电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，所述阀门为主辅阀分体式、顶部直排或顶部双侧排汽；主阀瓣由热阀瓣和外阀瓣构成，主阀瓣上设置有热补偿、弹性补偿和防卡结构；导向套采用装配结构、通过压架固定；主、辅阀密封面上侧均设置有凝结水收纳结构；辅阀密封面采用球面-锥面结构并带有热补偿槽；主、辅阀中腔处采用组合密封结构；辅阀上端设置有防蒸汽逸出结构；阀内相关部位设置有可改善流场特性的局部结构。主要优点：无凝结水和氧化锈蚀产物影响阀门密封的问题，主、辅阀密封面补偿能力强、密封可靠性高，主阀瓣弹性间隙不易卡堵，主、辅阀中腔无外泄漏，导向套固定可靠、方便，排放时无蒸汽逸出、振动和噪音更小。
【专利说明】电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阀门结构，具体涉及一种电站主蒸汽系统所使用的顶排汽电磁泄压阀的产品结构。
【背景技术】
[0002]电磁泄压阀是电站主蒸汽(过热汽)系统的一种重要的安全泄压阀门，是一种以电磁铁等驱动装置驱动先导阀瓣泄放蒸汽而使主阀瓣动作的先导式阀门。电磁泄压阀安装在主蒸汽弹簧安全阀的前面，是主蒸汽安全阀的预启阀和保护阀门，其所设定的启跳压力值略低于主蒸汽安全阀的启跳压力，当主蒸汽出现超压但还没有达到主蒸汽安全阀的启跳压力值时电磁泄压阀快速开启排放蒸汽，将系统的压力降至正常值，尽可能避免主蒸汽安全阀动作，以维持安全阀的性能和可靠性、延长主蒸汽安全阀的使用和维修周期，使机组保持足够的安全保证能力并保证机组的平衡和稳定运行，并能为根据机组运行状况可能需要同时进行的快开汽机旁路、降低燃烧强度、维持汽包水位等一系列复杂控制赢得宝贵的缓冲时间，是火电机组的重要配套阀门和关键阀门。
[0003]电磁泄压阀根据机组启动和运行时的压力控制的实际需要，可以自动和手动开阀，也可进入闭锁操作状态；电磁泄压阀的控制系统选用高精度的压力开关(压力传感器)，可控制启闭压差达到2 %。目前电磁泄放阀产品应用较多的为以美国德莱赛-康索里德(Dresser-Consolidated)和克罗斯比(Crosby)等企业的产品为代表的采用主阀瓣密封面朝上、顶排汽、辅阀分体侧装结构的产品(见图1和图2)。这种结构型式的电磁泄压阀其主要优点是流道的结构较为简单，主阀阀体便于采用锻件进行加工，因而有利于使阀门保持较高的安全可靠性。
[0004]由于产品结构设计的原因，目前电磁泄压阀已成为火电机组所配套的各类阀门中一直存在较严重问题的关键阀门之一。现行的主阀瓣朝上、顶排汽、辅阀分体侧装的电磁泄压阀产品在使用方面所存在的缺点和问题有:1、由于蒸汽排放的原因，排气管和出口连接法兰的内腔会较快地氧化锈蚀，尤其是当阀门有一定泄漏时排气通道内会很快发生较严重的锈蚀现象，因为阀门为顶排汽结构，氧化皮等锈蚀产物会掉落或随冷凝水的流动而积聚在主阀瓣密封面附近，从而会给阀门的密封带来影响；2、顶排汽结构会使主阀瓣上端面处有凝结水溅滴或积存凝结水，而主阀瓣密封面的外侧位于阀门内腔、与高温蒸汽直接接触，因而主阀瓣密封面的内侧局部或整个密封面内侧与主阀瓣密封面的外侧会因此而产生较大的温差而使密封面部位产生变形甚至开裂，导致阀门的使用受到影响；3、辅阀的先导密封面处也同样存在前述的这一问题，排汽后会不断有凝结水下渗至密封面的不同部位，使密封面部位因不断的局部降温而产生不均匀变形，造成电磁泄压阀产品在使用中普遍存在辅阀开启数次后密封面即开始出现泄漏这一让电站用户很头痛的现象，辅阀出现泄漏后又会导致主阀瓣的背压不足继而引起主阀瓣密封面出现泄漏；4、主阀瓣和先导阀瓣密封面的设计多为无热补偿能力的常规整体式阀瓣结构。大容量火电机组的主蒸汽温度通常为540?610°C，阀门在工作状态时，阀瓣密封面的外侧为主蒸汽，温度较高，而阀瓣密封面的内侧因与大气相通温度会有所下降因而温度低于阀瓣密封面的外侧，内外温差较大会导致变形而影响阀门密封；5、主阀瓣和先导阀瓣密封面部位采用无热补偿能力的常规整体式阀瓣结构，当密封副某处出现泄漏时，泄漏出的介质因体积急剧膨胀吸热会使密封面泄漏点附近的温度下降，不均衡的温度变化又会导致密封面产生不均匀变形从而加剧泄漏；6、排放蒸汽时或当辅阀有泄漏时，辅阀上端会有蒸汽逸出，除了会对生产环境带来影响，并影响驱动装置的工作可靠性外，更重要的影响是，逸出的高温蒸汽会使辅阀阀盖上侧的弹簧的机械性能受到影响，弹性降低，从而会影响到辅阀的密封以及辅阀关闭动作的可靠性，严重时会使密封面处出现大漏或使阀杆无法关闭；7、阀体与阀座安装面处的密封可靠性差，夕卜泄漏问题较为严重。克罗斯比(Crosby)公司电磁泄压阀产品的阀体与阀座部位以及辅阀的阀体与阀盖部位采用的是V型金属密封圈(如图12所示，件号32为所述的V型金属密封圈)密封，而德莱赛-康索里德(Dresser-Consolidated)公司的产品则采用了 C型金属密封圈密封(如图13所示，件号33为C型金属密封圈)、其辅阀的阀体阀盖处则采用柔性石墨缠绕垫密封。V型或C型金属密封圈依靠自身的弹性张力和压力自密封效应而产生密封比压，但由于下述两个因素的影响，其密封可靠性往往并不能满足要求:一是因为上述两种产品的阀座均采用螺纹旋合的方式安装在阀体上(见图1、图2)，金属密封圈预压紧而产生初始密封比压是通过旋紧阀座来实现的，由于金属密封圈是采用不锈钢材料制作，抗擦伤能力较差，且阀座或阀体的本体材料的抗擦伤能力也并不强，因而在旋紧阀座压紧金属密封圈的过程中，在密封圈与阀座或阀体的接触面处容易产生擦伤现象而影响密封；二是因为V型或C型金属密封圈与阀体和阀座密封表面的接触面积很小，基本为线接触状态，当阀门运行于高温工况时(大容量火电机组的主蒸汽温度为540?610°C )，阀体、阀座材料的强度和硬度会下降、塑性增加，阀体、阀座上与金属密封圈呈线接触状态的表面会因受压产生塑性变形而凹入、使接触比压下降，导致密封可靠性降低。电磁泄压阀产品在安装使用中阀体、阀座等密封部位出现外泄漏是一个较常见的问题；当需要更换密封件时，一个进口金属密封圈的价格会高达四至五万元，且供货期长达数十天，使电厂的产品维修成本大大增力口、维修周期加长、制定维修计划的难度和不确定性增大，给电站机组的运行维修带来了较大影响。8、现行产品的用于主阀瓣导向定位的导向套在阀内的固定方式和结构一般是将导向套以过盈配合的方式部分或完全压入和固定在支撑架上或阀体上(图1、图2)，这种方式所存在的缺点有:一是可靠性差，容易因排汽时的强烈振动和碰撞、高速流动介质的扰动以及可能会发生的主阀瓣与导向套的卡涩而使导向套脱出或部分脱出；二是装配和维修不方便、加工要求高。9、先导密封部位的结构:由于电磁泄压阀产品出于执行启闭动作的响应速度的需要，所采用的驱动装置(一般采用电磁铁驱动)的额定作用力较小，再加上现行的电磁泄压阀产品基本上是采用对力的放大倍数较小的杠杆结构这一并不适合的传动结构来传递驱动装置的驱动力，因而使阀杆所能获得的推力受到了限制；受这一因素的影响，现行产品的先导密封面的直径都设计得较小；由于先导密封面主要是依靠关闭后的介质上顶力来保证密封，因而密封面直径越小其所能获得的介质作用力也越小、密封能力也就越差。