CN111981168A - 一种先导式安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先导式安全阀，涉及天然气采集输管线用安全保护设备技术领域。本发明的先导式安全阀，包括导阀和主阀,导阀包括导阀阀座、导阀阀瓣、导阀阀杆、下阀体、上阀体和导阀盖；主阀包括主阀阀体、主阀阀座、主阀阀芯、主阀阀套和主阀阀盖；阀座密封O形圈设置在导阀阀座端面，在导阀阀座端面上开设环形燕尾槽，阀座密封O形圈固定在环形燕尾槽内，导阀阀瓣上设置凸台，关闭时，导阀阀瓣底部的凸台进入环形燕尾槽，轴向压缩阀座密封O形圈变形，导阀关闭。本发明的先导式安全阀，密封性能良好，故障率低，可以将先导式安全阀设定压力值提高到32MPa，且具有高精度排放，回座压差小，突开作用明显的特性。

Description

一种先导式安全阀

技术领域

本发明涉及天然气采集输管线用安全保护设备技术领域，更具体地说涉及一种先导式安全阀。

背景技术

先导式安全阀是天然气采集输管线主要的安全保护设备，其作用是当管线压力异常达到安全阀设定值时，自动开启泄放管道内超压气体，避免管道压力持续升高导致管道爆裂等安全事故。

目前，使用现场的先导式安全阀的导阀阀瓣密封方式一般分为两种，O形圈径向密封和阀瓣硫化橡胶端面密封两种形式，而根据现场长期使用，这两种密封方式均存在缺陷，而导致阀门可靠性降低，维修率升高。

O形圈径向密封是将O形圈镶嵌在导阀阀座内孔，阀瓣设计有凸台，关闭时导入阀座内孔并挤压O形圈变形，实现密封。问题就在于，阀瓣凸台在挤压密封圈过程中会剪切密封圈，且关闭时速度很快，O形圈很容易被剪切破坏而导致密封不严，故障率较高。

阀瓣硫化橡胶端面密封是将橡胶高温液化后注入阀瓣内孔成型，阀座上设计凸台，采用阀座凸台压缩橡胶密封。这种密封形式在现场使用中存在以下缺陷：

（1）为了避免橡胶被过度压缩而导致失效和裂开，在阀座凸台上设计了限位，固定了橡胶的压缩量。而硫化橡胶的回弹性较差，压缩一段时间后，硫化橡胶上将出现压缩凹痕且无法完全回弹，这导致了实际压缩量减小，而导致了密封力不够，在不到安全阀实际压力设定值的情况下，导阀阀瓣开始漏气，从而使主阀上腔泄压，安全阀误动作，故障率较高；

（2）阀瓣硫化橡胶弹性较差，经过实践，即使采用最好的硫化工艺，其使用压力也只能达到15MPa，无法满足更高压输气和储气的安全保护要求。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种先导式安全阀，本发明的发明目的在于解决目前先导式安全阀维护率高、故障率高、密封不严等问题。本发明的先导式安全阀，将导阀的O形圈设置在导阀阀座端面，在导阀阀座端面上开设环形燕尾槽，O形圈固定在燕尾槽内，导阀阀瓣上设置凸台，关闭时，阀瓣凸台进入燕尾槽压缩O形圈变形，导阀关闭。本发明的先导式安全阀，密封性能良好，故障率低，可以将先导式安全阀设定压力值提高到32MPa，且具有高精度排放，回座压差小，突开作用明显的特性。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种先导式安全阀，包括导阀和主阀，其特征在于：所述导阀包括导阀阀座、导阀阀瓣、导阀阀杆、下阀体、上阀体和导阀盖，导阀阀座安装在下阀体内，下阀体与上阀体之间形成密闭的阀笼腔，导阀阀瓣、连接导阀阀瓣的导阀阀杆置于阀笼腔内，且导阀阀杆上端伸出上阀体与导阀盖内的导阀弹簧连接；所述主阀包括主阀阀体、主阀阀座、主阀阀芯、主阀阀套和主阀阀盖，主阀阀座设置在阀体内，主阀阀套同样设置在阀体内且设置在主阀阀座上，主阀阀芯滑动设置在主阀阀套内，主阀阀芯下端与主阀阀座配合形成密封副，主阀阀芯上端与主阀弹簧连接，主阀阀盖与主阀阀体固定连接将主阀阀套固定在主阀阀体内；主阀弹簧置于主阀阀盖与主阀阀芯之间；所述导阀阀座的端面设置有阀座密封O形圈，在导阀阀座端面上开设一环形燕尾槽，阀座密封O形圈固定在环形燕尾槽内；环形燕尾槽的内径大于阀座密封O形圈内径，阀座密封O形圈紧绷在环形燕尾槽内，且被环形燕尾槽固定；所述导阀阀瓣底部与环形燕尾槽对应位置设置有环形凸台，导阀阀瓣关闭时，导阀阀瓣底部的凸台进入燕尾槽轴向压缩阀座密封O形圈变形，导阀关闭；所述燕尾槽底部槽宽大于槽口宽度；且底部槽宽大于阀座密封O形圈截面直径，槽口宽度小于阀座密封O形圈截面直径。它是这样工作的：先导式安全阀主要由导阀和主阀构成，导阀为先导式安全阀控制机构，其性能和可靠性直接决定先导式安全阀的精度和使用寿命。导阀一端由引气管连接主阀进口端，另一端由引气管连接主阀上腔。当被保护管线压力达到安全阀导阀弹簧设定值，弹簧被压缩，导阀阀瓣开启，因导阀进气端阻尼孔面积远小于导阀与主阀上腔连接引气孔面积，主阀上腔泄压，主阀阀瓣在进口压力推动下，快速开启，主阀排放泄放被保护管线压力。被保护管线压力降到导阀弹簧设定值之下，导阀阀瓣关闭，主阀上腔进气并达到进口压力，在主阀弹簧复位压力下主阀关闭。

