一種泄壓保護裝置制造方法
【專利摘要】一種泄壓保護裝置，包括堵頭、剪切件、O形圈。泄壓保護裝置裝在高溫高壓容器上，高溫高壓容器用于存放高溫高壓氣體。O形圈裝在剪切件的環(huán)形槽上，并與剪切件一同裝在容器上，以密封容器內(nèi)的高溫高壓氣體；堵頭連接在容器上并壓緊剪切件的支耳；堵頭上設(shè)有若干泄壓孔，用于泄放高壓氣體。當(dāng)容器內(nèi)的氣體壓力達到預(yù)定值時，支耳從堵頭的腔口銳邊處斷裂，斷裂的支耳被堵頭壓緊固定，剪切件其余部分在氣體作用下運動至堵頭內(nèi)腔底部止動，露出泄壓孔，氣體通過泄壓孔排放到容器外，實現(xiàn)氣體泄放功能，本泄壓保護裝置可用于超高溫、超高壓環(huán)境，其泄壓精度可以控制在±10％以內(nèi)。
【專利說明】—種泄壓保護裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于超高溫、超高壓氣體做功領(lǐng)域，如火藥燃氣作動筒、高壓輸送管道等，主要針對航天、航空、船舶、兵器等領(lǐng)域的火藥燃氣泄放，具體地，涉及一種泄壓保護裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在很多火藥超高壓做功環(huán)境中，均是通過系統(tǒng)內(nèi)部火藥燃燒持續(xù)補氣，彌補做功過程帶來的壓力下降，使壓力維持在一個相對穩(wěn)定的區(qū)間，保持其做功的能力。一旦做功過程因意外卡滯等因素受阻時，火藥不會停止燃燒，即補氣不會因做功過程受阻而停止，該情況將造成系統(tǒng)內(nèi)壓迅速升高，帶來筒體爆裂隱患，上述情況在火工作動裝置和很多超高壓使用環(huán)境中均普遍存在，為提高系統(tǒng)的安全裕度，有必要使用泄壓閥結(jié)構(gòu)。
[0003]常規(guī)泄壓閥門通常在(15?35) °C的環(huán)境下使用，耐受壓力的上限一般不超過30MPa，一般使用球-錐配合結(jié)構(gòu)實現(xiàn)密封，具備反復(fù)開啟和關(guān)閉的能力或其他反饋輸出功能，尺寸一般較大。限制常規(guī)泄壓閥門在超高壓氣體做功領(lǐng)域使用的原因有以下三點:1)超高壓裝置相對尺寸較小，而常規(guī)閥門尺寸較大，配套不協(xié)調(diào)；2)常規(guī)閥門僅能在常溫條件下使用，高溫條件下工作性能不穩(wěn)定，泄壓散差過大，可靠性較低；3)常規(guī)閥門的使用壓力上限一般不超過30MPa，無法滿足高壓裝置的壓力泄放要求。
[0004]為此，有必要提供一種改進的泄壓閥結(jié)構(gòu)，用于高溫、高壓環(huán)境，提高裝置的使用安全性。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種泄壓保護裝置。本實用新型的泄壓保護裝置可用于超高溫、超高壓環(huán)境；被密封氣體的瞬間高溫可達到2000°C，在50MPa至300MPa的范圍內(nèi)，其泄壓精度可以控制在±10%以內(nèi)；體積小、重量輕，且結(jié)構(gòu)簡單，泄壓一致性好。
[0006]本實用新型采用的解決方案包括:
