一种由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀的制作方法

本发明涉及先导阀结构技术领域，具体地，涉及一种由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀。

背景技术：

先导式安全阀迄今已发展出很多种形式，大多数先导式安全阀的主阀阀瓣的关闭力由被保护系统的自身流体介质提供。先导阀感受系统压力并先行动作后，主阀控制腔通过先导阀泄压，从而驱动主阀阀瓣开启。当主阀开启排放，系统压力降低到某一定值后，先导阀再次先行动作，切断主阀控制腔的泄压通道，主阀控制腔重新充满压力介质，使主阀阀瓣关闭。先导阀的功能就是控制主阀控制腔的加压或泄压。

有流动式先导阀在主阀开启排放的同时，流体介质也在先导阀内部持续排放。这时，先导阀的整定值易受介质温度影响而波动，而且其动作性能取决于阀内运动部件在流体流动时的动态特性，先导阀的性能参数不容易控制。

在核反应堆一回路系统中使用的核用先导式安全阀，是保证核反应堆冷却剂系统及其相连管道和设备安全的关键设备，对其工作性能的可靠性和精确性要求很高。为确保系统设备和管道的安全，先导阀的开启压力不得有大的偏移。由于被保护系统介质具有放射性，不允许安全阀有任何内漏和外漏的情形出现，因而必须确保阀座的密封性和对周围环境的密封性。为了尽量减少放射性压力介质的排放和损失，安全阀的回座压力也应尽可能地接近开启压力，在开启前以及回座后还要保证阀座良好的密封。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高安全阀精度、无往复式动密封结构、减少先泄漏时间、自紧式密封的由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀，用于控制主阀的启闭，包括阀体以及设置于阀体内的第一级先导阀和第二级中继阀；所述的阀体的内部空间沿从上到下的方向由多个隔板依次分隔为感压腔、预紧整定腔、第一级先导阀排放腔和流体控制腔；隔板与阀体成一体，阀体分为好几段，各段之间密封连接；分隔感压腔和预紧整定腔的隔板A的上部安装有波纹管A，波纹管A的上开口由芯棒焊接密封，波纹管A的下开口的端面与隔板A焊接密封连接，第一级先导阀的阀杆从波纹管A的下开口伸入波纹管A内部并与波纹管A的芯棒接触，隔板A上设置有供阀杆穿过的通孔，且通孔位于波纹管A内，从而保证波纹管A和隔板能够封隔感压腔和预紧整定腔，而阀杆的下端依次贯穿预紧整定腔和第一级先导阀排放腔；预紧整定腔和第一级先导阀排放腔由隔板B分隔，隔板B上设置有供阀杆穿过的通孔，且阀杆上带有另一个波纹管B，保证预紧整定腔和第一级先导阀排放腔的封隔；阀杆位于预紧整定腔内的部分的外部套装有预紧弹簧A，阀杆上固定设置用于对预紧弹簧A上端进行限位的挡板，预紧整定腔内设置有用于支撑预紧弹簧A下端的支座，从而预紧弹簧A由阀杆上固设的挡板和设置于预紧整定腔内的支座压紧固定；分隔第一级先导阀排放腔和流体控制腔的隔板C的下表面设置有阀座A，阀座A内设置有贯穿隔板C的通孔，阀杆的下端位于阀座A的通孔内；阀体的底板的上表面设置有阀座B，阀座B内设置有贯穿阀体底板的通孔，流体控制腔内设置有与阀座A相配合的阀瓣A和将流体控制腔分隔为上下两个部分的活塞A，活塞A上下腔通过活塞上的孔连通，活塞A的下部设置有与阀座B相配合的阀瓣B；与阀座A相配合的阀瓣A由预紧弹簧B压紧于阀座A上，阀瓣B由预紧弹簧C压紧于位于阀座B上，活塞A上部和下部的流体控制腔内都填充满流体；阀体上设置有连通感压腔的高压流体进口和连通位于活塞A下部的流体控制腔的主阀控制腔进口。

在阀杆下部焊接有具有密封功能的波纹管B，所述波纹管B的另一端焊接于隔板B上起密封作用，防止第一级先导阀排放腔中的排放物进入到预紧整定腔中；所述第一级先导阀排放腔上设置有排放孔, 所述排放孔用于排放第一级先导阀排放腔中的排放物。

