一种泄压保护装置制造方法
【专利摘要】一种泄压保护装置，包括堵头、剪切件、O形圈。泄压保护装置装在高温高压容器上，高温高压容器用于存放高温高压气体。O形圈装在剪切件的环形槽上，并与剪切件一同装在容器上，以密封容器内的高温高压气体；堵头连接在容器上并压紧剪切件的支耳；堵头上设有若干泄压孔，用于泄放高压气体。当容器内的气体压力达到预定值时，支耳从堵头的腔口锐边处断裂，断裂的支耳被堵头压紧固定，剪切件其余部分在气体作用下运动至堵头内腔底部止动，露出泄压孔，气体通过泄压孔排放到容器外，实现气体泄放功能，本泄压保护装置可用于超高温、超高压环境，其泄压精度可以控制在±10％以内。
【专利说明】—种泄压保护装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超高温、超高压气体做功领域，如火药燃气作动筒、高压输送管道等，主要针对航天、航空、船舶、兵器等领域的火药燃气泄放，具体地，涉及一种泄压保护装置。
【背景技术】
[0002]在很多火药超高压做功环境中，均是通过系统内部火药燃烧持续补气，弥补做功过程带来的压力下降，使压力维持在一个相对稳定的区间，保持其做功的能力。一旦做功过程因意外卡滞等因素受阻时，火药不会停止燃烧，即补气不会因做功过程受阻而停止，该情况将造成系统内压迅速升高，带来筒体爆裂隐患，上述情况在火工作动装置和很多超高压使用环境中均普遍存在，为提高系统的安全裕度，有必要使用泄压阀结构。
[0003]常规泄压阀门通常在(15?35) °C的环境下使用，耐受压力的上限一般不超过30MPa，一般使用球-锥配合结构实现密封，具备反复开启和关闭的能力或其他反馈输出功能，尺寸一般较大。限制常规泄压阀门在超高压气体做功领域使用的原因有以下三点:1)超高压装置相对尺寸较小，而常规阀门尺寸较大，配套不协调；2)常规阀门仅能在常温条件下使用，高温条件下工作性能不稳定，泄压散差过大，可靠性较低；3)常规阀门的使用压力上限一般不超过30MPa，无法满足高压装置的压力泄放要求。
[0004]为此，有必要提供一种改进的泄压阀结构，用于高温、高压环境，提高装置的使用安全性。
实用新型内容
[0005]本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种泄压保护装置。本实用新型的泄压保护装置可用于超高温、超高压环境；被密封气体的瞬间高温可达到2000°C，在50MPa至300MPa的范围内，其泄压精度可以控制在±10%以内；体积小、重量轻，且结构简单，泄压一致性好。
[0006]本实用新型采用的解决方案包括:
[0007]—种泄压保护装置，用于对高温高压容器进行泄压保护，所述高温高压容器的外壁上具有连通至高温高压容器内腔的台阶式安装孔，所述泄压保护装置装配在所述台阶式安装孔中，所述台阶式安装孔包括小孔部和螺纹孔部；所述泄压保护装置包括:堵头、剪切件以及O形密封圈，并且所述剪切件包括圆柱形剪切本体部和支耳，并且所述支耳自所述剪切本体部的外壁沿所述剪切本体部的径向向外延伸而形成；所述剪切本体部的壁上设有环形沟槽，所述环形沟槽位于所述剪切本体部的端部与所述支耳之间，并且所述O形密封圈安装在所述环形沟槽中；所述堵头的本体为具有内腔的圆筒形结构，所述堵头具有开口端和封闭端，所述开口端连通至内腔；所述堵头的壁上设置有多个泄压孔；所述堵头的外壁上还具有螺纹段，所述螺纹段与所述高温高压容器的台阶式安装孔的螺纹段配合，并且所述螺纹段的位置比所述多个泄压孔的位置更靠近于所述堵头的开口端；所述堵头的内腔直径大于所述剪切件的剪切本体部直径；并且所述多个泄压孔距离所述内腔腔底的距离大于所述剪切件的高度；并且当安装到位时，所述剪切件装配在所述台阶式安装孔的小孔部，所述堵头螺接在所述台阶式安装孔的螺纹孔部；所述堵头的开口端的端面抵压在所述剪切件的支耳上；所述多个泄压孔露出于所述高温高压容器的外壁；并且所述支耳的尺寸设置满足以下条件:当所述高温高压容器内的高温高压气体的压力达到设计要求值时，所述支耳在气体的压力作用下断裂，脱离所述剪切件的剪切本体部，使得所述剪切本体部能够在气体的压力作用下运动至所述堵头的内腔腔底。
