《可变喉径的安全阀.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《可变喉径的安全阀.pdf（11页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 104315211 A (43)申请公布日 2015.01.28 CN 104315211 A (21)申请号 201410523170.8 (22)申请日 2014.09.30 F16K 17/04(2006.01) (71)申请人 中国石油天然气股份有限公司 地址 100007 北京市东城区东直门北大街 9 号中国石油大厦 申请人 中国寰球工程公司 (72)发明人 文征 陈萍 万克西 胡健 李春燕 唐硕 (74)专利代理机构 北京华沛德权律师事务所 11302 代理人 刘杰 (54) 发明名称 可变喉径的安全阀 (57) 摘要 本发明公开了一种可变喉径的安全阀， 。
2、包括 ： 外壳、 主弹簧机构、 辅弹簧机构、 连接器、 主阀盘及 辅阀盘 ； 所述外壳下端套接在阀嘴上 ； 所述主弹 簧机构、 辅弹簧机构、 连接器、 主阀盘及辅阀盘设 置在所述外壳内部 ； 所述连接器上半部分为封闭 部分， 下半部分为开放部分， 所述连接器顶部与 所述主弹簧机构固定连接， 底部与所述主阀盘固 定连接 ； 所述辅弹簧机构底部与所述辅阀盘固定 连接 ； 本发明实施例提供的一种可变喉径的安全 阀， 通过在安全阀中增加了一套辅弹簧机构和辅 阀盘， 并将主阀盘机构及辅阀盘机构的起跳压力 设置成一大一小， 从而形成两个额定流量不同的 排放通道， 既可以保证安全阀的安全性， 又避免了 阀盘。
3、的震颤和频跳的问题。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104315211 A CN 104315211 A 1/2 页 2 1. 一种可变喉径的安全阀， 其特征在于， 包括 ： 外壳、 主弹簧机构、 辅弹簧机构、 连接器、 主阀盘及辅阀盘 ； 所述外壳下端套接在阀嘴上 ； 所述主弹簧机构、 辅弹簧机构、 连接器、 主阀盘及辅阀盘设置在所述外壳内部 ； 所述连接器上半部分为封闭部分， 下半部分为开放部分， 所述连接器顶部与所述主弹 。
4、簧机构固定连接， 底部与所述主阀盘固定连接 ； 所述辅弹簧机构底部与所述辅阀盘固定连接 ； 在正常工况下， 所述辅阀盘与主阀盘严密组合在一起， 盖在阀嘴的顶端， 阻止工艺介质 泄漏， 当安全阀入口压力等于所述辅阀盘的起跳压力时， 所述辅弹簧机构受到挤压带动所 述辅阀盘提升， 所述辅阀盘被打开进行工艺介质排放， 当安全阀入口压力等于所述主阀盘 起跳压力时， 所述主弹簧机构受到挤压带动所述主阀盘提升， 所述主阀盘打开进行工艺介 质排放。 2. 如权利要求 1 所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于， 所述外壳包括 ： 阀帽、 阀罩及阀体 ； 所述阀帽下端与所述阀罩上端固定连接 ； 所述阀体上端与所述。
5、阀罩下端固定连接， 下端套接在所述阀嘴上， 所述阀罩一侧设有 放空孔。 3. 如权利要求 2 所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于， 所述辅弹簧机构包括 ： 辅弹簧、 辅轴及辅弹簧板 ； 所述辅弹簧设置在所述连接器的封闭部分内， 上端与所述连接器顶部内壁固定连接， 下端与所述辅弹簧板固定连接 ； 所述辅弹簧板下端与所述辅轴固定连接 ； 所述辅轴底部与所述辅阀盘固定连接 ； 在正常工况下， 所述辅阀盘与主阀盘严密组合在一起， 盖在阀嘴的顶端， 阻止工艺介质 泄漏， 当安全阀入口压力等于所述辅阀盘的起跳压力时， 所述辅弹簧受到挤压带动所述辅 阀盘提升， 所述辅阀盘被打开进行工艺介质排放。 4. 如。