现行产品的阀杆和先导阀瓣一般采用分开式的设计，由于阀杆、阀瓣和弹性卡环的尺寸较小(如现行产品阀杆下部轴颈处的直径仅为不到7_)，因而阀杆与先导阀瓣采用分开式而以装配结构来进行组装的方式(图2)，其可靠性会较差，再加上先导阀瓣为整体硬质合金材料，脆性很大，在承受回座的瞬间冲击时连接结构处容易出现断裂等问题，导致阀门不能正常工作；克罗斯比(Crosby)公司的产品尽管采用了阀杆与先导阀瓣一体式的设计，但是先导密封面采用了平面密封的结构(密封面宽度b= 1mm)，虽然方便了密封面的研磨，但与锥面密封相比其密封能力受到了一定的限制；10、阀杆与先导阀瓣分开式结构的电磁泄压阀，其用于先导阀瓣定位导向的导向套处因受结构的制约，用于泄压和开启后通流的开孔面积偏小，限制了先导阀瓣开启时的蒸汽排放速度从而会使开阀速度受到影响；11、阀门的流道存在多处易导致蒸汽排放流动时产生较严重涡流的部位，如主阀内支撑架下侧的介质由入口侧向上往支撑架内毂外侧的分流处、主阀瓣上侧、支撑架连接筋附近；对于高速流动的气体介质来说，流道内一旦存在较严重的涡流，会使介质流动所产生的振动和噪音显著增强，同时强烈的振动又会使阀门的工作可靠性和使用寿命下降；12、如前所述，现行顶排汽电磁泄压阀产品的主阀瓣未考虑采用热补偿设计，会使密封面在高温工况时的密封可靠性受到影响，相对而言，日本企业所生产的两侧排汽、主阀辅阀一体式结构的电磁泄压阀产品则在主阀瓣密封面的结构上加入了热补偿的结构设计，能够使阀门密封面的高温密封可靠性得到改善。但所述的带有热补偿功能的电磁泄压阀的主阀瓣结构在结构设计方面也存在一些不足之处，使得主阀瓣的密封结构并不能充分发挥其应有的作用:首先是，主阀瓣密封面处尽管设置了热补偿和弹性补偿结构，但热阀瓣的锥部仅锥尖端弹性舌处较薄、有相对好一些的弹性弯曲变形能力，而锥部随锥角往上则刚性迅速变大，因而弹性补偿结构的合理性欠佳，且密封面部位经过淬火硬化处理，如果主要依靠锥尖端提供弹性弯曲变形补偿的话，在承受回座冲击时其可靠性存在一定问题；其次，主阀瓣密封面弹性舌上侧的空腔处未设置向外侧的通孔，一旦弹性变形间隙处因受压闭合并达到较好的密封状态时该空腔处将无高温蒸汽能够进入，这将会导致主阀瓣密封面处的热补偿功能基本丧失；此外,主阀瓣密封面弹性舌处设置的弹性变形间隙，该间隙在主阀瓣开启排放蒸汽时处于张开状态，间隙的开口迎向介质流入方向，存在于排出介质中的小的杂质颗粒(如小的氧化皮、焊点焊渣和其它杂质)很容易顺着介质排放的流动方向而嵌入弹性变形间隙中从而使主阀瓣密封面的密封状况受到影响。
[0005]为了解决主阀瓣密封面部位因无热补偿能力而带来的变形和泄漏这一问题，德莱赛-康索里德(Dresser-Consolidated)公司在其电磁泄压阀产品(图2)的主阀瓣密封面外侧增加了热补偿槽(见图3)，热补偿槽增加了密封面附近与高温蒸汽的接触面积并使主阀瓣上端靠密封面部位与高温蒸汽的距离缩短，因而可以有更多的热量传递到主阀瓣上端靠密封面的部位，使密封面内外侧的温差减小。主阀瓣通过增加上述的热补偿槽有助于控制密封面部位因温差而产生的变形，但由于需要保证密封面部位的强度因而槽深会受到一定的限制，这也使得该结构的热补偿能力难以真正满足要求。
【发明内容】
[0006]为了克服现有结构和技术所存在的上述的诸多的不足之处，本发明提出了一种不存在氧化锈蚀产物进入主阀瓣密封面附近影响阀门密封以及凝结水导致主阀和辅阀密封面出现泄漏的问题、能够完全杜绝主阀和辅阀的中腔外泄漏现象、主阀和辅阀密封面具有较充分的热补偿能力和更好的密封可靠性、主阀瓣密封面部位具有较强的弹性补偿能力、弹性舌处的弹性变形间隙不易被卡堵、导向套能够得到可靠的固定、排放蒸汽时的振动和噪音更小、在阀门排汽时或在辅阀的内密封出现一定泄漏时能够有效阻止蒸汽从辅阀阀盖上端向外逸出，使阀门能够更好地满足火电机组尤其是现代大容量、高参数的超(超)临界火电机组安全可靠运行的需要的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀结构。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]一种电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，所述的电磁泄压阀主阀与辅阀为分体式结构、辅阀安装于主阀的一侧，阀门用于排放蒸汽的排汽端位于主阀的上部-在主阀阀体的上端设置有排汽结构体，排汽结构体的下侧以法兰和栓接连接与阀体上端相连接同时并压紧阀座；阀体的结构型式为回转体型，由上、下两部分焊接而成，在阀体的中部设置有用于支承和固定主阀瓣等零件的支撑架，支撑架的环形的外圈嵌夹于阀体的上、下两部分之间，支撑架的中间部分-内毂与支撑架的外圈之间的环形通道，可供介质自下往上通过，在内毂与外圈之间并设有多个连接筋，使内毂在阀体内的位置获得支持和固定。阀门由驱动装置带动辅阀的阀杆动作、打开先导密封结构而使主阀内的主阀瓣开启。本发明的关键技术方案为:主阀瓣采用阀瓣组件结构，阀瓣组件由热阀瓣和外阀瓣构成，热阀瓣和外阀瓣均为回转体型零件，两者为同心配置、热阀瓣在内而外阀瓣在外，两者并以螺纹旋合连接为一体；热阀瓣上端面靠外周为圆环形的阀瓣密封面，热阀瓣在阀瓣密封面的背侧设置有锥面，同时在外阀瓣上位于上述锥面外侧的相邻位置处亦设置有相同锥度的锥面，在阀瓣组件处于未装配时的自由状态时，上述两相邻锥面之间存在微小的间隙，而在阀瓣组件处于工况状态受压时则两锥面相接触；在所述热阀瓣的锥面处还设置有弹性槽，所述弹性槽包含有上、下台阶平面和圆柱面，圆柱面和上、下台阶平面之间以圆角过渡。外阀瓣在靠近阀瓣密封面外径处的上端面的垂直高度，高于阀瓣密封面的垂直高度。位于阀瓣组件的外侧、用于阀瓣组件导向定位的筒形的导向套，其下端以圆柱形定位面在支撑架上安装定位，导向套的外圆上设有台阶面，在阀座外侧的凸台下平面往下还设有压架，压架为回转体型并在外圆上加工有多个贯通的窗口-通流窗口，供介质由外往内流入，压架的上、下端面分别位于阀座外侧的凸台下平面与导向套外圆上的台阶上平面之间，压架的位置得到固定后，通过压架的止退限位作用同时使导向套也能够固定在安装位置。
[0009]位于主阀阀体上端的排汽结构体，可以采用带有上、下法兰端的连接法兰，上端连接法兰用于安装时和位于其上侧的排汽管连接。
[0010]为了更好地实现预期目的，本发明同时还附加下述进一步的技术方案:
[0011]位于主阀阀体上端的排汽结构体，也可以进一步地采用新的结构型式-三通型结构，其中间垂直通道向上往左、右两侧方向分流形成水平通道，左、右水平通道在两端端部对称设置有连接法兰，用于安装时和两侧的排汽弯头连接；排汽结构体的材料为不锈钢材料，其左、右水平通道在两端带有从孔口或孔口附近向内直径逐渐减小的锥度。
[0012]在排汽结构体下端与阀座之间设置有环形的空腔-主阀凝结水室，所述的主阀凝结水室由阀座外侧凸台上平面和其上侧的阀座外圆与排汽结构体中间垂直通道下端的台阶孔所围成；排汽结构体中间垂直通道下端位于阀座上侧相邻部位处的孔径大于阀座中间通道孔上端孔口处的孔径，阀座上端外圆处与排汽结构体中间垂直通道下端内腔孔之间留有环形的间隙使主阀凝结水室与排汽结构体的内腔相连通；在阀座被排汽结构体压紧的凸台上平面处并设置有垫片。
[0013]在辅阀阀盖的下端设置有先导阀座，先导阀座与辅阀阀盖进行密封连接，辅阀上执行启闭动作的先导密封面直接设置在阀杆的下部，先导阀座上设置有与阀杆下部的阀杆密封面配对的密封面；阀杆密封面为球面，先导阀座上的密封面则为张口方向向下的锥面，关闭时两者以相切状态吻合；在阀杆密封面的背侧设置有环形的凹槽-热补偿槽；从阀杆密封面的外径往下设有一段圆柱段，在该圆柱段再向下则外径增大构成用于阀杆下端支承导向的另一段圆柱面，在先导阀座的密封面往下设置有与上述的用于阀杆下端支承导向的圆柱面配合的圆柱孔；从先导阀座的上述圆柱孔的上侧与阀杆密封面外径往下的圆柱段之间的环形空腔向外，钻有均布的若干通流孔，在阀杆下端面往上述的环形空腔也钻有均布的若干通流孔。