本发明的先导阀可用于核反应堆一回路系统中，使用时，将高压流体进口与主阀的进口腔连通，将主阀控制腔进口与主阀的控制腔连通，将阀座B的通孔与主阀的出口腔连通。主阀具有进口腔、出口腔和控制腔，进口腔和出口腔之间设置有阀座C，进口腔和控制腔之间通过所设置的活塞B上的小孔联通；与阀座C相配合的阀瓣C通过主阀阀杆连接活塞B，活塞B的上部连接有复位机构，由活塞B驱动阀瓣C实现主阀的开启和关闭。感压腔内的波纹管A感知压力源的变化，即主阀进口腔内流体压力的变化。当系统压力低于整定压力时，第一级先导阀和第二级中继阀都关闭，阀瓣A和阀瓣B分别在预紧弹簧B和预紧弹簧C的预紧压力下紧密贴合于阀座A和阀座B上，填充于活塞A上部和下部的流体控制腔内的流体被阀瓣A和阀瓣B密封，该流体充满了活塞A上部和下部的空间，因而其对阀瓣A、阀瓣B都起到压紧的作用力，构成阀瓣与阀座之间的密封力，为压力自紧式密封结构。

当系统压力达到整定压力时，压力源处传来的推力驱动波纹管A产生位移时，波纹管A带动阀杆向下移动，从而阀杆向下顶压阀瓣A，阀瓣A离开阀座A，第一级先导阀开启，因此起到先导开启的作用；流体控制腔内的流体通过阀座A流入第一级先导阀排放腔，并且从排放孔A排向外界，进而活塞A在主阀控制腔流体流动的作用下向上移动，使得阀瓣B离开阀座B，第二级中继阀开启；主阀控制腔内的流体经第二级中继阀排出，主阀的活塞B向上移动，活塞B通过主阀阀杆带动阀瓣C离开阀座C，主阀打开。第二级中继阀实质上是活塞A、阀瓣B、阀座B、预紧弹簧C、主阀控制腔进口、阀体下端部和底板上的排水口构成的一个小型释放阀，起到流量放大作用。

通过主阀释放系统介质，系统压力下降，到达回座压力时，预紧弹簧A推动阀杆向上运动，波纹管A形状回复，使阀瓣A逐渐接近阀座A，最终在预紧弹簧B的作用下使第一级先导阀关闭；同时，活塞A下腔的流体通过活塞上的小孔向活塞A上腔流动，上下腔内的压力也逐渐达到平衡，第二级中继阀在预紧弹簧C的作用下关闭，因而在复位机构作用下，主阀重新关闭，完成启闭循环。

优选的，位于活塞A上部的流体控制腔内固定设置有支撑板，支撑板上设置有供流体通过的通孔，预紧弹簧B一端抵压于阀瓣A的下端，预紧弹簧B的另一端抵压于支撑板上，从而与阀座A相配合的阀瓣A由预紧弹簧B压紧于阀座A上，预紧弹簧C设置于支撑板与活塞A之间，预紧弹簧C一端抵压于支撑板上，预紧弹簧C另一端抵压于活塞A上，从而阀瓣B由预紧弹簧C压紧于位于阀座B上。

优选的，阀瓣A的下端连接有导杆，预紧弹簧B套装于导杆的外部。

优选的，阀体内设置有用于对阀杆进行导向的整定螺套，有利于阀杆的平滑移动；同时，整定螺套可以对预紧弹簧A进行预紧和调节，以调整安全阀的整定压力。

综上，本发明的有益效果是：

1、本发明安装在核动力装置稳压器上，通过控制主阀对核动力装置进行超压保护；该先导阀采用新的原理和结构，能够有效控制主阀的动作；其由做在一个阀体之内的两级先导阀组成，并由密闭的波纹管来感知压力源的变化；第一级先导阀的波纹管组件由压力源处传来的推力进行驱动，第二级中继阀起流量放大作用；采用无流动和两级放大的设计，能够有效地提高安全阀开启压力和关闭压力的精度，并且减少先泄漏区间。

2、采用密闭的波纹管组件来感知压力源的变化，将压力的变化量转变为位移量，属于无流动设计，感压侧为封闭端，可以充分减少安全阀开启后的流体的扰动，开启压力精确，重复性高；同时波纹管作为压力边界的一部分，比起传统的往复式动密封结构更能有效地密封介质；无往复式动密封结构，仅需要考虑高温高压条件下结构的静密封问题，大大降低了阀门的设计难度。

