一种弹簧式重置安全阀的制作方法

本实用新型涉及一种安全阀，具体而言，是一种采用弹簧杠杆连杆结构和整体式法兰的弹簧式重置安全阀，从而能够实现体积小、外型美观且容易更换构件的安全阀，同时提高了对高压的灵活度、使阀的开启又快速又灵敏。

背景技术：

安全阀是一种安全保护用阀，作为常规的安全阀，它的启闭件受外力的作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内压力超过规定数值。

关于这样的安全阀，大多数利用改变弹簧压缩量来对开启压力进行调节。现有技术中，通常采用了弹簧直压式。这种结构中，弹簧和活塞杆同轴受压，因此，活塞杆受多大的压力，弹簧则需要承受与此相等大小的弹力。因此，在高压环境下，弹簧需要提供几吨的回弹力。然而，一般的弹簧是难以承受如此大的压力的，若欲使弹簧能够应付这样大小的力，那么需要把弹簧的尺寸设计到很大，这导致控制机构部分的体积变得很大，这是不现实的。

另外，作为同类产品，市面上有剪销阀和分体式法兰先导阀。剪销阀其结构简单，价格也低，但是根据实际情况需要更换剪切销时，必须停止设备的运转，而在更换剪切销时的这段时间内，设备很容易发生事故。法兰分体式结构中，把复杂的法兰作成了两个部分由此简化了毛胚，这使铸造毛胚成型容易，但是，阀体结构变得复杂，部件增多，密封结构也变得复杂，因此，存在维修或更换时容易损伤构件、过程也比较繁杂、时间长等问题。

技术实现要素：

实用新型要解决的问题

本实用新型是鉴于上述现有技术中存在的问题而提出的，其目的在于，提供一种采用了弹簧杠杆结构和整体式法兰的弹簧式重置安全阀，从而可以用较小尺寸的结构便能控制高压、阀的开启快速又灵敏、泄压后也无需停泵就可以实现手动复位而反复使用。

用于解决问题的方案

下面描述为了解决上述问题而做成的本实用新型的技术方案。另外，下面所述的各技术方案所采用的构成部件能够以可想到的任意组合方式使用。

本实用新型提供的弹簧式重置安全阀，其包括控制机构和阀体部，其特征在于，所述控制机构包括：壳体；操控单元，工作人员可以通过所述操控单元进行复位操作和手动泄压；杠杆单元，其包括摇臂、短连杆、长连杆，其中，短连杆和长连杆通过连杆销连接在一起从而构成连杆机构，所述摇臂上设有固定支点和连接点，所述摇臂以固定支点为中心点进行摇摆，在所述连接点上连接所述连杆机构，所述连杆机构和所述摇臂构成杠杆机构；弹簧单元，其包括弹簧拉杆、压缩弹簧、弹簧上板和弹簧下板，所述压缩弹簧配置在所述弹簧上板和所述弹簧下板之间，所述弹簧拉杆的一端与所述摇臂的一端连接，所述弹簧拉杆的另一端与所述弹簧下板连接，该弹簧单元承受来自高压介质的推力，同时平衡整个安全阀的力量系统，所述阀体部包括三通壳体、活塞杆、承压活塞、法兰。

另一方面，本实用新型的弹簧式重置安全阀中，法兰是整体式法兰，其通过一体式铸造而形成为一体，整体式法兰与三通壳体螺纹连接。

另一方面，本实用新型的弹簧式重置安全阀中，摇臂是包括长臂、短臂和连接长臂和短臂的中间臂，其形成为钩型，长臂和短臂均朝向一个方向。

另一方面，本实用新型的弹簧式重置安全阀中，摇臂是一体式形成的或分体式组成的。

另一方面，本实用新型的弹簧式重置安全阀中，固定支点可以配置在摇臂的短臂上，也可以配置在长臂上。

优选地，本实用新型的弹簧式重置安全阀中，在所述控制机构包括一个 或一个以上定位构件，所述定位构件设定在壳体上或设定在摇臂本身，所述连杆机构摇摆通过该定位构件控制在一定范围内。

优选地，通过所述定位构件，本实用新型的弹簧式重置安全阀在复位状态时，所述活塞杆和与其连接的所述长连杆或所述短连杆形成角度为1～2°。

优选地，通过所述定位构件，本实用新型的弹簧式重置安全阀在泄压状态时，所述活塞杆和与其连接的所述长连杆或短连杆形成角度30°以下。

优选地，本实用新型的弹簧式重置安全阀中，长臂与短臂的比设定为5∶1，或者5∶1以下的数值。

优选地，本实用新型的弹簧式重置安全阀中，所述弹簧单元配置在壳体内部或可以壳体外部。

优选地，本实用新型的弹簧式重置安全阀中，压缩弹簧设定为两个。

实用新型效果

采用本实用新型结构的弹簧式重置安全阀，能够得到如下的效果。

首先，与现有技术中的直压式弹簧安全阀相比，由于本实用新型利用了杠杆原理，能够以较小的力量抵抗较大的力量，具体而言，通过采用弹簧式杠杆结构，可以用较小的弹簧的压力来控制接近其几十倍的活塞推力，这不仅提高了设备能够承受压力的程度，还大幅度减少了控制机构的设备体积，阀体变得更轻巧。而且，反应更迅速，灵敏度高，通过采用连杆机构来操作操控单元，工作人员可以根据情况主动进行复位和泄压，因此，能够对系统进行非常可靠的保护。