[0014]在位于先导阀座上侧的辅阀阀盖的中间排汽通道的下端设有往下直径增大的喇叭口形的锥面-导水锥面，在先导阀座的位于上述导水锥面的下侧并设有开口朝上的环形的凹槽-辅阀凝结水室，辅阀凝结水室与先导阀座中间的蒸汽通流孔之间，有从辅阀凝结水室内侧往上延伸的、圆环形的隔水壁相隔，隔水壁的上端外径小于导水锥面下端的内径，因而在隔水壁的上端与导水锥面的下端之间有一定的通流间隙，从辅阀阀盖的中间排汽通道的孔壁流下的凝结水顺着导水锥面的表面向下可流入至辅阀凝结水室内。
[0015]阀体和阀座安装面处的密封采用多重组合密封结构，所述的多重组合密封结构包含圆环形的金属密封圈和缠绕垫片；所述的金属密封圈的截面为上下对称结构，金属密封圈的靠内径处为压力密封段，所述的压力密封段包括由金属密封圈内径中部向外挖去的圆环形的承压空腔部、金属密封圈上下表面靠近内径侧的环形面与承压空腔上下表面之间的实体所构成的弹性密封舌部、金属密封圈上下表面位于弹性密封舌部外侧并向内凹进的环形的减薄凹陷部；在金属密封圈的靠近外径的一侧的上下表面设置有向内凹进的环形的阶梯平面并在该凹进的阶梯平面内放置有缠绕垫片；在金属密封圈的位于缠绕垫片和靠内径一侧的压力密封段之间的上下表面还设置有齿形密封段，所述的齿形密封段为在金属密封圈的上下表面在刻除若干个等间距排列的凹槽后留下的等宽的窄的同心圆环面形成的金属密封齿；压力密封段的弹性密封舌部与阀体、阀座接触的上下密封表面在装配前处于未受压状态时，所述的密封表面略高于减薄凹陷部外侧的金属密封齿的表面。
[0016]辅阀阀体与其上侧的辅阀阀盖之间的密封采用组合垫片结构，所述的组合垫片结构由金属齿形垫+缠绕垫组成，两种密封垫同心配置、一个在内侧另一个在外侧，放置在辅阀阀体上端的止口平面处。
[0017]在辅阀阀盖的上端设置有压盖，压盖以其下端的外圆与辅阀阀盖上端的内孔配合和定位、以螺钉在辅阀阀盖上安装固定；压盖的上段内孔与阀杆外圆配合构成阀杆上端的支承导向面；压盖的下段内孔的孔径大于阀杆外圆的直径，在压盖的下段内孔中设置有在阀杆密封面开启时阻止蒸汽从辅阀阀盖上端逸出的防蒸汽逸出结构，所述的防蒸汽逸出结构由内阻逸环和外阻逸环交错排列构成，内阻逸环的内径加工时略微小于阀杆的外径、夕卜阻逸环的外径加工时略微大于压盖的下段内孔的内径，两种阻逸环的一侧均用线切割剖开而能够产生一定的弹性涨开或收缩。
[0018]在支撑架的内毂的下端表面、正对阀体的介质入口端的部位，设置有锥形的、由与内毂的表面相切的圆弧回转所形成的、向下凸出的下分流锥；在热阀瓣的上端面的中部也设置有锥形的、由与热阀瓣的上端平面相切的圆弧回转所形成的、向上凸出的锥状的分流锥；此外，支撑架上连接内毂与外圈的连接筋的截面形状也设置为具有低流阻特性的腰圆形。
[0019]本发明所述的电磁泄压阀，其驱动装置包括由电磁铁提供作用力的驱动装置，和由电磁阀控制气动机构提供作用力的驱动装置。
[0020]本发明的有益效果是:1、采用本发明的技术方案所述的结构后，将不再存在氧化锈蚀产物和凝结水进入主阀瓣密封面附近而影响阀门密封的问题；2、主阀和辅阀的密封面部位具有较充分的热补偿能力，再加上合理的密封结构的设计使阀门在工况状态时具有更好的密封可靠性；3、主阀瓣密封面的弹性舌部位具有较强的弹性补偿能力，从而更有利于保证阀门能长期处于零泄漏状态；4、弹性舌处的弹性变形间隙在所设置的保护结构的保护下不容易被卡堵，因而更有利于保证阀门的密封；5、辅阀密封面上侧设置的凝结水收纳结构解决了现行产品所存在的凝结水影响辅阀密封的问题；6、主阀和辅阀的中腔密封能力能够得到极大的改善；即使在特殊情况下阀门中腔出现外泄漏现象，其维修成本也会大大降低；7、导向套能够得到可靠的固定；8、辅阀阀盖上端设置的防蒸汽逸出结构可有效保护生产环境，保证驱动装置可靠工作，保证弹簧和辅阀的工作性能和可靠性不受影响；9、蒸汽排放时，流场更合理，振动和噪音更小。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是现有技术-美国克罗斯比公司的顶排汽电磁泄压阀示意图。
[0022]图2是现有技术-美国德莱赛-康索里德公司的顶排汽电磁泄压阀示意图。
[0023]图3是图2所示的电磁泄压阀的主阀瓣密封面外侧增加了热补偿槽的示意图。
[0024]图4是本发明实施例一的产品结构示意图。
[0025]图5是本发明实施例二的产品结构示意图。
[0026]图6是图5所示的实施例二的主阀部分的左向剖视图。
[0027]图7是本发明实施例的阀瓣组件的结构示意图。
[0028]图8是阀瓣组件密封面部位的局部放大示意图。
[0029]图9是本发明实施例的压架的结构示意图。
[0030]图10是实施例二的排汽结构体与阀座部位的凝结水收纳结构的示意图。
[0031]图11是本发明实施例的辅阀阀盖下部的凝结水收纳结构和先导密封结构的示意图。
[0032]图12是克罗斯比公司产品的主阀阀体与阀座部位采用V型金属密封圈密封的示意图。
[0033]图13是德莱赛-康索里德产品的主阀阀体与阀座部位采用C型金属密封圈密封的示意图。
[0034]图14是本发明实施例的主阀阀体、阀座部位的多重组合密封结构的示意图。
[0035]图15是本发明实施例的辅阀阀体、阀盖部位的组合垫片结构的示意图。
[0036]图16是本发明实施例的辅阀阀盖上端的结构示意图。
[0037]图17是本发明实施例的支撑架的结构示意图。
[0038]图中，1、阀体；2、支撑架；2_1、外圈；2_2、内毂；2_3、连接筋；2_4、下分流锥；3、主阀弹簧；4、导向套；5、阀瓣组件；5-1、热阀瓣；5-2、阀瓣密封面；5-3、弹性槽；5_4、外阀瓣；5-5、小孔；5-6、圆柱销；5-7、阻尼槽；5-8、进压通道；5_9、分流锥；5_10、防卡护边；6、压架；6-1、通流窗口 ；7、多重组合密封结构；7-1、金属密封圈；7-1-1、承压空腔部；7-1-2、弹性密封舌部；7-1-3、减薄凹陷部；7-1-4、金属密封齿；7-2、缠绕垫片；8、阀座；9、波型圈；10、垫片；11、排汽结构体；11_1、主阀凝结水室；12、连接管；13、辅阀阀体；14、阀杆；14_1、阀杆密封面；14-2、热补偿槽；15、先导阀座；15-1、隔水壁；15-2、辅阀凝结水室；16、辅阀阀盖；16-1、导水锥面；17、对开环；18、组合垫片结构；18-1、金属齿型垫；18_2、缠绕垫；19、下法兰；20、上法兰；21、排汽管；22、压盖；23、辅阀弹簧；24、支撑盘；25、立柱；26、并紧螺母；27、调整帽；28、推杆；29、驱动装置；30、内阻逸环；31、外阻逸环；32、V型金属密封圈；33、C型金属密封圈。
【具体实施方式】
[0039]下面结合附图和两个实施例对本发明的技术方案作进一步的阐述。
[0040]实施例一
[0041]如图4所示是本实施例的电磁泄压阀的产品结构示意图。
