專利名稱：二氧化碳防凍防堵安全閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域的閥門，具體的說，是一種二氧化碳防凍防堵安全閥。
背景技術(shù)：
CO2是一種自然存在的物質(zhì)，因?yàn)樾再|(zhì)穩(wěn)定、對于環(huán)境沒有破壞作用而得到越來越廣泛的應(yīng)用，然而使用高壓CO2作為工質(zhì)的系統(tǒng)，必須安裝安全閥來保障系統(tǒng)的安全。由于CO2三相點(diǎn)溫度為-56℃，三相點(diǎn)壓力為0.52MPa，低于三相點(diǎn)壓力將形成固體CO2，即干冰，在系統(tǒng)發(fā)生超壓向大氣排放的過程中則會(huì)形成固體CO2，導(dǎo)致安全閥的凍結(jié)危害系統(tǒng)安全。因此必須解決由于工質(zhì)固態(tài)形式形成引起的凍結(jié)和堵塞問題。
現(xiàn)有CO2安全閥中發(fā)生凍結(jié)和堵塞的原因除了固體CO2的形成外，還有流動(dòng)方向改變和流動(dòng)速度慢。現(xiàn)有的安全閥按照作用原理和開啟特性分為全啟式、比例式兩種，前者適用于排放流動(dòng)較大的情況，后者適用于排放流量小的情況。相比而言，比例作用式安全閥的閥蓋和閥座結(jié)構(gòu)比較簡單，不容易發(fā)生固體CO2凍結(jié)和堵塞安全閥的情況，而全啟式安全閥則由于閥蓋結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很容易發(fā)生凍結(jié)現(xiàn)象。如果流動(dòng)方向不發(fā)生改變且流動(dòng)速度足夠快的條件下，形成的固體CO2在安全閥中停留的量將大大減小，甚至不發(fā)生沉積，更不會(huì)凍結(jié)和堵塞。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的公開文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前安全閥的防凍措施主要是采用除濕的方法，例如中國專利申請?zhí)枮?8212318.3的防凍安全閥專利，即除去流體中容易發(fā)生凝固的水分，或采用保溫材料提高低溫裝置和管道表面的溫度來防止空氣中水分的凝結(jié)，然而對于流體本身在流動(dòng)過程中發(fā)生凝固和導(dǎo)致的凍結(jié)問題則沒有涉及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對CO2在通過安全閥排放過程中容易形成固體CO2堵塞和凍結(jié)安全閥的問題，提出一種二氧化碳防凍防堵安全閥，使其避免安全閥凍結(jié)問題的發(fā)生，又能得到需要的開啟特性。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括進(jìn)口管、閥腔體、排放閥板、密封閥板、閥板連接桿、閥桿、彈簧或重物、彈簧或重物底座、閥帽、出口管和排放小孔，安全閥進(jìn)口管、出口管分別裝在閥腔體的兩側(cè)，排放閥板固定在閥腔體底部靠近出口管的一側(cè)，密封閥板通過閥板連接桿固定在閥桿上，閥桿固定在彈簧或重物底座上，彈簧或重物固定在彈簧或重物底座上，彈簧或重物底座上鉆有容閥板連接桿上下滑動(dòng)的孔，閥桿、彈簧或重物、彈簧或重物底座構(gòu)成安全閥的預(yù)緊力設(shè)置裝置，置于閥帽內(nèi)，閥帽固定在閥腔體上。排放閥板上設(shè)有排放小孔。
本發(fā)明中，進(jìn)口管和出口管方向相同。排放閥板上排放小孔的排布方式為上下均勻、或下稀上密、或上下稀中間密。密封閥板貼著排放閥板沿與排放閥板平行的方向來回移動(dòng)。固定在閥桿上并穿過彈簧或重物底座的閥板連接桿沿著垂直于彈簧和重物底座的方向來回移動(dòng)。
當(dāng)本發(fā)明正常工作時(shí)，從安全閥進(jìn)口管進(jìn)入安全閥的流體壓力作用在彈簧或重物底座的下表面，彈簧或重物對彈簧或重物底座的預(yù)緊力作用在彈簧或重物底座的上表面，兩者相等，排放閥板上的排放小孔被密封閥板擋住，安全閥關(guān)閉。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生超壓時(shí)，閥上游壓力升高到開啟壓力，流體壓力對彈簧或重物底座的作用力大于彈簧或重物對彈簧或重物底座的預(yù)緊力，彈簧或重物底座連同閥桿逐漸被抬起，密封閥板也隨之抬起，露出排放閥板上的排放小孔，流體通過排放小孔排放。當(dāng)閥前流體壓力下降到關(guān)閉壓力時(shí)，流體壓力對彈簧或重物底座的作用力小于彈簧或重物對彈簧或重物底座的預(yù)緊力，彈簧或重物底座連同閥桿逐漸回落，帶動(dòng)密封閥板逐步回落，封閉排放閥板上的排放小孔，停止排放。
