具有保护帽的压力释放阀的制作方法
【专利摘要】一种与高压流体系统相结合使用的压力释放阀（20）具有用于限制人员以免暴露于从所述压力释放阀排出的高压流体的保护帽（22）。在一个实施例中，所述保护帽包括被安装至所述压力释放阀的阀体（24）远端（28）的圆柱形帽体（52）和用于使从所述压力释放阀排出的高压流体流偏离指向外部的路径的沿圆周围绕所述帽体的开放端的裙部凸缘（54）。圆周密封体（70）可被置于所述帽体的内圆周表面（66）和所述阀体的所述远端的外圆周表面（68）之间。
【专利说明】具有保护帽的压力释放阀
[0001]相关申请案的交叉参考
兹提述且本申请要求2011年12月12日提交的序列号为61/569，505且题为PRESSURERELIEF VALVE WITH PROTECTIVE CAP的美国临时专利申请的优先权和权益，且本申请以全文引用方式并入本文。
[0002]发明背景
本发明大体涉及压力释放阀，更特别的是一种具有用于在压力释放阀致动的情况下限制接近压力释放阀的人员以免可能暴露于高压流体的保护帽的压力释放阀。
[0003]压力释放阀通常被安装成闭合系统上的超压调整装置，其中在高压条件下含有流体或有流体循环。这些泄压阀可以是一次性使用或多次使用的阀门。一次性使用的压力释放阀，如破裂盘压力释放阀被设计成打开以解除超压状态，但之后却不关闭。多次使用的压力释放阀，如弹簧负载压力释放阀被设计成打开以解除过压状态且在超压状态已解除时关闭并复位。在任一个设计中，压力释放阀均被螺接至限定与闭合系统进行流体流动连通的流路的短节。
[0004]压力释放阀用于高压制冷剂蒸汽压缩系统，其中高压制冷剂通过流动回路循环。在传统的制冷剂蒸汽压缩系统中，制冷剂由压缩机加压并通过包括通过形成制冷剂回路的管道而以串行流动关系互连的制冷剂散热热交换器、蒸发器膨胀装置和制冷剂吸热换热器的制冷剂回路循环。一些制冷剂蒸汽压缩系统还包括节能器，其通常与相关联的节能器膨胀装置一起被布置在位于制冷剂散热热交换器和制冷剂吸热换热器之间的制冷剂回路中。在制冷剂回路内产生的流体压力在很大程度上取决于系统内特定制冷剂的特征。例如，填充二氧化碳制冷剂的制冷剂蒸汽压缩系统通常以跨临界循环的方式运行且制冷剂回路中高侧的流体压力会超过每英寸表压2250磅。
[0005]通常与制冷剂蒸汽压缩系统相结合使用的常规的破裂盘压力释放阀通常设有单个排出孔，其被布置成排出通过其的高压制冷剂蒸汽以作为轴向流。因此，在过压状态的情况下，当压力释放阀致动时，通过压力释放阀的阀室排出的高压制冷剂以径直沿轴向向外且平行于阀的纵轴线(即对于垂直安装的阀门来说为向上的或对于水平安装的阀门来说为水平的)或沿径向向外的且垂直于阀的纵轴线的单个高压流而存在。
发明概要
[0006]在一个方面，一种与高压流体系统相结合使用的压力释放阀具有用于限制人员以免暴露于从压力释放阀排出的高压流体的保护帽。保护帽包括用于使从压力释放阀排出的高压流体流偏离指向外部的路径的裙部凸缘。
[0007]在一个实施例中，一种与高压流体系统相结合使用的压力释放阀包括沿纵轴线延伸并限定阀室的阀体和保护阀帽。阀体具有远端，其具有通过远端开放的至少一个排出孔。排出孔限定用于沿大体上与纵轴线相横贯的方向将高压流体从阀室排至阀体的外部环境的流体流路。保护帽被安装至阀体的远端且具有以与阀体的远端成间隔关系的方式布置的裙部凸缘。裙部凸缘限定与至少一个排出孔并列对置的表面。[0008]在一个实施例中，保护帽包括被固定至阀体远端的圆柱形帽体，帽体具有闭合的基端和开放端，且裙部凸缘关于帽体的开放端沿圆周延伸。可通过将帽体直接螺接至阀体的远端而将保护帽直接固定至阀体或将帽体螺接至压缩弹簧负载固定螺钉并将固定螺钉直接螺接至阀体的远端而将保护帽间接固定至阀体。在一个实施例中，压缩弹簧负载固定螺钉与帽体一体成型。
