專利名稱:一種壓桿式安全泄壓裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種壓桿式安全泄壓裝置，其閥座通過螺紋連接在閥體上；閥體上方固定有蓋板，蓋板中心開有中心孔，閥瓣的另一端與閥桿通過螺紋連接，閥桿穿過蓋板的中心孔與壓桿連接；壓桿為不銹鋼、等截面的圓形細長桿，壓桿通過下端卡頭夾持閥桿，壓桿通過上端卡頭螺紋連接六角頭螺栓下端；該六角頭螺栓固定在支架蓋中心上，通過鎖緊螺母將六角頭螺栓鎖緊；支架蓋通過3根支桿支撐在蓋板上方；3根支桿外圓分別套有鋼管套筒，起到支撐支架蓋的作用；蓋板、支架蓋、支桿、鋼管套筒組成立體的針籠結構，作為支撐壓桿的支撐結構。本實用新型裝置整體結構簡單，密封可靠性高，可避免介質外漏。
【專利說明】一種壓桿式安全泄壓裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用于承壓設備超壓保護的泄壓裝置，為一種壓桿式非重新閉合泄壓裝置，該裝置在系統(tǒng)壓力超過設定值時自動開啟，達到安全泄壓的目的。

【背景技術】
[0002]當前，泄壓裝置廣泛應用于石油、化工、電站、冶金、核電、國防等國民經(jīng)濟的各個部門。隨著生產(chǎn)效率的提高，有關部門和企業(yè)對于環(huán)保、安全方面的要求越來越嚴格。作為事故泄放系統(tǒng)必不可少的一部分，對提供超壓保護的泄壓裝置的穩(wěn)定性、可靠性和密封性要求也更為苛刻。
[0003]以石油化工行業(yè)地面火炬系統(tǒng)為例，其介質通常為易燃易爆有毒有害的化學物質，操作壓力較低，一般為幾千帕至幾十千帕，在其分級控制閥旁路的超壓保護中，對于泄壓裝置的可靠性、穩(wěn)定性和密封性能要求極為苛刻。常規(guī)安全閥不適用于壓力低于一百千帕的工況，在低壓存在開啟壓力不準確、超過壓力較大、響應不及時等諸多問題。爆破片雖密封性能良好、響應迅速，但因其與介質直接接觸，其泄放壓力受介質腐蝕性、溫度的影響很大，并且當壓力存在波動或循環(huán)作用時，爆破片的應力經(jīng)常達到屈服極限以上易發(fā)生塑性變形，進而導致其性質改變，發(fā)生提前爆破現(xiàn)象，泄放壓力偏差較大。
[0004]另外，常規(guī)安全閥和爆破片類泄壓裝置一旦發(fā)生泄壓，則生產(chǎn)系統(tǒng)須停工將其拆卸后重新進行校驗或進行更換，維護起來費時、費力，與當下長周期運行、提高生產(chǎn)效率的要求極不相稱。
[0005]因此，具有較高的開啟壓力穩(wěn)定性、響應及時、密封效果好且維護簡單、快捷的超壓保護裝置，成為了一些行業(yè)的迫切需求。


【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的在于提供一種壓桿式安全泄壓裝置，其可克服常規(guī)安全閥、爆破片在一些特定工況應用時存在的問題，可加強系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率。
[0007]實現(xiàn)本實用新型目的的技術方案:一種壓桿式安全泄壓裝置，其包括設置在閥體內的活塞式的閥座和閥瓣，閥座通過螺紋連接在閥體上，閥瓣與閥座的內孔配合處開有凹槽，O型圈二嵌套在閥瓣的凹槽內成為活塞，與閥座的內孔過盈配合，通過擠壓O型圈二實現(xiàn)密封；