本發(fā)明與現(xiàn)有的CO2安全閥相比，具有顯著的特點(diǎn)和積極效果。第一，采用排放閥板或密封閥板的結(jié)構(gòu)，避免了流體在閥內(nèi)的轉(zhuǎn)向，從而降低了形成的固體CO2在閥內(nèi)的沉積的概率；第二，通過小孔排放時(shí)，排放流動(dòng)達(dá)到臨界條件，小孔出口CO2的壓力為臨界壓力，一般均高于CO2三相點(diǎn)壓力，固體不會(huì)在孔內(nèi)形成，而是會(huì)在從小孔噴射到出口管的過程中形成，不會(huì)發(fā)生小孔的凍結(jié)和堵塞問題；第三，通過在排放閥板上設(shè)計(jì)不同的小孔的分布，可以達(dá)到不同的開啟特性，如采用上下均一的分布，可以獲得類似比例式安全閥的開啟特性，采用下稀上密的分布可獲得類似全啟式安全閥的特性，而采用上下稀中間密的分布則可獲得介于比例式和全啟式之間開啟特性。


圖1為本發(fā)明剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為排放閥板的側(cè)視圖。
其中，圖a表示上下均勻的排放小孔分布，b表示上下稀中間密的排放小孔分布，c表示下稀上密的排放小孔分布。
圖3為排放閥板和密封閥板的連接俯視圖。
其中，圖a為橫截面為半圓環(huán)形的排放閥板和密封閥板，圖b為橫截面為長方形的排放閥板和密封閥板。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括進(jìn)口管1、閥腔體2、排放閥板3、密封閥板4、閥板連接桿5、閥桿6、彈簧或重物7、彈簧或重物底座8、閥帽9、出口管10、排放小孔11。連接方式為進(jìn)口管1、出口管10分別裝在閥腔體2的兩側(cè)，排放閥板3固定在閥腔體2底部靠近出口管10的一側(cè)，密封閥板4通過閥板連接桿5固定在閥桿6上，閥桿6固定在彈簧或重物底座8上，彈簧或重物底座8上鉆有容閥板連接桿5上下滑動(dòng)的孔，彈簧或重物7固定在彈簧或重物底座8上，閥桿6、彈簧7、彈簧底座8構(gòu)成安全閥的預(yù)緊力設(shè)置裝置，置于閥帽9內(nèi)，閥帽9固定在閥腔體2上。排放閥板3上設(shè)有排放小孔11。
當(dāng)正常工作時(shí)，從安全閥進(jìn)口管1進(jìn)入安全閥的流體壓力作用在彈簧或重物底座8的下表面，彈簧或重物7對彈簧或重物底座8的預(yù)緊力作用在彈簧或重物底座8的上表面，兩者相等，排放閥板3上的排放小孔11被密封閥板4擋住，安全閥關(guān)閉。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生超壓時(shí)，閥上游壓力升高到開啟壓力，流體壓力對彈簧或重物底座8的作用力大于彈簧或重物7對彈簧或重物底座8的預(yù)緊力，彈簧或重物底座8連同閥桿6逐漸被抬起，密封閥板4也隨之抬起，露出排放閥板3上的排放小孔11，流體通過排放小孔11排放。當(dāng)閥前流體壓力下降到關(guān)閉壓力時(shí)，流體壓力對彈簧或重物底座8的作用力小于彈簧或重物7對彈簧或重物底座8的預(yù)緊力，彈簧或重物底座8連同閥桿6逐漸回落，帶動(dòng)密封閥板4逐步回落，封閉排放閥板3上的排放小孔11，停止排放。
由于密封閥板4移動(dòng)上下移動(dòng)的高度和上游壓力成正比，通過在排放閥板3上設(shè)計(jì)不同的排放小孔11的分布，可以達(dá)到不同的開啟特性，例如采用圖2a中所示的上下均勻的分布，排放閥板3開啟的排放小孔11數(shù)目與密封閥板4上升的高度近似成正比，這種排放特性類似比例式安全閥的開啟特性，采用圖2c中所示的下稀上密的分布，當(dāng)密封閥板4上升的高度較小時(shí)，被開啟的排放小孔11的數(shù)目很少，而當(dāng)密封閥板4上升到一定高度時(shí)，被開啟的排放小孔11的數(shù)目大大增加，這種排放特性類似全啟式安全閥的特性，而采用圖2b中所示的上下稀中間密的分布，當(dāng)密封閥板4上升的高度較小時(shí)，被開啟的排放小孔11的數(shù)目很少，而當(dāng)密封閥板4上升到一定高度時(shí)，被開啟的排放小孔11的數(shù)目大大增加，而當(dāng)密封閥板4的高度進(jìn)一步上升，被開啟的排放小孔11數(shù)目的增加減小，這種排放特性介于比例式和全啟式安全閥之間。
