本發(fā)明屬于閥門設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高溫工況的先導(dǎo)式安全閥。

背景技術(shù)：

先導(dǎo)式安全閥是安全閥中很重要的一類產(chǎn)品，由一個(gè)主閥和導(dǎo)閥組成，依靠導(dǎo)閥排放介質(zhì)來(lái)驅(qū)動(dòng)或控制主閥開(kāi)啟。相較彈簧直接載荷式安全閥，先導(dǎo)式安全閥的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定、允許工作壓力接近整定壓力、動(dòng)作性能和開(kāi)啟高度均不受背壓的影響、較小超壓即能迅速全啟。

常規(guī)先導(dǎo)式安全閥中主閥和導(dǎo)閥的密封結(jié)構(gòu)主要采用橡膠o型圈或氟塑料等非金屬材料，由于非金屬材料耐高溫性能有限，極大的限制了先導(dǎo)式安全閥在高溫工況下的使用。

近年來(lái)，過(guò)程工藝對(duì)高溫工況安全閥的需求量逐漸增多，該工況要求安全閥能在過(guò)熱蒸汽、過(guò)熱水或氣液混合等介質(zhì)作用下，性能滿足asme鍋爐及壓力容器規(guī)范i卷的要求，即閥門超壓低、啟閉壓差小、密封性能好。彈簧直接載荷式安全閥和普通先導(dǎo)式安全閥均無(wú)法滿足上述要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于高溫工況的先導(dǎo)式安全閥，能滿足高溫工況下對(duì)先導(dǎo)式安全閥的密封性能要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種先導(dǎo)式安全閥，用于高溫工況下，其特征在于：包括主閥、導(dǎo)閥和換熱裝置；

所述的主閥包括主閥閥體、調(diào)整環(huán)、杓形管、主閥閥座、主閥閥瓣、反沖盤、主閥導(dǎo)套i、主閥導(dǎo)套ii、主閥活塞和蓋板；

所述的主閥閥體為空腔結(jié)構(gòu)，主閥閥座的一端設(shè)于主閥閥體的內(nèi)部，另一端穿出主閥閥體的底部通過(guò)螺紋與主閥閥體固定連接；

調(diào)整環(huán)設(shè)于主閥閥座下方，杓形管設(shè)于調(diào)整環(huán)上；

反沖盤設(shè)于主閥閥座的上方，位于主閥閥體的內(nèi)部；

主閥閥瓣通過(guò)螺紋設(shè)于反沖盤上，主閥閥瓣在反沖盤上有擺動(dòng)，并與主閥閥座密封面接觸；

所述的主閥閥座密封面采用金屬硬密封結(jié)構(gòu)；

主閥導(dǎo)套i設(shè)于反沖盤的外側(cè)，與主閥閥體固定連接；

主閥導(dǎo)套ii設(shè)于主閥導(dǎo)套i的上方；

主閥活塞設(shè)于主閥導(dǎo)套ii的內(nèi)部，蓋板設(shè)于主閥導(dǎo)套ii的外部，蓋板與主閥閥體通過(guò)螺栓連接；

主閥導(dǎo)套ii、主閥活塞和蓋板共同組成主閥氣室；

所述的導(dǎo)閥包括導(dǎo)閥閥體、導(dǎo)閥閥蓋、導(dǎo)閥彈簧i、反饋活塞、導(dǎo)閥彈簧ii、導(dǎo)閥活塞、入口閥座、襯套、導(dǎo)閥閥軸、出口密封塊、出口閥座和螺塞；

所述的導(dǎo)閥閥蓋設(shè)于導(dǎo)閥閥體的上方，導(dǎo)閥閥蓋與導(dǎo)閥閥體之間形成空腔；

所述的導(dǎo)閥彈簧i設(shè)于導(dǎo)閥閥蓋內(nèi)，導(dǎo)閥彈簧i的一端與導(dǎo)閥閥蓋連接，另一端與反饋活塞連接，導(dǎo)閥彈簧i的彈簧力作用在反饋活塞上；

在反饋活塞上設(shè)有彈簧蓄能密封圈，防止介質(zhì)泄漏到導(dǎo)閥閥蓋內(nèi)；

反饋活塞通過(guò)螺紋與導(dǎo)閥活塞的上端連接，導(dǎo)閥活塞的下端通過(guò)螺紋與入口閥座連接，入口閥座與導(dǎo)閥閥軸通過(guò)螺紋連接；