[0008]閥體上方固定有蓋板，蓋板中心開有中心孔，閥瓣的另一端與閥桿通過螺紋連接，閥桿穿過蓋板的中心孔與壓桿連接；蓋板的中心孔內開環(huán)形凹槽，O型圈一嵌套在環(huán)形凹槽內，O型圈一與閥桿過盈配合起到密封作用；
[0009]壓桿為不銹鋼、等截面的圓形細長桿，壓桿通過下端卡頭夾持閥桿，壓桿通過上端卡頭螺紋連接六角頭螺栓下端；該六角頭螺栓固定在支架蓋中心上，通過鎖緊螺母將六角頭螺栓鎖緊；
[0010]支架蓋通過3根支桿支撐在蓋板上方；這3根支桿一端螺紋安裝固定在蓋板上，另一端螺紋安裝固定在支架蓋上；3根支桿外圓分別套有鋼管套筒，起到支撐支架蓋的作用；蓋板、支架蓋、支桿、鋼管套筒組成立體的針籠結構，作為支撐壓桿的支撐結構。
[0011]如上所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其所述的閥座通過螺紋連接在閥體上，并通過墊片一實現(xiàn)密封。
[0012]如上所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其所述的蓋板與閥體通過雙頭螺柱及六角螺母連接，并通過墊片二實現(xiàn)密封。
[0013]如上所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其所述的閥瓣的上端采取導向對中段設計，通過孔與軸的配合實現(xiàn)閥桿與閥瓣的螺紋連接找正；開口銷穿過閥瓣與閥桿的徑向孔，起到螺紋防松作用。
[0014]如上所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其所述的支桿通過六角螺母與支架蓋進行緊固連接。
[0015]如上所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其在正常工況下，閥瓣通過閥桿施加在壓桿上的軸向壓縮載荷F小于壓桿的失穩(wěn)臨界載荷Fcr，壓桿保持豎直穩(wěn)定狀態(tài)；同時，壓桿的反推力通過閥桿將閥瓣推向閥座，使閥瓣與閥座緊密接觸，此時泄壓裝置處于關閉狀態(tài)；當發(fā)生超壓時，閥瓣通過閥桿施加在壓桿上的軸向載荷F將大于或等于壓桿的失穩(wěn)臨界載荷Fcr，壓桿發(fā)生失穩(wěn)，其有效長度瞬間大幅度減小，從而閥瓣在介質壓力作用下與閥座瞬間分離，此時泄壓裝置開啟。
[0016]本實用新型的效果在于:
[0017]本實用新型所述的壓桿式安全泄壓裝置由壓桿承受系統(tǒng)壓力載荷，整體結構簡單，在系統(tǒng)壓力超過設定點時可以在幾毫秒內迅速達到全開啟狀態(tài)；具有活塞式的密封結構，密封可靠性高，即便在壓力系統(tǒng)內的壓力接近設定點時，也始終可以保證緊密密封。該壓桿式泄壓裝置泄壓之后，無需拆卸管道，從外部即可將其復位并更換壓桿，可避免介質外漏，維護簡單、快捷、停工成本低。
[0018]本實用新型所述的壓桿式安全泄壓裝置整體結構緊湊，傳力運動部件少，降低了中間環(huán)節(jié)對于力的傳遞的準確性的干擾，泄壓觸發(fā)機構和密封結構可靠性高，泄壓狀態(tài)易于觀察，維護工作量小，停工成本低，具有良好的動作性能參數(shù)，開啟壓力精度最高可達2%，超過壓力低于5%，可以在石油化工行業(yè)的一些特定場合替代常規(guī)安全閥和爆破片，一些特殊工況下可替代傳統(tǒng)彈簧式安全閥，可廣泛應用于石油、天然氣、化工等行業(yè)裝置的超壓保護。