[0008]进一步地，所述剪切件的材料为硬铝材料。
[0009]进一步地，所述支耳包括自所述剪切本体部的外壁沿所述剪切本体部的径向向外延伸的两段弧形耳块，并且两段弧形耳块对称地分布在剪切本体部的两侧；所述剪切件还包括圆柱形剪切套装部，所述剪切套装部与所述剪切本体部分别位于所述支耳的两侧；并且所述剪切套装部的直径大于所述剪切本体部的直径；并且当安装到位时，所述剪切套装部伸入所述堵头的内腔中。
[0010]本实用新型与现有技术相比的优点在于:
[0011](I)本实用新型提供的泄压保护装置可用于超高压环境，峰值使用压力可超过300MPa，远远大于常规阀门的使用环境，填补了超高温、超高压气体做功领域的空白；
[0012](2)本实用新型提供的泄压保护装置可用于超高温环境，使用环境的瞬加高温可达2000°C，远远高于常规阀门的使用条件，填补了超高温、超高压气体做功领域的空白；
[0013](3)本实用新型提供的泄压保护装置采取了一系列措施，泄压一致性良好，在50MPa至300MPa的范围内，其泄压精度可以控制在±10%以内。
[0014](4)本实用新型提供的泄压保护装置结构简单、体积小、重量轻，应用范围广阔。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1示出了根据本实用新型的泄压保护装置的结构；
[0016]图2a为本实用新型的剪切件的俯视图，图2b为图2a中的剪切件的轴向剖视图；
[0017]图3a为本实用新型的堵头的轴向剖视图，图3b为本实用新型的堵头沿图3a中的F向的剖视图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合附图和具体实施例对根据本实用新型的泄压保护装置做进一步纤细的说明。
[0019]如图1所示，本实用新型提供的泄压保护装置用于对高温高压容器进行泄压保护。高温高压容器的外壁上具有连通至高温高压容器内腔的台阶式安装孔，本实用新型的泄压保护装置装配在其台阶式安装孔中。本实用新型提供的泄压保护装置包括堵头2、剪切件3、以及O形圈4。
[0020]如图1所示，筒体I为高温高压容器外壁的一部分,用于承放高温高压气体6。
[0021]O形圈4安装在剪切件3的环形沟槽上，然后与剪切件3 —同装入筒体I的台阶式安装孔内，用于密封筒体I内的高温高压气体6。堵头2通过螺纹安装在筒体I上并压紧剪切件3的支耳。堵头2中段设计有若干泄压孔24，用于泄放高压气体。
[0022]如图1所示，剪切件3的支耳被剪断后，支耳被堵头2压紧不会发生移动，其余部分运动至堵头2的腔底，无多余物飞出，可防止泄压过程中出现碎片飞溅伤害。剪切件3的总高应与堵头2泄压孔24的位置匹配，应保证剪切件3受剪后运动至堵头2腔底时，不能遮挡泄压孔24。
[0023]结合图2a-图2b，本实用新型的剪切件3包括圆柱形剪切本体部31和支耳32，并且支耳32自剪切本体部31的外壁沿剪切本体部31的径向向外延伸而形成。剪切本体部31的壁上形成有环形沟槽33，环形沟槽33位于剪切本体部31的端部与支耳32之间，并且O形密封圈4安装在所述环形沟槽33中。如图所示，支耳32包括自剪切本体部31的外壁沿剪切本体部31的径向向外延伸的两段弧形耳块，并且两段弧形耳块对称地分布在剪切本体部31的两侧。剪切件3还包括圆柱形剪切套装部34，剪切套装部34与剪切本体部31分别位于支耳32的两侧；并且剪切套装部34的直径大于剪切本体部31的直径。当安装到位时，剪切套装部34伸入堵头2的内腔21中。