它的结构特点是：O形圈设置在阀座端面，固定在燕尾槽内，阀瓣上设置凸台，关闭时，阀瓣凸台进入燕尾槽压缩O形圈变形，导阀关闭。燕尾槽内径大于O形圈内径，O形圈紧绷在燕尾槽内，且被燕尾槽固定，避免气流冲击脱落。阀瓣关闭时，轴向压缩O形圈变形，不会对O形圈造成剪切破坏，经现场长期使用，安全可靠。解决了导阀关闭密封件易损坏，现场维护率高的问题。

为了更好地实现本发明的技术方案，它还具有如下的技术特征：

导阀阀座密封O形圈为维氏硬度90度的AED抗内爆O形圈。在32MPa的工作压力下具有优异的密封性能，同时在导阀阀瓣瞬间打开排放时，能避免O形圈从内部撕裂，将目前先导式安全阀使用压力提高到32MPa，同时具有优异的使用寿命。

导阀阀杆上设置有活塞，活塞置于阀笼腔内，且在阀笼腔内随着导阀阀杆移动；活塞与下阀体之间用O形圈密封。

所述活塞面积大于阀瓣面积，活塞上设计排气阻尼孔。

导阀阀瓣、活塞和导阀阀杆为一整体。活塞面积大于阀瓣面积，活塞与阀体之间用O形圈密封，活塞上设计排气阻尼孔。导阀排放时，由阀瓣排出的气体，经活塞排气阻尼孔排出。此时，在活塞上下腔之间存在压力差，在活塞面积放大作用下，导阀阀瓣打开瞬间，气体会推动活塞带动阀瓣瞬间达到全开，有利于主阀上腔气体快速泄放，从而使超压主阀既能迅速全开，达到安全阀超压即排，避免被保护管道压力持续升高造成安全隐患。

所述导阀阀座通过阀座连接件固定安装在下阀体内，阀座连接件内侧与阀座端部外侧形成所述燕尾槽。方便阀座固定安装，且方便加工。

所述主阀的进口压力通过进气管连接至导阀上，主阀上腔通过引气管与导阀连通；所述导阀阀座下方设置有进气管压力接口，导阀阀座内设置有主阀上腔引气通道，进气管压力接口的进气通道与阀座内的主阀上腔引气通道通过阀座上的进气阻尼孔导通；且所述进气阻尼孔面积小于主阀上腔引气通道面积。设置进气阻尼孔和排气阻尼孔，且将进气阻尼孔的面积设计为远远小于主阀上腔引气通道面积，进气阻尼孔和排气阻尼孔配合，确保主阀泄压稳定，回座压力小，突开作用明显。