[0019]采用壓桿作為承受載荷元件，安裝于閥體的外部，與介質隔離，可有效避免介質溫度和腐蝕性對于失穩(wěn)壓力的影響。采用活塞式的閥瓣和閥座密封結構，O型圈二嵌套在閥瓣的凹槽內成為活塞，與閥座的內孔配合，通過擠壓O型圈二實現(xiàn)密封，與常規(guī)安全閥采用的平面密封形式相比，密封效果更好，在開啟前均可實現(xiàn)零泄漏，避免了常規(guī)安全閥在接近開啟壓力時的泄漏問題。泄壓裝置的啟閉狀態(tài)易于觀察。通過觀察壓桿及閥桿的狀態(tài)，可以判斷壓桿式安全泄壓裝置是否發(fā)生了泄壓。另外，也可以在相應位置安裝位置開關等感應元件，實現(xiàn)泄壓信號的遠傳，操作人員在中央控制室即可集中監(jiān)控多臺壓桿式安全泄壓裝置的狀態(tài)，常規(guī)安全閥和爆破片則是難以普遍實現(xiàn)的，需在排放管路中安裝壓力監(jiān)測設備。當泄壓完成后，無需停工，現(xiàn)場操作人員可以借助外力將閥桿復位，使得閥瓣與閥座重新密封后，更換壓桿，恢復密封狀態(tài)，實現(xiàn)壓桿式安全泄壓裝置的復位。

【附圖說明】

[0020]圖1為本實用新型所述的一種壓桿式安全泄壓裝置結構示意圖；
[0021]圖2為本實用新型所述的一種壓桿式安全泄壓裝置關閉狀態(tài)示意圖；
[0022]圖3為本實用新型所述的一種壓桿式安全泄壓裝置開啟狀態(tài)示意圖。
[0023]圖中:1.閥座；2.閥體；3.閥瓣；4.閥桿；5.蓋板；6.下端卡頭；7.壓桿；8.上端卡頭；9.支架蓋；10.墊片一；11.墊片二；12.鎖緊螺母；13.六角頭螺栓；14.六角螺母；15.雙頭螺柱；16.六角螺母；17.0型圈一 ；18.開口銷；19.0型圈二 ；20.支桿；21.鋼管套筒O

【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型所述的一種壓桿式安全泄壓裝置作進一步描述。
[0025]本實用新型所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，活塞式閥瓣3 (嵌套O型圈二 19)和閥座I是壓桿式泄壓裝置的密封件。當閥瓣3與閥座I緊密接觸時實現(xiàn)密封，當閥瓣3與閥座I分離時實現(xiàn)泄壓。壓桿7是控制該裝置開啟或者關閉的關鍵部件，入口壓力載荷通過閥瓣3和閥桿4傳遞到壓桿7，其失穩(wěn)與否控制著閥瓣3與閥座I的接觸與分離，進而控制泄壓裝置的關閉和開啟。
[0026]如圖1所示，本實用新型所述的一種壓桿式安全泄壓裝置具體結構如下:
[0027]在閥體2內設置活塞式的閥座I和閥瓣3。閥座I通過螺紋連接在閥體2上，并通過墊片一 10實現(xiàn)密封。閥瓣3與閥座I的內孔配合處開有凹槽，O型圈二 19嵌套在閥瓣3的凹槽內成為活塞，與閥座I的內孔過盈配合，通過擠壓O型圈二 19實現(xiàn)密封。
[0028]閥體2上方固定有蓋板5，蓋板5與閥體2通過雙頭螺柱15及六角螺母16連接，并通過墊片二 11實現(xiàn)密封。蓋板5中心開有中心孔，閥瓣3的另一端與閥桿4通過螺紋連接，閥桿4穿過蓋板5的中心孔與壓桿7連接；蓋板5的中心孔內開環(huán)形凹槽，O型圈一17嵌套在環(huán)形凹槽內，O型圈一 17與閥桿4過盈配合起到密封作用。未采取在閥桿4的外圓開環(huán)形凹槽安裝O型圈，是為防止泄壓裝置開啟時閥桿4向上移動過程中O型圈暴露在蓋板5中心孔外，導致介質外漏。閥瓣3的上端采取導向對中段設計，通過孔與軸的配合實現(xiàn)閥桿4與閥瓣3的螺紋連接找正；開口銷18穿過閥瓣3與閥桿4的徑向孔，起到螺紋防松作用。