[0024]结合图3a-图3b，堵头2的本体为具有内腔21的圆筒形结构。堵头具有开口端22和封闭端23。开口端22连通至其内腔21。堵头2的壁上设置有多个泄压孔24。堵头2的外壁上还具有螺纹段25，螺纹段25与高温高压容器的台阶式安装孔的螺纹段配合，并且螺纹段25的位置比多个泄压孔24的位置更靠近于堵头2的开口端22。堵头2的内腔21的直径大于剪切件3的剪切本体部31的直径；并且多个泄压孔24距离内腔21腔底的距离大于所述剪切件3的高度。当安装到位时，剪切件3装配在台阶式安装孔的小孔部，堵头2螺接在台阶式安装孔的螺纹孔部。堵头2的开口端的端面抵压在所述剪切件3的支耳32上；所述多个泄压孔24露出于所述高温高压容器的外壁。并且支耳32的尺寸设置满足以下条件:当高温高压容器内的高温高压气体的压力达到设计要求值时，支耳32在气体的压力作用下断裂，脱离所述剪切件3的剪切本体部31，使得剪切本体部31能够在气体的压力作用下运动至堵头2的内腔腔底。
[0025]本实用新型的泄压保护装置的工作原理为:当容器内的高温高压气体6的压力提高到安全预定值时，剪切件3的支耳从堵头2的孔口锐边处断裂，断裂的支耳被堵头3压紧固定，剪切件3其余部分在高温高压气体6的作用下向堵头2的内腔内运动，运动至堵头2内腔底部止动，此时露出堵头2的泄压孔24，高温高压气体6通过泄压孔24排放到筒体I夕卜，实现高温高压气体6泄放功能，防止装置发生筒体I爆裂故障。
[0026]如图2a和图2b所示，剪切件3上直接接触高温高压气体6的剪切本体部31较厚，可有效削弱高温对剪切件3力学性能的影响，有利于提高装置的泄压一致性。
[0027]如图2a和图2b所示，剪切件3的被剪切部位(即支耳2)距离高温高压气体6较远，且被O形圈4阻断，排除了高温高压烧蚀冲刷的影响，有利于提高装置的泄压一致性；
[0028]如图2a和图2b所示，剪切件3的活塞式动密封结构实现了气体作用力不随剪切件3的移动而变化，作用力恒定有利于提高装置泄压一致性。
[0029]如图2a和图2b所示，剪切件3的材料为硬铝，不容易发生弯曲和拉伸，以剪切破环形式为主，削弱了弯曲、拉伸等失效模式的影响，有利于提高装置泄压一致性。
[0030]如图2a和图2b所示，剪切件3被剪切部位应避免加工圆角的影响，如图中A、B两处应尽可能进行清根操作；若A处无法进行清根操作时，应严格控制加工圆角的一致性，避免圆角影响剪切件3受剪面积；图中的尺寸C1、C2(即弧形耳块的宽度和厚度)均应严格控制加工尺寸公差，保证批次一致性，有利于提高装置泄压一致性。
[0031]如图2a和图2b所示，剪切件3被剪切的支耳应为对称结构，可防止偏转卡滞，有利于提高装置泄压一致性。
[0032]如图2a和图2b所示，剪切件3被剪切的支耳应窄而厚，有利于发生纯剪切断裂，有利于提高装置泄压一致性。
[0033]如图2a和图2b、图3a和图3b所示，剪切本体部的直径Dl、剪切套装部的直径D2、以及堵头内腔的直径D3三个尺寸值应尽可能接近，并且要求Dl < D2 < D3 ;D1 <D2，可以防止剪切部位受剪后断面不齐整而发生卡滞；D2 < D3保证剪切件3与堵头2不发生卡滞；三个尺寸值应尽可能接近有利于剪切件3发生纯剪切变形，有利于提高产品泄压一致性。
[0034]如图3a和图3b所示，堵头2压紧剪切件3支耳的部位即图中E处保持锐边，可以使剪切件3最大程度发生纯剪切变形，有利于提高装置泄压一致性。由于剪切件3被剪断后在堵头2孔内运动的距离较长，因此堵头2内孔设计为台阶结构，即孔口尺寸小，内部尺寸变大，使剪切件3受剪切后不容易出现卡滞情况，使高温高压气体6排放更加通畅。剪切件密封部位直径小于受剪切部位直径，可以防止剪切部位受剪后断面不齐整而发生卡滞，有利于提高产品泄压一致性。