[0009]圆周密封构件可被置于帽体的内圆周表面和阀体远端的外圆周表面之间。在一个实施例中，圆周密封构件为可压缩的O形环密封件。
[0010]附图简述
为了进一步理解本公开，将结合附图参考下列详细描述，其中:
图1为如本文所公开的被安装至流体流动管道的压力释放阀的一个实例的侧视图；
图2为图1所示实例的侧视图，其示出压力释放阀的近端部分的截面并说明了在密封状态中的压力释放阀；
图3为示出部分截面的侧视图，其说明了图1中所示压力释放阀的远端的一个实施
例；
图4为示出部分截面的侧视图，其说明了图1中所示压力释放阀的远端的另一个实施
例；
图5为示出部分截面的侧视图，其说明了图1中所示压力释放阀的远端的又一个实施
例；
图6为示出部分截面的侧视图，其说明了本文所公开的压力释放阀的保护帽的另一实施例；
图7为本文所公开的压力释放阀的又一实施例的侧视图；以及 图8为设有多个用于过压调整的压力释放阀的制冷蒸汽压缩系统的示意图。
【具体实施方式】
[0011]首先参照图1和2，所示的通常由20所表示的压力释放阀(PRV)被安装在闭合系统的流体流动管道10，如制冷剂蒸汽压缩系统的制冷剂回路的制冷剂输送管上。本文所公开的PRV 20特别适合于与在高制冷剂压力下运行并暴露于恶劣的环境条件的制冷剂蒸汽压缩系统相结合使用，如但不限于填充二氧化碳作为制冷剂并与用于冷却卡车、拖车、远洋集装箱、中号集装箱或其他移动冷藏货箱的载货空间的运输制冷剂单元相结合使用的制冷剂蒸汽压缩系统。然而，要理解的是，本文所公开的PRV 20也可与其他闭合系统相结合使用，其中在箱或其他容器中含有高压流体系统或高压流体系统通过管、管或其他管道循环。
[0012]PRV 20包括保护帽22和具有通常以26所表示的近端以及通常以28所表示的远端的细长的阀体24，并在内部将其限定至阀室30。近端26包括中央入口 32和沿轴向延伸的外部具有螺纹的顶端34。为了安装PRV 20，将顶端34收纳并螺接至位于流体流动管道10上的内部具有螺纹的短节36中。短节36限定流体流路38，其开口与流体流动管道10的流路40成流体流动连通。中央入口 32延伸通过顶端34，且当PRV 20被安装在流体流动管道10上时，其向短节36的流体流路38开放。可在近端26的外部设置螺母状圆周凸缘42以收纳扳手，从而便于将PRV 20螺接至短节36中。
[0013]在图2-6中，为了说明而非限制，示出了为弹簧负载PRV的PRV 20，且在图2中说明了在密封状态中的PRV 20。如在常规的弹簧负载压力释放阀中一样，在阀室30内以与阀室30的纵轴线共轴的方式布置压缩弹簧44。压缩弹簧44对阀密封构件46施加轴向偏置力以冲着在围绕中央入口 32周围布置的阀座48推动阀密封构件46，从而关闭至流体流动的中央入口 32。只有在流体流动管道10中出现过压状态的情况下，其中对阀密封构件46施加的流体压力超过了对阀密封构件46施加的反向弹簧偏置力，中央入口 32才会开放以允许源自流体流动管道10的高压流体进入阀室30。高压流体通过阀室30以通过多个延伸通过位于PRV 20远端28的阀体24的侧壁的排出孔50从其排至大气，从而解除过压状态。一旦流体流动管道内的压力已充分降低使施加在阀密封构件46上的弹簧偏置力再次超过施加在阀密封构件46上的反向流体压力，阀密封构件46则将再次使阀座48复位并再次关闭中央入口 32。
