一种蒸汽安全阀的制作方法

本发明涉及阀门技术领域，尤其涉及一种蒸汽安全阀。

背景技术：

安全阀是阀门家族比较特殊的一个分支，它的特殊性是因为不同于其它阀门仅仅起到开关的作用，更重要的是起到保护设备的安全。随着我国经济建设的快速发展，在带有压力操控的设备项目工程越来越多，鉴于设备泄压的需要，安全阀在保护设备过程中起到至关重要的作用，安全阀广泛的应用于石化、炼油、核电、火电等领域。

在电力领域，安全阀广泛的安装在火电、核电机组及压力容器上，是保护机组和容器安全的重要设备，现有技术的蒸汽安全阀主要采用在阀杆上设置行程控制环，阀门开启后行程控制环向上接触冷却器来控制阀门行程；阀体与弹簧罩之间设置冷却器，阀瓣导向套上设置独立的排汽室和调整套，调整阀瓣背腔压力，零部件多，阀门结构复杂，易损坏。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种蒸汽安全阀，能够克服现有技术中调整背腔压力不方便，且阀门结构复杂的问题。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

一种蒸汽安全阀，包括阀体、阀座、阀杆和阀瓣，所述阀体与阀座固定连接，所述阀座内设置有空腔，所述阀瓣设在空腔内，所述阀座的一端通过螺栓连接有弹簧罩，所述弹簧罩内设置有弹簧，所述弹簧的一端设有上弹簧座，所述弹簧的另一端设置有下弹簧座，所述阀杆穿过弹簧和阀座与阀瓣固定连接，其特征在于：所述阀座上设置有与空腔连通的泄压口，所述阀杆靠近阀瓣的一端设置有第一通孔，所述阀瓣靠近阀杆的一端开设有凹槽，从凹槽与第一通孔之间穿过设置有销轴，所述阀瓣外设置有导向筒，所述阀瓣与导向筒滑动连接且具有缝隙，所述导向筒固定连接在阀座上，所述导向筒的侧壁上开设有若干排气孔，所述排气孔与空腔连通，所述导向筒上设置有限位板，所述限位板上开设有第二通孔，所述阀座上设有与弹簧罩连通的第三通孔，所述第二通孔与第三通孔相通，所述第三通孔处设置有锥形调节套，所述锥形调节套与阀杆螺纹连接且能上下调节，所述阀瓣、导向筒和限位板之间形成背压腔。

进一步，所述阀瓣包括连接部和呈环形的唇式末端，所述唇式末端的外围通过连接部与阀瓣固定连接，所述唇式末端的内周能够随着阀瓣移动，且能够贴紧阀座，从而密封阀瓣与阀座，所述唇式末端与阀体之间具有间隙。

进一步，所述阀瓣为镍铬铁耐蚀合金阀瓣。

进一步，所述唇式末端与阀体之间具有间隙为0.1-0.15mm

进一步，所述下弹簧座上设置有阶梯孔，所述阶梯孔的轴心以阀杆的轴心为轴心，所述阶梯孔内设置有碟簧。

进一步，所述上弹簧座远离弹簧的一端固定连接有空心螺柱，所述空心螺柱的空心部分与阀杆滑动连接，所述空心螺柱与弹簧罩螺纹连接，所述位于弹簧罩外部的空心螺柱上固定连接有螺母。

进一步，所述弹簧罩外部的空心螺柱和螺母处套设有防护罩。

进一步，所述镍铬铁耐蚀合金包括镍30-35％、铬10-15％，余量为铁。

进一步，所述镍铬铁耐蚀合金阀瓣的加工方法，包括以下步骤，

s1、按质量份数取nio：20-30份、cr2o3：8-10份和fe3o4：42-48份，粉碎为直径1-2mm的粉末，得到金属氧化物混合粉末；

s2、将步骤s1中的金属氧化物混合粉末，搅拌均匀，放入反应釜中，然后加热到980-1120℃稳定20-30分钟，自然冷却到700-800℃时，按质量份数加入5-8份的石墨粉末，加入的过程中边搅拌边加入石墨粉末，在金属氧化物混合粉末冷却到500℃之前加入完毕；