[0035]如图3a和图3b所示，堵头2中段泄压孔24的总通气面积应尽可能接近剪切件
(3)活塞结构的面积，至少不能出现泄压孔24过小造成高温高压气体6泄放不畅情况。
[0036]在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。
[0037]以上仅为本实用新型的优选实施例，并非用来限制本实用新型的保护范围。对本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本实用新型做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种泄压保护装置，用于对高温高压容器进行泄压保护，所述高温高压容器的外壁上具有连通至高温高压容器内腔的台阶式安装孔，所述泄压保护装置装配在所述台阶式安装孔中，其特征在于，所述台阶式安装孔包括小孔部和螺纹孔部；所述泄压保护装置包括:堵头(2)、剪切件(3)、以及O形密封圈(4)，并且 所述剪切件(3)包括圆柱形剪切本体部(31)和支耳(32)，并且所述支耳(32)自所述剪切本体部(31)的外壁沿所述剪切本体部(31)的径向向外延伸而形成；所述剪切本体部(31)的壁上设有环形沟槽(33)，所述环形沟槽(33)位于所述剪切本体部(31)的端部与所述支耳(32)之间，并且所述O形密封圈(4)安装在所述环形沟槽(33)中； 所述堵头(2)的本体为具有内腔(21)的圆筒形结构，所述堵头具有开口端(22)和封闭端(23)，所述开口端(22)连通至内腔(21);所述堵头(2)的壁上设置有多个泄压孔(24);所述堵头(2)的外壁上还具有螺纹段(25)，所述螺纹段(25)与所述高温高压容器的台阶式安装孔的螺纹段配合，并且所述螺纹段(25)的位置比所述多个泄压孔(24)的位置更靠近于所述堵头(2)的开口端(22)； 所述堵头(2)的内腔(21)的直径大于所述剪切件(3)的剪切本体部(31)的直径；并且所述多个泄压孔(24)距离所述内腔(21)腔底的距离大于所述剪切件(3)的高度；并且当安装到位时，所述剪切件(3)装配在所述台阶式安装孔的小孔部，所述堵头(2)螺接在所述台阶式安装孔的螺纹孔部；所述堵头(2)的开口端的端面抵压在所述剪切件(3)的支耳(32)上；所述多个泄压孔(24)露出于所述高温高压容器的外壁；并且所述支耳(32)的尺寸设置满足以下条件:当所述高温高压容器内的高温高压气体的压力达到设计要求值时，所述支耳(32)在气体的压力作用下断裂，脱离所述剪切件(3)的剪切本体部(31)，使得所述剪切本体部(31)能够在气体的压力作用下运动至所述堵头(2)的内腔腔底。
2.根据权利要求1所述的用于高温高压容器的泄压保护装置，其特征在于，所述剪切件(3)的材料为硬铝材料。
3.根据权利要求1所述的用于高温高压容器的泄压保护装置，其特征在于， 所述支耳(32)包括自所述剪切本体部(31)的外壁沿所述剪切本体部(31)的径向向外延伸的两段弧形耳块，并且两段弧形耳块对称地分布在剪切本体部(31)的两侧； 所述剪切件(3)还包括圆柱形剪切套装部(34)，所述剪切套装部(34)与所述剪切本体部(31)分别位于所述支耳(32)的两侧；并且所述剪切套装部(34)的直径大于所述剪切本体部(31)的直径；并且 当安装到位时，所述剪切套装部(34)伸入所述堵头(2)的内腔(21)中。
【文档编号】F16K17/20GK204187077SQ201420546423
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2014年9月19日
【发明者】高琳琪, 梅辉, 庹昌春, 廖新华, 龙军, 王建 申请人:中国航天科技集团公司川南机械厂