6、权利要求 2 所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于， 所述主弹簧机构还包括 ： 主轴、 主弹簧、 主弹簧调节螺丝及主弹簧板 ； 所述主弹簧调节螺丝、 主弹簧及主弹簧板套接在所述主轴上 ； 所述主弹簧下端与连接器顶端固定连接， 上端与主弹簧板固定连接 ； 所述主弹簧调节螺丝设置在所述主弹簧板上端， 外侧与所述阀罩螺接， 用于通过调节 主弹簧的长度来改变主弹簧的设定压力， 从而改变主阀盘被打开的起跳压力 ； 当安全阀入口压力等于所述主阀盘的起跳压力时， 所述主弹簧受到挤压带动所述主阀 盘提升， 所述主阀盘打开进行工艺介质排放。 5. 如权利要求 2 所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于， 还包括 。
7、： 主定位器， 所述主定位器设置在所述连接器外围， 通过所述阀罩和阀体进行固定， 保证 所述连接器在上下运动时保持垂直。 6. 如权利要求 3 所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于， 还包括 ： 辅定位器， 所述辅定位器设置在所述辅轴外围， 且与所述连接器内部固定连接， 保证所 权 利 要 求 书 CN 104315211 A 2 2/2 页 3 述辅轴在上下运动时保持垂直。 7. 如权利要求 4 所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于， 还包括 ： 主定位块， 所述主定位块设置在所述连接器上， 且位于所述主定位器下端， 所述主定位 块用于在所述主阀盘提升的过程中与所述主定位器配合对所述主阀盘的。
8、提升高度进行定 位。 8. 如权利要求 5 所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于， 还包括 ： 辅定位块， 所述辅定位块设置在所述辅轴上， 且位于所述辅定位器下端， 所述辅定位块 用于在所述辅阀盘提升的过程中与所述辅定位器配合对所述辅阀盘的提升高度进行定位。 9. 如权利要求 1-8 任一项所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于， 还包括 ： 调节环及调节环调节螺丝， 所述调节环套接在所述阀嘴外围， 通过调节所述调节环调 节螺丝改变调节环的位置， 辅助所述主阀盘打开。 10. 如权利要求 9 所述的可变喉径的安全阀， 其特征在于 ： 所述辅阀盘为倒立的圆形锥台结构。 权 利 要 求 书 CN 1。
9、04315211 A 3 1/5 页 4 可变喉径的安全阀 技术领域 0001 本发明涉及阀门生产技术领域， 特别涉及一种可变喉径的安全阀。 背景技术 0002 根据 API526 标准， 安全阀喉径每一级额定排放量不同， 特别是大尺寸喉径， 相邻 级的排放量相差很大。 但选择安全阀喉径的原则是选取喉径值是要比计算喉径值大的那一 级， 很多时候计算喉径只比本级大一点。 例如 ： 计算喉径为3.61in2， 喉径M为3.60in2， 喉径 N 为 4.34in2。此种情况下只能选择喉径 N。这种情况下， 在排放过程中， 会有过量工艺介质 排放， 同时安全阀会频跳或震颤， 造成安全阀的不稳定性， 。