s3、石墨粉末添加完毕之后，维持反应釜温度480-520℃，反应30-40min后，停止加热，向反应釜中加入100-150份的去离子水和2-3份的抗氧化剂，在50-60r/min的转速下搅拌20-30min，然后自然冷却至40-50℃，得到镍铬铁混合物；

s4、将步骤s3得到的镍铬铁混合物在温度150-200℃，压强在30-40mpa下压制成为镍铬铁耐蚀合金阀瓣。

进一步，所述导向筒的基体为铁镍合金，所述导向筒的内壁上通过激光熔覆技术涂覆有钴基合金层，所述激光熔覆包含以下步骤：

a1、使用300号砂纸对导向筒的内壁进行打磨，并使用无水乙醇清洗导向筒的内壁表面，然后将导向筒固定放置在旋转器上，且导向筒处于氩气保护中；

a2、准备粒径0.1-0.2mm的钴粉，其中钴含量大于99％，加入到送粉器中，使用半导体激光器对导向筒内壁进行旋转激光熔覆钴，激光功率0.8-1.5kw,扫描速度控制在0.8-1mm/s，熔覆时采用侧向同步送粉，送粉速度1.2-1.5g/s，并使用侧吹方式保护熔池；

a3、第一次激光熔覆完毕后，立即将导向筒放置于去离子水中冷却，冷却阶梯控制在30-40℃/min，待冷却至20-30℃，使用300号砂纸打磨光滑；

a4、准备粒径0.02-0.0.05mm的钴粉，其中钴含量大于99％，再加入到送粉器中，使用半导体激光器对导向筒内壁进行旋转激光熔覆钴，激光功率0.5-1.0kw,扫描速度控制在0.3-0.5mm/s，熔覆时采用侧向同步送粉，送粉速度0.5-0.8g/s，并使用侧吹方式保护熔池；

a5、第二次激光熔覆完毕后，立即将导向筒放置于去离子水中冷却，冷却阶梯控制在10-20℃/min，待冷却至20-30℃，使用300号砂纸打磨光滑，得到激光熔覆导向筒。

本发明的有益效果：

(1)、本发明在安全阀开启时，部分蒸汽从导向筒上的排气孔排出进入到空腔内，然后从泄压口排出，部分蒸汽从阀瓣与导向筒之间的缝隙进入到背压腔，维持阀门的背压，从而保证安全阀的性能良好；

(2)、本发明可以通过旋转阀杆，使得锥形调节套上下运动，进而调整锥形调节套与第二通孔之间的间隙大小，从而改变背压腔的压力，调整安全阀的启闭压差，调节方便；

(3)、本发明通过阀瓣中唇式末端的设计，应用热胀冷缩和受力弯曲原理，并通过压力、面积和压强三者关系，使唇式末端具有热力弹性效果，提高了高温密封比压，提高了安全阀的密封效果，避免安全阀在正常压力使用中发生泄露；

(4)、本发明只设置一个泄压口，泄压口处可以外接泄压管线，避免安全阀打开后的蒸汽随意喷出，更加的安全环保；

(5)、本发明可以通过旋转螺母，进而旋转空心螺柱，空心螺柱旋转，进而与弹簧罩相对运动，从而调整上弹簧座对弹簧的压紧程度，从而达到调整安全阀的开启压力，使用范围广；

(6)、本发明在安全阀被蒸汽顶开再泄压后，安全阀关闭时，缓冲阀杆与阀瓣、阀瓣与阀座之间的回座冲击力，避免阀杆、阀瓣和阀座之间相互撞击而导致阀瓣和阀杆塑形变形，安全阀的密封更加严实；

(7)、本发明在导向筒的内壁上使用激光熔覆技术涂覆有钴基合金层，且本发明的激光熔覆技术通过双层熔覆钴基，可明显改善导向筒的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性，延长导向筒和安全阀的使用时间，安全阀的使用成本更低。

附图说明

图1是本发明一种蒸汽安全阀的结构示意图；

图2是图1中限位板的示意图；

图3是图1中蒸汽安全阀密封时，阀瓣处的示意图；箭头表示密封时，蒸汽的压力方向。

其中，阀体1、阀座2、阀杆3、阀瓣4、空腔5、弹簧罩6、弹簧7、上弹簧座8、下弹簧座9、泄压口10、销轴11、导向筒12、排气孔13、限位板14、第二通孔15、第三通孔16、锥形调节套17、背压腔18、连接部19、唇式末端20、阶梯孔21、碟簧22、空心螺柱23、螺母24、防护罩25。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明：