[0007]—種泄壓保護裝置，用于對高溫高壓容器進行泄壓保護，所述高溫高壓容器的外壁上具有連通至高溫高壓容器內(nèi)腔的臺階式安裝孔，所述泄壓保護裝置裝配在所述臺階式安裝孔中，所述臺階式安裝孔包括小孔部和螺紋孔部；所述泄壓保護裝置包括:堵頭、剪切件以及O形密封圈，并且所述剪切件包括圓柱形剪切本體部和支耳，并且所述支耳自所述剪切本體部的外壁沿所述剪切本體部的徑向向外延伸而形成；所述剪切本體部的壁上設(shè)有環(huán)形溝槽，所述環(huán)形溝槽位于所述剪切本體部的端部與所述支耳之間，并且所述O形密封圈安裝在所述環(huán)形溝槽中；所述堵頭的本體為具有內(nèi)腔的圓筒形結(jié)構(gòu)，所述堵頭具有開口端和封閉端，所述開口端連通至內(nèi)腔；所述堵頭的壁上設(shè)置有多個泄壓孔；所述堵頭的外壁上還具有螺紋段，所述螺紋段與所述高溫高壓容器的臺階式安裝孔的螺紋段配合，并且所述螺紋段的位置比所述多個泄壓孔的位置更靠近于所述堵頭的開口端；所述堵頭的內(nèi)腔直徑大于所述剪切件的剪切本體部直徑；并且所述多個泄壓孔距離所述內(nèi)腔腔底的距離大于所述剪切件的高度；并且當(dāng)安裝到位時，所述剪切件裝配在所述臺階式安裝孔的小孔部，所述堵頭螺接在所述臺階式安裝孔的螺紋孔部；所述堵頭的開口端的端面抵壓在所述剪切件的支耳上；所述多個泄壓孔露出于所述高溫高壓容器的外壁；并且所述支耳的尺寸設(shè)置滿足以下條件:當(dāng)所述高溫高壓容器內(nèi)的高溫高壓氣體的壓力達到設(shè)計要求值時，所述支耳在氣體的壓力作用下斷裂，脫離所述剪切件的剪切本體部，使得所述剪切本體部能夠在氣體的壓力作用下運動至所述堵頭的內(nèi)腔腔底。
[0008]進一步地，所述剪切件的材料為硬鋁材料。
[0009]進一步地，所述支耳包括自所述剪切本體部的外壁沿所述剪切本體部的徑向向外延伸的兩段弧形耳塊，并且兩段弧形耳塊對稱地分布在剪切本體部的兩側(cè)；所述剪切件還包括圓柱形剪切套裝部，所述剪切套裝部與所述剪切本體部分別位于所述支耳的兩側(cè)；并且所述剪切套裝部的直徑大于所述剪切本體部的直徑；并且當(dāng)安裝到位時，所述剪切套裝部伸入所述堵頭的內(nèi)腔中。
[0010]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于:
[0011](I)本實用新型提供的泄壓保護裝置可用于超高壓環(huán)境，峰值使用壓力可超過300MPa，遠遠大于常規(guī)閥門的使用環(huán)境，填補了超高溫、超高壓氣體做功領(lǐng)域的空白；
[0012](2)本實用新型提供的泄壓保護裝置可用于超高溫環(huán)境，使用環(huán)境的瞬加高溫可達2000°C，遠遠高于常規(guī)閥門的使用條件，填補了超高溫、超高壓氣體做功領(lǐng)域的空白；
[0013](3)本實用新型提供的泄壓保護裝置采取了一系列措施，泄壓一致性良好，在50MPa至300MPa的范圍內(nèi)，其泄壓精度可以控制在±10%以內(nèi)。
[0014](4)本實用新型提供的泄壓保護裝置結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，應(yīng)用范圍廣闊。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1示出了根據(jù)本實用新型的泄壓保護裝置的結(jié)構(gòu)；
[0016]圖2a為本實用新型的剪切件的俯視圖，圖2b為圖2a中的剪切件的軸向剖視圖；
[0017]圖3a為本實用新型的堵頭的軸向剖視圖，圖3b為本實用新型的堵頭沿圖3a中的F向的剖視圖。

【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合附圖和具體實施例對根據(jù)本實用新型的泄壓保護裝置做進一步纖細的說明。