10、且反复频跳或震颤会影响安全阀 的特性， 缩短安全阀使用寿命。 发明内容 0003 本发明所要解决的技术问题是提供一种稳定性高， 使用寿命长的可变喉径的安全 阀。 0004 为解决上述技术问题， 本发明提供了一种可变喉径的安全阀， 包括 : 外壳、 主弹簧 机构、 辅弹簧机构、 连接器、 主阀盘及辅阀盘 ； 0005 所述外壳下端套接在阀嘴上 ； 0006 所述主弹簧机构、 辅弹簧机构、 连接器、 主阀盘及辅阀盘设置在所述外壳内部 ； 0007 所述主弹簧机构通过所述主弹簧与所述连接器顶部固定连接 ； 0008 所述连接器上半部分为封闭部分， 下半部分为开放部分， 所述连接器顶部与所述 主弹簧机。
11、构固定连接， 底部与所述主阀盘固定连接 ； 0009 所述辅弹簧机构底部与所述辅阀盘固定连接 ； 0010 在正常工况下， 所述辅阀盘机构与主阀盘严密组合在一起， 盖在阀嘴的顶端， 阻止 工艺介质泄漏， 当安全阀入口压力等于所述辅阀盘的起跳压力时， 所述辅弹簧机构受到挤 压带动所述辅阀盘机构提升， 所述辅阀盘被打开进行工艺介质排放， 当安全阀入口压力等 于所述主阀盘起跳压力时， 所述主弹簧机构受到挤压带动所述主阀盘提升， 所述主阀盘打 开进行工艺介质排放。 0011 进一步地， 所述外壳包括 ： 0012 阀帽、 阀罩及阀体 ； 0013 所述阀帽下端与所述阀罩上端固定连接 ； 0014 所述。
12、阀体上端与所述阀罩下端固定连接， 下端套接在所述阀嘴上， 所述阀罩一侧 设有放空孔。 0015 进一步地， 所述辅弹簧机构包括 ： 0016 辅弹簧、 辅轴及辅弹簧板 ； 0017 所述辅弹簧设置在所述连接器的封闭部分内， 上端与所述连接器顶部内壁固定连 接， 下端与所述辅弹簧板固定连接 ； 说 明 书 CN 104315211 A 4 2/5 页 5 0018 所述辅弹簧板下端与所述辅轴固定连接 ； 0019 所述辅轴底部与所述辅阀盘固定连接 ； 0020 在正常工况下， 所述辅阀盘与主阀盘严密组合在一起， 盖在阀嘴的顶端， 阻止工艺 介质泄漏， 当安全阀入口压力等于所述辅阀盘的起跳压力时，。
13、 所述辅弹簧受到挤压带动所 述辅阀盘提升， 所述辅阀盘被打开进行工艺介质排放。 0021 进一步地， 所述主弹簧机构还包括 ： 0022 主轴、 主弹簧、 主弹簧调节螺丝及主弹簧板 ； 0023 所述主弹簧调节螺丝、 主弹簧及主弹簧板套接在所述主轴上 ； 0024 所述主弹簧下端与连接器顶端固定连接， 上端与主弹簧板固定连接 ； 0025 所述主弹簧调节螺丝设置在所述主弹簧板上端， 外侧与所述阀罩螺接， 用于通过 调节主弹簧的长度来改变主弹簧的设定压力， 从而改变主阀盘被打开的起跳压力 ； 0026 当安全阀入口压力等于所述主阀盘的起跳压力时， 所述主弹簧受到挤压带动所述 主阀盘提升， 所述主。
14、阀盘打开进行工艺介质排放。 0027 进一步地， 所述的可变喉径的安全阀， 还包括 ： 0028 主定位器， 所述主定位器设置在所述连接器外围， 通过所述阀罩和阀体进行固定， 保证所述连接器在上下运动时保持垂直。 0029 进一步地， 所述的可变喉径的安全阀， 还包括 ： 0030 辅定位器， 所述辅定位器设置在所述辅轴外围， 且与所述连接器内部固定连接， 保 证所述辅轴在上下运动时保持垂直。 0031 进一步地， 所述的可变喉径的安全阀， 还包括 ： 0032 主定位块， 所述主定位块设置在所述连接器上， 且位于所述主定位器下端， 所述主 定位块用于在所述主阀盘提升的过程中与所述主定位器配合。
15、对所述主阀盘的提升高度进 行定位。 0033 进一步地， 所述的可变喉径的安全阀， 还包括 ： 0034 辅定位块， 所述辅定位块设置在所述辅轴上， 且位于所述辅定位器下端， 所述辅定 位块用于在所述辅阀盘提升的过程中与所述辅定位器配合对所述辅阀盘的提升高度进行 定位。 0035 进一步地， 所述的可变喉径的安全阀， 还包括 ： 0036 调节环及调节环调节螺丝， 所述调节环套接在所述阀嘴外围， 通过调节所述调节 环调节螺丝改变调节环的位置， 辅助所述主阀盘打开。 0037 进一步地， 所述辅阀盘为倒立的圆形锥台结构。 0038 本发明实施例提供的一种可变喉径的安全阀， 通过在安全阀中增加了一。
