一种管道系统安全超压保护阀的制作方法

本发明属于精密仪表管路的系统安全保护装置，尤其涉及一种管道系统安全超压保护阀。

背景技术：

安全阀是系统管路或压力密闭容器的一种常用的安全保护装置。普通安全阀的工作原理是：当系统压力升高超过一定值时，安全阀开启，泄放管道或容器压力达到保护系统的目的。密闭容器的压力升高是由容器内介质膨胀导致的，仪表系统管路的压力升高大多情况下是由上游工艺管路的压力升高导致的。当上游工艺管路的压力因特殊情况不断反复升高时，普通的安全阀就会频繁工作，仪表管路的压力也会随之反复变动，这样不足以保护精密仪表管路中的各类高精度设备，尤其不利于军工、精密制造领域的高精度高价值仪器仪表设备的稳定工作。这种情况下，一款下游仪表管路超压保护装置是需要的，该装置安装在被保护仪表管路的进口，处于下游仪表管路和上游工艺管路之间。该装置的工作原理与普通安全阀相反：当系统压力异常升高达到一临界值时，装置能够依靠系统压力自动关闭截断上游压力从而保护下游仪表管路及其相关仪器仪表设备，当压力低于某一定值时装置自动打开恢复介质流通。这样的装置对精密仪表管路的安全保护具有积极效果，它的发展在系统管路安全中具有重要作用，有较大的市场需求和发展前景。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种管道系统安全超压保护阀。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括工艺端接、阀座、壳体、阀芯、螺旋弹簧、腔体端接和连接管，所述工艺端接为三通管，所述工艺端接的一端设置有所述阀座，所述设置阀座一端的工艺端接与所述壳体之间可拆卸连接，所述壳体为三通结构，所述腔体端接与所述壳体的另一端可拆卸连接，所述阀芯位于所述腔体端接与所述壳体之间，所述阀芯的两端分别设置前端o型圈和后端o型圈，所述螺旋弹簧套装于所述阀芯上，所述螺旋弹簧位于所述阀芯与所述壳体之间，所述腔体端接的另一端与所述连接管的一端连接，所述连接管的另一端与所述工艺端接的第二通孔连接。

优选的，所述工艺端接与所述壳体之间设置工艺端接密封圈，所述壳体和所述腔体端接之间设置腔体密封圈。

优选的，所述连接管的两端均通过支管接头、单卡套和螺帽固定连接，所述支管接头设置有支管接头密封圈。

优选的，所述阀座内侧设置有阀座槽，所述阀座的中部为锥面。

优选的，所述阀座锥面的为60°锥角，所述阀芯与所述阀座端部接触部设置为59°锥角。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种管道系统安全超压保护阀，与现有技术相比，本发明解决了压力管道下游超压的问题。装置在不需借助外力或电子设备的情况下利用介质本身的压力为阀门开关提供动力，当系统压力升高达到一定值时自动关闭保护下游压力管道，从而实现结构功能的需要，具有结构简单、可靠、实用的优点，具有推广应用的价值。

附图说明

图1是本发明的安全阀的总体结构图；

图2是本发明的安全阀开启状态图；

图3是本发明的安全阀关闭状态图；

图4是本发明的工艺端接示意图；

图5是图4的a部分局部放大图；

图6是本发明的阀座部分结构示意图；

图7是本发明的阀芯结构示意图；

图8是本发明的腔体端接结构示意图。

图中：1-工艺端接；2-阀座；3-壳体；4-工艺端接密封圈；5-前端o型圈；6-阀芯；7-腔体密封圈；8-螺旋弹簧；9-后端o型圈；10-腔体端接；11-支管接头密封圈；12-支管接头；13-单卡套；14-螺帽；15-连接管；1-1：上游进口；1-2：支管接口；1-3：端接螺纹；2-1：阀座密封槽；2-2：阀座硬密封面；2-3：阀座槽；3-1：下游出口；6-1：前端密封槽；6-2：后端密封槽；10-1：背压腔体；12-1：支管接头接口；12-2：背压腔体凸台；12-3：支管接头螺纹；12-4：支管接头密封槽；12-5：支管接头硬密封面；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1至图8所示：本发明包括工艺端接1、阀座2、壳体3、阀芯6、螺旋弹簧8、腔体端接10和连接管15，所述工艺端接1为三通管，所述工艺端接1的一端设置有所述阀座2，所述设置阀座2一端的工艺端接1与所述壳体3之间可拆卸连接，所述壳体3为三通结构，所述腔体端接10与所述壳体3的另一端可拆卸连接，所述阀芯6位于所述腔体端接10与所述壳体3之间，所述阀芯6的两端分别设置前端o型圈5和后端o型圈9，所述螺旋弹簧8套装于所述阀芯6上，所述螺旋弹簧8位于所述阀芯6与所述壳体3之间，所述腔体端接10的另一端与所述连接管15的一端连接，所述连接管15的另一端与所述工艺端接1的第二通孔连接。

本发明所涉及的背压安全阀功能(阀门的开启或者关闭)是利用阀门内部介质压力的变化，使阀芯6前后的介质作用力与螺旋弹簧8弹簧力的平衡发生改变从而改变阀芯6的位置来实现功能。阀门上游和背压腔体通过连接管接通，压力一致，由于介质对阀芯6的作用面积不同，故上游和背压腔体的介质对阀芯6的作用力也不同。如图2、3所示，阀门上游介质对阀芯的作用面积为s1，产生使阀芯向右的作用力f1；背压腔介质对阀芯的作用面积s2,产生使阀芯向左的作用力f2；螺旋弹簧8对阀芯6的作用力f3始终向右。