[0042]该电磁泄压阀为主阀、辅阀分体式的结构，辅阀设置在主阀的一侧，两者通过连接管(12)和必要的固定连接件相连，阀门的排汽端位于主阀上侧，设置于主阀阀体(I)上端的排汽结构体(11)为带有上、下法兰端的连接法兰，下端法兰与阀体(I)上端通过栓接连接相连接同时并压紧阀座(8)，上端法兰用于安装时和位于其上侧的排汽管连接；阀体(I)的中腔内安装有截断和排放主蒸汽的主阀瓣，主阀瓣密封面的方向朝上，主阀瓣内因为安装有主阀弹簧(3)因而在阀门装配后主阀瓣密封面会向上与阀座(8)下端的密封面贴紧。阀门的先导密封结构设置在辅阀内，辅阀阀体(13)通过对开环(17)、下法兰(19)和上法兰
(20)以栓接连接结构与辅阀阀盖(16)相连接，在辅阀阀盖(16)的中间排汽通道向外设置有排汽管(21);辅阀阀盖(16)的上端安装有辅阀弹簧(23)，辅阀弹簧(23)的上端顶压在安装固定于阀杆(14)上部的支撑盘(24)的下端台阶平面处，使位于阀杆(14)下端的先导密封结构的密封副在装配和安装后呈贴紧状态；阀杆(14)的上端设置有调整帽(27)，阀门组装后调整帽(27)在调整好轴向位置后以并紧螺母(26)并紧和固定其位置；内部安装有电磁铁的驱动装置(29)以三根立柱(25)安装固定在辅阀上。
[0043]本技术方案中主阀瓣采用阀瓣组件结构。阀门的工作原理如下:阀门在工作状态时，阀体(I)的中腔充满主蒸汽(过热汽)，蒸汽通过阀瓣组件(5)和导向套(4)之间的间隙进入阀瓣组件(5)的内部空间，同时并通过连接管(12)而进入辅阀阀体(13)的内腔，高压蒸汽的压力向上作用在阀瓣组件(5)上使阀瓣密封面(5-2)压紧在阀座(8)的密封面上而使阀门保持密封，同时高压蒸汽的压力也向上作用在阀杆(14)下端使先导密封结构保持密封。当过热器集箱内的主蒸汽的压力升高而超过电磁泄压阀的整定压力时，压力开关发出信号通过控制系统使驱动装置(29)内的电磁铁励磁而动作，通过传动机构使驱动装置(29)下侧的推杆(28)快速向下移动而推动阀杆(14)下端的阀杆密封面(14-1)开启，辅阀开启后，阀瓣组件(5)内部空间的蒸汽从辅阀阀盖(16)内的中间排汽通道和排汽管
(21)迅速排出，阀瓣组件(5)的上端从密封面直径到阀瓣组件(5)外径的圆环面积范围内受蒸汽向下的作用力而开启，继而整个阀瓣组件(5)的上端面受到介质压力的向下推力迅速到达全开位置而排放蒸汽；阀瓣组件(5)在开启和排放状态时，尽管仍会有蒸汽从阀瓣组件(5)和导向套⑷之间的间隙并通过外阀瓣(5-4)下端的进压通道(5-8)流向阀瓣组件(5)内的空间，但由于阀杆密封面(14-1)开启后该方向的通流能力要显著大于上述间隙处的通流能力，再加上阀瓣组件(5)的外圆上加工有几条对蒸汽的流动具有适度的阻滞作用的阻尼槽(5-7)(见图7)能够对流入的蒸汽流量进行适当限制，因而阀瓣组件(5)内不可能形成能够让其回座的背压，因此，阀瓣组件(5)在排放状态时能够稳定维持在全开位置以保证超压蒸汽的可靠排放并避免零件的振动和磨损。当主蒸汽压力降低到电磁泄压阀预先设定的回座压力时，控制系统发出信号使电磁铁断电，推杆(28)回缩，在辅阀弹簧
(23)弹簧力的作用下，阀杆密封面(14-1)关闭，蒸汽从阀瓣组件(5)和导向套⑷之间的间隙并通过外阀瓣(5-4)下端的进压通道(5-8)再次进入阀瓣组件(5)内的空间，由于阀瓣组件(5)内腔的介质为非流动的介质，其静压力会高于阀瓣组件(5)上侧的高速流动的介质的静压力，上、下压力差再加上主阀弹簧(3)的推力会推动阀瓣组件(5)关闭；阀门关闭后，主阀和辅阀将籍助蒸汽压力而保持密封。
[0044]阀体(I)的结构型式为回转体型，由上、下两部分焊接而成，在阀体(I)的中部，设置有用于支承和固定阀瓣组件(5)等零件的支撑架(2)，支撑架(2)的环形的外圈(2-1)被嵌装并夹紧于阀体(I)的上、下两部分之间，支撑架(2)的中间部分-内毂(2-2)与支撑架
(2)的外圈(2-1)之间的环形通道，可供介质自下往上通过；在内毂(2-2)与外圈(2-1)之间还设有多个连接筋(2-3)(见图17)，使内毂(2-2)在阀体(I)内的位置获得支持和固定。
[0045]本实施例中，附加了热补偿功能和弹性补偿功能的阀瓣组件(5)的结构是阀门的主要的技术关键之一，其技术方案为:阀瓣组件(5)由热阀瓣(5-1)和外阀瓣(5-4)两部分构成(图7)，热阀瓣(5-1)和外阀瓣(5-4)均为回转体型零件，两者为同心配置、热阀瓣(5-1)在内而外阀瓣(5-4)在外，两者以螺纹旋合连接为一体，并从外阀瓣(5-4)的外圆上打孔、装入圆柱销(5-6)防松；热阀瓣(5-1)上端面靠外周为圆环形的阀瓣密封面(5-2)，密封面为平面密封型式(见图8)，热阀瓣(5-1)在阀瓣密封面(5-2)的背侧设置有锥面、锥面的半锥角为55°，同时在外阀瓣(5-4)上位于上述锥面外侧的相邻位置处亦设置有相同锥度的锥面，当阀瓣组件(5)处于未装入阀门的自由状态时，上述两相邻锥面之间存在微小的间隙，本实施例中该间隙设置为t = 0.06?0.08mm，而当阀瓣组件(5)在产品上装配并在使用中承受介质压力后，两锥面相接触；在所述热阀瓣(5-1)的锥面处还设置有弹性槽(5-3)，所述弹性槽(5-3)包含有上、下台阶平面和圆柱面，圆柱面和上、下台阶平面之间以圆角过渡。外阀瓣(5-4)在靠近阀瓣密封面(5-2)外径处设置有台阶面，该台阶面外侧的上端面的垂直高度高于阀瓣密封面(5-2)的垂直高度。
[0046]如图8所示，间隙t的设置使热阀瓣(5-1)密封面部位的锥尖端弹性舌处在密封面受压时能够有适度的弹性弯曲变形，该弹性补偿能力能够有效提高阀门的密封性能；本实施例技术方案相对于采用了类似的热补偿和弹性补偿结构的两侧排汽、主辅阀一体式结构的现有电磁泄压阀产品的阀瓣结构所增加的弹性槽(5-3)，除了可作为容纳高温蒸汽的空间以对上端密封面内侧进行有效的热补偿、减小密封面内、外侧的温差使密封面部位在高温工况时的变形得到控制外，其另一个作用是，弹性槽(5-3)的上侧面使热阀瓣(5-1)密封面下侧的锥部从锥面中段开始即转为平面、对该锥部从锥面中段开始进行了有效减薄，同时本实施例中锥尖端弹性舌处的厚度比采用了类似的热补偿和弹性补偿结构的两侧排汽的现有电磁泄压阀产品的热阀瓣锥尖端弹性舌处的厚度有适当增加，使整个弹性槽(5-3)的上侧均能产生有效的弹性弯曲变形，而不是仅仅由锥尖端弹性舌处提供弹性补偿，弹性补偿能力得到较显著的增强，密封面部位的强度也得到增加，在承受回座冲击时具有更好的可靠性。弹性槽(5-3)的圆柱面与侧平面之间设置为以圆角过渡，可以避免因应力集中而产生裂纹或断裂损坏。由于外阀瓣(5-4)在靠近阀瓣密封面(5-2)的外径处即弹性变形间隙外侧设置有台阶面，使外阀瓣(5-4)在该台阶面外侧的上端面的垂直高度升高并高于阀瓣密封面(5-2)的垂直高度，该台阶面外侧的上端面-防卡护边(5-10)高出阀瓣密封面(5-2)的高度a见图8所示；与采用了类似的热补偿和弹性补偿结构的两侧排汽的现有电磁泄压阀产品的主阀瓣在开启排放蒸汽时，处于张开状态的弹性变形间隙因开口迎向介质流入方向而容易使介质中的小的杂质颗粒卡入弹性变形间隙中导致主阀瓣密封面的密封状况受到影响不同的是，本实施例技术方案设置了高度高于阀瓣密封面(5-2)的防卡护边(5-10)，使位于阀瓣密封面(5-2)下侧的弹性变形间隙隐入在弹性变形间隙外侧的台阶面内、并不直接暴露在介质的排放通道中，因而难以被排放介质中可能会夹杂的小的杂质颗粒堵塞，使阀门的密封可靠性得到增强。
[0047]本实施例的技术方案中，还在阀瓣组件(5)的外阀瓣(5-4)的上端外圆处、与热阀瓣(5-1)上的弹性槽(5-3)对应的高度钻有多个均布的贯通的小孔(5-5)(参见图7)。