所述阀笼腔连通开设在下阀体上的泄放口。

先导式安全阀工作原理：先导式安全阀主要由导阀和主阀构成，导阀为先导式安全阀控制机构，其性能和可靠性直接决定先导式安全阀的精度和使用寿命。导阀一端由引气管连接主阀进口端，另一端由引气管连接主阀上腔。当被保护管线压力达到安全阀导阀弹簧设定值，弹簧被压缩，导阀阀瓣开启，因导阀进气端阻尼孔面积远小于导阀与主阀上腔连接引气孔面积，主阀上腔泄压，主阀阀瓣在进口压力推动下，快速开启，主阀排放泄放被保护管线压力。被保护管线压力降到导阀弹簧设定值之下，导阀阀瓣关闭，主阀上腔进气并达到进口压力，在主阀弹簧复位压力下主阀关闭。

与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：

1、本发明重点解决目前先导式安全阀维护率高的问题，并采用合理结构，将先导式安全阀设定压力值提高到32MPa，且具有高精度排放、回座压差小，突开作用明显的特性。

2、O形圈设置在阀座端面，固定在燕尾槽内，阀瓣上设置凸台，关闭时，阀瓣凸台进入燕尾槽压缩O形圈变形，导阀关闭。燕尾槽内径大于O形圈内径，O形圈紧绷在燕尾槽内，且被燕尾槽固定，避免气流冲击脱落。阀瓣关闭时，轴向压缩O形圈变形，不会对O形圈造成剪切破坏，经现场长期使用，安全可靠。解决了导阀关闭密封件易损坏，现场维护率高的问题。

3、导阀阀座密封O形圈为维氏硬度90度的AED抗内爆O形圈，在32MPa的工作压力下具有优异的密封性能，同时在导阀阀瓣瞬间打开排放时，能避免O形圈从内部撕裂，将目前先导式安全阀使用压力提高到32MPa，同时具有优异的使用寿命。

4、导阀阀瓣、活塞、阀杆为一整体，活塞面积大于阀瓣面积，活塞与阀体之间用O形圈密封，活塞上设计排气阻尼孔。导阀排放时，由阀瓣排出的气体，经活塞排气阻尼孔排出。此时，在活塞上下腔之间存在压力差，在活塞面积放大作用下，导阀阀瓣打开瞬间，气体会推动活塞带动阀瓣瞬间达到全开，有利于主阀上腔气体快速泄放，从而使超压主阀既能迅速全开，达到安全阀超压即排，避免被保护管道压力持续升高造成安全隐患。

5、阀座通过阀座连接件固定安装在下阀体内，阀座连接件内侧与阀座端部外侧形成所述燕尾槽，方便阀座固定安装，且方便加工。

6、设置进气阻尼孔和排气阻尼孔，且将进气阻尼孔的面积设计为远远小于主阀上腔引气通道面积，进气阻尼孔和排气阻尼孔配合，确保主阀泄压稳定，回座压力小，突开作用明显。

附图说明

图1为本发明先导式安全阀的剖视结构示意图；

图2为本发明先导式安全阀的导阀的剖视结构示意图；

图3为本发明先导式安全阀导阀中阀座与阀瓣的结构示意图；

附图标记：1、导阀，2、导阀阀座，3、导阀阀瓣，4、阀座密封O形圈，5、环形燕尾槽，6、凸台，7、下阀体，8、上阀体，9、导阀盖，10、阀笼腔，11、导阀阀杆，12、导阀弹簧，13、活塞，14、阀座连接件，15、进气管压力接口，16、主阀上腔，17、进气通道，18、进气阻尼孔，19、泄放口，20、主阀上腔引气通道，21、主阀，22、排气阻尼孔，23、进气管，24、引气管，25、主阀阀体，26、主阀阀座，27、主阀阀芯，28、主阀阀套，29、主阀阀盖，30、主阀弹簧。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明的技术方案作出进一步详细地阐述。

参照说明书附图1，本发明涉及的先导式安全阀，包括导阀1和主阀21，导阀1为先导式安全阀控制机构，其性能和可靠性直接决定先导式安全阀的精度和使用寿命。导阀1一端由进气管23连接主阀21进口端，另一端由引气管24连接主阀上腔16。当被保护管线压力达到安全阀导阀弹簧12设定值，弹簧被压缩，导阀阀瓣3开启，因导阀1进气端阻尼孔面积远小于导阀1与主阀上腔16连接引气孔面积，主阀上腔16泄压，主阀阀瓣3在进口压力推动下，快速开启，主阀排放泄放被保护管线压力。被保护管线压力降到导阀弹簧12设定值之下，导阀阀瓣3关闭，主阀上腔16进气并达到进口压力，在主阀弹簧30复位压力下主阀关闭。