[0014]参照图3，特别地，压缩弹簧44的远端抵靠可选择性调整的固定螺钉60。阀体24开放的远端28设有内螺纹且固定螺钉60设有外螺纹，从而可将固定螺钉60螺接至阀体24开放的远端28。如在常规的弹簧负载压力释放阀中一样，可通过较深地将固定螺钉60螺接至阀体24开放的远端28以增加弹簧偏置力(这样可进一步地压缩压缩弹簧44)以及通过退回固定螺钉60并进一步地退出阀构件24开放的远端28以减少弹簧偏置力(这样可进一步地放松压缩弹簧44)的方式可选择性地调整被施加在阀座上的弹簧偏置力。
[0015]如前所述，本文所公开的PRV 20包括保护帽22。保护帽22被布置在阀体24远端28的上方，如图1-7所示。保护帽22具有圆柱形本体52，其具有闭合的基端和开放端；并具有绕圆柱形本体52的开放端的圆周延伸的裙部凸缘54。裙部凸缘54从本体52向外延伸以延伸通过排出孔50，其通过阀体24的壁开放。因此，当高压流体通过排出孔50从阀室30排出时，与排出孔50并列对置的裙部凸缘54使高压流体流沿阀体24的外部偏转，如图3所示。
[0016]在不具有裙部凸缘54的情况下，通过排出孔50排出的高压流体流将沿径向向外排放且会使接近PRV 20的服务人员暴露于高压流体，其也可以是制冷剂蒸汽压缩系统中的高温制冷剂蒸汽。在PRV 20具有沿垂直方向安装的裙部凸缘54的情况下，冲击裙部凸缘54的径向内表面56的高压流体流沿PRV 20本体的外部的方向流动，且因此偏离接近PRV20的人员并从而减少暴露于高压流体的可能性。
[0017]通过将保护帽22直接或通过帽螺钉60间接螺接至阀体24的远端28而将保护帽22固定至本文所公开的PRV 20。在PRV 20致动的情况下，由于排至阀室30的流体具有高压，因此无法通过阀体24远端28的外表面和保护帽22的内表面之间的简单的过盈配合充分且可靠地将保护帽22固定至阀体24的远端28。可将经简单的过盈配合所持有的帽子吹掉压力释放阀。
[0018]在图3所示的实施例中，保护帽22本体52的闭合端具有形成于面向阀体24的开放远端28的保护帽22的内面64中的螺纹凹槽62。在该实施例中，通过将凹槽62与从阀体24的开放远端28突出的固定螺钉60的外部具有螺纹的端部相对齐以及将保护帽22螺接至外部具有螺纹的固定螺钉60上而将保护帽22固定至阀体24，而固定螺钉60本身则被螺接至阀体24的开放远端28中，如上所述。这样，则通过固定螺钉60将保护帽22间接固定至阀体24。
[0019]保护帽22的本体52限定了沿纵向从内面64向阀体24延伸的内圆周表面66。内圆周表面66以平行于阀体24远端28的顶端部分的外圆周表面68且与其成间隔关系的方式延伸。内圆周表面66在外圆周表面68的外侧沿径向且与其成间隔关系的方式并置，从而在其之间形成间隙。为了保护帽子22和固定螺钉60之间的螺纹以及固定螺钉60和阀体24远端28之间的螺纹，圆周密封构件70，如由弹性体材料所制成的可压缩的O形环密封件，被布置在圆周凹槽72中并沿径向延伸以与保护帽22本体52的内圆周壁66成密封关系的方式与其相接触。进行这样的定位，圆周密封构件70则密封了保护帽22本体52的内圆周表面66和阀体24远端28的外圆周表面68之间的间隙。
[0020]在图3所示的PRV 20的实施例中，如上所述，通过固定螺钉60将保护帽22间接固定至阀体24。然而，也可考虑其他实施例以将本文所公开的保护帽22固定至阀体24的远端28，例如，如图4-5所示的的实施例。在图4所示的实施例中，保护帽22本体52的闭合端具有形成于面向阀体24的开放远端28的保护帽22的内面64上并从其沿轴向向外延伸的螺纹头74。在该实施例中，通过将螺纹头74与位于固定螺钉60的端面中的内部具有螺纹的凹槽76相对齐并将保护帽22螺接至内部具有螺纹的固定螺钉60中而将保护帽22固定至阀体24，而内部具有螺纹的固定螺钉60本身则被螺接至阀体24的开放远端28中，如上所述。这样，则通过固定螺钉60再次将保护帽22间接固定至阀体24。