[0048]热阀瓣(5-1)上的弹性槽(5-3)可作为容纳高温蒸汽的空间以对上端密封面内侧进行有效的热补偿，当阀门处于关闭状态时，由于位于阀瓣密封面(5-2)下侧的热阀瓣(5-1)和外阀瓣(5-4)之间的弹性变形间隙因受压而处于闭合状态，此时高温蒸汽会难以进入甚至完全不能进入弹性槽(5-3)内的空间，使阀瓣组件(5)的热补偿功能不能得到发挥。本实施例的技术方案中，从弹性槽(5-3)处向外阀瓣(5-4)外侧所增加的贯通的小孔(5-5)便可以解决这一问题，高温蒸汽可以顺畅地进入弹性槽(5-3)内，使阀瓣组件(5)密封面部位的热补偿功能得以正常发挥，从而使阀门在高温工况下能长期维持较好的密封性倉泛。
[0049]本实施例技术方案中的另一项关键结构为导向套(4)的安装和固定结构。位于阀瓣组件(5)的外侧、用于阀瓣组件(5)导向定位的筒形的导向套(4)，以其下端的孔口端在支撑架(2)上端的圆柱形凸止口处安装定位(见图4)，导向套(4)的外圆上设有环形的台阶结构，台阶结构的上侧面为圆环形平面；在阀座(8)的外侧、从阀座(8)被夹压于阀体
(I)和排汽结构体(11)下法兰之间的凸台的下平面内侧往下，还设有压架￠)，压架(6)为回转体型并在外圆上加工有多个均布的贯通的窗口-通流窗口(6-1)，供介质由外往内流入(见图9)，压架(6)的上、下端面分别位于阀座⑶外侧的凸台下平面与导向套⑷外圆上的圆环形台阶上平面之间。此外，在压架￠)的上端面与阀座(8)外侧的凸台下平面之间，并安装有一个受压后能够产生弹性张力的波型圈(9)。
[0050]阀门装配时将导向套⑷放置在支撑架(2)上端并在其上侧装入压架(6)，阀座
(8)在被装入和夹压于阀体(I)和排汽结构体(11)下法兰之间后，压架(6)和导向套(4)的安装位置便被完全固定。阀门排汽时，蒸汽从阀体(I)下端进入阀内，通过支撑架(2)的内毂(2-2)与外圈(2-1)之间的通道向上，从压架(6)上的通流窗口(6-1)处进入至阀瓣组件(5)的上侧并通过阀座(8)的通道孔排出。
[0051]由于阀座⑶装配后需要通过中法兰螺栓来充分压紧阀座⑶外侧的凸台下平面与阀体(I)上端凹止口处的多重组合密封结构(7)的相关密封件，以确保阀体(I)的上端法兰处不会发生外泄漏，因此，需要保证装配时压架￠)的上端面与阀座(8)之间不会顶紧。为了防止因压架￠)、导向套(4)沿轴向未被压紧而在排汽时增加振动和噪音，在压架(6)的上端面与阀座⑶之间设置了波型圈(9)，阀座⑶压紧时通过波型圈(9)的弹性力而使压架(6)和导向套(4)也同时被适度压紧。
[0052]导向套采用上述的直接装配的安装固定结构后，与现行产品采用以过盈配合压入的方式相比，导向套的固定更可靠，装配更方便、快捷，维修也更容易，同时零件的加工要求也有所降低。
[0053]本实施例的技术方案中，在辅阀阀盖(16)的下端，设置有先导阀座(15)(见图11)，先导阀座(15)与辅阀阀盖(16)通过螺纹和密封焊进行密封连接，密封焊的焊缝位于螺纹上端、辅阀阀盖(16)与先导阀座(15)接合面的外圆处，辅阀上执行启闭动作的先导密封面直接设置在阀杆(14)上、位于阀杆(14)的下部，先导阀座(15)上设置有与阀杆(14)下部的阀杆密封面(14-1)配对的密封面；阀杆密封面(14-1)为球面，先导阀座(15)上的密封面则为张口方向向下的锥面，关闭时两者以相切状态吻合，本实施例中先导阀座(15)的密封面的锥角设置为60°，阀杆密封面(14-1)和先导阀座(15)的密封面通过堆焊和堆焊后的加工而形成、两密封面均堆焊HRC ^ 50的高硬度钴基合金；在阀杆密封面(14-1)的背侧设置有环形的凹槽-热补偿槽(14-2);从阀杆密封面(14-1)的外径往下设有一段圆柱段，在该圆柱段再向下则外径增大构成用于阀杆(14)下端支承导向的另一段圆柱面，在先导阀座(15)的密封面往下设置有与上述的用于阀杆(14)下端支承导向的圆柱面配合的圆柱孔；从先导阀座(15)的上述圆柱孔的上侧与阀杆密封面(14-1)外径往下的圆柱段之间的环形空腔向外，钻有均布的若干通流孔，在阀杆(14)下端面往上述的环形空腔也钻有均布的若干通流孔。
[0054]相对于现行产品的阀杆与先导阀瓣的分开式的结构，本技术方案采用上述的阀杆与先导密封面的整体结构能够克服因连接结构的尺寸较小、先导阀瓣为脆性材料、结构较复杂所带来的可靠性差的问题；阀杆密封面采用堆焊钴基硬质合金的方式形成，能够使整体结构在保持较佳的综合机械性能的同时使先导密封结构具有较高的使用可靠性，密封面堆焊HRC ^ 50的高硬度钴基硬质合金使密封面处能够获得较好的抗压、抗蚀、抗冲刷性能，从而使先导密封面获得更好、更持久的密封性能。先导阀座(15)的密封面设计为锥面，有利于在密封面直径较小、轴向关紧力也较小的状态下借助锥面结构对力的放大作用使密封面获得足够的密封比压；通常锥面密封的锥角按60°?70°设计，本实施例为了提高先导密封面处的密封能力，按60°的较小锥度加工密封面；密封副采用球面-锥面的结构，能够使密封副获得更为理想的吻合状态，相对于现行产品的平面密封或锥面-锥面的密封结构而言更有助于改善产品的密封性能。
[0055]阀杆密封面(14-1)背侧的热补偿槽(14-2)，通过增加阀杆密封面(14_1)背侧表面与高温介质接触的面积和减小高温介质与上侧表面的距离，能够让更多的热量向上传递，使密封面部位的内外侧的温差显著减小，从而能使阀杆密封面(14-1)在高温时的不均匀热变形得到更好的控制进而使辅阀先导密封部位的密封可靠性和密封寿命得到增强。
[0056]本技术方案的结构设置使阀杆(14)的下端得到了可靠的支承定位；在先导密封结构的下部同时设置的侧通流孔和下通流孔，与现行产品的仅在导向结构处开孔的方式相t匕，副阀开启排放蒸汽时所需的通流面积得到了保证，从而保证了阀门的开阀速度能更好地满足机组安全保护的需要。
[0057]本实施例的技术方案中，在位于先导阀座(15)上侧的辅阀阀盖(16)的中间排汽通道的下端设有往下直径增大的喇叭口形的锥面-导水锥面(16-1)(图11)，导水锥面(16-1)为锥角角度较小的锥面，本实施例中其半锥角按7.5°加工；在先导阀座(15)的位于上述导水锥面(16-1)的下侧并设有开口朝上的环形的凹槽-辅阀凝结水室(15-2)，辅阀凝结水室(15-2)与先导阀座(15)中间的蒸汽通流孔之间，有从辅阀凝结水室(15-2)内侧往上延伸的、圆环形的隔水壁(15-1)相隔，隔水壁(15-1)的上端外径小于导水锥面(16-1)下端的内径，因而在隔水壁(15-1)的上端与导水锥面(16-1)的下端之间有一定的通流间隙，从辅阀阀盖(16)的中间排汽通道的孔壁流下的凝结水顺着导水锥面(16-1)的表面向下可流入至辅阀凝结水室(15-2)内。
[0058]蒸汽排放后，留存在排汽管道和辅阀阀盖(16)中间排汽通道内的蒸汽会逐渐冷凝形成凝结水，凝结水倒流到先导密封面部位后会造成密封面的不均匀变形而引起泄漏。本实施例在辅阀阀盖(16)的下端和先导阀座(15)内所设置的凝结水收纳结构可以确保凝结水不会流到先导密封面处:辅阀阀盖(16)中间排汽通道和排汽管(21)内形成的凝结水中，顺辅阀阀盖(16)中间排汽通道的孔壁流下的这部分凝结水会顺着导水锥面(16-1)的表面向下而完全流入辅阀凝结水室(15-2)内，由于辅阀凝结水室(15-2)的底端与密封面的距离较近，温度较高，因而流入辅阀凝结水室(15-2)的凝结水又会迅速或逐渐气化；另外的少量的顺阀杆(14)表面下降的凝结水，由于阀杆(14)下段的温度较高，因而下降的凝结水中途会逐渐气化而不可能到达阀杆(14)下端的密封面处。因此，依靠上述的凝结水收纳结构能够可靠地解决现行的电磁泄压阀产品所存在的凝结水影响先导密封面密封的问题。导水锥面(16-1)之所以设置为锥角角度较小的锥面，是考虑保证凝结水能顺着锥面向下流动并能够进入辅阀凝结水室(15-2)，而不会滴下而流至先导密封面处。
