專利名稱：安全溢流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于釋放多余壓力的閥，更具體地說，是涉及一種安全溢流閥，它能在壓力稍微超過溢流閥設(shè)定壓力時達到最大開度，并在壓力稍低于設(shè)定壓力時完全地閉合。
安全溢流閥在商業(yè)上和居住環(huán)境中有各種應(yīng)用。為了確保安全，美國機械工程師學(xué)會(ASME)已經(jīng)制定了一個廣泛分類的溢流閥使用的最低要求規(guī)程。因為在動力鍋爐中有故障的溢流閥能導(dǎo)致嚴重的損害，所以ASME規(guī)程的第一部分是最嚴格的，它要求一個用于動力鍋爐的安全溢流閥，1)在不低于該閥設(shè)定壓力96%的閉合壓力時關(guān)閉;2)在不高于設(shè)定壓力103%的壓力時達到最大額定開度。相反，對于一個不加熱的壓力容器，ASME規(guī)程的第八部分要求一個溢流閥有不低于設(shè)定壓力93%的閉合壓力，和在不超過設(shè)定壓力10%的壓力時達到最大額定開度。
最好是當(dāng)系統(tǒng)壓力超過壓力的予先調(diào)定點時閥應(yīng)該開啟，并迅速達到一個完全打開或“最大開度”位置，而不致出現(xiàn)過量的超壓，并且一旦閥排出了足以使系統(tǒng)壓力回到低于設(shè)定壓力的多余的容量時，閥將閉合，該閥能夠快速關(guān)閉或“排氣”，以防止系統(tǒng)中的流體有過多的損失。
已經(jīng)進行過一些嘗試，以提供一種能滿足ASME規(guī)程第一部分所要求的標準的溢流閥。Sfewart et al的美國專利NO.4，130，130公開了一安全溢流閥，它包括一個噴咀環(huán)，和一個形成于閥端殼部向內(nèi)彎曲的表面，形成了環(huán)狀的第二節(jié)流口，這個節(jié)流口太大以致不能對流體提供任何節(jié)流作用，所以不能增加閥的提升力，和使其達到完全的開啟和流動。
Scallan的美國專利NO.4，708，164提出了閥的“振動”問題。Scallan的專利公開了一種安全溢流閥，具有一個調(diào)整環(huán)和一個有向下突出的園周突緣的閥支座，環(huán)包括一個軸向伸出的環(huán)狀部分，該部分向閥支座延伸，形成一個節(jié)流口，以控制閥的閉合或“排氣”，環(huán)的外園周面與突緣形成一個第二節(jié)流口，以協(xié)助閥提升至一個完全開啟的位置，雖然該發(fā)明對閥的開啟和閉合提供了穩(wěn)定性，但該閥的閉合不能滿足ASME規(guī)程第一部分規(guī)定的用于動力鍋爐的最低要求的標準。
本發(fā)明的一個目的是使安全溢流閥在壓力稍微超過設(shè)定壓力的值時能完全地和快速地開啟，并使閥在壓力稍低于設(shè)定壓力值時能完全地和快速地閉合。
本發(fā)明的一個特征是包括一個位于閥座上的調(diào)整環(huán)，它與閥支架元件相配合，而形成一對節(jié)流口，以協(xié)助安全溢流閥的快速開啟和快速閉合。
本發(fā)明的另一特征是包括一個園盤支架，有一個園周由傾斜表面限定的徑向腔，和一個帶有朝內(nèi)的傾斜端的向下延伸的突緣，能使園盤快速閉合而靠在閥座上。
