專利名稱：低溫系統(tǒng)減壓安全閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低溫系統(tǒng)減壓安全閥屬-200°c以下低溫系統(tǒng)用減壓安全裝置，屬低溫制冷領(lǐng)域內(nèi)的新型低溫制冷過程壓力控制前端產(chǎn)品，涉及低溫流體相變制冷用減壓安全裝備技術(shù)，適用于低溫系統(tǒng)中低溫流體的減壓與安全排放過程，主要作用是利用壓差式減壓機構(gòu)控制系統(tǒng)壓力，實現(xiàn)低溫系統(tǒng)在低溫工況下的安全運行及低溫流體的安全輸運目的。
背景技術(shù)：
由于低溫系統(tǒng)溫度一般低于-20(TC，大多應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域、天然氣液化領(lǐng)域、 氣體分離領(lǐng)域、氣體低溫液化領(lǐng)域等，相對環(huán)境有較大溫差，環(huán)境做為高溫熱源不斷輸送熱量，低溫流體一般處于飽和狀態(tài)或過熱狀態(tài)。當環(huán)境熱源發(fā)生變化時，尤其存在氣動摩擦傳熱、重力加速度瞬時改變、真空度迅速變化時極易產(chǎn)生多相流，多相流又極易引起過熱沸騰或過冷沸騰，導致系統(tǒng)壓力劇烈變化，安全性受到嚴重影響。在-200°C低溫工況下，大多數(shù)安全閥材料會發(fā)生脆斷，密封失靈，傳統(tǒng)的安全減壓裝置不能工作。低溫系統(tǒng)在起動及穩(wěn)定運行過程中具有復雜的傳熱工況，系統(tǒng)中低溫流體處于激烈的多相流動狀態(tài)并伴隨壓力劇烈變化，不斷產(chǎn)生大量含濕蒸氣對外排放，系統(tǒng)壓力難以控制，相變過程激烈，安全性難以保證。針對低溫系統(tǒng)的特點及特殊的應(yīng)用場合，安全減壓閥門須具備以下基本條件-200°C 低溫工況下主體材料強度、韌性、彈性、脆性改變后，閥門能夠正常工作；彈簧彈性變化范圍可接受，不會發(fā)生脆斷，彈簧預應(yīng)力可在低溫工況下調(diào)節(jié)；密封材料能夠在低溫工況下正常密封；預防過熱或過冷狀態(tài)造成的壓力激增；熱流密度劇變及多相流產(chǎn)生時可有效控制系統(tǒng)壓力；可控制以三相點壓力為起點的某一特定壓力范圍；不能在低溫工況下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)應(yīng)力；重量滿足空間物體應(yīng)用要求；排放口徑與位置可按特定系統(tǒng)設(shè)置。本實用新型通過控制低溫系統(tǒng)壓力減少由于表面熱流密度不穩(wěn)定造成的壓力突變問題，最終解決低溫系統(tǒng)壓力控制問題。同時低溫系統(tǒng)減壓安全閥在低溫流體加注及系統(tǒng)起動過程中對維持相變制冷過程穩(wěn)定、全局壓力合理分布也具有重要作用。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)開式低溫相變制冷過程中的壓力控制特點，設(shè)計低溫系統(tǒng)減壓安全閥用于解決變壓、變溫、動態(tài)制冷過程中低溫流體壓力控制難題，提高相變制冷效率，實現(xiàn)低溫系統(tǒng)壓力的有效控制、低溫流體制冷過程的有效管理，提高系統(tǒng)安全性。