣室 (28)相通的接口(19)，配裝于接口(19)的連接管(8)與主閥閥體(3)的進氣腔(5)相連ο
2.根據(jù)權利要求1所述的低壓先導式安全閥，其特征在于在導閥座(17)與導閥閥 芯00)下端面相對應的位置處設置有密封座(18)，所說的對外排泄孔(16)設置于導閥座 (17)的密封座(18)中央位置。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的低壓先導式安全閥，其特征在于；在閥芯蓋07)與導閥 閥芯OO)上端面相對應的位置處設置有倒密封座(30)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的低壓先導式安全閥，其特征在于在隔板(12)上設置有 與氣缸(14)下腔相通的通孔(11)。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的低壓先導式安全閥，其特征在于上端蓋05)配裝有調 節(jié)螺釘(23)。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的低壓先導式安全閥，其特征在于在主閥閥芯(9)的底 端嵌裝軟密封墊(2)與主閥閥體(3)的主閥閥口(4)構成密封副結構。
7.根據(jù)權利要求6所述的低壓先導式安全閥，其特征在于所說的主閥閥口(4)是由 合金堆焊制成斜面限位結構。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低壓先導式安全閥，它包括由主閥閥體、閥桿、閥芯構成的執(zhí)行機構和由隔板、氣缸、活塞、隔膜組件形成平衡氣室的傳動機構以及由導閥座、閥芯蓋、膜片組件、導閥閥芯形成控制氣室的轉換機構，使導閥閥芯在感應壓力變化上下移動時能在導閥座與閥芯蓋之間快速進行氣室密封轉換，并通過對外排泄孔的啟閉來快速變換控制氣室和平衡氣室內的壓力，利用增減氣室面積使主閥能快速開啟進行排氣泄壓確保安全，又能使主閥準確平穩(wěn)回座進行嚴密關閉，本發(fā)明具有設計新穎結構簡捷、超出壓力僅為1～3％，開啟精度非常高、反應速度非?？欤刈鶋毫Ψ秶鸀槎ㄖ?，回座復位精確可靠的顯著優(yōu)點，有極佳的市場前景。
文檔編號F16K17/10GK102147028SQ20111009514
公開日2011年8月10日 申請日期2011年4月15日 優(yōu)先權日2011年4月15日
發(fā)明者王元義, 王元清 申請人:王元義, 王元清