根據(jù)本發(fā)明的安全溢流閥包括一個閥體，它具有一個流體入口，流體出口和環(huán)繞入口的閥座，閥體中裝有一個可向著和背離閥座運動的園盤元件，和一個園盤支架，支架上有一個用于園盤的內(nèi)腔，一個與該內(nèi)腔徑向相鄰的第一腔室，和一個向下伸出的環(huán)形突緣，它具有朝向內(nèi)的傾斜端面，用于形成一個第二腔室和園盤支架內(nèi)的環(huán)形表面，一個環(huán)形件可移動地裝在閥座上，并與園盤支架相鄰，環(huán)形件具有一個軸向突出的環(huán)形部分，該部分朝向園盤支架延伸形成一個徑向節(jié)流口，還有一外園周表面，它與突緣的傾斜端部形成一個周邊的節(jié)流口，一個可調(diào)的彈簧組件對園盤施加偏壓，使其與閥座成為密封接合，并使園盤支架與環(huán)形件相配合，根據(jù)本發(fā)明的一個重要的方面，第一腔室的斜面和延伸突緣的傾斜端部使安全溢流閥中的壓力隨流體入口中壓力的減少而以一個更快的速率減少，由此，提供一個更快的閉合或一個更短的“排氣”。
本發(fā)明的其它目的，特征和優(yōu)點，通過下面對本發(fā)明的描述和權(quán)利要求將會更為清楚，根據(jù)其細節(jié)，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員能實現(xiàn)該發(fā)明，下面的描述是有關(guān)本發(fā)明的最佳實施例的。
對附圖的簡要說明，

圖1是本發(fā)明的安全溢流閥的剖面圖;
圖2是圖1中安全溢流閥一個部分的放大剖面圖;顯示了在第一工作位置的園盤支架，園盤和閥座的細節(jié)結(jié)構(gòu);
圖3是圖2的更加放大的局部視圖，顯示了閥的部件在第二工作位置;
圖4是與圖3相似的視圖，顯示了閥的部件在第三工作位置;
圖1-4示出了本發(fā)明的最佳實施例，首先參見圖1，一個安全溢流閥10包括一個中空的閥體12，它具有用于不可壓縮和可壓縮流體流的入口通道14和出口通道16。
圖3和圖4更詳細地顯示了一個閥座元件18裝在閥10的入口14中，閥座元件18有一個構(gòu)成其上端部的環(huán)形閥座20，和一組螺紋22，螺紋22位于閥座元件18上部的外面并低于閥座20，用于裝上一個帶內(nèi)螺紋的環(huán)形件24。
一個園盤支架26有一個內(nèi)腔27，一個園盤28固定在內(nèi)腔中，園盤支架26直接地位于閥座20上面。園盤28的結(jié)構(gòu)和設(shè)置應(yīng)能與環(huán)形閥座20密封地接合，其直徑最好至少等于環(huán)形閥座20的直徑，園盤支架26有一個與內(nèi)腔27相鄰的徑向腔室30，其園周由斜面32所限定，斜面32最好與入口14的軸線成45°角。另外，園盤支架26有一個向下伸出的環(huán)形突緣34，它在園盤支架26中形成一個外腔室36，該腔室36具有環(huán)形表面38，環(huán)形突緣34的自由端是一個朝內(nèi)的最好為45°角的斜面40，它非常接近于環(huán)24的園周面42。
園盤支架26通過一個閥促動桿46與一個彈簧組件44相配合。彈簧組件44在園盤支架26上施加了一個向下的力，使園盤件28偏置而與閥座20形成密封接合，而形成如圖2所示的閥10的閉合狀態(tài)，在閥10的頂部裝有一個調(diào)整機構(gòu)48，以校準由彈簧組件44施加的力，并由此規(guī)定一個安全溢流閥10的設(shè)定壓力。
可以通過在螺紋22上相對于園盤支架26旋進或旋出環(huán)形件24而調(diào)整該環(huán)。一個閉鎖件50穿過閥體12，進入形成于環(huán)24下端的嚙合槽52，以防止環(huán)24無意中的移動。
環(huán)24包括一個朝園盤支架26的斜面32軸向伸出的上端部54，該端部54可被調(diào)整到一個位置，以致當(dāng)閥10處于其圖2所示的閉合位置時，該端部54非常接近于表面32，端部54在該位置與表面32形成了一個徑向節(jié)流口56。環(huán)24還包括一個加大直徑的部分58，它形成了外園周表面42，該表面42最好有一個成園角的上邊緣60，它與支架26的突緣34形成一個周邊的節(jié)流口62，當(dāng)閥10開啟時，隨著支架26向上運動，園角邊緣60最好與突緣34的傾斜端部40相配合而改變周邊節(jié)流口62的面積。
