一种全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件的制作方法

本发明涉及氢能装备中安全阀。更具体地说，本发明涉及一种全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件。

背景技术：

1、高压环境下(35mpa以上)全启式氢气安全阀能有效防止加氢站设备超压损坏、管线破裂、生产设施起火等事故的发生，是氢能装备安全运行的最后一道防线。安全阀的精确及顺利开启是其实现超压保护的关键因素，在实际工程应用中，全启式氢气安全阀会因为气体中杂质的积累，导致阀芯移动受阻或卡死，严重时还会引起阀芯摩擦副的严重磨损，进而使得全启式氢气安全阀的阀芯开启及回座的灵敏度和精度离散度较高无法保证全启式安全阀的正常工作，给氢气工艺系统带来巨大的安全隐患。为了有效解决上述问题，规避氢气工艺系统安全风险，亟需开发一种开启/回座精度和动作可靠性高的安全阀运动组件即反冲盘组件。

2、国内外现有的全启式氢气安全阀反冲盘主要考虑其密封性，在防杂质颗粒引起摩擦磨损的技术中主要有两种，包括：带吹扫式结构的安全阀，其带有泄压腔和泄压腔连通的吹扫气结构，配合吹扫空压机对颗粒介质进行吹扫；陶瓷材料型阀瓣及反冲盘，其通过提升运动组件的材料性能，提高安全阀工作过程的耐磨和耐冲刷性。主要存在的问题：带吹扫结构的安全阀通过空压机对阀腔内颗粒介质进行吹扫，操作麻烦，吹扫不干净会导致颗粒物的聚集加剧阀芯运动组件的磨损；陶瓷材料型阀瓣及反冲盘中的陶瓷材料硬度高耐磨性好，摩擦界面存在颗粒介质时，与陶瓷材料相配合对的运动件容易磨损，无法有效解决阀体磨损的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是提供一种全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，解决了当前全启式氢气安全阀存在的摩擦磨损、因摩擦导致的启闭精度和灵敏度低等问题。

2、为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，包括在反冲盘外表面设置的织构型结构，其包括反冲盘外表面向内凹陷形成的数个凹坑，数个凹坑呈设定的排列形式覆盖整个反冲盘外表面，织构型结构的设置以减小摩擦副之间的有效接触面积以及容纳外界颗粒介质。

3、优选的是，所述凹坑的形状包括正方形、菱形、圆形、椭圆形、三角形、平行四边形。

4、优选的是，所述凹坑的深度不高于1.5mm。

5、优选的是，数个凹坑所占的织构面积与未设置凹坑部分的非织构面积比为1:2。

6、优选的是，数个凹坑呈横纵交错间隔排布，且凹坑作为单元织构的旋转角度及数个凹坑形成的整体织构的分布排列角度均与反冲盘中心轴线呈一定角度。

7、优选的是，所述凹坑为正方形时，单元织构的旋转角度及数个凹坑形成的整体织构的分布排列角度均与反冲盘中心轴线呈45°。

8、优选的是，所述反冲盘与阀杆相连接的一端设置有凹槽，其内配合有球体，所述球体与阀杆连接，所述凹槽为下部锥形且上部圆柱形并形成为一体式结构，以适当不同尺寸大小的球体。

9、优选的是，所述球体位于凹槽中的深度大于球体直径的三分之二。

10、优选的是，所述反冲盘远离阀杆的一端设置有与阀座相配合的密封块，其通过紧固件安装于阀座上，所述密封块使得阀座出口形成面密封。

11、优选的是，所述密封块的制作材料包括聚醚醚酮、氟橡胶、peft及pctfe的任一种。

12、本发明至少包括以下有益效果：

13、本发明提出织构型反冲盘为适应不同阀杆、密封可靠、低摩擦、可消纳异质颗粒的全启式氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件。适用于所有开放式(存有杂质)高压气体安全泄放需求，不限工作介质，不限工作压力，不限安全阀阀体结构，具备广阔应用前景。主要具有如下技术效果：

14、(1)更换反冲盘一端凹槽内小球，可适应不同规格的阀杆，更换方便，且反冲盘组件与阀杆之间的对中性好，可有效防止阀芯启闭过程中阀杆的偏移。

15、(2)反冲盘表面设置的凹坑状结构，可容纳颗粒介质，降低摩擦副表面因颗粒引起的磨损行为。

16、(3)反冲盘表面设置的织构型结构还可以有效减少摩擦副间的有效接触面积，能减小阀芯摩擦副运动过程中的摩擦阻力，提高阀芯启闭的灵敏度，保证安全阀开启及回座的精度。

17、(4)密封块通过紧固件紧固，拆卸方便，能实现磨损密封块的快速更换，有效降低阀芯更换成本。

18、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，包括在反冲盘外表面设置的织构型结构，其包括反冲盘外表面向内凹陷形成的数个凹坑，数个凹坑呈设定的排列形式覆盖整个反冲盘外表面，织构型结构的设置以减小摩擦副之间的有效接触面积以及容纳外界颗粒介质。

2.如权利要求1所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，所述凹坑的形状包括正方形、菱形、圆形、椭圆形、三角形、平行四边形。

3.如权利要求1所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，所述凹坑的深度不高于1.5mm。

4.如权利要求1所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，数个凹坑所占的织构面积与未设置凹坑部分的非织构面积比为1:2。

5.如权利要求2所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，数个凹坑呈横纵交错间隔排布，且凹坑作为单元织构的旋转角度及数个凹坑形成的整体织构的分布排列角度均与反冲盘中心轴线呈一定角度。

6.如权利要求5所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，所述凹坑为正方形时，单元织构的旋转角度及数个凹坑形成的整体织构的分布排列角度均与反冲盘中心轴线呈45°。

7.如权利要求1所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，所述反冲盘与阀杆相连接的一端设置有凹槽，其内配合有球体，所述球体与阀杆连接，所述凹槽为下部锥形且上部圆柱形并形成为一体式结构，以适当不同尺寸大小的球体。

8.如权利要求7所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，所述球体位于凹槽中的深度大于球体直径的三分之二。

9.如权利要求1所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，所述反冲盘远离阀杆的一端设置有与阀座相配合的密封块，其通过紧固件安装于阀座上，所述密封块使得阀座出口形成面密封。

10.如权利要求9所述的全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，其特征在于，所述密封块的制作材料包括聚醚醚酮、氟橡胶、peft及pctfe的任一种。

技术总结
本发明公开了一种全启式高压氢气安全阀用低摩擦力反冲盘组件，包括在反冲盘外表面设置的织构型结构，其包括反冲盘外表面向内凹陷形成的数个凹坑，数个凹坑呈设定的排列形式覆盖整个反冲盘外表面，织构型结构的设置以减小摩擦副之间的有效接触面积以及容纳外界颗粒介质。本发明解决了当前全启式氢气安全阀存在的摩擦磨损、因摩擦导致的启闭精度和灵敏度低等问题。

技术研发人员：潘灵永,陈克应,高海平
受保护的技术使用者：中国石油化工集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24