[0059]本实施例的技术方案中，在阀座⑶和阀体⑴安装部位，即阀体⑴上端面的凹止口和阀座(8)外侧凸台的下平面处，采用多重组合密封结构(7)进行密封(见图14和图4)，所述的多重组合密封结构(7)包含圆环形的金属密封圈(7-1)和缠绕垫片(7-2)。所述的金属密封圈(7-1)的截面为上下对称结构，金属密封圈(7-1)的靠内径处为压力密封段，所述的压力密封段包含承压空腔部(7-1-1)、弹性密封舌部(7-1-2)和减薄凹陷部(7-1-3):承压空腔部(7-1-1)为由金属密封圈(7-1)的内径中部向外侧方向挖去的圆环形的水平槽，圆环形槽的顶端为圆弧形以减小槽根部的应力集中、提高可靠性；金属密封圈(7-1)上下表面靠近内径侧的环形面与承压空腔上下表面之间的实体构成弹性密封舌部(7-1-2);金属密封圈(7-1)上、下表面位于弹性密封舌部外侧并向内凹进的环形部分构成减薄凹陷部(7-1-3)。在金属密封圈(7-1)的靠近外径的一侧的上、下表面设置有向内凹进的环形的阶梯平面，并在该凹进的阶梯平面内放置有缠绕垫片(7-2)。在金属密封圈(7-1)的位于缠绕垫片(7-2)和靠内径一侧的压力密封段之间的上下表面，还设置有齿形密封段，所述的齿形密封段为在金属密封圈(7-1)的上下表面在刻除若干个等间距排列的凹槽后留下的等宽的窄的同心圆环面形成的金属密封齿(7-1-4)。压力密封段的弹性密封舌部(7-1-2)与阀体(I)、阀座(8)接触的上下密封表面，在装配前处于未受压状态时，所述的密封表面略高于减薄凹陷部(7-1-3)外侧的金属密封齿(7-1-4)的表面，在本实施例中弹性密封舌部(7-1-2)的上下表面高于金属密封齿(7-1-4)表面的高度为0.15_。
[0060]阀门装配后，金属密封圈(7-1)的弹性密封舌部(7-1-2)因略高于外侧平面，因而会在受压后产生一定的弹性弯曲而与阀体(I)上端面的凹止口密封平面和阀座(8)外侧凸台的下端密封平面贴紧，形成初始密封比压；当阀门处于工作状态时，位于承压空腔部(7-1-1)处的高压介质推动弹性密封舌部(7-1-2)更紧密地贴向阀体(I)和阀座(8)的密封平面，产生较好的密封效果；设置减薄凹陷部(7-1-3)的目的，是为了增强弹性密封舌部(7-1-2)的弹性弯曲能力。为了增强密封性能和密封可靠性，在上述压力密封段之外另外还设置金属齿形密封段和缠绕垫密封段，形成多重密封结构；金属密封齿(7-1-4)部位的表面刻槽的作用是减少接触面积、提高密封比压从而提高密封能力；在最外侧所设置的缠绕垫片(7-2)构成缠绕垫密封段，作为多重组合密封结构的最外侧的辅助密封结构。
[0061]与现行产品采用V型金属密封圈或C型金属密封圈密封的结构相比，改用多重组合密封结构(7)使阀座(8)和阀体(I)安装部位的密封性能和密封可靠性大大提高；缠绕垫片和通过切削加工而形成的金属密封圈的采购或制造成本远远低于V型或C型金属密封圈的进口价格，再加上采用本发明的多重组合密封结构后密封可靠性会有很大的提高，因而阀门的维修成本也会大大降低。
[0062]辅阀阀体、阀盖处的密封结构:如图15和图4所示，辅阀阀体(13)与其上侧的辅阀阀盖(16)之间的密封采用组合垫片结构(18)，所述的组合垫片结构(18)由金属齿形垫(18-1)+缠绕垫(18-2)组成，两种密封垫同心配置，金属齿形垫(18-1)在内侧、缠绕垫(18-2)在外侧，放置在辅阀阀体(13)上端的止口平面处。
[0063]由于辅阀阀体、阀盖密封部位的直径相对较小，且在工况状态时该部位的温度也会低于主阀阀体、阀座密封部位的温度，因而本发明的技术方案在辅阀阀体、阀盖密封部位采用了上述较为简单的组合密封垫片结构。现行产品采用V型金属密封圈或柔性石墨缠绕垫作为辅阀阀体、阀盖密封部位的密封兀件，V型金属密封圈由于与阀体和阀盖密封表面的接触面积小(基本为线接触状态)，高温时阀体、阀盖密封表面的硬度下降，与金属密封圈接触面处因产生塑性变形而使接触比压下降，会导致密封可靠性降低；而缠绕垫单独使用于高温高压工况时其密封可靠性一般也不能满足要求。上述组合垫片结构采用了齿型垫和缠绕垫并列使用形成双重密封，密封能力和密封可靠性与现行产品的密封结构相比会有较大改善。
[0064]阀盖和阀杆上部的结构:在辅阀阀盖(16)的上端设置有压盖(22)(见图16)，压盖(22)以其下端的外圆与辅阀阀盖(16)上端的内孔配合和定位、以螺钉在辅阀阀盖(16)上安装固定；压盖(22)的上段内孔与阀杆(14)外圆配合构成阀杆(14)上端的支承导向面。压盖(22)的下段内孔的孔径大于阀杆(14)外圆的直径，在压盖(22)的下段内孔中设置有在阀杆密封面(14-1)开启时阻止蒸汽从辅阀阀盖(16)上端逸出的防蒸汽逸出结构，所述的防蒸汽逸出结构由内阻逸环(30)和外阻逸环(31)交错排列构成，本实施例中，设置有三只阻逸环，配置方式采用:内阻逸环+外阻逸环+内阻逸环的组合方式；内阻逸环
(30)的内径加工时略微小于阀杆(14)的外径、外阻逸环(31)的外径加工时略微大于压盖
(22)的下段内孔的内径，两种阻逸环的一侧均用线切割剖开而能够产生一定的弹性涨开或收缩；产品装配时，相邻两只阻逸环的剖切缝错开120°装入。
[0065]阀杆(14)的下端以先导阀座(15)锥形密封面下侧设置的支承导向圆孔支承和定位，上端则以压盖(22)的上段内孔支承和定位。防蒸汽逸出结构依靠内阻逸环(30)和外阻逸环(31)来阻止蒸汽排放时以及辅阀万一出现泄漏时蒸汽从辅阀阀盖(16)和阀杆(14)上端的配合面处逸出，内阻逸环(30)与阀杆(14)之间、外阻逸环(31)与压盖(22)的下段内孔之间均为没有间隙的过盈配合，可以阻止蒸汽向上流出；两种阻逸环因为一侧被用线切割剖开、能够产生一定的弹性涨开或收缩，因而不会造成卡死而影响阀杆(14)的启闭。与现行产品的结构相比，本实施例在辅阀的阀盖上端增加了上述的防蒸汽逸出结构，可以有效阻止蒸汽逸出，减轻或消除对生产环境可能带来的影响，并增加驱动装置(29)和辅阀弹簧(23)的工作可靠性。
[0066]为了使蒸汽排放时在阀内的流场更合理，在支撑架(2)的内毂(2-2)的下端表面、正对阀体(I)的介质入口端的部位，设置有锥形的、由与内毂(2-2)的表面相切的圆弧回转所形成的、向下凸出的下分流锥(2-4)(见图17和图4);在热阀瓣(5-1)的上端面的中部也设置有锥形的、由与热阀瓣(5-1)的上端平面相切的圆弧回转所形成的、向上凸出的锥状的分流锥(5-9)(图7);此外，支撑架⑵上连接内毂(2-2)与外圈(2-1)的连接筋(2-3)的截面形状也设置为具有低流阻特性的腰圆形。
[0067]阀体(I)的入口通道孔的上侧、支撑架(2)的下端是蒸汽流动时的分流处，阀瓣组件(5)的上端是蒸汽沿径向向内对冲混合和向上转向的部位，支撑架(2)的连接筋(2-3)附近也是蒸汽流场较复杂的部位，蒸汽高速排放流经这些部位时会产生较为严重的涡流，会使蒸汽排放所产生的振动和噪音增强。上述的技术方案所增加的分流结构或流线型表面，可以对高速流动的蒸汽进行导引，能够显著减弱蒸汽排放时的涡流强度，降低蒸汽排放时的振动和噪音。