安全溢流閥10的操作要求調(diào)整彈簧組件44，以在園盤支架26和園盤28上施加一個等于閥的設(shè)定壓力的適當(dāng)負載或偏壓力，作用在園盤28上的使閥最初開啟或“打開”所需的壓縮力是一個預(yù)先確定的值，它略低于閥的設(shè)定壓力。當(dāng)入口壓力等于設(shè)定壓力時，一些介質(zhì)流經(jīng)閥座表面20并進入徑向腔室30，由于徑向節(jié)流口56的節(jié)流，壓力聚積在腔室30中，有助于園盤件28升高離開閥座20，由于現(xiàn)在入口壓力能作用在一個更大的面積上(園盤28和腔室30的面積)，就能產(chǎn)生一個更大的力以克服彈簧44的力，通過調(diào)整環(huán)形件24，可以改變徑向節(jié)流口56的開度，于是，能控制用于克服彈簧力的聚積在徑向腔室30中的壓力，以及園盤28的位移。
隨著安全閥10開啟得更大(看圖3)，一個瞬間作用的介質(zhì)流進入外腔室36。由于形成于環(huán)形突緣34的傾斜端部40和環(huán)形件24外園周面42之間的周邊節(jié)流口62的節(jié)流，一個附加的力作用在外腔室36的表面38上，使園盤件28升起基本到達圖4所示的最大開啟位置。
在最大開啟位置，流體流是由閥座區(qū)域進行節(jié)流，而不是由徑向或周邊節(jié)流口56，62節(jié)流。
隨著入口壓力下降，園盤支架26和園盤件28在彈簧組件44的壓力作用下開始向閥座20運動。當(dāng)入口壓力達到一個稍低于設(shè)定壓力的閉合壓力時，園盤件28將坐落在閥座20上。閥的設(shè)定壓力和閉合壓力之差除以設(shè)定壓力可表示為“排氣”?！芭艢狻笔怯捎趶椈闪Σ荒芸朔饔迷趫@盤件28，徑向腔室30和外腔室36的力的總和所引起的，直至入口壓力下降低于設(shè)定壓力。
如圖3所示，當(dāng)入口壓力下降時，斜面32和環(huán)形突緣34的傾斜端部40能使壓力以一個更快的速率下降，于是使閥有一個更短的“排氣”，而降低徑向腔室30和外腔室36中的壓力，環(huán)形突緣34的傾斜端部40與邊緣60形成了一個更大的周邊節(jié)流口62，使介質(zhì)不受限制地流動，由此而減少外腔室36中的提升力。同樣地，斜面32與上端部54形成一個大的徑向節(jié)流口56，以減少在徑向腔30中的提升力，并允許介質(zhì)以比先有技術(shù)更少的限制進行流動，通過調(diào)整環(huán)形件24使其離開園盤支架26并形成一個更大的節(jié)流口，可以縮短“排氣”。
可以調(diào)整本申請的安全溢流閥10，而提供一個在較少的聚積壓力時的最大額定開度和一個更短的“排氣”，以滿足ASME規(guī)程第一部分對動力鍋爐的要求，本發(fā)明提供了一個設(shè)計，以使一個符合ASME規(guī)程第八部分的標準閥滿足該規(guī)程第一部分的更嚴格的要求。;應(yīng)該理解，在說明書和權(quán)利要求書中所使用的術(shù)語僅是為了描述，而不是進行限制，它是為了便于理解構(gòu)成本發(fā)明的元件組合體的結(jié)構(gòu)，功能和操作。另外，在前面的說明書和附圖詳細地描述了本發(fā)明的一個成功的實施例的同時，對本發(fā)明所屬領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，本發(fā)明有許多結(jié)構(gòu)上的變型，并且在應(yīng)用上有許多不同的實施例，它們都不脫離本發(fā)明的精神和范圍。所以，本發(fā)明僅由后面的權(quán)利要求和可應(yīng)用的先有技術(shù)的范圍所限定。
