一種彈簧式重置安全閥的製作方法

2023-05-17 17:47:46

本實用新型涉及一種安全閥，具體而言，是一種採用彈簧槓桿連杆結構和整體式法蘭的彈簧式重置安全閥，從而能夠實現體積小、外型美觀且容易更換構件的安全閥，同時提高了對高壓的靈活度、使閥的開啟又快速又靈敏。

背景技術：

安全閥是一種安全保護用閥，作為常規的安全閥，它的啟閉件受外力的作用下處於常閉狀態，當設備或管道內的介質壓力升高，超過規定值時自動開啟，通過向系統外排放介質來防止管道或設備內壓力超過規定數值。

關於這樣的安全閥，大多數利用改變彈簧壓縮量來對開啟壓力進行調節。現有技術中，通常採用了彈簧直壓式。這種結構中，彈簧和活塞杆同軸受壓，因此，活塞杆受多大的壓力，彈簧則需要承受與此相等大小的彈力。因此，在高壓環境下，彈簧需要提供幾噸的回彈力。然而，一般的彈簧是難以承受如此大的壓力的，若欲使彈簧能夠應付這樣大小的力，那麼需要把彈簧的尺寸設計到很大，這導致控制機構部分的體積變得很大，這是不現實的。

另外，作為同類產品，市面上有剪銷閥和分體式法蘭先導閥。剪銷閥其結構簡單，價格也低，但是根據實際情況需要更換剪切銷時，必須停止設備的運轉，而在更換剪切銷時的這段時間內，設備很容易發生事故。法蘭分體式結構中，把複雜的法蘭作成了兩個部分由此簡化了毛胚，這使鑄造毛胚成型容易，但是，閥體結構變得複雜，部件增多，密封結構也變得複雜，因此，存在維修或更換時容易損傷構件、過程也比較繁雜、時間長等問題。

技術實現要素：

實用新型要解決的問題

本實用新型是鑑於上述現有技術中存在的問題而提出的，其目的在於，提供一種採用了彈簧槓桿結構和整體式法蘭的彈簧式重置安全閥，從而可以用較小尺寸的結構便能控制高壓、閥的開啟快速又靈敏、洩壓後也無需停泵就可以實現手動復位而反覆使用。

用於解決問題的方案

下面描述為了解決上述問題而做成的本實用新型的技術方案。另外，下面所述的各技術方案所採用的構成部件能夠以可想到的任意組合方式使用。

本實用新型提供的彈簧式重置安全閥，其包括控制機構和閥體部，其特徵在於，所述控制機構包括：殼體；操控單元，工作人員可以通過所述操控單元進行復位操作和手動洩壓；槓桿單元，其包括搖臂、短連杆、長連杆，其中，短連杆和長連杆通過連杆銷連接在一起從而構成連杆機構，所述搖臂上設有固定支點和連接點，所述搖臂以固定支點為中心點進行搖擺，在所述連接點上連接所述連杆機構，所述連杆機構和所述搖臂構成槓桿機構；彈簧單元，其包括彈簧拉杆、壓縮彈簧、彈簧上板和彈簧下板，所述壓縮彈簧配置在所述彈簧上板和所述彈簧下板之間，所述彈簧拉杆的一端與所述搖臂的一端連接，所述彈簧拉杆的另一端與所述彈簧下板連接，該彈簧單元承受來自高壓介質的推力，同時平衡整個安全閥的力量系統，所述閥體部包括三通殼體、活塞杆、承壓活塞、法蘭。

另一方面，本實用新型的彈簧式重置安全閥中，法蘭是整體式法蘭，其通過一體式鑄造而形成為一體，整體式法蘭與三通殼體螺紋連接。

另一方面，本實用新型的彈簧式重置安全閥中，搖臂是包括長臂、短臂和連接長臂和短臂的中間臂，其形成為鉤型，長臂和短臂均朝向一個方向。

另一方面，本實用新型的彈簧式重置安全閥中，搖臂是一體式形成的或分體式組成的。

另一方面，本實用新型的彈簧式重置安全閥中，固定支點可以配置在搖臂的短臂上，也可以配置在長臂上。

優選地，本實用新型的彈簧式重置安全閥中，在所述控制機構包括一個 或一個以上定位構件，所述定位構件設定在殼體上或設定在搖臂本身，所述連杆機構搖擺通過該定位構件控制在一定範圍內。