另外，由于本实用新型采用了整体式法兰，减少了很多密封件，这样，不仅简化了阀的结构，活塞的拆装工作也变得更迅速而简单，在工作现场更换易损件时更快捷、更容易，有效地减少了设备的停机时间，保证了设备的安全。同时，由于是整体式的一体结构，因而密封性更优异，提高了同轴精度，减少了因不同轴心造成卡阻，减少了密封件的磨损和摩擦阻力，使得整个安全阀变得更加灵敏。

附图说明

图1是本实用新型的弹簧式重置安全阀的一实施方式的示意图。

图2是本实用新型的弹簧式重置安全阀的一实施方式的剖视图。

图3是本实用新型的弹簧式重置安全阀的控制机构的结构示意图。

图4是本实用新型的摇臂的主视图剖视图。

图5是本实用新型的摇臂的俯视图。

图6是本实用新型的摇臂的立体图。

图7是用于说明本实用新型的弹簧式重置安全阀的工作原理的示意图。

图8是用于说明本实用新型的弹簧式重置安全阀的工作原理的示意图。

附图标记说明

10、控制机构；100、摇臂；1001、短臂；1002、长臂；1003、中间臂；101、短连杆；102、长连杆；103、弹簧拉杆；105、压缩弹簧；107、弹簧上板；106、弹簧下板；111、壳体；20、阀体部；201、活塞杆；202、承压活塞；203、三通壳体；204、整体式法兰；210、大密封环；211、大密封环座；220、小密封环；A、固定支点；B₁、连接点；B₂、连接点；D、连接点；C、操控单元；L、杆杆单元；S、弹簧单元。

具体实施方式

以下，参照附图，对本实用新型的弹簧式重置安全阀的具体实施方式进行详细的说明。

图1是本实用新型的弹簧式重置安全阀的一实施方式的示意图。图2是本实用新型的弹簧式重置安全阀的一实施方式的剖视图。

本实用新型的弹簧式重置安全阀，主要分为控制机构10和阀体部20。控 制机构10由壳体111包住，本实用新型的具体实施例中压缩弹簧设在控制机构的外部。但根据情况也可以设在控制机构的内部，不管设在内部还是外部，压缩弹簧都是组成控制机构的构件。控制机构的下方与三通壳体203连接，三通壳体203的下方还连接有本实用新型的整体式法兰204。当阀体内的介质压力超过一定值时(规定值可以调整设定)，高压介质(例如，液体或气体)通过法兰204向上顶承压活塞202，承压活塞202受力而被打开，高压介质经三通壳体203流出到外部。与公知的安全阀的通常结构同样地，本实用新型的法兰、承压活塞、活塞杆都是同轴配置的。其中，作为三通壳体203可以采用市面上的任何一种设计的三通壳体，对此本实用新型并无限定。

控制机构

下面，参照图3详细说明本实用新型的控制机构10。

图3是是本实用新型的弹簧式重置安全阀的控制机构的结构示意图。

本实用新型的安全阀的控制机构包括壳体111、操控单元C、杠杆单元L、弹簧单元S。

就操控单元C而言，其可以包括供工作人员执行复位操作和手动泄压操作的操控把手(未图示)以及与该操控把手连接并把操控工作传递到工作单元即杠杆单元L的连接曲柄(未图示)等构件，由此，工作人员通过操控单元C能够对安全阀进行复位操作和手动泄压的操作。