[0019]如圖1所示，本實用新型提供的泄壓保護裝置用于對高溫高壓容器進行泄壓保護。高溫高壓容器的外壁上具有連通至高溫高壓容器內(nèi)腔的臺階式安裝孔，本實用新型的泄壓保護裝置裝配在其臺階式安裝孔中。本實用新型提供的泄壓保護裝置包括堵頭2、剪切件3、以及O形圈4。
[0020]如圖1所示，筒體I為高溫高壓容器外壁的一部分,用于承放高溫高壓氣體6。
[0021]O形圈4安裝在剪切件3的環(huán)形溝槽上，然后與剪切件3 —同裝入筒體I的臺階式安裝孔內(nèi)，用于密封筒體I內(nèi)的高溫高壓氣體6。堵頭2通過螺紋安裝在筒體I上并壓緊剪切件3的支耳。堵頭2中段設(shè)計有若干泄壓孔24，用于泄放高壓氣體。
[0022]如圖1所示，剪切件3的支耳被剪斷后，支耳被堵頭2壓緊不會發(fā)生移動，其余部分運動至堵頭2的腔底，無多余物飛出，可防止泄壓過程中出現(xiàn)碎片飛濺傷害。剪切件3的總高應(yīng)與堵頭2泄壓孔24的位置匹配，應(yīng)保證剪切件3受剪后運動至堵頭2腔底時，不能遮擋泄壓孔24。
[0023]結(jié)合圖2a-圖2b，本實用新型的剪切件3包括圓柱形剪切本體部31和支耳32，并且支耳32自剪切本體部31的外壁沿剪切本體部31的徑向向外延伸而形成。剪切本體部31的壁上形成有環(huán)形溝槽33，環(huán)形溝槽33位于剪切本體部31的端部與支耳32之間，并且O形密封圈4安裝在所述環(huán)形溝槽33中。如圖所示，支耳32包括自剪切本體部31的外壁沿剪切本體部31的徑向向外延伸的兩段弧形耳塊，并且兩段弧形耳塊對稱地分布在剪切本體部31的兩側(cè)。剪切件3還包括圓柱形剪切套裝部34，剪切套裝部34與剪切本體部31分別位于支耳32的兩側(cè)；并且剪切套裝部34的直徑大于剪切本體部31的直徑。當(dāng)安裝到位時，剪切套裝部34伸入堵頭2的內(nèi)腔21中。
[0024]結(jié)合圖3a-圖3b，堵頭2的本體為具有內(nèi)腔21的圓筒形結(jié)構(gòu)。堵頭具有開口端22和封閉端23。開口端22連通至其內(nèi)腔21。堵頭2的壁上設(shè)置有多個泄壓孔24。堵頭2的外壁上還具有螺紋段25，螺紋段25與高溫高壓容器的臺階式安裝孔的螺紋段配合，并且螺紋段25的位置比多個泄壓孔24的位置更靠近于堵頭2的開口端22。堵頭2的內(nèi)腔21的直徑大于剪切件3的剪切本體部31的直徑；并且多個泄壓孔24距離內(nèi)腔21腔底的距離大于所述剪切件3的高度。當(dāng)安裝到位時，剪切件3裝配在臺階式安裝孔的小孔部，堵頭2螺接在臺階式安裝孔的螺紋孔部。堵頭2的開口端的端面抵壓在所述剪切件3的支耳32上；所述多個泄壓孔24露出于所述高溫高壓容器的外壁。并且支耳32的尺寸設(shè)置滿足以下條件:當(dāng)高溫高壓容器內(nèi)的高溫高壓氣體的壓力達到設(shè)計要求值時，支耳32在氣體的壓力作用下斷裂，脫離所述剪切件3的剪切本體部31，使得剪切本體部31能夠在氣體的壓力作用下運動至堵頭2的內(nèi)腔腔底。
[0025]本實用新型的泄壓保護裝置的工作原理為:當(dāng)容器內(nèi)的高溫高壓氣體6的壓力提高到安全預(yù)定值時，剪切件3的支耳從堵頭2的孔口銳邊處斷裂，斷裂的支耳被堵頭3壓緊固定，剪切件3其余部分在高溫高壓氣體6的作用下向堵頭2的內(nèi)腔內(nèi)運動，運動至堵頭2內(nèi)腔底部止動，此時露出堵頭2的泄壓孔24，高溫高壓氣體6通過泄壓孔24排放到筒體I夕卜，實現(xiàn)高溫高壓氣體6泄放功能，防止裝置發(fā)生筒體I爆裂故障。
