安全保护阀及管道安全保护装置的制作方法

本发明涉及一种安全保护阀，还涉及一种采用这种安全保护阀的管道安全保护装置。

背景技术

现有管道的安全保护，例如，出现管道破裂而泄漏，往往需要人工关断泄漏管道的后方阀门，往往从发现泄露到关断后方阀门需要较长时间，如果没有泄露及时被发现，长时间的泄漏也时有发生，目前一种常见的思路是建立管网监视系统，在管道上设置若干采样点，自动采集采样点的介质流相关情况，例如，介质压力和流量等，相关数据送入计算机系统进行分析处理，如果出现泄漏等异常情况，计算机系统进行报警，通过电控阀门自动或者通过调度指挥系统指挥人员到现场切断泄漏段的后方阀门，这种方式在一定程序上提高了发现管道故障的及时性，但相关计算机系统和调度指挥系统需要大量的人力和物力，还依赖于若干设备和通信链路的有效工作，影响因素多，易于出现不可预见的故障。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种安全保护阀，还涉及一种采用这种安全保护阀的管道安全保护装置，这种保护阀能够在前方管道因损坏而失压或大量泄漏时，自动关断，无需人工介入，也不依赖于外部设备。

本发明的技术方案是：一种安全保护阀，包括设有进口和出口的阀体，所述阀体的介质通道内设有阀座、阀瓣和复位弹簧，所述阀座固定安装于所述阀瓣的前方，设有构成阀体内介质通道的中央通孔，所述阀瓣活动安装在所述阀体内，与所述阀体内壁之间留有移动间隙，所述阀瓣和所述阀座分别设置相互配合的密封面，共同构成该阀门的密封副，所述复位弹簧的两端分别与所述阀体和所述阀瓣连接。

一种管道安全保护装置，包括管道阀门，还包括本发明公开的任意一种安全保护阀，所述管道阀门位于所述安全保护阀的后面，其出口端连接所述安全保护阀的进口端。

本发明的主要工作原理和有益效果是：将安全保护阀安装在管道阀门的前方，将管道阀门打开后，水流进入安全保护阀内的介质通道，对阀瓣产生压力进而推动预压缩的螺旋弹簧，水流经由阀瓣和阀座相对密封面之间的间隙流入阀座的中央通孔，进而流入前方的管道，当前方管道破裂等原因导致压力大幅度下降时，安全保护阀出口侧的介质压力也大幅度下降，在安全保护阀进出口两侧的高压力差作用下，阀瓣进一步压缩螺旋弹簧直至与阀座的密封面向接触，进而切断介质通道，当其他原因导致安全保护阀进出口两侧的压力差过大时，同样也会使安全保护阀的介质通道切断，通过选择适宜的复位弹簧，能够保证在系统正常的情况下正常使用，让水流自由通过，当前方管道或设备发生突发性损坏时，能够自动截断水流，将管道阀门关闭后，安全保护阀能够在复位弹簧的作用下自动复位，由截断状态变为开启状态，由此极大地方便了使用，反应速度快，可靠性好，不需要人工介入，也不依赖其他设备，不依赖于投资巨大的监控系统和调度指挥系统。

附图说明

图1是本发明保护装置的示意图；

图2是本发明安全保护阀阀门密封副工作原理的示意图；

图3是本发明涉及的弹性止逆件在逆向流（止逆缝闭合状态）下的示意图；

图4是本发明涉及的弹性止逆件在顺向流（止逆缝敞开状态）下的示意图；

图5是本发明涉及的弹性止逆件的壁厚变化的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，本发明提供的安全保护阀包括设有进口和出口的阀体2，所述阀体的介质通道10内设有阀座6、阀瓣3和复位弹簧11，所述阀座固定安装于所述阀瓣的前方，设有构成阀体内介质通道的中央通孔13，当所述阀座的中央通孔被封闭后，安全保护阀的介质通道就被关断。所述阀瓣活动安装在所述阀体内，与所述阀体内壁之间留有移动间隙，以允许阀瓣沿所述阀体内介质通道前后移动，所述阀瓣和所述阀座分别设置相互配合的密封面，共同构成该阀门的密封副，所述复位弹簧的两端分别与所述阀体和所述阀瓣连接（包括直接和/或通过其他件的间接连接），对所述阀瓣向前运动施以反向作用力。复位弹簧不仅使得只有在进出口压力差达到一定程度后安全保护阀才得以关闭，而且还在过大压力差消除后，例如，关断安全保护阀后面的管道阀门1后，就能够使阀瓣向后移动实现自动复位，安全保护阀自动恢复开启状态。

所述阀瓣和所述阀座上相互配合的密封面可以采用任意适宜的现有技术，可以为硬密封或软密封，当采用硬密封时，可以进行密封面的表面硬化处理，或者在堆焊的硬质材料上加工出密封面，当采用软密封时，可以在密封副的两个件上都设置用于形成软密封的密封件（例如，橡胶密封圈或密封垫等），也可以在其中一个件上设置用于形成软密封的密封件，而在另一个件的硬质材料上直接形成相应的密封面。