就杠杆单元L而言，其可以包括摇臂100、短连杆101、长连杆102等构件，其中，短连杆101和长连杆102这两个构件通过连杆销连接在一起，构成连杆机构，短连杆101和长连杆102连接的部分为连接点B₂，这样的连接机构的一端与活塞杆201连接，另一端与摇臂100连接。如图3至图6所示，本实用新型的具体实施方式中采用了如下一种钩型形状的摇臂100，该摇臂100由短臂1001、长臂1002、中间臂1003一体形成。参照图4～6，对本实施例中的摇臂100进行详细的说明，该摇臂100形成为正视时呈鱼钩的形状，俯视时呈Y字形。当正视该摇臂100时，如图4所示，上下的横向延伸的臂部分别是短臂1001和长臂1002，将该短臂1001和长臂1002连接的竖向延伸的臂部是中间臂 1003，短臂1001和长臂1002均朝向一个方向延伸形成，因此，当摇臂100向上受力时短臂1001和长臂1002的运动方向是相同的方向，若以这种方式设定短臂和长臂以相同方向延伸电话，设计上还能够减小体积。当俯视该摇臂100时，如图5所示，从右到左，长臂1002从一条分成两条，之后分别连续延伸形成两条中间臂1003和短臂1001，长臂1002的末端与弹簧单元S连接。在摇臂100的上部即短臂1001上设有固定支点A和连接点B₁，在该固定支点A上，利用固定销将该摇臂100固定在壳体111，摇臂100以该固定支点A作为中心点进行旋转做摇摆动作，在连接点B₁上连接连杆机构，本实施方式中连接的是短连杆101，这样的连杆机构和摇臂构成一个杠杆连杆机构，只要发挥杠杆的功能。

就弹簧单元S而言，其包括两个压缩弹簧105、弹簧拉杆103、弹簧上板107和弹簧下板106，压缩弹簧105配置在弹簧上板107和弹簧下板106之间，弹簧拉杆103的上端与摇臂100的长臂的一端连接，弹簧拉杆103的下端与弹簧下板106连接。

如上所述，本实用新型避开了承压活塞、活塞杆和弹簧是同轴的结构，这与直压式弹簧安全阀不同，本实用新型的安全阀中，承压活塞和活塞杆的中心轴线P相对于压缩弹簧105是不在同一轴线上的。

在复位状态时，短连杆101和长连杆102大致呈一条直线，但准确地讲，为了使连杆机构更好地推上摇臂100的短臂端，复位状态时候短连杆101和长连杆102的连接点B₁实际上偏离中心轴线一点点(图3中的左侧)，短连杆101和长连杆102之间形成接近平角的钝角，优选地，长连杆102与中心轴线P形成的角θ₁呈1～2°左右。更详细说明的话，活塞杆201与长连杆102连接点为D，DP线和DB₂线构成的角度为θ，图中向左侧构成角度时命名为θ₂，向右侧构成角度时命名为θ₂。优选地，可以设置定位构件，该定位构件可以设定在壳体上，用于限制连杆的动作，利用该定位构件将连杆机构定位在规定位置，从而保持θ₁在1～2°左右的范围内。当活塞杆201受到介质的压力而被向上推压时，这个力依次通过活塞杆201、长连杆102、短连杆101从而到 达短连杆101和摇臂100的短臂的连接点B，连接点B受到力向上顶的同时摇臂100以固定支点为圆点开始做逆时针旋转，长臂1002的末端也逆时针旋转并向上提起，此时，长连杆102和短连杆101连接点B从原来的靠向左侧的状态变成靠向右侧的状态，随此，短连杆101和长连杆102向图3的右侧弯折而连接点B₂形成角度，在此，Y字形的长臂1002的两条变为一条的接合凹处构成定位构件，泄压时连杆向上移动而向右侧靠时限制连杆移动的范围，当连杆(本实用新型中长连杆102)顶到长臂1002的该定位构件时，长连杆10与中心轴线P形成的角θ₂为30°。即，连杆从左侧形成角度变为向右侧形成角度时，从复位状态(1°≤θ₁≤2°)变成自动/手动泄压状态(0°≤θ₂≤30°)。当泄压时，与摇臂100的长臂1002相连的弹簧拉杆103将会被提升，随此弹簧下板106也跟着提升，这样本实用新型的压缩弹簧105被压缩，这情况下，弹簧上板107和弹簧下板106将会受到压缩弹簧105的回弹力，以这种方式，本实用新型的安全阀对介质的压力进行平衡且控制，且以稳定的压力控制安全阀的开启和复位。另外，根据实际需要情况，工作人员还可以手动操作操控单元C来主动进行泄压。因而可以实现手自一体的灵活性极高的安全阀，阀的开启快速而灵敏，在发泄压后也无需停泵就可以实现复位。操控单元C可以根据实际情况采用任何一种方式，例如按钮式或手柄式等。

本实用新型的安全阀中，摇臂的短臂和长臂的长度之比设计为1∶5，更优选地，设定为1∶4.61。通过这样的结构，本实用新型用较小的弹簧的压力来能够控制接近其几十倍的活塞推力，因此，可以大幅度减小控制机构的设备体积，阀体变得更轻巧。而且相比于直压式，反映迅速，阀的灵敏度高，尤其当系统出现故障但未达到设定开启压力时，可以手动操作快速泄压，从而能够对系统进行可靠的保护。另外，如图1、3所示，本实用新型中摇臂100设计为其短臂在上方，其长臂在下方，但是对此本实用新型并无限定，也可以设计为长臂在上方而短臂在下方。