[0068]实施例二
[0069]如图5和图6所示是本实施例的电磁泄压阀的产品结构示意图。本实施例所述及的电磁泄压阀为主阀辅阀分体式、顶部双侧排汽的电磁泄压阀。辅阀上部所配置的驱动装置(29)，可以采用由电磁铁提供作用力的驱动装置，也可以采用由电磁阀控制气动机构提供作用力的驱动装置；阀门排汽时，驱动装置(29)通过其下侧的推杆(28)驱动阀杆(14)动作而使阀门开启。
[0070]本实施例的电磁泄压阀的阀门结构技术方案，仅主阀上端的排汽结构体(11)的具体实施结构以及排汽结构体(11)下端与阀座(8)接合部位的实施结构与实施例一有较大差异，除此以外其余各部位在结构或结构原理方面并无明显差异，因此本实施例仅对前述有较大差异的具体结构作相关论述，其余与实施例一相同或相近的结构则只作简述或不作敷述。
[0071]在阀体(I)和阀座(8)的上侧，设置有排汽结构体(11)，排汽结构体(11)的中间垂直通道下部，通过下端的连接法兰以栓接连接结构与阀体(I)上端相连接，同时排汽结构体(11)并以其下端面处的台阶平面压紧阀座(8)外侧的凸台上平面，排汽结构体(11)的中间垂直通道向上往左、右两侧方向分流形成三通型结构，左、右水平通道在两端端部对称设置有连接法兰，用于安装时和两侧的排汽弯头的连接；排汽结构体(11)左、右水平通道在两端带有从孔口附近向内直径逐渐减小的锥度。排汽结构体(11)采用不锈钢铸件加工，其中间垂直通道向两侧水平通道的转向处采用逐渐转向的弧形流道光滑过渡并在分流部位的顶端自然形成锥形的分流弧面。
[0072]本实施例并在排汽结构体(11)与阀座⑶之间设有凝结水收纳结构(见图10)，所述的凝结水收纳结构为在排汽结构体(11)下端与阀座⑶之间设置有环形的空腔-主阀凝结水室(11-1)，所述的主阀凝结水室(11-1)由阀座(8)外侧凸台上平面和其上侧的阀座(8)外圆与排汽结构体(11)中间垂直通道下端所加工的台阶孔所围成；排汽结构体(11)中间垂直通道下端位于阀座(8)上侧相邻部位处的孔径大于阀座(8)中间通道孔上端喇叭口形孔口处的孔径；阀座(8)上端外圆处与排汽结构体(11)中间垂直通道下端内腔孔之间，并留有环形的间隙，使主阀凝结水室(11-1)与排汽结构体(11)的内腔相连通；此夕卜，在阀座(8)被排汽结构体(11)压紧的凸台上平面处，并设置有垫片(10)。
[0073]阀门排汽时，驱动装置驱动辅阀内的先导密封结构动作、通过连接主辅阀的连接管(12)使主阀内的阀瓣组件(5)失去背压、阀瓣组件(5)在其上侧介质压力的作用下向下开启排放蒸汽。排出的蒸汽经阀座⑶中间通道孔和排汽结构体(11)中间垂直通道向上，在排汽结构体(11)上部转向左、右水平方向，通过两端连接的排汽弯头排出。排汽结构体
(11)上部转向处由于采用逐渐转向的弧形流道并且在分流部位顶部带有因采用弧形流道而自然形成的锥形分流弧面，使蒸汽能够有序流动，能够避免蒸汽在分流部位产生较强烈的涡流而使排汽时的振动和噪音增强。阀门恢复至关闭状态时，蒸汽排放后从消音器往下的排汽管道内所留存的大量蒸汽逐渐冷凝后除一部分会通过排汽管凝水接盘进入疏水管道外，由于排汽结构体(11)的蒸汽排放通道已从现有产品所采用的向上直排的方式改进为折向左右水平方向而通过排汽弯头向上排放的方式，且排汽结构体(11)的水平通道两端带有孔口大里口小的锥度同时排汽弯头的下部会带有疏水接管，因而从排汽管凝水接盘往下部位所产生的凝结水也不会进入排汽结构体(11)的中间垂直通道处；此外，排汽结构体(11)中腔所产生的少量的凝结水，会顺着排汽结构体(11)中间垂直通道的内壁通过阀座(8)上端外圆处与排汽结构体(11)之间的环形间隙而进入主阀凝结水室(11-1)，由于主阀凝结水室(11-1)内壁的阀座⑶的表面受下部高温蒸汽的热传导影响温度会较高，因而进入主阀凝结水室(11-1)内的凝结水又会逐渐汽化而弥散至排汽结构体(11)及排汽管空腔内；阀座(8)的内孔因为温度较高(高于100°C )因而在其表面并不会形成凝结水。
[0074]在阀瓣组件(5)处于关闭状态时，当有氧化锈蚀产物及杂质随凝结水下流，同样会随凝结水从排汽弯头下端的排水孔进入疏水管道或滞留在排汽弯头内，如果有少量的氧化锈蚀产物等进入排汽结构体(11)内时，也会随凝结水顺着排汽结构体(11)中间垂直通道的内壁流入并积存在主阀凝结水室(11-1)内，而不会流到并滞留在主阀密封面附近；在此基础上，由于排汽结构体(11)采用不锈钢铸件加工，因而也不再存在氧化锈蚀产物掉落到主阀密封面附近的问题。因此，本发明的技术方案消除了现行顶排汽电磁泄压阀产品容易出现的氧化锈蚀产物及杂质对阀门密封带来影响的问题。
[0075]本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0076]以上结合附图和实施例对本发明的技术方案作了具体说明，但这些附图和说明不能被理解为限制了本发明的范围。本【技术领域】的技术人员应该知晓，本发明不受上述实施例和附图的限制，其保护范围由所附的权利要求书所界定，任何在不超出本发明权利要求书所界定的范围内的各种改动、变型所形成的技术方案，都没有偏离本发明的精神和技术实质，仍然会属于本发明的权利要求范围之内。
【权利要求】
1.一种电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，所述的电磁泄压阀为主辅阀分体式结构、辅阀安装于主阀一侧，阀门的排汽端位于主阀的上部，在主阀阀体(I)的上端设置有排汽结构体(11)，排汽结构体(11)的下侧以法兰与阀体(I)上端相连接同时并压紧阀座(8);阀体(I)为回转体型结构、由上下两部分焊接而成，在阀体(I)的中部设有支撑架(2)，支撑架(2)的环形的外圈(2-1)嵌夹于阀体(I)的上、下两部分之间，支撑架(2)的中间部分-内毂(2-2)与外圈(2-1)之间的环形通道，可供介质自下往上通过，在内毂(2-2)与外圈(2-1)之间设有多个连接筋(2-3)，使内毂(2-2)在阀体(I)内的位置获得支持和固定；阀门由驱动装置带动辅阀动作而使主阀内的主阀瓣开启，其特征在于:主阀瓣采用阀瓣组件结构，阀瓣组件(5)由热阀瓣(5-1)和外阀瓣(5-4)构成，热阀瓣(5-1)和外阀瓣(5-4)均为回转体型零件，两者为同心配置、热阀瓣(5-1)在内而外阀瓣(5-4)在外，两者并以螺纹旋合连接为一体；热阀瓣(5-1)上端面靠外周为圆环形的阀瓣密封面(5-2)，热阀瓣(5-1)在阀瓣密封面(5-2)的背侧设置有锥面，同时在外阀瓣(5-4)上位于上述锥面外侧的相邻位置处亦设置有相同锥度的锥面，在阀瓣组件(5)处于未装配时的自由状态时，上述两相邻锥面之间存在微小的间隙，而在阀瓣组件(5)处于工况状态受压时则两锥面相接触；在所述热阀瓣(5-1)的锥面处还设置有弹性槽(5-3)，所述弹性槽(5-3)包含有上、下台阶平面和圆柱面，圆柱面和上、下台阶平面之间以圆角过渡；外阀瓣(5-4)在靠近阀瓣密封面(5-2)外径处的上端面的垂直高度高于阀瓣密封面(5-2)的垂直高度；位于阀瓣组件(5)的外侧、用于阀瓣组件(5)导向定位的筒形的导向套(4)，其下端以圆柱形定位面在支撑架(2)上安装定位，导向套(4)的外圆上设有台阶面，在阀座(8)外侧的凸台下平面往下还设有压架(6)，压架(6)为回转体型并在外圆上加工有多个贯通的窗口 -通流窗口(6-1)供介质由外往内流入，压架(6)的上、下端面分别位于阀座(8)外侧的凸台下平面与导向套(4)外圆上的台阶上平面之间。