16、套辅弹簧 机构和辅阀盘， 并将主阀盘机构及辅阀盘机构的起跳压力设置成一大一小， 从而形成两个 额定流量不同的排放通道， 既可以保证安全阀的安全性， 又避免了阀盘的震颤和频跳的问 题。 附图说明 0039 图 1 为本发明实施例 1 提供的一种可变喉径的安全阀结构示意图 ； 0040 图 2 为图 1 所示的可变喉径的安全阀在 P PSL时的工作原理图 ； 说 明 书 CN 104315211 A 5 3/5 页 6 0041 图 3 为图 1 所示的可变喉径的安全阀在 PSH P PSL时的工作原理图 ； 0042 图 4 为图 1 所示的可变喉径的安全阀在 P PSH时的工作原理图 ； 00。
17、43 图 5 为实施例 3 所示的可变喉径的安全阀的结构示意图 ； 0044 其中， 1、 阀帽， 2、 主轴， 3、 主弹簧调节螺丝， 4、 阀罩， 5、 主弹簧板， 6 主弹簧， 7、 放空 孔 ( 堵死 )， 8、 连接器， 9、 辅弹簧， 10、 辅弹簧板， 11、 辅定位器， 12、 阀体， 13、 主定位器， 14、 辅 轴， 15、 主定位块， 16、 辅阀盘， 17、 主阀盘， 18、 调节环， 19、 调节环调节螺丝， 20、 阀嘴， 21、 辅 定位块 ； 0045 P 为安全阀入口压力， PSL为安全阀辅阀盘的起跳压力， PSH为安全阀主阀盘的起跳 压力， PSL PSH。
18、。 具体实施方式 0046 下面通过几个具体实施例对本发明进行进一步说明。 0047 实施例 1 ： 0048 参见图 1， 本发明实施例提供的可变喉径的安全阀， 包括 ： 外壳、 主弹簧机构、 辅弹 簧机构、 连接器 8、 主阀盘 17、 辅阀盘 16、 调节环 18 及调节环调节螺丝 19， 外壳下端套接在 阀嘴 20 上 ； 主弹簧机构、 辅弹簧机构、 连接器 8、 主阀盘 17 及辅阀盘 16 设置在外壳内部 ； 连 接器 8 上半部分为封闭部分， 下半部分为开放部分， 连接器 8 顶部与主弹簧机构固定连接， 底部与主阀盘 17 固定连接 ； 为了加强主阀盘 17 与辅阀盘 16 之间。
19、的密封性， 尽可能的减小 辅阀盘16的起跳时间， 辅阀盘16设置呈倒立的圆形锥台结构， 辅弹簧机构底部与辅阀盘16 固定连接 ； 调节环 18 套接在阀嘴 20 外围， 通过调节调节环调节螺丝 19 改变调节环 18 的位 置， 辅助主阀盘 17 打开。 0049 在正常工况下， 辅阀盘 16 与主阀盘 17 严密组合在一起， 盖在阀嘴 20 的顶端， 阻止 工艺介质泄漏， 当安全阀入口压力等于辅阀盘 16 的起跳压力时， 辅弹簧机构受到挤压带动 辅阀盘 16 提升， 辅阀盘 16 被打开进行工艺介质排放， 当安全阀入口压力等于主阀盘 17 起 跳压力时， 主弹簧机构受到挤压带动主阀盘 17 。
20、提升， 主阀盘 17 打开进行工艺介质排放。 0050 其中， 外壳包括 ： 阀帽 1、 阀罩 4 及阀体 12 ； 阀帽 1 下端与阀罩 4 上端固定连接 ； 阀 体12上端与阀罩4下端固定连接， 下端套接在阀嘴20上， 阀罩4一侧设有放空孔7， 当安全 阀检修时， 先将安全阀上下游的切断阀关闭， 打开放空孔 7， 使安全阀内的工艺介质放空， 再 将安全阀从管道系统上取下。 0051 辅弹簧机构包括 ： 辅弹簧9、 辅轴14及辅弹簧板10 ； 辅弹簧9设置在连接器8的封 闭部分内， 上端与连接器 8 顶部内壁固定连接， 下端与辅弹簧板 10 固定连接 ； 辅弹簧板 10 下端与辅轴 14 固。