權(quán)利要求
1.一種安全溢流閥，包括a)一個具有流體入口，流體出口和圍繞所述入口的閥座的閥體；b)一個可朝向和背離所述閥座運動的園盤件；c)一個用于所述園盤的支架元件，具有一個向下伸出的環(huán)形突緣，突緣有一個朝內(nèi)的傾斜端部，在所述園盤支架元件內(nèi)形成有一個腔室和一個環(huán)形面；d)一個可調(diào)彈簧，它對所述園盤施加偏壓，使其與所述閥座密封接合，直至在所述入口中的流體壓力超過一個預(yù)定值；e)一個可運動地位于所述閥座上的環(huán)形件，所述環(huán)形件有一個外園周面，它與所述突緣的傾斜端部形成一個周邊節(jié)流口。
2.如權(quán)利要求1所述的安全溢流閥，其特征在于所述園盤支架還包括一個用于容納所述園盤的內(nèi)腔和一個與所述內(nèi)腔相鄰的徑向腔室。
3.如權(quán)利要求2所述的安全溢流閥，其特征在于，所述環(huán)形件還包括一個軸向伸出的環(huán)形部分，它向所述園盤支架延伸，形成一個徑向節(jié)流口。
4.如權(quán)利要求3所述的安全溢流閥，其特征在于所述徑向腔室有一個對著所述園盤內(nèi)腔的斜面。
5.如權(quán)利要求4所述的安全溢流閥，其特征在于所述環(huán)形件的軸向突出部分與所述徑向腔室的斜面形成所述徑向節(jié)流口。
6.如權(quán)利要求1所述的安全溢流閥，其特征在于所述環(huán)形件的外園周面上有一個成園角的邊緣，它與所述突緣的傾斜端部形成所述的節(jié)流口。
7.如權(quán)利要求1所述的安全溢流閥，其特征在于所述環(huán)形件的外園周面位于所述突緣的里面，所述園周面和所述突緣的內(nèi)表面形成所述的周邊節(jié)流口。
8.如權(quán)利要求1所述的安全溢流閥，其特征在于所述傾斜端部相對于所述突緣成45°角。
9.如權(quán)利要求4所述的安全溢流閥，其特征在于所述徑向腔室的斜面相對于所述流體入口的軸線成45°角。
10.用于快速地使一個安全溢流閥閉合的方法，該閥具有一個用彈簧加壓的園盤件，它可根據(jù)予先確定的流體介質(zhì)入口壓力而移動，該方法包括下列步驟a)通過所述園盤件進行介質(zhì)的節(jié)流，該園盤件位于所述閥的入口上方，流體壓力施加在所述園盤件的暴露部分，使所述園盤件離開閥座;b)允許流體介質(zhì)流經(jīng)一個在所述環(huán)形件外周邊和所述園盤支架延伸突緣的傾斜端部之間形成的周邊節(jié)流口，從而降低在園盤支架的外腔室中的壓力;c)通過一個在所述園盤支承第二腔室的斜面和所述環(huán)形件軸向部分之間形成的徑向節(jié)流口，降低所述園盤支架徑向腔室中的壓力，所述周邊和徑向節(jié)流口足夠地大，允許介質(zhì)流出所述外腔室和徑向腔室，以致壓力能隨入口壓力的下降而迅速下降，使所述彈簧加載的園盤件迅速地閉合在所述閥座上。
全文摘要
一種安全溢流閥，有一個圓盤支架，它有一向下延伸的突緣，與一個位于閥座上的調(diào)整環(huán)相重疊，該閥提供一個更快的最大額定升程和一個更短的排氣，向下延伸的突緣有一個傾斜端部，與調(diào)整環(huán)外周邊形成一個介質(zhì)流通的節(jié)流口。
文檔編號F16K17/04GK1058837SQ9110498
公開日1992年2月19日 申請日期1991年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月23日
發(fā)明者小理查德·H·克利斯頓 申請人:裝飾工業(yè)公司