[0026]如圖2a和圖2b所示，剪切件3上直接接觸高溫高壓氣體6的剪切本體部31較厚，可有效削弱高溫對剪切件3力學(xué)性能的影響，有利于提高裝置的泄壓一致性。
[0027]如圖2a和圖2b所示，剪切件3的被剪切部位(即支耳2)距離高溫高壓氣體6較遠，且被O形圈4阻斷，排除了高溫高壓燒蝕沖刷的影響，有利于提高裝置的泄壓一致性；
[0028]如圖2a和圖2b所示，剪切件3的活塞式動密封結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了氣體作用力不隨剪切件3的移動而變化，作用力恒定有利于提高裝置泄壓一致性。
[0029]如圖2a和圖2b所示，剪切件3的材料為硬鋁，不容易發(fā)生彎曲和拉伸，以剪切破環(huán)形式為主，削弱了彎曲、拉伸等失效模式的影響，有利于提高裝置泄壓一致性。
[0030]如圖2a和圖2b所示，剪切件3被剪切部位應(yīng)避免加工圓角的影響，如圖中A、B兩處應(yīng)盡可能進行清根操作；若A處無法進行清根操作時，應(yīng)嚴(yán)格控制加工圓角的一致性，避免圓角影響剪切件3受剪面積；圖中的尺寸C1、C2(即弧形耳塊的寬度和厚度)均應(yīng)嚴(yán)格控制加工尺寸公差，保證批次一致性，有利于提高裝置泄壓一致性。
[0031]如圖2a和圖2b所示，剪切件3被剪切的支耳應(yīng)為對稱結(jié)構(gòu)，可防止偏轉(zhuǎn)卡滯，有利于提高裝置泄壓一致性。
[0032]如圖2a和圖2b所示，剪切件3被剪切的支耳應(yīng)窄而厚，有利于發(fā)生純剪切斷裂，有利于提高裝置泄壓一致性。
[0033]如圖2a和圖2b、圖3a和圖3b所示，剪切本體部的直徑Dl、剪切套裝部的直徑D2、以及堵頭內(nèi)腔的直徑D3三個尺寸值應(yīng)盡可能接近，并且要求Dl < D2 < D3 ;D1 <D2，可以防止剪切部位受剪后斷面不齊整而發(fā)生卡滯；D2 < D3保證剪切件3與堵頭2不發(fā)生卡滯；三個尺寸值應(yīng)盡可能接近有利于剪切件3發(fā)生純剪切變形，有利于提高產(chǎn)品泄壓一致性。
[0034]如圖3a和圖3b所示，堵頭2壓緊剪切件3支耳的部位即圖中E處保持銳邊，可以使剪切件3最大程度發(fā)生純剪切變形，有利于提高裝置泄壓一致性。由于剪切件3被剪斷后在堵頭2孔內(nèi)運動的距離較長，因此堵頭2內(nèi)孔設(shè)計為臺階結(jié)構(gòu)，即孔口尺寸小，內(nèi)部尺寸變大，使剪切件3受剪切后不容易出現(xiàn)卡滯情況，使高溫高壓氣體6排放更加通暢。剪切件密封部位直徑小于受剪切部位直徑，可以防止剪切部位受剪后斷面不齊整而發(fā)生卡滯，有利于提高產(chǎn)品泄壓一致性。
[0035]如圖3a和圖3b所示，堵頭2中段泄壓孔24的總通氣面積應(yīng)盡可能接近剪切件
(3)活塞結(jié)構(gòu)的面積，至少不能出現(xiàn)泄壓孔24過小造成高溫高壓氣體6泄放不暢情況。
[0036]在此，需要說明的是，本說明書中未詳細描述的內(nèi)容，是本領(lǐng)域技術(shù)人員通過本說明書中的描述以及現(xiàn)有技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的，因此，不做贅述。