反饋活塞與導(dǎo)閥閥軸的運(yùn)動(dòng)行程隨導(dǎo)閥的入口壓力變化而變化；

所述的導(dǎo)閥閥軸設(shè)于導(dǎo)閥閥體內(nèi)部，導(dǎo)閥閥軸的上端與導(dǎo)閥彈簧ii連接；

在導(dǎo)閥閥軸的下端設(shè)有環(huán)形密封槽，出口密封塊設(shè)于環(huán)形密封槽中；

所述的出口密封塊為環(huán)形，出口密封塊的頂側(cè)密封面與環(huán)形密封槽的槽底面相接，底側(cè)密封面凸出導(dǎo)閥閥軸的下端面；

所述的出口閥座與導(dǎo)閥閥軸采用螺紋連接，出口閥座與出口密封塊的底側(cè)密封面接觸，防止出口密封塊掉落；

導(dǎo)閥彈簧ii設(shè)于導(dǎo)閥閥軸上，導(dǎo)閥彈簧ii的彈簧力作用在導(dǎo)閥閥軸和導(dǎo)閥活塞上；

襯套設(shè)于導(dǎo)閥閥軸的外側(cè)且與導(dǎo)閥閥體通過(guò)螺紋連接；

在襯套上設(shè)有彈簧蓄能密封圈，防止介質(zhì)通過(guò)導(dǎo)閥閥軸與襯套之間的間隙泄漏；

螺塞設(shè)于導(dǎo)閥閥體的底部，對(duì)導(dǎo)閥閥體起密封作用；

在換熱裝置里儲(chǔ)存換熱液體，當(dāng)高溫介質(zhì)進(jìn)入換熱裝置后與換熱液體直接接觸進(jìn)行換熱，降低進(jìn)入導(dǎo)閥的介質(zhì)溫度；

所述的導(dǎo)閥通過(guò)壓力管分別與換熱裝置的一端、主閥氣室和主閥的閥體空腔相連，換熱裝置的另一端通過(guò)壓力管與主閥上的杓形管相連。

所述的入口閥座與導(dǎo)閥閥軸共同組成入口密封；

所述的入口密封采用金屬硬密封，當(dāng)介質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)閥時(shí)，能夠防止介質(zhì)通過(guò)導(dǎo)閥進(jìn)入主閥氣室。

所述的出口密封塊與出口閥座共同組成出口密封；

所述的出口密封采用非金屬軟密封，當(dāng)主閥氣室中有介質(zhì)時(shí)，能夠防止主閥氣室內(nèi)介質(zhì)進(jìn)到導(dǎo)閥出口。

當(dāng)系統(tǒng)壓力低于閥的整定壓力時(shí)，導(dǎo)閥的出口密封關(guān)閉，入口密封開(kāi)啟，系統(tǒng)壓力由主閥經(jīng)過(guò)換熱裝置進(jìn)入導(dǎo)閥，再?gòu)膶?dǎo)閥進(jìn)入主閥氣室作用在主閥閥瓣上，使主閥保持關(guān)閉。

當(dāng)系統(tǒng)壓力逐漸增加接近整定壓力時(shí)，反饋活塞向上運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)導(dǎo)閥活塞與入口閥座一起向上運(yùn)動(dòng)，使得入口密封關(guān)閉，若系統(tǒng)壓力再增加，導(dǎo)閥閥軸向上運(yùn)動(dòng)，使得導(dǎo)閥出口密封開(kāi)啟，泄放部分主閥氣室壓力。

隨著系統(tǒng)壓力逐漸超過(guò)整定壓力，反饋活塞及導(dǎo)閥閥軸隨之向上運(yùn)動(dòng)，主閥氣室壓力不斷降低，主閥閥瓣的受力情況不斷進(jìn)行修正，達(dá)到受力平衡時(shí)便移動(dòng)到相應(yīng)高度，這種方式使得主閥的性能可以通過(guò)導(dǎo)閥精確控制，達(dá)到超壓低，啟閉壓差小的要求；

當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到排放壓力時(shí)，主閥閥瓣達(dá)到全開(kāi)高，實(shí)現(xiàn)全排量。

當(dāng)系統(tǒng)壓力開(kāi)始下降，導(dǎo)閥閥軸向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)閥出口密封關(guān)閉，反饋活塞位置下降，入口閥座位置隨之下降，入口密封開(kāi)啟，系統(tǒng)壓力重新進(jìn)入主閥氣室，主閥關(guān)閉；