排放閥板3和密封閥板4的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)受到閥腔體2和閥帽9的形狀限制，原則上采用任何可以使密封閥板4貼著排放閥板3上下移動(dòng)的形狀都可以，圖3為當(dāng)閥腔體2和閥帽9形成的內(nèi)部容積分別為方形和圓柱形時(shí)排放閥板3和密封閥板4的俯視圖，其中圖a為當(dāng)閥腔體2和閥帽9形成的內(nèi)部容積為圓柱形時(shí)，排放閥板3和密封閥板4的橫截面為半圓環(huán)形，圖b為當(dāng)閥腔體2和閥帽9形成的內(nèi)部容積為方形時(shí)，排放閥板和密封閥板的橫截面為長方形。
需要說明的是上述實(shí)施方式為對本發(fā)明的說明，而不是限制。
權(quán)利要求
1.一種二氧化碳防凍防堵安全閥，包括進(jìn)口管(1)、閥腔體(2)、排放閥板(3)、密封閥板(4)、閥板連接桿(5)、閥桿(6)、彈簧或重物(7)、彈簧或重物底座(8)、閥帽(9)、出口管(10)、排放小孔(11)，其特征在于進(jìn)口管(1)、出口管(10)分別裝在閥腔體(2)的兩側(cè)，排放閥板(3)固定在閥腔體(2)底部靠近出口管(10)的一側(cè)，密封閥板(4)通過閥板連接桿(5)固定在閥桿(6)上，閥桿6固定在彈簧或重物底座(8)上，彈簧或重物底座(8)上鉆有容閥板連接桿(5)上下滑動(dòng)的孔，彈簧或重物(7)固定在彈簧或重物底座(8)上，閥桿(6)、彈簧(7)、彈簧底座(8)構(gòu)成安全閥的預(yù)緊力設(shè)置裝置，置于閥帽(9)內(nèi)，閥帽(9)固定在閥腔體(2)上，排放閥板(3)上設(shè)有排放小孔(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳防凍防堵安全閥，其特征是，進(jìn)口管(1)和出口管(10)方向相同。
3.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳防凍防堵安全閥，其特征是，排放閥板(3)上排放小孔(11)的排布方式為上下均勻、或下稀上密、或上下稀中間密。
4.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳防凍防堵安全閥，其特征是，密封閥板(4)貼著排放閥板(3)沿與排放閥板(3)平行的方向來回移動(dòng)。
5.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳防凍防堵安全閥，其特征是，固定在閥桿(6)上并穿過彈簧或重物底座(8)的閥板連接桿(5)沿著垂直于彈簧和重物底座(8)的方向來回移動(dòng)。
全文摘要
一種二氧化碳防凍防堵安全閥，屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括進(jìn)口管、閥腔體、排放閥板、密封閥板、閥板連接桿、閥桿、彈簧或重物、彈簧或重物底座、閥帽、出口管、排放小孔，進(jìn)口管、出口管分別裝在閥腔體的兩側(cè)，排放閥板固定在閥腔體底部靠近出口管的一側(cè)，密封閥板通過閥板連接桿固定在閥桿上，閥桿、彈簧或重物均固定在彈簧底座上，閥桿、彈簧、彈簧底座置于閥帽內(nèi)，閥帽固定在閥腔體上。本發(fā)明采用同向的進(jìn)口管和出口管，并采用排放閥板和密封閥板代替普通安全閥的閥蓋和閥座，避免了流體在閥內(nèi)的轉(zhuǎn)向流動(dòng)，同時(shí)采用排放小孔排放減少甚至避免了固體的沉積和堵塞，同時(shí)通過在排放閥板上不同排放小孔的分布，達(dá)到不同開啟特性。
文檔編號F16K17/04GK1851302SQ20061002684
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月25日
發(fā)明者黃冬平, 丁國良 申請人:上海交通大學(xué)