阀体部

阀体部主要包括三通壳体203、活塞杆201、承压活塞202以及法兰204。 本实用新型中，采用了整体式法兰204，该整体式法兰204与三通壳体203连接时采用了螺纹连接，整体式法兰204与三通壳体203接触的地方配置有大密封环座211和大密封环210，通过这两个构件保证了三通壳体与法兰之间的密封性。该整体式法兰204的最顶部与活塞杆的承压活塞202接触的地方配置有小密封环220。

整体式法兰

现有技术中法兰是分体式的，通常以上中下分三个部分或者上下两个部分。然而，这些部分与部分相连时构件与构建之间都必须配置连接件、密封件等构件。这样，整体上结构变得很复杂，这导致整体上的固定性质和密封性差，尤其在更换易损件时，由于构件数量多，拆装法兰的操作会非常繁杂、费时费力。而本实用新型中采用了整体式法兰204，该整体式法兰通过一体式铸造，将上述的三个部分形成为一体，省略了那些连接件、密封件。

隔着密封环等类配件，整体式法兰204与三通壳体203螺纹连接。

由于本实用新型中采用了一体形成的整体式法兰，减少了连接件、紧固件及密封件等构件，因此，阀的结构变得更为简单，活塞的拆装迅速而简单，在工作现场更换易损件的工作也会更快捷更容易，例如，更换大密封环210、小密封环220变得更容易。由此，有效地减少了设备的停机时间，还保证了设备的安全。同时，由于是整体式，不仅提高了密封性能，还提高了同轴精度，减少了因不同轴心造成卡阻，减少了密封件的磨损，减少了摩擦阻力，确保整个阀更加灵敏。

本实用新型中，承受压力的活塞杆201、短连杆101、长连杆102均采用了含Cr、Ni、Nb等的特种不锈钢材料，并利用固溶和时效处理，从而把握了其强度至普通钢材的三倍以上的强度。

本实用新型中，整体式法兰204及壳体100采用了CrNiMo精密铸造，经热处理，结构精致，外形精巧，加工余量少，实现了重量轻、耐压强度高。其他一些辅助配件可以采用不锈钢，由此可以保证防锈效果，又保证阀在低温环境下性能优异。

以下，参照图6和图7，进一步说明本实用新型的控制机构的工作过程。

当介质的压力F1即活塞杆受到的压力大于安全阀自身调定的压力时，活塞杆将会向上移动，此时的F1通过活塞杆传递到长连杆，再传递到短连杆，则短连杆与摇臂的连接点B即短臂将受到F1，此时摇臂以其固定支点A作为中心做旋转，例如，参照图7，向着图中的逆时针方向进行旋转，由于本实用新型中的摇臂的短臂和长臂都设计为朝向同一个方向，因而长臂也向逆时针方向进行旋转，即本实用新型中长臂向上移动，同时拉升弹簧拉杆，弧线R表示连接点B₂的运动轨迹。在此，复位状态下短连杆和长连杆接近一条直线，具体地，通过定位构件，靠向图中左侧而θ₁为1～2°的状态，从该状态随着摇臂逆时针而短连杆和长连杆向图中右侧折起，θ₂变大，本实用新型中θ₂最大可以达到30°。实际上，当摇臂100受力而逆时针旋转而θ₂变大时，连接点B移动到比原位置(复位中位置)更靠上且更靠左的位置，但为了简略，图4中均在一个水平高度上示意了θ₁和θ₂并进行了说明。

例如，本实施例中的摇臂的短臂1001和长臂1002的长度比设定为1∶5，短臂1001受到力为F1、而后通过摇臂100的杠杆效果后长臂末端受到向上的力为F2，此时，短臂受到的力F1则达到F2的5倍，长臂以F1的1/5的力F2来拉升弹簧拉杆，此时压缩弹簧受到的力为F1的1/5的力F2。即，本实用新型通过采用摇臂100来很大幅度地减少了压缩弹簧所承担的力。此时，压缩弹簧提供F2大小的回弹力，用该回弹力控制F1。另外，本实用新型还能够通过操作手柄将泄压状态的连杆机构L恢复至复位状态，但本实用新型还可以通过操作手柄能手动操作，使短连杆和长连杆折起，使安全阀泄压。因而，整体上实现了操作灵敏的手自一体的一种安全阀。

上述的具体实施方式只是为了更详细说明本实用新型而记载的，并非用于限定本实用新型。例如，上述的摇臂100可以是一体式设计的，也可以是分体式设计的，摇臂100的形状也可以以其他形状形成，并非只限于上述的鱼钩型形状，只要发挥摇臂的作用即可。另外，固定支点A可以设在短臂上，也可以设在长臂上。也就是说，只要是本实用新型的技术人员能够根据本实 用新型的基本结构想到的各种其他形式的安全阀、变更后的方案都属于本实用新型的范畴。