[0021]然而，在图5所示的PRV 22的实施例中，保护帽22被间接固定至阀体24。在该实施例中，固定螺钉60与保护帽22的本体52 —体成型。固定螺钉60被形成为从保护帽22本体52的内面62沿轴向向外延伸的本体52的外部具有螺纹的头部78。头部78包括当保护被安装在PRV 20上时收纳压缩弹簧44的远端的开放腔80。为了将保护帽22安装在PRV 20上，保护帽22与阀体24的开放远端28轴向对齐，从而使腔80定位以收纳压缩弹簧44的远端且随后被螺接至阀体24远端28的内部具有螺纹的顶端，从而将保护帽22固定至具有延伸通过排出孔50的裙部凸缘54的阀体24。在该实施例中，通过转动保护帽22以调整头部78插入阀体24远端28的开放端中的深度从而根据需要进一步压缩或放松压缩弹簧44的方式调整由压缩弹簧44施加在阀密封构件46上的偏置力(见图2)。
[0022]在图6和7中，保护帽22的外部配置与图1_5所示的保护帽22的外部配置有些不同。要理解的是，保护帽22的外部配置与本发明没有密切的关系且可采取任何所需的形状，只要裙部凸缘54设有与排出孔50并列对置的内表面即可。在图1-7的每个图中，裙部凸缘54的内表面56以从阀体24的外表面沿径向向外成间隔关系的方式与排出孔50并列对置。间隔的具体大小则是设计选择的问题。间隔应足够大，从而使服务技术人员可容易地观察排出孔50，但也应足够小，从而确保在PRV 22致动的情况下使通过排出孔50存在的高压流体流将大致沿阀体24的外表面的方向通过裙部54的内表面56而偏转。
[0023]理想情况是排出孔50具有可见性，这是因为排出孔50可覆盖有可见的致动指示器覆盖物，如一个胶带(未示出)，当PRV 20致动时，可轻易地将其吹走。当可见的致动指示器不存在时，这向服务人员传达了 PRV 20已致动的信息。理想情况是排出孔50具有可见性，这是因为当可见的致动指示器不存在时，其可能仅指示自复位PRV 20之前已致动，从而指示上面安装有PRV 20的系统可能存在问题。
[0024]在图1-6中，仅用于说明而非限制，所示的具有如本文所公开的保护帽22的PRV20包括弹簧负载压力释放阀。可以考虑的是，保护帽22可与其他类型的压力释放阀相结合使用。例如，在图7所示的实施例中，PRV 20包括破裂盘压力释放阀。在图7所示的实施例中，用被布置于阀室30内或位于其入口处的常规破裂盘82替换压缩弹簧和密封构件。在盘82破裂的情况下，作为对管道10内过压状态的响应，高压蒸汽将通过阀室30从管道10排出且通过排出孔50排放至阀体24的外部环境。所排放的高压流体将沿阀体24的外部通过裙部凸缘54的内表面56偏离并远离可能接近PRV 20的人员。
[0025]要理解的是，没有必要以大致平行于阀体24纵轴线的方式使高压流体偏转。相反地，在PRV 20致动的情况下，为了保护服务人员免于可能暴露于高压流体，应考虑PRV 20本身的方向而对裙部凸缘54定向，从而使通过排出孔50排出的高压流体将沿最可能的方向通过裙部凸缘54的内表面56而偏转以避免接触到可能位于PRV 20附近的服务人员。
[0026]在图1-7所示的PRV 20的实施例中，保护帽22通过提供裙部凸缘54而提供人员保护以免暴露于高压流体并通过提供被布置于保护帽22的内表面和阀体24远端28的外表面之间的阀密封构件70而对PRV 20本身提供防腐保护。然而，裙部凸缘54可具体化为在用于采用不同密封方式的压力释放阀的保护帽中提供人员保护。同样地，如本文所公开内容而布置的阀密封构件70可被结合在具有不结合有如本文所公开的裙部凸缘的帽子的压力释放阀上。