[0029]壓桿7為不銹鋼、等截面的圓形細長桿，壓桿7通過下端卡頭6夾持閥桿4，壓桿7通過上端卡頭8螺紋連接六角頭螺栓13下端；該六角頭螺栓13固定在支架蓋9中心上，通過鎖緊螺母12將六角頭螺栓13鎖緊。六角頭螺栓13將壓桿7頂?shù)轿?，不用施加預緊力，保證壓桿7在垂直方向有移動的余量，因為該裝置安裝入壓力系統(tǒng)后，介質作用在閥瓣3上的力，通過閥桿4傳遞到壓桿7，會將壓桿7自動壓緊。鎖緊螺母12將六角頭螺栓13鎖緊，以防壓桿7在垂直方向上松動，進而影響閥門的設定壓力。
[0030]支架蓋9通過3根支桿20支撐在蓋板5上方；這3根支桿20 —端螺紋安裝固定在蓋板5上，另一端通過六角螺母14螺紋安裝固定在支架蓋9上；3根支桿20外圓分別套有鋼管套筒21，起到支撐支架蓋的作用；蓋板5、支架蓋9、支桿20、鋼管套筒21組成立體的針籠結構，作為支撐壓桿7的支撐結構。
[0031]在正常工況下，承壓設備壓力處于泄壓裝置設定的開啟壓力之下，泄壓裝置高壓側與低壓側的壓差P小于設定壓力Per。閥瓣3通過閥桿4施加在壓桿7上的軸向壓縮載荷F也將小于壓桿7的失穩(wěn)臨界載荷Fcr，壓桿7保持豎直穩(wěn)定狀態(tài)。同時，壓桿7的反推力通過閥桿4將閥瓣3推向閥座1，使閥瓣3與閥座I緊密接觸，此時泄壓裝置處于關閉狀態(tài)，如圖2所示。
[0032]當發(fā)生超壓時，系統(tǒng)壓力上升至泄壓裝置設定的開啟壓力，泄壓閥高壓側與低壓側的壓差P達到設定壓力Per。閥瓣3通過閥桿4施加在壓桿7上的軸向載荷F也將大于或等于壓桿7的失穩(wěn)臨界載荷Fcr，壓桿7發(fā)生失穩(wěn)，其有效長度瞬間大幅度減小。從而閥瓣3在介質壓力作用下與閥座I瞬間分離，此時裝置開啟，如圖3所示。
[0033]操作人員通過觀察壓桿7及閥桿4的狀態(tài)，可以判斷泄壓裝置是否發(fā)生了泄壓。泄壓完成后，操作人員可以借助外力將閥桿4復位，使得閥瓣3與閥座I重新密封后，更換壓桿7，用六角頭螺栓13將壓桿7壓到位，保證壓桿7在垂直方向有稍許余量，用鎖緊螺母12將其鎖緊，即可實現(xiàn)壓桿式安全泄壓裝置的復位。
[0034]本實用新型中當閥瓣3與閥座I緊密接觸時實現(xiàn)密封，當閥瓣3與閥座I分離時實現(xiàn)泄壓；入口壓力載荷通過閥瓣3和閥桿4傳遞到壓桿7，其失穩(wěn)與否控制著閥瓣3與閥座I的接觸與分離，進而壓桿式控制泄壓裝置的關閉和開啟。所述的壓桿7是基于歐拉定律設計的僅承受軸向壓縮載荷的等截面圓形細長桿，當介質作用在閥瓣3上的載荷F小于壓桿7的失穩(wěn)臨界載荷Fcr時，壓桿7將維持直線平衡狀態(tài)，并具有抗側向干擾的穩(wěn)定性；當載荷F達到失穩(wěn)臨界載荷Fcr時，壓桿7將在瞬間由直線平衡轉變?yōu)椴环€(wěn)定的側彎曲線平衡，此時施加的側向干擾將是不可逆的，即失穩(wěn)；發(fā)生失穩(wěn)后，壓桿7承載能力降低，壓力的微小增加將引起彎曲變形的顯著增大，壓桿的彎曲使得裝置迅速開啟，在幾毫秒內便可達到全開啟狀態(tài)。
【權利要求】