本實用新型技術(shù)解決方案低溫系統(tǒng)減壓安全閥，包括閥桿I、第一密封圈2、閥體3、彈簧4、彈簧調(diào)整圈5、彈簧調(diào)整螺栓6、閥體端蓋7、彈簧壓蓋8、第二密封圈9、第三密封圈10、擴壓罩11，所述錐形擴壓罩11螺紋連接閥體3，連接處設(shè)置端面第一密封2 ;閥體3螺紋連接閥體端蓋7 ;彈簧 4安裝于閥體3中間，運動端與彈簧調(diào)整圈5接觸；彈簧調(diào)整螺栓6穿透閥體端蓋7螺紋連接彈簧壓蓋8 ;彈簧壓蓋8螺旋連接“T”型閥桿I ;“T”型閥桿I與錐形擴壓罩11之間通過第二密封圈9、第三密封圈10形成兩道端面密封。[0006]通過旋轉(zhuǎn)彈簧調(diào)整螺栓6推進彈簧調(diào)整圈5微調(diào)彈簧4預緊力，可使彈簧4預緊力與低溫系統(tǒng)定值壓力保持一致；當系統(tǒng)壓力超過彈簧4控制壓力即大于彈簧4預緊力時， 流體通過閥體3，擴壓罩11下部進口進入擴壓罩11，壓迫閥桿I向上運動，同時帶動彈簧壓蓋8、彈簧調(diào)整圈5、彈簧調(diào)整螺栓6向上運動并壓縮彈簧4，使閥桿I與擴壓罩11密封面分離，氣體沿密封面泄漏，起到降壓作用。方案所涉及的原理問題低溫系統(tǒng)表面接受氣動摩擦傳熱以后系統(tǒng)內(nèi)部蒸氣壓力會隨之改變，尤其在接受瞬時高熱流密度加熱后，過熱蒸氣激劇膨脹導致系統(tǒng)壓力劇烈變化，壓力控制成為重要的安全問題。低溫系統(tǒng)安全閥主要以減壓并保證系統(tǒng)安全為主，且針對過熱蒸氣或多相流，泄壓過程中不能產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)，以利于泄壓速度，保證系統(tǒng)泄壓所需要的流量。所以在安全閥設(shè)計過程中閥桿頂部設(shè)計成“T”型結(jié)構(gòu)，且擴壓罩11中心孔徑要足夠大，以利于大開口泄壓，甚至在壓力大到一定程度后，閥桿頂部可以斷裂，以自身的破壞性泄壓方式保護低溫系統(tǒng)的整體安全性。另一方面，如果系統(tǒng)內(nèi)傳熱條件差、系統(tǒng)壓力低于冷劑三相點飽和壓力時，制冷劑會出現(xiàn)嚴重的階段性液泛現(xiàn)象或固化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象一般發(fā)生在空間環(huán)境或高真空環(huán)境中，如果液泛產(chǎn)生的大量過熱蒸氣不能有效排出，系統(tǒng)內(nèi)部壓力會急劇上升，從而產(chǎn)生危險。本實用新型著重描述通過控制低溫系統(tǒng)壓力介于定值壓力與三相點壓力之間， 實現(xiàn)低溫流體在環(huán)境壓力變化時的有效管理問題?？刂频蜏叵到y(tǒng)壓力介于三相點飽和壓力之間，如果系統(tǒng)壓力高于定值飽和壓力，則閥門自動打開卸壓，低于定值壓力時，安全閥自動關(guān)閉。本發(fā)明的技術(shù)特點本發(fā)明主要針對低溫系統(tǒng)壓力控制問題，其特點是能夠滿足低溫系統(tǒng)壓力控制要求，實現(xiàn)低溫流體高低壓控制目的，有利于解決外部惡性傳熱造成的多相流問題。當系統(tǒng)接受瞬時高熱流密度加熱時，冷劑沸騰導致系統(tǒng)壓力劇烈變化，應(yīng)用低溫系統(tǒng)減壓安全閥的壓力控制能力有效控制多相流排放，保證系統(tǒng)安全運行。