[0027]如前所述，本文所公开的PRV 20特别适于与运行在高制冷剂压力并暴露于恶劣环境条件的制冷剂蒸汽压缩系统相结合使用。现在参照图8，示出了一种填充二氧化碳作为制冷剂并与用于冷却从卡车、拖车、远洋集装箱、中号集装箱或其他移动冷藏货箱，其在本文被称为常用术语“冷藏运输集装箱”的载货空间抽出的且供给至其的空气的运输制冷剂单元相结合使用的制冷剂蒸汽压缩系统100。制冷剂蒸汽压缩系统100可填充二氧化碳作为制冷剂且可被设计成以跨临界循环的方式运行。
[0028]在所示的实施例中，制冷蒸汽压缩系统包括被布置在如传统的制冷循环中的图8所示的闭合制冷剂流动回路114中的压缩装置102、制冷剂蒸汽冷却器热交换器104、闪蒸罐节能器106、节能器膨胀装置108、制冷剂蒸发器热交换器110以及蒸发器膨胀装置112。制冷剂吸热热交换器充当制冷剂蒸发器且以与待冷却和供给至冷藏运输集装箱的货箱的空气成热交换关系的方式布置。设有如本文所公开的保护帽的压力释放阀20可被安装在制冷剂流动回路中的各个位置上。
[0029]例如，在图8所示的实施例中，PRV 20 (以20-1所表示)被安装在位于压缩装置102的排放口和制冷剂蒸汽冷却器热交换器104的入口之间的制冷剂流动回路的高压侧，PRV 20 (以20-2所表示)被安装在位于制冷剂蒸发器热交换器110的出口和压缩装置102的吸入口之间的制冷剂流动回路的低压侧，且PRV 20 (以20-3所表示)被安装在位于节能器膨胀装置108的出口和闪蒸罐节能器106的入口之间的制冷剂流动回路的中压侧。在一个实施例中，压力释放阀20-1被配置成当被暴露于从约2200psia (磅/平方英寸大气压)至约2500psia (约152至约172巴)的范围中选择的制冷剂回路中的预定压力水平时致动。在一个实施例中，压力释放阀20-2被配置成当被暴露于从约1300psia至约1500psia (约90至约103巴)的范围中选择的制冷剂回路中的预定压力水平时致动。
[0030]本文使用的术语是用于描述而非限制。本文所公开的具体结构和功能细节不得被解释为限制，而仅仅是用作教导本领域的技术人员使用本发明的基础。本领域的技术人员也将认识到，可在不脱离本发明的范围的情况下，使用等价物取代参考本文公开的示例性实施例而描述的元件。[0031]尽管已参照图示的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但是本发明的技术人员将认识到在不脱离本发明的精神和范围的情况下可做出各种修改。因此，本发明并不限于所公开的特定实施例，但本公开将包括落在所附权利要求范围内的所有实施例。
【权利要求】
1.一种与高压流体系统相结合使用的压力释放阀，所述压力释放阀包括用于响应所述流体系统内的过压状态而限制人员以免暴露于从所述压力释放阀排出的高压流体的保护帽。
2.根据权利要求1所述的压力释放阀，其中所述保护帽包括被布置成使从所述压力释放阀排出的所述高压流体偏转的裙部凸缘。
3.根据权利要求2所述的压力释放阀，还包括阀体，其具有在阀室和所述阀体的外部环境之间建立流体流动连通的至少一个排出孔，所述保护帽被安装至具有所述裙部凸缘的所述阀体，且所述裙部凸缘限定一个表面，其与用于使从所述至少一个排出孔排出的所述高压流体沿所述阀体的外部偏转的所述至少一个排出孔并列对置。
4.根据权利要求1所述的压力释放阀，其被安装在具有填充二氧化碳以作为制冷剂的制冷蒸汽压缩系统的运输制冷单元上。
5.根据权利要求1所述的压力释放阀，其中所述压力释放阀包括弹簧负载压力释放阀。
6.根据权利要求1所述的压力释放阀，其中所述压力释放阀包括破裂盘压力释放阀。