21、定连接 ； 辅轴 14 底部与辅阀盘 16 固定连接 ； 在正常工况下， 辅阀盘 16 与 主阀盘 17 严密组合在一起， 盖在阀嘴 20 的顶端， 阻止工艺介质泄漏， 当安全阀入口压力等 于辅阀盘 16 的起跳压力时， 辅弹簧 9 受到挤压带动辅阀盘 16 提升， 辅阀盘 16 被打开进行 工艺介质排放。 0052 主弹簧机构还包括 ： 主轴 2、 主弹簧 6、 主弹簧调节螺丝 3 及主弹簧板 5 ； 主弹簧调 节螺丝3、 主弹簧6及主弹簧板5套接在主轴2上 ； 主弹簧6下端与连接器8顶端固定连接， 上端与主弹簧板 5 固定连接 ； 主弹簧调节螺丝 3 设置在主弹簧板 5 上端， 外侧与阀罩。
22、 4 螺 接， 用于通过调节主弹簧 6 的长度来改变主弹簧 6 的设定压力， 从而改变主阀盘 17 被打开 说 明 书 CN 104315211 A 6 4/5 页 7 的起跳压力 ； 当安全阀入口压力等于主阀盘 17 的起跳压力时， 主弹簧 6 受到挤压带动主阀 盘 17 提升， 主阀盘 17 打开进行工艺介质排放。 0053 本发明实施例提供的一种可变喉径安全阀的工作原理如下 ： 0054 因为主弹簧6与辅弹簧9为两根粗细不同的弹簧， 可分别为主阀盘17及辅阀盘16 设置不同的起跳压力， 且辅阀盘 16 的起跳压力 PSL小于主阀盘 17 起跳压力 PSH。 0055 P 为安全阀入口压力。
23、， PSL为安全阀辅阀盘 16 起跳压力， PSH为安全阀主阀盘 17 起 跳压力， PSL PSH。 0056 参见图 2， 当安全阀入口压力 P 小于 PSL时， 辅弹簧 9 通过辅轴 14 传递给辅阀盘 16 的力 Ff大于 P 作用在辅阀盘 16 底面的力， 主弹簧 6 通过连接器 8 传递给主阀盘 17 的力 Fz 大于 P 作用于主阀盘 17 底面的力， 这使安全阀主辅盘紧密结合成一个整体， 严密地盖在阀 嘴 20 上， 阻止泄漏和排放。 0057 参见图 3， 当安全阀入口压力 P 大于等于 PSL而小于 PSH时， 由于辅弹簧 9 通过辅轴 14 传递给辅阀盘 16 的力 Ff。
24、小于 P 作用在辅阀盘 16 底面的力， 辅弹簧 9 被压缩， 辅阀盘 16 随之提升， 辅阀盘16与主阀盘17分离， 并形成环形缝隙， 提供排放通道 ； 同时主弹簧6通过 连接器 8 传递给主阀盘 17 的力 Fz大于 P 作用于主阀盘 17 底面的力， 故辅阀盘 16 开启开始 排放， 而主阀盘 17 依然关闭。辅阀盘 16 提升高度由 P 作用在辅阀盘 16 底面的力与辅弹簧 9 的弹性力决定， 当两者相等时辅阀盘 16 升至最高， 此时安全阀的泄放量由主阀盘 17 底面 上的排放通道孔径决定。 0058 参见图 4， 当辅阀盘 16 打开后， 而 P 继续上升， 达到 PSH时， 即 。
25、P PSH时， 主弹簧 6 通过连接器 8 传递给主阀盘 17 的力 Fz小于 P 作用于主阀盘 17 底面的力， 主弹簧 6 被压缩， 主阀盘 17 随之开启。主阀盘 17 提升高度由 P 作用在主阀盘 17 底面的力与主弹簧 6 的弹 性力决定， 当两者相等时主阀盘17升至最高， 此时安全阀的泄放量由安全阀阀嘴20排放能 力决定。 0059 P 下降时， 当达到 PSH时首先关闭主阀盘 17 ； 当 P 继续下降时， 达到 PSL时， 关闭辅 阀盘 16， 此过程为安全阀打开的反过程。 0060 实施例 2 ： 0061 本实施例与实施例 1 的不同之处在于， 本实施例提供的可变喉径的安全。