圖I所示為低溫系統(tǒng)減壓安全閥的主要部件及位置關(guān)系。
具體實施方式
通過旋轉(zhuǎn)彈簧調(diào)整螺栓6推進彈簧調(diào)整圈5微調(diào)彈簧4預緊力，使彈簧4預緊力與低溫系統(tǒng)定值壓力一致；將低溫系統(tǒng)減壓安全閥安裝于低溫系統(tǒng)上，運行低溫系統(tǒng)，使安全閥可控壓力介于三相點飽和壓力與定值壓力之間；在低溫工況下反復調(diào)整彈簧4預緊力， 使控制定值壓力達到控制精度要求；系統(tǒng)壓力超過定值壓力時，安全閥自動打開以無節(jié)流效應(yīng)大開口方式卸壓，使低溫系統(tǒng)維持定值壓力；環(huán)境壓力低于三相點壓力，安全閥自動關(guān)閉，維持系統(tǒng)三相點飽和壓力。具體過程如下所述當系統(tǒng)壓力與彈簧4預緊力一致時，安全閥控制定值壓力并保持靜止狀態(tài)；當系統(tǒng)壓力超過彈簧4控制壓力即大于彈簧4預緊力時，流體通過擴壓罩11下方的進口流進擴壓罩11，壓迫閥桿I向上運動且?guī)訌椈蓧荷w8、彈簧調(diào)整圈5、彈簧調(diào)整螺栓6向上運動，并壓縮彈簧4，最后經(jīng)安全閥泄壓，達到控制低溫系統(tǒng)壓力目的。壓力降低后安全閥閥桿I 恢復原位，安全閥停止工作。
權(quán)利要求1.低溫系統(tǒng)減壓安全閥，包括閥桿(I)、第一密封圈(2)、閥體(3)、彈簧(4)、彈簧調(diào)整圈(5)、彈簧調(diào)整螺栓(6)、閥體端蓋(7)、彈簧壓蓋(8)、第二密封圈(9)、第三密封圈(10)、 擴壓罩(11)，所述錐形擴壓罩(11)螺紋連接閥體(3)，連接處設(shè)置端面第一密封(2);閥體(3)螺紋連接閥體端蓋(7);彈簧(4)安裝于閥體(3)中間，運動端與彈簧調(diào)整圈(5)接觸； 彈簧調(diào)整螺栓(6)穿透閥體端蓋(7)螺紋連接彈簧壓蓋(8);彈簧壓蓋(8)螺旋連接“T”型閥桿(I) ;“T”型閥桿(I)與錐形擴壓罩(11)之間通過第二密封圈(9)、第三密封圈(10)形成兩道端面密封。
專利摘要低溫系統(tǒng)減壓安全閥屬-200℃以下低溫系統(tǒng)用壓力控制裝置，包括閥桿、第一密封圈、閥體、彈簧、彈簧調(diào)整圈、彈簧調(diào)整螺栓、閥體端蓋、彈簧壓蓋、第二密封圈、第三密封圈、擴壓罩，所述錐形擴壓罩螺紋連接閥體，連接處設(shè)置端面密封；閥體螺紋連接閥體端蓋；彈簧安裝于閥體中間，運動端與彈簧調(diào)整圈接觸；彈簧調(diào)整螺栓穿透閥體端蓋螺紋連接彈簧壓蓋；彈簧壓蓋螺旋連接“T”型閥桿；閥桿與錐形擴壓罩之間通過第二、第三兩道密封圈形成端面密封；旋轉(zhuǎn)彈簧調(diào)整螺栓推進彈簧調(diào)整圈可微調(diào)彈簧預緊力及對應(yīng)系統(tǒng)壓力；系統(tǒng)超壓時閥桿向上運動并與擴壓罩分離，流體經(jīng)閥桿與擴壓罩密封面泄漏降壓；低溫系統(tǒng)減壓安全閥適用于低溫過熱蒸氣及多相流制冷技術(shù)領(lǐng)域中的壓力控制過程。
文檔編號F16K17/164GK202349306SQ20112037603
公開日2012年7月25日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者不公告發(fā)明人 申請人:張周衛(wèi)