7.一种与高压流体系统相结合使用的压力释放阀，包括: 沿纵轴线延伸并限定 阀室的阀体，所述阀体具有近端和沿纵向与所述近端相对的远端，所述远端具有至少一个排出孔，其通过所述远端开放并提供用于沿大体上与所述纵轴线相横贯的方向将高压流体从所述阀室排至所述阀体的外部环境的流体流路；以及 被安装至所述远端的保护帽，所述保护帽具有裙部凸缘，其以与所述远端成间隔关系的方式布置并限定一个表面，所述表面与用于使从所述阀室通过所述至少一个排出孔排出的高压流体偏离与所述阀体的所述纵轴线大体上相横贯的指向外部的路径的所述至少一个排出孔并列对置。
8.根据权利要求7所述压力释放阀，其中通过所述裙部凸缘限定的所述表面大体上以平行于所述阀体的所述纵轴线的方式延伸。
9.根据权利要求7所述的压力释放阀，其中: 所述至少一个排出孔包括多个围绕所述阀体的所述远端的圆周布置的圆周间隔的排出孔；以及 所述裙部凸缘包括围绕所述阀体的所述远端的圆周延伸凸缘。
10.根据权利要求7所述的压力释放阀，其中通过所述裙部凸缘限定的所述表面使从所述阀室通过所述至少一个排出孔排出的高压流体沿大体上朝向所述阀体的近端的方向偏转。
11.根据权利要求7所述的压力释放阀，其中通过所述裙部凸缘限定的所述表面使从所述阀室通过所述至少一个排出孔排出的高压流体大体上沿所述阀体的外表面的方向偏转。
12.根据权利要求7所述压力释放阀，其中所述保护帽包括被固定至所述阀体的所述远端的圆柱形帽体，所述帽体具有闭合的基端和开放端，所述裙部凸缘关于所述帽体的所述开放端沿圆周延伸。
13.根据权利要求12所述的压力释放阀，其中所述帽体被直接螺接至所述阀体的所述远端。
14.根据权利要求12所述的压力释放阀，其中所述帽体被螺接至中间构件，且所述中间构件被直接螺接至所述阀体的所述远端。
15.根据权利要求12所述的压力释放阀，还包括被布置于所述帽体的内圆周表面和所述阀体的所述远端的外圆周表面之间的圆周密封构件。
16.根据权利要求15所述的压力释放阀，其中所述圆周密封构件包括可压缩的O形环密封件。
17.一种制冷剂蒸汽压缩系统，包括: 填充二氧化碳以作为制冷剂且具有成串行制冷剂流动关系的用于压缩制冷剂的压缩装置、制冷剂散热热交换器、第一膨胀装置、节能器、第二膨胀装置和被布置成与待冷却和待供给至冷藏运输集装箱的货箱的空气成热交换关系的制冷剂吸热热交换器；以及 被布置在所述制冷剂回路中用于当压力超过预定的压力水平时释放其中压力的至少一个压力释放阀，所述至少一个压力释放阀具有用于响应所述制冷剂回路内的过压状态而限制人员以免暴露于从所述至少一个压力释放阀排出的高压制冷剂蒸汽的保护帽。
18.根据权利要求17所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述至少一个压力释放阀包括被布置在所述压缩装置和所述制冷剂散热热交换器之间的压力释放件，所述压力释放阀被配置成当被暴露于从约2200psia至约2500psia的范围中选择的制冷剂回路中的预定压力水平时致动。
19.根据权利要求17所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述至少一个压力释放阀包括被布置在所述制冷剂吸热热交换器和所述压缩装置之间的压力释放件，所述压力释放阀被配置成当被暴露于从约1300psia至约1500psia的范围中选择的制冷剂回路中的预定压力水平时致动。
20.根据权利要求17所述的制冷剂蒸汽压缩系统，其中所述至少一个压力释放阀包括被布置在所述第一膨胀装置和所述节能器之间的压力释放件。
【文档编号】F16K27/02GK103975184SQ201280061274
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2011年12月12日
【发明者】J.R.康德尔克, Z.阿斯普罗夫斯基 申请人:开利公司