2.根据权利要求1所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:位于主阀阀体(I)上端的排汽结构体(11)带有上、下端连接法兰，上端连接法兰用于安装时和位于其上侧的排汽管连接。
3.根据权利要求1所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:位于主阀阀体(I)上端的排汽结构体(11)为三通型结构，其中间垂直通道向上往左、右两侧方向分流形成水平通道，左、右水平通道在两端端部对称设置有连接法兰，用于安装时和两侧的排汽弯头连接；排汽结构体(11)的材料为不锈钢材料，其左、右水平通道在两端带有从孔口或孔口附近向内直径逐渐减小的锥度。
4.根据权利要求3所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:在排汽结构体(11)下端与阀座(8)之间设有环形的空腔-主阀凝结水室(11-1)，所述的主阀凝结水室(11-1)由阀座(8)外侧凸台上平面和其上侧的阀座(8)外圆与排汽结构体(11)中间垂直通道下端的台阶孔所围成；排汽结构体(11)中间垂直通道下端位于阀座(8)上侧相邻部位处的孔径大于阀座⑶中间通道孔上端孔口处的孔径，阀座⑶上端外圆处与排汽结构体(11)中间垂直通道下端内腔孔之间留有环形的间隙使主阀凝结水室(11-1)与排汽结构体(11)的内腔相连通；在阀座(8)被排汽结构体(11)压紧的凸台上平面处并设置有垫片(10)。
5.根据权利要求1所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:在辅阀阀盖(16)的下端设置有先导阀座(15)，先导阀座(15)与辅阀阀盖(16)进行密封连接，辅阀上执行启闭动作的先导密封面直接设置在阀杆(14)的下部，先导阀座(15)上设置有与阀杆(14)下部的阀杆密封面(14-1)配对的密封面；阀杆密封面(14-1)为球面，先导阀座(15)上的密封面则为张口方向向下的锥面，关闭时两者以相切状态吻合；在阀杆密封面(14-1)的背侧设置有环形的凹槽-热补偿槽(14-2);从阀杆密封面(14-1)的外径往下设有一段圆柱段，在该圆柱段再向下则外径增大构成用于阀杆(14)下端支承导向的另一段圆柱面，在先导阀座(15)的密封面往下设置有与上述的用于阀杆(14)下端支承导向的圆柱面配合的圆柱孔；从先导阀座(15)的上述圆柱孔的上侧与阀杆密封面(14-1)外径往下的圆柱段之间的环形空腔向外，钻有均布的若干通流孔，在阀杆(14)下端面往上述的环形空腔也钻有均布的若干通流孔。
6.根据权利要求1所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:在位于先导阀座(15)上侧的辅阀阀盖(16)的中间排汽通道的下端设有往下直径增大的喇叭口形的锥面-导水锥面(16-1)，在先导阀座(15)的位于上述导水锥面(16-1)的下侧并设有开口朝上的环形的凹槽-辅阀凝结水室(15-2)，辅阀凝结水室(15-2)与先导阀座(15)中间的蒸汽通流孔之间，有从辅阀凝结水室(15-2)内侧往上延伸的、圆环形的隔水壁(15-1)相隔，隔水壁(15-1)的上端外径小于导水锥面(16-1)下端的内径，因而在隔水壁(15-1)的上端与导水锥面(16-1)的下端之间有一定的通流间隙，从辅阀阀盖(16)的中间排汽通道的孔壁流下的凝结水顺着导水锥面(16-1)的表面向下可流入至辅阀凝结水室(15-2)内。
7.根据权利要求1所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:阀体(I)和阀座(8)安装面处的密封采用多重组合密封结构(7)，所述的多重组合密封结构(7)包含圆环形的金属密封圈(7-1)和缠绕垫片(7-2);所述的金属密封圈(7-1)的截面为上下对称结构，金属密封圈(7-1)的靠内径处为压力密封段，所述的压力密封段包括由金属密封圈(7-1)内径中部向外挖去的圆环形的承压空腔部(7-1-1)、金属密封圈(7-1)上下表面靠近内径侧的环形面与承压空腔上下表面之间的实体所构成的弹性密封舌部(7-1-2)、金属密封圈(7-1)上下表面位于弹性密封舌部外侧并向内凹进的环形的减薄凹陷部(7-1-3);在金属密封圈(7-1)的靠近外径的一侧的上下表面设置有向内凹进的环形的阶梯平面并在该凹进的阶梯平面内放置有缠绕垫片(7-2);在金属密封圈(7-1)的位于缠绕垫片(7-2)和靠内径一侧的压力密封段之间的上下表面还设置有齿形密封段，所述的齿形密封段为在金属密封圈(7-1)的上下表面在刻除若干个等间距排列的凹槽后留下的等宽的窄的同心圆环面形成的金属密封齿(7-1-4);压力密封段的弹性密封舌部(7-1-2)与阀体(I)、阀座(8)接触的上下密封表面在装配前处于未受压状态时，所述的密封表面略高于减薄凹陷部(7-1-3)外侧的金属密封齿(7-1-4)的表面。
8.根据权利要求1所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:辅阀阀体(13)与其上侧的辅阀阀盖(16)之间的密封采用组合垫片结构(18)，所述的组合垫片结构(18)由金属齿形垫(18-1) +缠绕垫(18-2)组成，两种密封垫同心配置、一个在内侧另一个在外侧，放置在辅阀阀体(13)上端的止口平面处。
9.根据权利要求1所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:在辅阀阀盖(16)的上端设置有压盖(22)，压盖(22)以其下端的外圆与辅阀阀盖(16)上端的内孔配合和定位、以螺钉在辅阀阀盖(16)上安装固定；压盖(22)的上段内孔与阀杆(14)外圆配合构成阀杆(14)上端的支承导向面；压盖(22)的下段内孔的孔径大于阀杆(14)外圆的直径，在压盖(22)的下段内孔中设置有在阀杆密封面(14-1)开启时阻止蒸汽从辅阀阀盖(16)上端逸出的防蒸汽逸出结构，所述的防蒸汽逸出结构由内阻逸环(30)和外阻逸环(31)交错排列构成，内阻逸环(30)的内径加工时略微小于阀杆(14)的外径、外阻逸环(31)的外径加工时略微大于压盖(22)的下段内孔的内径，两种阻逸环的一侧均用线切割剖开而能够产生一定的弹性涨开或收缩。
10.根据权利要求1所述的电站主蒸汽系统用顶部排汽电磁泄压阀，其特征在于:在支撑架(2)的内毂(2-2)的下端表面、正对阀体(I)的介质入口端的部位，设置有锥形的、由与内毂(2-2)的表面相切的圆弧回转所形成的、向下凸出的下分流锥(2-4)在热阀瓣(5-1)的上端面的中部也设置有锥形的、由与热阀瓣(5-1)的上端平面相切的圆弧回转所形成的、向上凸出的锥状的分流锥(5-9);此外，支撑架(2)上连接内毂(2-2)与外圈(2-1)的连接筋(2-3)的截面形状也设置为具有低流阻特性的腰圆形。
【文档编号】F16K31/06GK104455659SQ201410755913
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月8日 优先权日:2014年12月8日
【发明者】章华 申请人:章华