優選地，通過所述定位構件，本實用新型的彈簧式重置安全閥在復位狀態時，所述活塞杆和與其連接的所述長連杆或所述短連杆形成角度為1～2°。

優選地，通過所述定位構件，本實用新型的彈簧式重置安全閥在洩壓狀態時，所述活塞杆和與其連接的所述長連杆或短連杆形成角度30°以下。

優選地，本實用新型的彈簧式重置安全閥中，長臂與短臂的比設定為5∶1，或者5∶1以下的數值。

優選地，本實用新型的彈簧式重置安全閥中，所述彈簧單元配置在殼體內部或可以殼體外部。

優選地，本實用新型的彈簧式重置安全閥中，壓縮彈簧設定為兩個。

實用新型效果

採用本實用新型結構的彈簧式重置安全閥，能夠得到如下的效果。

首先，與現有技術中的直壓式彈簧安全閥相比，由於本實用新型利用了槓桿原理，能夠以較小的力量抵抗較大的力量，具體而言，通過採用彈簧式槓桿結構，可以用較小的彈簧的壓力來控制接近其幾十倍的活塞推力，這不僅提高了設備能夠承受壓力的程度，還大幅度減少了控制機構的設備體積，閥體變得更輕巧。而且，反應更迅速，靈敏度高，通過採用連杆機構來操作操控單元，工作人員可以根據情況主動進行復位和洩壓，因此，能夠對系統進行非常可靠的保護。

另外，由於本實用新型採用了整體式法蘭，減少了很多密封件，這樣，不僅簡化了閥的結構，活塞的拆裝工作也變得更迅速而簡單，在工作現場更換易損件時更快捷、更容易，有效地減少了設備的停機時間，保證了設備的安全。同時，由於是整體式的一體結構，因而密封性更優異，提高了同軸精度，減少了因不同軸心造成卡阻，減少了密封件的磨損和摩擦阻力，使得整個安全閥變得更加靈敏。

附圖說明

圖1是本實用新型的彈簧式重置安全閥的一實施方式的示意圖。

圖2是本實用新型的彈簧式重置安全閥的一實施方式的剖視圖。

圖3是本實用新型的彈簧式重置安全閥的控制機構的結構示意圖。

圖4是本實用新型的搖臂的主視圖剖視圖。

圖5是本實用新型的搖臂的俯視圖。

圖6是本實用新型的搖臂的立體圖。

圖7是用於說明本實用新型的彈簧式重置安全閥的工作原理的示意圖。

圖8是用於說明本實用新型的彈簧式重置安全閥的工作原理的示意圖。

附圖標記說明

10、控制機構；100、搖臂；1001、短臂；1002、長臂；1003、中間臂；101、短連杆；102、長連杆；103、彈簧拉杆；105、壓縮彈簧；107、彈簧上板；106、彈簧下板；111、殼體；20、閥體部；201、活塞杆；202、承壓活塞；203、三通殼體；204、整體式法蘭；210、大密封環；211、大密封環座；220、小密封環；A、固定支點；B1、連接點；B2、連接點；D、連接點；C、操控單元；L、杆杆單元；S、彈簧單元。