當(dāng)系統(tǒng)壓力降至回座壓力時(shí)，主閥回座。

閥門關(guān)閉時(shí)主閥閥瓣可自動(dòng)校正，確保閥門的密封性能，同時(shí)解決了主閥在高溫下的密封問(wèn)題。

所述的彈簧蓄能密封圈由聚合材料密封殼和不銹鋼金屬?gòu)椈山M成，通過(guò)彈簧受壓，形成向外的張力，促使密封殼緊貼密封溝槽，形成密封；

彈簧蓄能密封圈可用于400℃的高溫工況，解決了主閥和導(dǎo)閥上動(dòng)密封的高溫問(wèn)題。

所述的換熱液體為水。

本發(fā)明的顯著效果在于：

(1)本發(fā)明使用了彈簧蓄能密封圈代替現(xiàn)有技術(shù)的橡膠o型圈，彈簧蓄能密封圈耐磨損、自潤(rùn)滑能力好、耐高溫，根據(jù)所選材料，可用于400℃左右的高溫工況，解決了主閥和導(dǎo)閥上動(dòng)密封的高溫問(wèn)題。

(2)本發(fā)明的主閥密封面采用金屬硬密封結(jié)構(gòu)，主閥閥瓣裝在反沖盤上并有微量擺動(dòng)，閥門關(guān)閉時(shí)主閥閥瓣可自動(dòng)校正，提高閥門的密封性能，同時(shí)解決了主閥高溫下的密封問(wèn)題。

(3)本發(fā)明的換熱裝置有效地降低了進(jìn)入導(dǎo)閥的介質(zhì)溫度，使導(dǎo)閥內(nèi)的零件不受高溫影響，大大的延長(zhǎng)了導(dǎo)閥內(nèi)非金屬材料的使用壽命。

(4)本發(fā)明在導(dǎo)閥內(nèi)設(shè)計(jì)入口密封結(jié)構(gòu)，防止介質(zhì)通過(guò)導(dǎo)閥進(jìn)入主閥氣室；在導(dǎo)閥內(nèi)設(shè)計(jì)出口密封結(jié)構(gòu)，防止主閥氣室內(nèi)介質(zhì)進(jìn)到導(dǎo)閥出口。

(5)本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使反饋活塞與導(dǎo)閥閥軸的運(yùn)動(dòng)行程隨入口壓力的變化而變化，導(dǎo)閥的入口和出口密封交替開(kāi)啟與關(guān)閉，控制主閥氣室壓力隨之變化，進(jìn)而精確地控制主閥的動(dòng)作性能。

(6)在常溫和高溫工況下，本發(fā)明的主閥及導(dǎo)閥密封性能良好，動(dòng)作性能優(yōu)良，各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足asme鍋爐及壓力容器規(guī)范第i卷的要求。

附圖說(shuō)明

圖1為高溫先導(dǎo)式安全閥結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為高溫先導(dǎo)式安全閥的導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.主閥；2.導(dǎo)閥；3.換熱裝置；4.主閥閥體；5.調(diào)整環(huán)；6.杓形管；7.主閥閥座；8.主閥閥瓣；9.反沖盤；10.主閥導(dǎo)套i；11.主閥導(dǎo)套ii；12.主閥活塞；13.蓋板；14.導(dǎo)閥閥體；15.導(dǎo)閥閥蓋；16.導(dǎo)閥彈簧i；17.反饋活塞；18.導(dǎo)閥彈簧ii；19.導(dǎo)閥活塞；20.入口閥座；21.襯套；22.導(dǎo)閥閥軸；23.出口密封塊；24.出口閥座；25.螺塞。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1-2所示的一種用于高溫工況的先導(dǎo)式安全閥，包括主閥1、導(dǎo)閥2和換熱裝置3。

所述的主閥1包括主閥閥體4、調(diào)整環(huán)5、杓形管6、主閥閥座7、主閥閥瓣8、反沖盤9、主閥導(dǎo)套i10、主閥導(dǎo)套ii11、主閥活塞12和蓋板13。

所述的主閥閥體4為空腔結(jié)構(gòu)，主閥閥座7的一端設(shè)于主閥閥體4的內(nèi)部，另一端穿出主閥閥體4的底部通過(guò)螺紋與主閥閥體4固定連接。