[0037]以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非用來限制本實用新型的保護范圍。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，可以對本實用新型做出若干的修改和替換，所有這些修改和替換都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種泄壓保護裝置，用于對高溫高壓容器進行泄壓保護，所述高溫高壓容器的外壁上具有連通至高溫高壓容器內(nèi)腔的臺階式安裝孔，所述泄壓保護裝置裝配在所述臺階式安裝孔中，其特征在于，所述臺階式安裝孔包括小孔部和螺紋孔部；所述泄壓保護裝置包括:堵頭(2)、剪切件(3)、以及O形密封圈(4)，并且 所述剪切件(3)包括圓柱形剪切本體部(31)和支耳(32)，并且所述支耳(32)自所述剪切本體部(31)的外壁沿所述剪切本體部(31)的徑向向外延伸而形成；所述剪切本體部(31)的壁上設(shè)有環(huán)形溝槽(33)，所述環(huán)形溝槽(33)位于所述剪切本體部(31)的端部與所述支耳(32)之間，并且所述O形密封圈(4)安裝在所述環(huán)形溝槽(33)中； 所述堵頭(2)的本體為具有內(nèi)腔(21)的圓筒形結(jié)構(gòu)，所述堵頭具有開口端(22)和封閉端(23)，所述開口端(22)連通至內(nèi)腔(21);所述堵頭(2)的壁上設(shè)置有多個泄壓孔(24);所述堵頭(2)的外壁上還具有螺紋段(25)，所述螺紋段(25)與所述高溫高壓容器的臺階式安裝孔的螺紋段配合，并且所述螺紋段(25)的位置比所述多個泄壓孔(24)的位置更靠近于所述堵頭(2)的開口端(22)； 所述堵頭(2)的內(nèi)腔(21)的直徑大于所述剪切件(3)的剪切本體部(31)的直徑；并且所述多個泄壓孔(24)距離所述內(nèi)腔(21)腔底的距離大于所述剪切件(3)的高度；并且當(dāng)安裝到位時，所述剪切件(3)裝配在所述臺階式安裝孔的小孔部，所述堵頭(2)螺接在所述臺階式安裝孔的螺紋孔部；所述堵頭(2)的開口端的端面抵壓在所述剪切件(3)的支耳(32)上；所述多個泄壓孔(24)露出于所述高溫高壓容器的外壁；并且所述支耳(32)的尺寸設(shè)置滿足以下條件:當(dāng)所述高溫高壓容器內(nèi)的高溫高壓氣體的壓力達到設(shè)計要求值時，所述支耳(32)在氣體的壓力作用下斷裂，脫離所述剪切件(3)的剪切本體部(31)，使得所述剪切本體部(31)能夠在氣體的壓力作用下運動至所述堵頭(2)的內(nèi)腔腔底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫高壓容器的泄壓保護裝置，其特征在于，所述剪切件(3)的材料為硬鋁材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高溫高壓容器的泄壓保護裝置，其特征在于， 所述支耳(32)包括自所述剪切本體部(31)的外壁沿所述剪切本體部(31)的徑向向外延伸的兩段弧形耳塊，并且兩段弧形耳塊對稱地分布在剪切本體部(31)的兩側(cè)； 所述剪切件(3)還包括圓柱形剪切套裝部(34)，所述剪切套裝部(34)與所述剪切本體部(31)分別位于所述支耳(32)的兩側(cè)；并且所述剪切套裝部(34)的直徑大于所述剪切本體部(31)的直徑；并且 當(dāng)安裝到位時，所述剪切套裝部(34)伸入所述堵頭(2)的內(nèi)腔(21)中。
【文檔編號】F16K17/20GK204187077SQ201420546423
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】高琳琪, 梅輝, 庹昌春, 廖新華, 龍軍, 王建 申請人:中國航天科技集團公司川南機械廠