具體實施方式

以下，參照附圖，對本實用新型的彈簧式重置安全閥的具體實施方式進行詳細的說明。

圖1是本實用新型的彈簧式重置安全閥的一實施方式的示意圖。圖2是本實用新型的彈簧式重置安全閥的一實施方式的剖視圖。

本實用新型的彈簧式重置安全閥，主要分為控制機構10和閥體部20。控 制機構10由殼體111包住，本實用新型的具體實施例中壓縮彈簧設在控制機構的外部。但根據情況也可以設在控制機構的內部，不管設在內部還是外部，壓縮彈簧都是組成控制機構的構件。控制機構的下方與三通殼體203連接，三通殼體203的下方還連接有本實用新型的整體式法蘭204。當閥體內的介質壓力超過一定值時(規定值可以調整設定)，高壓介質(例如，液體或氣體)通過法蘭204向上頂承壓活塞202，承壓活塞202受力而被打開，高壓介質經三通殼體203流出到外部。與公知的安全閥的通常結構同樣地，本實用新型的法蘭、承壓活塞、活塞杆都是同軸配置的。其中，作為三通殼體203可以採用市面上的任何一種設計的三通殼體，對此本實用新型並無限定。

控制機構

下面，參照圖3詳細說明本實用新型的控制機構10。

圖3是是本實用新型的彈簧式重置安全閥的控制機構的結構示意圖。

本實用新型的安全閥的控制機構包括殼體111、操控單元C、槓桿單元L、彈簧單元S。

就操控單元C而言，其可以包括供工作人員執行復位操作和手動洩壓操作的操控把手(未圖示)以及與該操控把手連接並把操控工作傳遞到工作單元即槓桿單元L的連接曲柄(未圖示)等構件，由此，工作人員通過操控單元C能夠對安全閥進行復位操作和手動洩壓的操作。

就槓桿單元L而言，其可以包括搖臂100、短連杆101、長連杆102等構件，其中，短連杆101和長連杆102這兩個構件通過連杆銷連接在一起，構成連杆機構，短連杆101和長連杆102連接的部分為連接點B2，這樣的連接機構的一端與活塞杆201連接，另一端與搖臂100連接。如圖3至圖6所示，本實用新型的具體實施方式中採用了如下一種鉤型形狀的搖臂100，該搖臂100由短臂1001、長臂1002、中間臂1003一體形成。參照圖4～6，對本實施例中的搖臂100進行詳細的說明，該搖臂100形成為正視時呈魚鉤的形狀，俯視時呈Y字形。當正視該搖臂100時，如圖4所示，上下的橫向延伸的臂部分別是短臂1001和長臂1002，將該短臂1001和長臂1002連接的豎向延伸的臂部是中間臂 1003，短臂1001和長臂1002均朝向一個方向延伸形成，因此，當搖臂100向上受力時短臂1001和長臂1002的運動方向是相同的方向，若以這種方式設定短臂和長臂以相同方向延伸電話，設計上還能夠減小體積。當俯視該搖臂100時，如圖5所示，從右到左，長臂1002從一條分成兩條，之後分別連續延伸形成兩條中間臂1003和短臂1001，長臂1002的末端與彈簧單元S連接。在搖臂100的上部即短臂1001上設有固定支點A和連接點B1，在該固定支點A上，利用固定銷將該搖臂100固定在殼體111，搖臂100以該固定支點A作為中心點進行旋轉做搖擺動作，在連接點B1上連接連杆機構，本實施方式中連接的是短連杆101，這樣的連杆機構和搖臂構成一個槓桿連杆機構，只要發揮槓桿的功能。

就彈簧單元S而言，其包括兩個壓縮彈簧105、彈簧拉杆103、彈簧上板107和彈簧下板106，壓縮彈簧105配置在彈簧上板107和彈簧下板106之間，彈簧拉杆103的上端與搖臂100的長臂的一端連接，彈簧拉杆103的下端與彈簧下板106連接。

如上所述，本實用新型避開了承壓活塞、活塞杆和彈簧是同軸的結構，這與直壓式彈簧安全閥不同，本實用新型的安全閥中，承壓活塞和活塞杆的中心軸線P相對於壓縮彈簧105是不在同一軸線上的。