所述阀瓣的后端面或者在其他任意位置上的最大横截面应依据实际需要设置，覆盖阀体内介质通道横截面上的一定区域，在保证在正常情况下不产生过大的阻力，且在前方失压后能够获得足够的推力，使阀瓣前移至与阀座密封面接触并切断介质通道。

所述阀瓣的后端面可以呈内凹的曲面，以在对介质流阻力相同的情况下能够获得更大的推力。

可以对所述复位弹簧施以产生对阀瓣向后作用力的预形变，以保证在正常情况下所述阀瓣稳定地位于后部的常态位置，使密封副为常开密封副，只有当介质向前的推力超过复位弹簧的预形变作用力后，才能够使阀瓣向前移动，预形变及相应弹力的大小依据实际需要设定。

所述复位弹簧可以包括拉力弹簧和/或推力弹簧，其两端的具体连接方式可以采用任意适宜的方式，只要在阀瓣向其移动后能够改变弹簧的状态使其产生或者增大对阀瓣向后的作用力就行。

例如，所述拉力弹簧的前端可以连接所述阀瓣，后端连接所述阀体，所述推力弹簧的前端可以连接所述阀体，后端连接所述阀瓣，由此，所述阀瓣向前移动将拉伸所述拉力弹簧和/或压缩所述推力弹簧，使拉力弹簧形成并向所述阀瓣施加向后的拉力，所述推力弹簧形成并向所述阀瓣施加向后的推力。

所述复位弹簧与其他件的连接，以在所述阀瓣向前移动时产生弹性形变并进而向阀瓣施以向后的作用力为目的，因此只要两者的相互连接部位在因阀瓣前移在相应受力方向上保持相对固定即可，例如，焊接、固定卡接和固定插接等固定连接，或者弹簧的连接端在弹力的作用下抵靠在相应的固定件上。

所述阀体和阀座优选为同轴的管状体。所述阀座的外侧面与所述阀体的内壁之间密封，以防止介质从阀座与阀体之间的缝隙通过。

所述阀瓣的外形呈柱状，可以是空心柱或者实心柱，或者为筒孔被封闭的筒状。

所述阀座密封面位于阀座的后端，所述阀瓣密封面位于阀瓣的前端。形成的密封副可以是硬密封，也可以是软密封，依据具体使用场合的需要设计，密封面的构造及配合方式可以依据现有技术或其他适宜技术。

例如，对于采暖系统，所述阀瓣的前端可以嵌装有密封圈4，所述密封圈可以采用橡胶等弹性材料制成，为弹性密封圈，以改善密封效果。

所述阀瓣密封面通常应位于所述密封圈的外露表面。

所述阀座密封面和所述阀瓣密封面可以采用下列任一形状组合：

1）均为与阀体轴线垂直的环形平面；

2）一个为与所述阀体轴线垂直的环形平面，另一个为环形凸面；

3）一个为环形锥面，另一个为环形球面（球冠状曲面）；

4）一个为环形锥面、另一个为环形平面，

还可以采用其他任意适宜的形状组合。

所述阀体内优选设有阀瓣后挡架12，所述阀瓣后挡架挡在所述阀瓣的后面，使阀瓣不能进一步向后移动，由此限定所述阀瓣的最后位置。

所述阀瓣后挡架可以采用任意现有技术，固定安装在所述阀体内，设有供介质通过的介质通道，例如，轴向通孔或孔洞，框架间的间距或网格上的空隙等，所述阀瓣后挡架上的介质通道为所述阀瓣无法通过的通道，例如，其横截面积或者至少一个特定方向上的尺寸小于所述阀瓣的后端面面积或者后端面在该特定方向上的尺寸，具体构造可以采用任意适宜的形式，例如，y形架、等边三角形架、十字形架或孔板等，所述阀瓣后挡架的一个优选的实施方式为呈管状，前端设有缩径（直径小于相邻区域的直径）端口，所述缩径端口的内径小于所述阀瓣的后端面外径，或者前端端口设设置一个或多个档杆、径向挡块等阻挡件，由此在允许介质流过的同时挡住阀瓣不能通过。

所述阀体的前端优选设有带有中央通孔的堵头5。

所述堵头的中央通孔的内径通常应小于所述阀座的外径。

所述阀座的中央通孔的后部可以为阶梯孔9，所述阀座嵌装在所述阶梯孔内，其外侧面与所述堵头的中央通孔的内壁密封。

所述堵头可以设有外螺纹，旋接在所述阀体的前端口上。

在图1显示的优选实施方式下，所述阀体和阀座均呈管状，所述阀瓣的外形呈柱状，所述复位弹簧为预压缩的螺旋弹簧，套设在所述阀瓣上，与所述阀瓣的外侧面之间留有间隙，所述螺旋弹簧的前端抵靠或固定连接在所述阀座或所述堵头上，后端抵靠或固定连接在所述阀瓣的后部，所述阀瓣的后部可以设有用于连接所述复位弹簧的环形凸缘或插口，或者所述复位弹簧的后端焊接在或螺丝紧固在所述阀瓣的侧壁上，所述阀体内设有挡在所述阀瓣后面的阀瓣后挡架，所述螺旋弹簧的前端抵靠在所述阀座上或者抵在所述阀体上，后端抵靠在或固定连接在所述阀瓣的后部，由此实现与所述阀座或阀体的连接。