如图1-图3所示：

一种蒸汽安全阀，包括阀体1、阀座2、阀杆3、阀瓣4、阀座2内设置有空腔5，阀瓣4设在空腔5内，阀座2的上端通过螺栓连接有弹簧罩6，弹簧罩6内设置有弹簧7，弹簧7的上端设有上弹簧座8，弹簧7的下端设置有下弹簧座9，阀杆3穿过弹簧7和阀座2与阀瓣4固定连接，阀体1与阀座2固定连接，阀座2上设置有与空腔5连通的泄压口10，阀杆3靠近阀瓣4的一端设置有第一通孔，阀瓣4靠近阀杆3的一端开设有凹槽，凹槽与第一通孔之间穿过设置有销轴11，阀瓣4外设置有导向筒12，阀瓣4与导向筒12滑动连接且具有缝隙，导向筒12固定连接在阀座2上，导向筒12的侧壁上开设有若干排气孔13，排气孔13与空腔5连通，导向筒12上设置有限位板14，限位板14上开设有第二通孔15，阀座2上设有与弹簧罩6连通的第三通孔16，第二通孔15与第三通孔16相通，第三通孔16处设置有锥形调节套17，锥形调节套17与阀杆3螺纹连接且能上下调节，阀瓣4、导向筒12和限位板14之间形成背压腔18。

其中，所述阀瓣4包括连接部19和呈环形的唇式末端20，所述唇式末端20的外围通过连接部19与阀瓣4固定连接，所述唇式末端20的内周能够随着阀瓣4移动，且能够贴紧阀座2，从而密封阀瓣4与阀座2，所述唇式末端20与阀体1之间具有间隙。如此的设计，在安全阀密封时，由于具有间隙，唇式末端20具有较薄的结构，根据受力弯曲的原理形成了唇式密封面，当执行机构提供的密封比压大于阀座2中部的承压腔内的压力作用时，唇式末端20由于间隙的存在使实际受力处为外围和根部，从而使唇式末端20得以保护，当承压腔中的压力接近执行机构作用力时，会使作用在唇式末端20上的密封比压逐渐减小，为了克服这一趋势，通过在高温高压介质的作用下从间隙至密封面产生的温差，应用热胀冷缩的原理，并且缝隙内的介质力由朝向阀瓣4变为朝向唇式末端20，使唇式末端20产生了弯曲，弯曲点促使密封比压增大，使唇式末端20具有热力弹性效果，提高了密封效果，进而防止了泄露。

其中，所述阀瓣4为镍铬铁耐蚀合金阀瓣。镍铬铁耐蚀合金具有良好的耐蚀性能和热力弹性效果，保证安全阀的正常工作。

其中，所述唇式末端20与阀体1之间具有间隙为0.1-0.15mm。这样的尺寸，在压力下唇式末端20能够很好的与阀体1贴合，形成密封。

其中，所述下弹簧座9上设置有阶梯孔21，阶梯孔21的轴心以阀杆3的轴心为轴心，所述阶梯孔21内设置有碟簧22。碟簧22的设置，使得安全阀被蒸汽顶开，泄压后在安全阀关闭时，缓冲阀杆3与阀瓣4、阀瓣4与阀座2之间的回座冲击力，避免阀杆3、阀瓣4和阀座2之间相互撞击而导致阀瓣4和阀杆3塑形变形，导致安全阀密封不严。

其中，所述上弹簧座8远离弹簧7的一端固定连接有空心螺柱23，所述空心螺柱23的空心部分与阀杆3滑动连接，所述空心螺柱23与弹簧罩6螺纹连接，所述位于弹簧罩6外部的空心螺柱23上固定连接有螺母24。如此，可以通过旋转螺母24，进而旋转空心螺柱23，空心螺柱23旋转，进而与弹簧罩6相对运动，从而调整上弹簧座8对弹簧7的压紧程度，从而达到调整安全阀的开启压力。

其中，所述弹簧罩6外部的空心螺柱23和螺母24处套设有防护罩25。防护罩25可以将螺母24和空心螺柱23保护起来，避免随意打开旋转螺母24调整安全阀的开启压力，更加安全。