在復位狀態時，短連杆101和長連杆102大致呈一條直線，但準確地講，為了使連杆機構更好地推上搖臂100的短臂端，復位狀態時候短連杆101和長連杆102的連接點B1實際上偏離中心軸線一點點(圖3中的左側)，短連杆101和長連杆102之間形成接近平角的鈍角，優選地，長連杆102與中心軸線P形成的角θ1呈1～2°左右。更詳細說明的話，活塞杆201與長連杆102連接點為D，DP線和DB2線構成的角度為θ，圖中向左側構成角度時命名為θ2，向右側構成角度時命名為θ2。優選地，可以設置定位構件，該定位構件可以設定在殼體上，用於限制連杆的動作，利用該定位構件將連杆機構定位在規定位置，從而保持θ1在1～2°左右的範圍內。當活塞杆201受到介質的壓力而被向上推壓時，這個力依次通過活塞杆201、長連杆102、短連杆101從而到 達短連杆101和搖臂100的短臂的連接點B，連接點B受到力向上頂的同時搖臂100以固定支點為圓點開始做逆時針旋轉，長臂1002的末端也逆時針旋轉並向上提起，此時，長連杆102和短連杆101連接點B從原來的靠向左側的狀態變成靠向右側的狀態，隨此，短連杆101和長連杆102向圖3的右側彎折而連接點B2形成角度，在此，Y字形的長臂1002的兩條變為一條的接合凹處構成定位構件，洩壓時連杆向上移動而向右側靠時限制連杆移動的範圍，當連杆(本實用新型中長連杆102)頂到長臂1002的該定位構件時，長連杆10與中心軸線P形成的角θ2為30°。即，連杆從左側形成角度變為向右側形成角度時，從復位狀態(1°≤θ1≤2°)變成自動/手動洩壓狀態(0°≤θ2≤30°)。當洩壓時，與搖臂100的長臂1002相連的彈簧拉杆103將會被提升，隨此彈簧下板106也跟著提升，這樣本實用新型的壓縮彈簧105被壓縮，這情況下，彈簧上板107和彈簧下板106將會受到壓縮彈簧105的回彈力，以這種方式，本實用新型的安全閥對介質的壓力進行平衡且控制，且以穩定的壓力控制安全閥的開啟和復位。另外，根據實際需要情況，工作人員還可以手動操作操控單元C來主動進行洩壓。因而可以實現手自一體的靈活性極高的安全閥，閥的開啟快速而靈敏，在發洩壓後也無需停泵就可以實現復位。操控單元C可以根據實際情況採用任何一種方式，例如按鈕式或手柄式等。

本實用新型的安全閥中，搖臂的短臂和長臂的長度之比設計為1∶5，更優選地，設定為1∶4.61。通過這樣的結構，本實用新型用較小的彈簧的壓力來能夠控制接近其幾十倍的活塞推力，因此，可以大幅度減小控制機構的設備體積，閥體變得更輕巧。而且相比於直壓式，反映迅速，閥的靈敏度高，尤其當系統出現故障但未達到設定開啟壓力時，可以手動操作快速洩壓，從而能夠對系統進行可靠的保護。另外，如圖1、3所示，本實用新型中搖臂100設計為其短臂在上方，其長臂在下方，但是對此本實用新型並無限定，也可以設計為長臂在上方而短臂在下方。

閥體部

閥體部主要包括三通殼體203、活塞杆201、承壓活塞202以及法蘭204。 本實用新型中，採用了整體式法蘭204，該整體式法蘭204與三通殼體203連接時採用了螺紋連接，整體式法蘭204與三通殼體203接觸的地方配置有大密封環座211和大密封環210，通過這兩個構件保證了三通殼體與法蘭之間的密封性。該整體式法蘭204的最頂部與活塞杆的承壓活塞202接觸的地方配置有小密封環220。

整體式法蘭

現有技術中法蘭是分體式的，通常以上中下分三個部分或者上下兩個部分。然而，這些部分與部分相連時構件與構建之間都必須配置連接件、密封件等構件。這樣，整體上結構變得很複雜，這導致整體上的固定性質和密封性差，尤其在更換易損件時，由於構件數量多，拆裝法蘭的操作會非常繁雜、費時費力。而本實用新型中採用了整體式法蘭204，該整體式法蘭通過一體式鑄造，將上述的三個部分形成為一體，省略了那些連接件、密封件。