如图1所示，所述导阀1包括导阀阀座2、导阀阀瓣3、导阀阀杆11、下阀体7、上阀体8和导阀盖9，导阀阀座2安装在下阀体7内，下阀体7与上阀体8之间形成密闭的阀笼腔10，导阀阀瓣3、连接导阀阀瓣3的导阀阀杆11置于阀笼腔10内，且导阀阀杆11上端伸出上阀体8与导阀盖9内的导阀弹簧12连接；所述主阀21包括主阀阀体25、主阀阀座26、主阀阀芯27、主阀阀套28和主阀阀盖29，主阀阀座26设置在主阀阀体25内，主阀阀套28同样设置在主阀阀体25内且设置在主阀阀座26上，主阀阀芯27滑动设置在主阀阀套28内，主阀阀芯27下端与主阀阀座26配合形成密封副，主阀阀芯27上端与主阀弹簧30连接，主阀阀盖29与主阀阀体25固定连接将主阀阀套28固定在主阀阀体25内；主阀弹簧30置于主阀阀盖29与主阀阀芯27之间。

如图3所示，所述导阀包括导阀阀座2和导阀阀瓣3，将阀座密封O形圈4设置在导阀阀座2端面，在导阀阀座2端面上开形成一环形燕尾槽5，阀座密封O形圈4固定在环形燕尾槽5内；环形燕尾槽5的内径大于阀座密封O形圈4内径，阀座密封O形圈4紧绷在环形燕尾槽5内，且被环形燕尾槽5固定；所述导阀阀瓣3底部与环形燕尾槽5对应位置设置有环形凸台6，导阀阀瓣3关闭时，导阀阀瓣3底部的凸台6进入环形燕尾槽5轴向压缩阀座密封O形圈4变形，导阀1关闭；所述环形燕尾槽5底部槽宽大于槽口宽度；且底部槽宽大于阀座密封O形圈4截面直径，槽口宽度小于阀座密封O形圈4截面直径。O形圈设置在导阀阀座2端面，固定在环形燕尾槽5内，导阀阀瓣3上设置凸台6，关闭时，导阀阀瓣3凸台6进入环形燕尾槽5压缩O形圈变形，导阀1关闭。环形燕尾槽5内径大于O形圈内径，O形圈紧绷在环形燕尾槽5内，且被环形燕尾槽5固定，避免气流冲击脱落。导阀阀瓣3关闭时，轴向压缩O形圈变形，不会对O形圈造成剪切破坏，经现场长期使用，安全可靠。解决了导阀1关闭密封件易损坏，现场维护率高的问题。

导阀1的阀座密封O形圈4为维氏硬度90度的AED抗内爆O形圈，在32MPa的工作压力下具有优异的密封性能，同时在导阀阀瓣3瞬间打开排放时，能避免O形圈从内部撕裂，将目前先导式安全阀使用压力提高到32MPa，同时具有优异的使用寿命。

如图2所示，导阀还包括下阀体7、上阀体8和导阀盖9，导阀阀座2安装在下阀体7内，下阀体7与上阀体8之间形成密闭的阀笼腔10，导阀阀瓣3、连接导阀阀瓣3的导阀阀杆11置于阀笼腔10内，且导阀阀杆11上端伸出上阀体8与导阀盖9内的导阀弹簧12连接。导阀阀杆11上设置有活塞13，活塞13置于阀笼腔10内，且在阀笼腔10内随着导阀阀杆11移动；活塞13与下阀体7之间用O形圈密封。所述活塞13面积大于阀瓣3面积，活塞13上设计排气阻尼孔22。导阀阀瓣3、活塞13和导阀阀杆11为一整体。活塞13面积大于导阀阀瓣3面积，活塞13与下阀体之间用O形圈密封，活塞13上设计排气阻尼孔22。导阀1排放时，由导阀阀瓣3排出的气体，经活塞13排气阻尼孔22排出。此时，在活塞13上下腔之间存在压力差，在活塞13面积放大作用下，导阀阀瓣3打开瞬间，气体会推动活塞13带动导阀阀瓣3瞬间达到全开，有利于主阀上腔16气体快速泄放，从而使超压主阀既能迅速全开，达到安全阀超压即排，避免被保护管道压力持续升高造成安全隐患。