26、阀还包 括 ： 主定位器13及主定位块15， 主定位器13设置在连接器8外围， 通过阀罩4和阀体12进 行固定， 保证连接器 8 在上下运动时保持垂直。主定位块 15 设置在连接器 8 上， 且位于主 定位器 13 下端， 主定位块 15 用于在主阀盘 17 提升的过程中与主定位器 13 配合对主阀盘 17 的提升高度进行定位。当辅阀盘 16 打开后， 而 P 继续上升， 达到 PSH时， 即 P PSH时， 主 弹簧 6 通过连接器 8 传递给主阀盘 17 的力 Fz小于 P 作用于主阀盘 17 底面的力， 主弹簧 6 被压缩， 主阀盘 17 随之开启。主阀盘 17 的最大提升高度由主定位器。
27、 13 和主定位块 15 的 相对位置决定， 此时安全阀的泄放量由安全阀阀嘴 20 排放能力决定。其他地方与实施例 1 完全一致。 0062 实施例 3 ： 0063 如图5所示， 本实施例与实施例2的不同之处在于， 本实施例提供的可变喉径的安 全阀还包括 ： 辅定位器 11 及辅定位块 21， 辅定位器 11 设置在辅轴 14 外围， 且与连接器 8 内部固定连接， 保证辅轴 14 在上下运动时保持垂直。辅定位块 21 设置在辅轴 14 上， 且位 说 明 书 CN 104315211 A 7 5/5 页 8 于辅定位器 11 下端， 辅定位块 21 用于在辅阀盘 16 提升的过程中与辅定位。
28、器 11 配合对辅 阀盘 16 的提升高度进行定位。当辅阀盘 16 开启时， 辅阀盘 16 的最大提升高度由辅定位器 11 和辅定位块 21 的相对位置决定， 此时安全阀的泄放量由主阀盘 17 底面上的排放通道孔 径决定。其他地方与实施例 2 完全一致。 0064 本发明实施例提供的一种可变喉径的安全阀， 在安全阀中增加了一套辅弹簧机构 和辅阀盘 16， 从而可以形成两个不同的起跳压力， 同时形成两个额定流量不同的排放通道， 有益效果如下 ： 0065 1、 在安全阀设计计算过程中， 往往存在多个泄放工况， 泄放量差别也很大， 在这种 情况下， 如果仅仅使用一个以最大泄放量为基础设计的排放通道。
29、将引起阀盘频跳或震颤使 安全阀损坏的情况。本发明通过设计主阀盘 17 及辅阀盘 16 两种泄放方式的组合来实现可 以适当选出两种控制工况设计安全阀所需的主、 辅泄放面积 ： ， 将所有工况按泄放量分成 两组， 通过采用主阀盘 17 结构设计， 用最大泄放量为基础设计主排放通道 ； 通过采用辅阀 盘 16 结构设计， 用另一选定的泄放量为基础设计辅排放通道， 从而避免了上述阀盘频跳或 震颤使安全阀损坏的情况， 加强了安全阀的稳定性能， 保障了安全阀的特性。 0066 2、 在只存在一种泄放工况下， 主阀盘 17 控制的大尺寸喉径按 API 标准选择设计， 辅阀盘 16 控制的小尺寸喉径按实际需要。
30、设计， 这样既可以保证安全性， 又避免了震颤和频 跳的问题。 0067 最后所应说明的是， 以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制， 尽管参照实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精神和范围， 其均应涵盖 在本发明的权利要求范围当中。 说 明 书 CN 104315211 A 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 104315211 A 9 2/3 页 10 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104315211 A 10 3/3 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 104315211 A 11 。