隔著密封環等類配件，整體式法蘭204與三通殼體203螺紋連接。

由於本實用新型中採用了一體形成的整體式法蘭，減少了連接件、緊固件及密封件等構件，因此，閥的結構變得更為簡單，活塞的拆裝迅速而簡單，在工作現場更換易損件的工作也會更快捷更容易，例如，更換大密封環210、小密封環220變得更容易。由此，有效地減少了設備的停機時間，還保證了設備的安全。同時，由於是整體式，不僅提高了密封性能，還提高了同軸精度，減少了因不同軸心造成卡阻，減少了密封件的磨損，減少了摩擦阻力，確保整個閥更加靈敏。

本實用新型中，承受壓力的活塞杆201、短連杆101、長連杆102均採用了含Cr、Ni、Nb等的特種不鏽鋼材料，並利用固溶和時效處理，從而把握了其強度至普通鋼材的三倍以上的強度。

本實用新型中，整體式法蘭204及殼體100採用了CrNiMo精密鑄造，經熱處理，結構精緻，外形精巧，加工餘量少，實現了重量輕、耐壓強度高。其他一些輔助配件可以採用不鏽鋼，由此可以保證防鏽效果，又保證閥在低溫環境下性能優異。

以下，參照圖6和圖7，進一步說明本實用新型的控制機構的工作過程。

當介質的壓力F1即活塞杆受到的壓力大於安全閥自身調定的壓力時，活塞杆將會向上移動，此時的F1通過活塞杆傳遞到長連杆，再傳遞到短連杆，則短連杆與搖臂的連接點B即短臂將受到F1，此時搖臂以其固定支點A作為中心做旋轉，例如，參照圖7，向著圖中的逆時針方向進行旋轉，由於本實用新型中的搖臂的短臂和長臂都設計為朝向同一個方向，因而長臂也向逆時針方向進行旋轉，即本實用新型中長臂向上移動，同時拉升彈簧拉杆，弧線R表示連接點B2的運動軌跡。在此，復位狀態下短連杆和長連杆接近一條直線，具體地，通過定位構件，靠向圖中左側而θ1為1～2°的狀態，從該狀態隨著搖臂逆時針而短連杆和長連杆向圖中右側折起，θ2變大，本實用新型中θ2最大可以達到30°。實際上，當搖臂100受力而逆時針旋轉而θ2變大時，連接點B移動到比原位置(復位中位置)更靠上且更靠左的位置，但為了簡略，圖4中均在一個水平高度上示意了θ1和θ2並進行了說明。

例如，本實施例中的搖臂的短臂1001和長臂1002的長度比設定為1∶5，短臂1001受到力為F1、而後通過搖臂100的槓桿效果後長臂末端受到向上的力為F2，此時，短臂受到的力F1則達到F2的5倍，長臂以F1的1/5的力F2來拉升彈簧拉杆，此時壓縮彈簧受到的力為F1的1/5的力F2。即，本實用新型通過採用搖臂100來很大幅度地減少了壓縮彈簧所承擔的力。此時，壓縮彈簧提供F2大小的回彈力，用該回彈力控制F1。另外，本實用新型還能夠通過操作手柄將洩壓狀態的連杆機構L恢復至復位狀態，但本實用新型還可以通過操作手柄能手動操作，使短連杆和長連杆折起，使安全閥洩壓。因而，整體上實現了操作靈敏的手自一體的一種安全閥。

上述的具體實施方式只是為了更詳細說明本實用新型而記載的，並非用於限定本實用新型。例如，上述的搖臂100可以是一體式設計的，也可以是分體式設計的，搖臂100的形狀也可以以其他形狀形成，並非只限於上述的魚鉤型形狀，只要發揮搖臂的作用即可。另外，固定支點A可以設在短臂上，也可以設在長臂上。也就是說，只要是本實用新型的技術人員能夠根據本實 用新型的基本結構想到的各種其他形式的安全閥、變更後的方案都屬於本實用新型的範疇。