所述的調(diào)整環(huán)5設(shè)于主閥閥座7的下方，杓形管6設(shè)于調(diào)整環(huán)5上。

所述的反沖盤9設(shè)于主閥閥座7的上方，位于主閥閥體4的內(nèi)部。主閥閥瓣8通過(guò)螺紋設(shè)于反沖盤9上，保證主閥閥瓣8在反沖盤9上有擺動(dòng)，并與主閥閥座7密封面接觸，主閥閥座7密封面采用金屬硬密封結(jié)構(gòu)。閥門關(guān)閉時(shí)主閥閥瓣8可自動(dòng)校正，確保閥門的密封性能，同時(shí)解決了主閥1在高溫下的密封問(wèn)題。

主閥導(dǎo)套i10設(shè)于反沖盤9的外側(cè)，與主閥閥體4固定連接。主閥導(dǎo)套ii11設(shè)于主閥導(dǎo)套i10的上方。主閥活塞12設(shè)于主閥導(dǎo)套ii11的內(nèi)部。蓋板13設(shè)于主閥導(dǎo)套ii11的外部，蓋板13與主閥閥體4通過(guò)螺栓連接。主閥導(dǎo)套ii11、主閥活塞12和蓋板13共同組成主閥氣室。

所述的導(dǎo)閥2包括導(dǎo)閥閥體14、導(dǎo)閥閥蓋15、導(dǎo)閥彈簧i16、反饋活塞17、導(dǎo)閥彈簧ii18、導(dǎo)閥活塞19、入口閥座20、襯套21、導(dǎo)閥閥軸22、出口密封塊23、出口閥座24和螺塞25。

所述的導(dǎo)閥閥蓋15設(shè)于導(dǎo)閥閥體14的上方，導(dǎo)閥閥蓋15與導(dǎo)閥閥體14之間形成空腔。所述的導(dǎo)閥彈簧i16設(shè)于導(dǎo)閥閥蓋15內(nèi)，導(dǎo)閥彈簧i16的一端通過(guò)彈簧座與導(dǎo)閥閥蓋15連接，另一端通過(guò)彈簧座與反饋活塞17連接，導(dǎo)閥彈簧i16的彈簧力作用在反饋活塞17上。在反饋活塞17上設(shè)有彈簧蓄能密封圈，防止介質(zhì)泄漏到導(dǎo)閥閥蓋15內(nèi)。

反饋活塞17通過(guò)螺紋與導(dǎo)閥活塞19的上端連接，導(dǎo)閥活塞19的下端通過(guò)螺紋與入口閥座20連接。入口閥座20與導(dǎo)閥閥軸22通過(guò)螺紋連接，入口閥座20與導(dǎo)閥閥軸22共同組成入口密封。所述的入口密封采用金屬硬密封，當(dāng)介質(zhì)進(jìn)入導(dǎo)閥2時(shí)，能夠防止介質(zhì)通過(guò)導(dǎo)閥2進(jìn)入主閥氣室。

所述的導(dǎo)閥閥軸22設(shè)于導(dǎo)閥閥體14內(nèi)部，導(dǎo)閥閥軸22的上端與導(dǎo)閥彈簧ii18連接，在導(dǎo)閥閥軸22的下端設(shè)有環(huán)形密封槽，出口密封塊23設(shè)于環(huán)形密封槽中。

所述的出口密封塊23為環(huán)形，出口密封塊23的頂側(cè)密封面與環(huán)形密封槽的槽底面相接，底側(cè)密封面凸出導(dǎo)閥閥軸22的下端面。

所述的出口閥座24與導(dǎo)閥閥軸22采用螺紋連接，通過(guò)控制螺紋旋入長(zhǎng)度，使得出口閥座24與出口密封塊23的底側(cè)密封面接觸，防止出口密封塊23掉落。出口密封塊23與出口閥座24共同組成出口密封，所述的出口密封采用非金屬軟密封，當(dāng)主閥氣室中有介質(zhì)時(shí)，能夠防止主閥氣室內(nèi)介質(zhì)進(jìn)到導(dǎo)閥出口。

所述的導(dǎo)閥彈簧ii18設(shè)于導(dǎo)閥閥軸22上，導(dǎo)閥彈簧ii18的彈簧力作用在導(dǎo)閥閥軸22和導(dǎo)閥活塞19上。