所述导阀阀座2通过阀座连接件14固定安装在下阀体7内，阀座连接件14内侧与阀座2端部外侧形成所述环形燕尾槽5。方便导阀阀座2固定安装，且方便加工。所述导阀阀座2下方设置有进气管压力接口15，阀座2内设置有主阀上腔引气通道20，进气管压力接口15的进气通道17与阀座2内的主阀上腔引气通道20通过阀座2上的进气阻尼孔18导通；且所述进气阻尼孔18面积小于主阀上腔引气通道20面积，确保主阀泄压稳定，回座压力小，突开作用明显。所述阀笼腔10连通开设在下阀体7上的泄放口19。

Claims (8)

1.一种先导式安全阀，包括导阀（1）和主阀（21），其特征在于：所述导阀（1）包括导阀阀座（2）、导阀阀瓣（3）、导阀阀杆（11）、下阀体（7）、上阀体（8）和导阀盖（9），导阀阀座（2）安装在下阀体（7）内，下阀体（7）与上阀体（8）之间形成密闭的阀笼腔（10），导阀阀瓣（3）、连接导阀阀瓣（3）的导阀阀杆（11）置于阀笼腔（10）内，且导阀阀杆（11）上端伸出上阀体（8）与导阀盖（9）内的导阀弹簧（12）连接；所述主阀（21）包括主阀阀体（25）、主阀阀座（26）、主阀阀芯（27）、主阀阀套（28）和主阀阀盖（29），主阀阀座（26）设置在主阀阀体（25）内，主阀阀套（28）同样设置在主阀阀体（25）内且设置在主阀阀座（26）上，主阀阀芯（27）滑动设置在主阀阀套（28）内，主阀阀芯（27）下端与主阀阀座（26）配合形成密封副，主阀阀芯（27）上端与主阀弹簧（30）连接，主阀阀盖（29）与主阀阀体（25）固定连接将主阀阀套（28）固定在主阀阀体（25）内；主阀弹簧（30）置于主阀阀盖（29）与主阀阀芯（27）之间；所述导阀阀座（2）的端面设置有阀座密封O形圈（4），在导阀阀座（2）端面上开设一环形燕尾槽（5），阀座密封O形圈（4）固定在环形燕尾槽（5）内；环形燕尾槽（5）的内径大于阀座密封O形圈（4）内径，阀座密封O形圈（4）紧绷在环形燕尾槽（5）内，且被环形燕尾槽（5）固定；所述导阀阀瓣（3）底部与环形燕尾槽（5）对应位置设置有环形凸台（6），导阀阀瓣（3）关闭时，导阀阀瓣（3）底部的凸台）（6）进入环形燕尾槽（5），轴向压缩阀座密封O形圈（4）变形，导阀关闭；所述环形燕尾槽（5）底部槽宽大于槽口宽度；且底部槽宽大于阀座密封O形圈（4）截面直径，槽口宽度小于阀座密封O形圈（4）截面直径。

2.如权利要求1所述的一种先导式安全阀，其特征在于：导阀（1）的阀座密封O形圈（4）为维氏硬度90度的AED抗内爆O形圈。

3.如权利要求1所述的一种先导式安全阀，其特征在于：导阀阀杆（11）上设置有活塞（13），活塞（13）置于阀笼腔（10）内，且在阀笼腔（10）内随着导阀阀杆（11）移动；活塞（13）与下阀体（7）之间用O形圈密封。

4.如权利要求3所述的一种先导式安全阀，其特征在于：所述活塞（13）面积大于导阀阀瓣（3）面积，活塞（13）上设计排气阻尼孔（22）。

5.如权利要求3或4所述的一种先导式安全阀，其特征在于：导阀阀瓣（3）、活塞（13）和导阀阀杆（11）为一整体。

6.如权利要求1所述的一种先导式安全阀，其特征在于：所述导阀阀座（2）通过阀座连接件（14）固定安装在下阀体（7）内，阀座连接件（14）内侧与阀座（2）端部外侧形成所述环形燕尾槽（5）。

7.如权利要求1所述的一种先导式安全阀，其特征在于：所述导阀阀座（2）下方设置有进气管压力接口（15），导阀阀座（2）内设置有主阀上腔引气通道（20），进气管压力接口（15）的进气通道（17）与导阀阀座（2）内的主阀上腔引气通道（20）通过导阀阀座（2）上的进气阻尼孔（18）导通；且所述进气阻尼孔（18）面积小于主阀上腔引气通道（20）面积。

8.如权利要求1所述的一种先导式安全阀，其特征在于：所述阀笼腔（10）连通开设在下阀体（7）上的泄放口（19）。

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