如图2所示：阀门开启时的状态。此时阀门正常工作，管道压力未达到危险临界压力，此时f1+f3＞f2,阀芯(关闭件)在上游进口压力和弹簧力的共同作用下被推离阀座，阀门开启，管道正常流通。

如图3所示：阀门关闭时的状态。管道压力逐渐升高时，背压腔介质作用力f2升高的速度比f1+f3升高的速度来得快,当管道压力升高达到临界危险压力时，即f1+f3＜f2，阀芯(关闭件)被推向阀座并压紧，此时阀门关闭截断了管道介质压力的流通保护了下游。

优选的，所述工艺端接1与所述壳体3之间设置工艺端接密封圈4，所述壳体3和所述腔体端接10之间设置腔体密封圈7。所述工艺端接1一侧设置上游进口1-1，工艺端接1上侧设置支管接口1-2；工艺端接1另一端设置端接螺纹1-3。所述壳体3的下端设置下游出口3-1；

优选的，所述阀座2由阀座密封槽2-1、阀座硬密封面2-2、阀座槽2-3组成，所述阀座硬密封面2-2设置于所述阀座2的端部，所述阀座硬密封面2-2的内侧形成所述阀座密封槽2-1，所述阀座硬密封面2-2的外圆设置所述阀座槽2-3，所述阀座2的中部为锥面。

优选的，所述阀座锥面的为60°锥角，所述阀芯与所述阀座端部接触部设置为59°锥角。所述阀芯6的前端密封槽6-1、后端密封槽6-2用于安装前端o型圈5和后端o型圈9；

图4所示：工艺端接1右端外侧设计有直角的阀座密封槽2-1，其尺寸与工艺端接密封圈4相适应，工艺端接密封圈4放入后与壳体3之间形成密封。

阀座硬密封面2-2在阀座密封槽2-1和阀座槽2-3之间，阀座硬密封面2-2宽度设计值在0.5mm～1mm之间，粗糙度≤ra0.4，平面度≤0.01mm。阀门装配时，阀座硬密封面2-2直接与壳体3形成金属对金属密封。壳体3密封由工艺端接密封圈4和腔体密封圈7两道密封组成，可保证更可靠的壳体3密封。

阀座槽2-3的尺寸与阀座2相适应，槽深度与阀座同高，槽内壁设计成半高的60°楔型，内壁厚约0.3mm～0.8mm，内壁锥面的粗糙度应达ra0.2。60°楔型内壁设计的目的在于当阀座2因长期使用或热应力导致体积损失时，阀芯6可直接坐落在楔型内壁形成密封，可继续保证安全阀稳定关闭。

图6所示：阀座2厚度l1值与图4所示阀座槽2-3深度相同。l2值高于阀座槽2-3楔型内壁0.3mm～0.5mm，这样可以保证正常状态下阀门关闭时阀芯6先于阀座2接触避免阀座槽2-3楔型内壁的干扰。阀座2锥面是安全阀关闭时的密封面，设计成60°锥角，锥面粗糙度ra0.2，这样可以保证可靠的关闭。

图7所示：阀芯6头部呈59°锥角，表面精度保证在ra0.2左右，当阀门关闭时阀芯6锥面与阀座2锥面贴合，从线接触过度到面接触，这样能使得阀门关闭时密封更加可靠。阀芯6采用o型圈密封，身部和尾部各有的两道密封能够避免介质从阀芯6与阀体3之间的间隙流入背压腔。阀芯6身部和尾部的密封槽距离h1与阀芯总长h2的比值保证在0.6～0.7之间，这样4个密封圈又起到轴承的作用避免阀芯与阀体产品刮擦而损伤。

优选的，所述连接管15的两端均通过支管接头12、单卡套13和螺帽14固定连接，所述支管接头12设置有支管接头密封圈11。

支管接头12由支管接头接口12-1、背压腔体凸台12-2、支管接头螺纹12-3、支管接头密封槽12-4、支管接头硬密封面12-5组成。所述支管接头接口12-1设置于所述支管接头12的一端，所述支管接头12内形成背压腔体10-1，所述背压腔体10-1与所述支管接头接口12-1相通，所述背压腔体10-1内设置背压腔体凸台12-2，所述支管接头12的另一端端部设置所述支管接头硬密封面12-5，所述支管接头硬密封面12-5的外圆设置所述支管接头密封槽12-4，所述支管接头12的外部设置所述支管接头螺纹12-3。

图8所示：安全阀的腔体端接10前部外侧设计有直角的支管接头密封槽12-4，其尺寸与支管接头密封圈11相适应，支管接头密封圈11放入后与壳体3之间形成密封。

支管接头硬密封面12-5在支管接头密封槽12-4内侧，支管接头硬密封面12-5宽度设计值在0.5mm～1mm之间，粗糙度≤ra0.4，平面度≤0.01mm。阀门装配时，支管接头硬密封面12-5直接与壳体3形成金属对金属密封。

阀芯6与腔体端接10之间形成背压腔体10-1，背压腔体10-1的底部设置有背压腔体凸台12-2，其作用在于避免阀门完全开启时阀芯6尾部端面与背压腔体10-1底部完全贴合(图7所示)。因为二者贴合可能造成背压腔体10-1介质对阀芯6的作用面积减小，面积减小意味着介质对阀芯6的作用力f2减小，则安全阀可能无法关闭，所以应设置背压腔体凸台12-2。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。