所述堵头的前部优选延伸出用于连接外部管道的连接管段。

所述连接管段可以设有管道快接接头7或者不设管道快接接头。

所述阀瓣的前端优选延伸出导向柱，所述导向柱的直径小于所述阀瓣主体部分的直径，所述阀座和/或堵头上设有与所述导向柱配合的导向结构，所述导向结构所在的横截面设有介质通道，所述导向结构可以采用任意适宜的现有技术，在不切断介质通道的前提下限制所述导向柱沿轴向移动，例如，围绕在所述导向柱周围的多个相间分布的柱面形限位板，或者分布在导向柱周围多个不同位置的径向限位杆，其内端围绕在导向柱的周围。

优选地，所述阀座的前面还设有弹性止逆件8，所述弹性止逆件呈锥形，锥形的顶点朝前，其前部设有若干沿母线方向的止逆缝14，所述止逆缝的前端汇集于所述锥形的顶点，由此在锥形的顶点处相互连通，可以通过切割或冲压等方式在锥形上形成这种裂缝，当介质流方向为由后向前时，后方压力大，弹性止逆件前后两侧的压差将止逆缝撑开，形成允许介质流过的缝隙（参见图4），当介质流方向为由前向后时，前方压力大，弹性止逆件前后两侧的压差将止逆缝挤紧，切断介质流通道（参见图3），由此形成止逆效果，所述弹性止逆件的厚度和硬度应根据实际需要选择，以保证在反向介质压力作用下不被压瘪甚至向后翻，以保持有效止逆。

参见图5，所述弹性止逆件的锥形体的顶点优选呈圆滑的弧面形，也可以呈尖形。

所述锥形体的底部敞口构成了正向流的进口。

所述止逆缝优选在周向上等间距分布。

所述止逆缝的轴向长度（在轴向上的投影长度）优选为所述锥形体的轴向总长度的50-70%。

所述锥形体的内壁上可以设有沿母线方向延伸的若干内凸筋84，所述内凸筋的数量与所述止逆缝的数量相同且在周向上交替分布，所述内凸筋在周向上位于相邻两止逆缝的正中央。由此使得每个由相邻止逆缝在锥形体上分隔出来的三角片的中线上都有一个凸筋，以提高回弹力和强度，避免逆向流将锥形体压瘪。

所述内凸筋的凸起高度优选大于所述锥形体的主体部分81（可称为等厚区）的厚度的1/2。即当所述锥形体设有加厚区时，所述内凸筋的凸起高度优选大于所述加厚区之外的所述锥形体的厚度的1/2，当所述锥形体不设加厚区时，所述内凸筋的凸起高度优选大于所述锥形体的厚度的1/2。以保证凸筋能够有效地发挥出在弹力和强度等方面的作用。

所述锥形体的轴向前部优选为加厚区82，所述加厚区的厚度由后向前逐渐增大，由此在增加的材料消耗不太大的情况下，当在水流在一定程度上冲乱三角片时，相邻三角片的边缘处依然能够相互接触和挤压，在逆向流下依然能够形成一个整体。

所述加厚区的前端厚度优选为后端厚度的2-3倍，以保证前端的边缘能够在紊流条件下相互接触，所述厚度是指垂直于内壁方向上的厚度，由于内壁不同部位的垂直方向可以不同，故其厚度方向也可以不同。

所述加厚区的轴向长度为所述止逆缝的轴向长度的45-55%，即大致为1/2左右，以获得满意的效果。

当所述锥形体的内壁上设有沿母线方向延伸的若干内凸筋时，所述内凸筋的前端优选位于所述加厚段，后端优选位于设有所述外环形凸缘的区域，以形成整体强度。

所述锥形体的后端可以设有垂直于轴向的外环形凸缘83，在方便安装的同时加强了周向上的抗变形能力。

当所述锥形体设有加厚区时，所述外环形凸缘的厚度优选大于所述加厚区之外的所述锥形体的厚度；当所述锥形体不设加厚区时，所述外环形凸缘的厚度优选大于所述锥形体的厚度。

所述锥形体设有所述环形凸缘的区域的内壁呈向外凸的弧面状85，由此不仅有利于减小阻力，而且还以利于在后端部位形成足够的强度，由于该处的圆周最长，变形最容易，设置这种弧面后，能够明显地提高整体强度。

本发明提供的管道安全保护装置是在现有管道阀门的前面增加一个安全保护阀，所述安全保护阀可以为本发明公开的任意一种安全保护阀，所述管道阀门位于所述安全保护阀的后面，其出口端连接所述安全保护阀的进口端。当前方的管道损坏导致压力大幅度下降时，安全保护阀动作进入关闭状态，关断介质通道，当管道阀门关断后，安全保护阀重新恢复常开状态。

本发明所称前方是指正常使用状态下管道中介质流向的方向。

本发明公开的各优选和可选的技术手段，除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。