其中所述镍铬铁耐蚀合金包括镍30-35％、铬10-15％，余量为铁，镍铬铁耐蚀合金阀瓣的加工方法，包括以下步骤，

s1、按取nio：25kg、cr2o3：9kg和fe3o4：45kg，粉碎为直径1-2mm的粉末，得到金属氧化物混合粉末；

s2、将步骤s1中的金属氧化物混合粉末，搅拌均匀，放入反应釜中，然后加热到1050℃稳定25分钟，自然冷却到700-800℃时，加入5-8kg的石墨粉末，加入的过程中边搅拌边加入石墨粉末，在金属氧化物混合粉末冷却到500℃之前加入完毕；

s3、石墨粉末添加完毕之后，维持反应釜温度500℃，反应35min后，停止加热，向反应釜中加入125kg的去离子水和2.5kg的抗氧化剂，在50-60r/min的转速下搅拌20-30min，然后自然冷却至45℃，得到镍铬铁混合物；

s4、将步骤s3得到的镍铬铁混合物在温度150-200℃，压强在35mpa下压制成为镍铬铁耐蚀合金阀瓣。

其中，所述导向筒的基体为铁镍合金，所述导向筒的内壁上通过激光熔覆技术涂覆有钴基合金层，所述激光熔覆包含以下步骤：

a1、使用300号砂纸对导向筒的内壁进行打磨，并使用无水乙醇清洗导向筒的内壁表面，然后将导向筒固定放置在旋转器上，且导向筒处于氩气保护中；

a2、准备粒径0.1-0.2mm的钴粉，其中钴含量大于99％，加入到送粉器中，使用半导体激光器对导向筒内壁进行旋转激光熔覆钴，激光功率1.2kw,扫描速度控制在0.8-1mm/s，熔覆时采用侧向同步送粉，送粉速度1.35g/s，并使用侧吹方式保护熔池；

a3、第一次激光熔覆完毕后，立即将导向筒放置于去离子水中冷却，冷却阶梯控制在35℃/min，待冷却至25℃，使用300号砂纸打磨光滑；

a4、准备粒径0.04mm的钴粉，其中钴含量大于99％，再加入到送粉器中，使用半导体激光器对导向筒内壁进行旋转激光熔覆钴，激光功率0.75kw,扫描速度控制在0.4mm/s，熔覆时采用侧向同步送粉，送粉速度0.65g/s，并使用侧吹方式保护熔池；

a5、第二次激光熔覆完毕后，立即将导向筒放置于去离子水中冷却，冷却阶梯控制在15℃/min，待冷却至25℃，使用300号砂纸打磨光滑，得到激光熔覆导向筒。

本发明的使用方法如下：

在使用时，蒸汽通过阀体1进入到阀座2，在安全阀关闭时，利用弹簧7的压力，使阀瓣4紧贴阀座2，达到密封的目的，并且在安全阀密封时，由于具有间隙，唇式末端20具有较薄的结构，根据受力弯曲的原理形成了唇式密封面，当执行机构提供的密封比压大于阀座2中部的承压腔内的压力作用时，唇式末端20由于间隙的存在使实际受力处为外围和根部，从而使唇式末端20得以保护，当承压腔中的压力接近执行机构作用力时，会使作用在唇式末端20上的密封比压逐渐减小，为了克服这一趋势，通过在高温高压介质的作用下从间隙至密封面产生的温差，应用热胀冷缩的原理，并且缝隙内的介质力由朝向阀瓣4变为朝向唇式末端20，使唇式末端20产生了弯曲，弯曲点促使密封比压增大，使唇式末端20具有热力弹性效果，提高了密封效果，进而防止了泄露。

在安全阀开启时，部分蒸汽从导向筒12上的排气孔13排出进入到空腔5内，然后从泄压口10排出，部分蒸汽从阀瓣4与导向筒12之间的缝隙进入到背压腔18，维持阀门的背压，从而保证安全阀的性能良好。

经试验，本发明的安全阀的导向筒使用时间更长，可达到18个月，而普通安全阀的使用时间为12个月，增加安全阀的使用时间50％，明显降低阀门的使用成本。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。