1.一種壓桿式安全泄壓裝置，其特征在于:該裝置包括設置在閥體(2)內的活塞式的閥座⑴和閥瓣(3)，閥座⑴通過螺紋連接在閥體(2)上，閥瓣(3)與閥座⑴的內孔配合處開有凹槽，O型圈二(19)嵌套在閥瓣(3)的凹槽內成為活塞，與閥座(I)的內孔過盈配合，通過擠壓O型圈二(19)實現(xiàn)密封； 閥體(2)上方固定有蓋板(5)，蓋板(5)中心開有中心孔，閥瓣(3)的另一端與閥桿(4)通過螺紋連接，閥桿(4)穿過蓋板(5)的中心孔與壓桿(7)連接；蓋板(5)的中心孔內開環(huán)形凹槽，O型圈一(17)嵌套在環(huán)形凹槽內，O型圈一(17)與閥桿(4)過盈配合起到密封作用； 壓桿(7)為不銹鋼、等截面的圓形細長桿，壓桿(7)通過下端卡頭(6)夾持閥桿⑷，壓桿(7)通過上端卡頭(8)螺紋連接六角頭螺栓(13)下端；該六角頭螺栓(13)固定在支架蓋(9)中心上，通過鎖緊螺母(12)將六角頭螺栓(13)鎖緊； 支架蓋(9)通過3根支桿(20)支撐在蓋板(5)上方；這3根支桿(20) —端螺紋安裝固定在蓋板(5)上，另一端螺紋安裝固定在支架蓋(9)上；3根支桿(20)外圓分別套有鋼管套筒(21)，起到支撐支架蓋(9)的作用；蓋板(5)、支架蓋(9)、支桿(20)、鋼管套筒(21)組成立體的針籠結構，作為支撐壓桿(7)的支撐結構。2.根據(jù)權利要求1所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其特征在于:所述的閥座(I)通過螺紋連接在閥體(2)上，并通過墊片一(10)實現(xiàn)密封。3.根據(jù)權利要求1所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其特征在于:所述的蓋板(5)與閥體(2)通過雙頭螺柱(15)及六角螺母(16)連接，并通過墊片二(11)實現(xiàn)密封。4.根據(jù)權利要求1所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其特征在于:所述的閥瓣(3)的上端采取導向對中段設計，通過孔與軸的配合實現(xiàn)閥桿(4)與閥瓣(3)的螺紋連接找正；開口銷(18)穿過閥瓣(3)與閥桿⑷的徑向孔，起到螺紋防松作用。5.根據(jù)權利要求1所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其特征在于:所述的支桿(20)通過六角螺母(14)與支架蓋(9)進行緊固連接。6.根據(jù)權利要求1所述的一種壓桿式安全泄壓裝置，其特征在于: 在正常工況下，閥瓣(3)通過閥桿(4)施加在壓桿(7)上的軸向壓縮載荷F小于壓桿(7)的失穩(wěn)臨界載荷Fcr，壓桿(7)保持豎直穩(wěn)定狀態(tài)；同時，壓桿(7)的反推力通過閥桿(4)將閥瓣(3)推向閥座(1)，使閥瓣(3)與閥座⑴緊密接觸，此時泄壓裝置處于關閉狀態(tài)； 當發(fā)生超壓時，閥瓣(3)通過閥桿(4)施加在壓桿(7)上的軸向載荷F將大于或等于壓桿(7)的失穩(wěn)臨界載荷Fcr，壓桿(7)發(fā)生失穩(wěn)，其有效長度瞬間大幅度減小，從而閥瓣(3)在介質壓力作用下與閥座(I)瞬間分離，此時泄壓裝置開啟。
【文檔編號】F16K17-02GK204300442SQ201420674263
【發(fā)明者】郭善剛, 馬立, 周浩, 岳大皓, 王德海, 劉屹, 陳殿京 [申請人]北京航天動力研究所, 北京航天石化技術裝備工程公司