所述的襯套21設(shè)于導(dǎo)閥閥軸22的外側(cè)且與導(dǎo)閥閥體14通過(guò)螺紋連接，在襯套21上設(shè)有彈簧蓄能密封圈，防止介質(zhì)通過(guò)導(dǎo)閥閥軸22與襯套21之間的間隙泄漏。

所述的螺塞25設(shè)于導(dǎo)閥閥體14的底部，對(duì)導(dǎo)閥閥體14起密封作用。

所述的彈簧蓄能密封圈由聚合材料密封殼和不銹鋼金屬?gòu)椈山M成，通過(guò)彈簧受壓，形成向外的張力，促使密封殼緊貼密封溝槽，形成密封。彈簧蓄能密封圈耐磨損、自潤(rùn)滑能力好、耐高溫，根據(jù)所選材料，可用于400℃的高溫工況，解決了主閥1和導(dǎo)閥2上動(dòng)密封的高溫問(wèn)題。

在所述的換熱裝置3中儲(chǔ)存少量水，當(dāng)高溫介質(zhì)進(jìn)入換熱裝置3后與水直接接觸進(jìn)行換熱，有效降低了進(jìn)入導(dǎo)閥2的介質(zhì)溫度，使導(dǎo)閥2內(nèi)的零件不受高溫影響，延長(zhǎng)導(dǎo)閥2內(nèi)非金屬材料的使用壽命。

所述的導(dǎo)閥2通過(guò)壓力管分別與換熱裝置3的一端、主閥氣室和主閥閥體4的空腔相連，換熱裝置3的另一端通過(guò)壓力管與主閥1上的杓形管6相連。

當(dāng)系統(tǒng)壓力低于閥的整定壓力時(shí)，導(dǎo)閥2的出口密封關(guān)閉，入口密封開(kāi)啟，系統(tǒng)壓力由主閥1經(jīng)過(guò)換熱裝置3進(jìn)入導(dǎo)閥2，再?gòu)膶?dǎo)閥2進(jìn)入主閥氣室作用在主閥閥瓣8上，使主閥1保持關(guān)閉。

當(dāng)系統(tǒng)壓力逐漸增加接近整定壓力時(shí)，反饋活塞17向上運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)導(dǎo)閥活塞19與入口閥座20一起向上運(yùn)動(dòng)，使得入口密封關(guān)閉，若系統(tǒng)壓力再增加，導(dǎo)閥閥軸22向上運(yùn)動(dòng)，使得導(dǎo)閥2出口密封開(kāi)啟，泄放部分主閥氣室壓力。隨著系統(tǒng)壓力逐漸超過(guò)整定壓力，反饋活塞17及導(dǎo)閥閥軸22隨之向上運(yùn)動(dòng)，主閥氣室壓力不斷降低，主閥閥瓣8的受力情況不斷進(jìn)行修正，達(dá)到受力平衡時(shí)便可移動(dòng)到相應(yīng)高度，這種方式使得主閥1的性能可以通過(guò)導(dǎo)閥2精確控制，達(dá)到超壓低，啟閉壓差小的要求。當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到排放壓力時(shí)，主閥閥瓣8達(dá)到全開(kāi)高，實(shí)現(xiàn)全排量。

當(dāng)系統(tǒng)壓力開(kāi)始下降，導(dǎo)閥閥軸22向下運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)閥2出口密封關(guān)閉，反饋活塞17位置下降，入口閥座20位置隨之下降，入口密封開(kāi)啟，系統(tǒng)壓力重新進(jìn)入主閥氣室，促使主閥1關(guān)閉。當(dāng)系統(tǒng)壓力降至回座壓力時(shí)，主閥1回座關(guān)閉。

本發(fā)明使反饋活塞17與導(dǎo)閥閥軸22的運(yùn)動(dòng)行程隨導(dǎo)閥2的入口壓力變化而變化，導(dǎo)閥2的入口密封和出口密封交替開(kāi)啟與關(guān)閉，控制主閥氣室壓力隨之變化，進(jìn)而精確地控制主閥1的動(dòng)作性能。

通過(guò)上述方式，本發(fā)明成功解決了常規(guī)先導(dǎo)閥內(nèi)使用o型圈或塑料密封無(wú)法在高溫工況使用的問(wèn)題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)閥2對(duì)主閥1動(dòng)作的精確控制，性能滿足asme鍋爐及壓力容器規(guī)范第i卷的要求。