3、由两级先导阀组成，增加了第二级中继阀起流量放大作用，可以有效地减少先泄漏时间，使主阀在超压保护时迅速开启。

4、两级先导阀的关闭件均采用压力自紧式密封结构，即介质压力作用在阀瓣的周围，系统压力越大，密封力越大，因此密封性能可靠，先泄漏区间很小，整定值精度高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明一种由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀的结构示意图；

图2是本发明先导阀与主阀控制连接实施的结构示意图；

附图中标记及相应的零部件名称：

1-阀体，2-感压腔，3-预紧整定腔，4-第一级先导阀排放腔，5-流体控制腔，6-隔板A，7-波纹管A，8-阀杆，9-隔板B，10-预紧弹簧A，11-挡板，12-支座，13-隔板C，14-阀座A，15-底板，16-阀座B，17-阀瓣A，18-活塞A，19-阀瓣B，20-预紧弹簧B，21-预紧弹簧C，22-高压流体进口，23-主阀控制腔进口，24-进口腔，25-出口腔，26-控制腔，27-阀座C，28-活塞B，29-主阀控制腔出口，30-阀瓣C，31-主阀阀杆，32-复位机构，33-支撑板，34-导杆，35-整定螺套，

36-波纹管B，37-排放孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1-2所示，一种由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀，用于控制主阀的启闭，包括阀体1以及设置于阀体1内的第一级先导阀和第二级中继阀，所述的阀体1的内部空间沿从上到下的方向由多个隔板依次分隔为感压腔2、预紧整定腔3、第一级先导阀排放腔4和流体控制腔5，隔板与阀体1为一体，阀体为分段设计，各段之间采用密封连接。分隔感压腔2和预紧整定腔3的隔板A6的上部安装有波纹管A7，波纹管A7的上开口由芯棒焊接密封，波纹管A7的下开口的端面与隔板A6焊接密封连接，第一级先导阀的阀杆8从波纹管A7的下开口伸入波纹管A7内部并与波纹管A7的芯棒接触，隔板A6上设置有供阀杆8穿过的通孔，且通孔位于波纹管A7内，从而保证波纹管A7和隔板能够封隔感压腔2和预紧整定腔3，阀杆8的下端依次贯穿预紧整定腔3和第一级先导阀排放腔4，预紧整定腔3和第一级先导阀排放腔4由隔板B9分隔，隔板B9上设置有供阀杆8穿过的通孔，且阀杆8上带有波纹管，保证预紧整定腔3和第一级先导阀排放腔4的封隔，阀杆8位于预紧整定腔3内的部分的外部套装有预紧弹簧A10，阀杆8上固定设置用于对预紧弹簧A10上端进行限位的挡板11，预紧整定腔3内设置有用于支撑预紧弹簧A10下端的支座12，从而预紧弹簧A10由阀杆8上固设的挡板11和设置于预紧整定腔3内的支座12压紧固定，分隔第一级先导阀排放腔4和流体控制腔5的隔板C13的下表面设置有阀座A14，阀座A14内设置有贯穿隔板C13的通孔，阀杆8的下端位于阀座A14的通孔内，阀体1的底板15的上表面设置有阀座B16，阀座B16内设置有贯穿阀体1底板15的通孔，流体控制腔5内设置有与阀座A14相配合的阀瓣A17和活塞A18，活塞A18的下部设置有与阀座B16相配合的阀瓣B19，与阀座A14相配合的阀瓣A17由预紧弹簧B20压紧于阀座A14上，阀瓣B19由预紧弹簧C21压紧于位于阀座B16上，流体控制腔5内填充满流体，阀体1上设置有连通感压腔2的高压流体进口22和连通位于活塞A18下部的流体控制腔5的主阀控制腔进口23。在阀杆8下部焊接有具有密封功能的波纹管B36，波纹管B36的另一端焊接于隔板B9上起密封作用，防止第一级先导阀排放腔4中的排放物进入到预紧整定腔3中；所述第一级先导阀排放腔4上设置有排放孔37, 所述排放孔37用于排放第一级先导阀排放腔4中的排放物。

本发明的先导阀可用于核反应堆一回路系统中，使用时，将高压流体进口22与主阀的进口腔24连通，将主阀控制腔进口23与主阀的控制腔26连通，将阀座B16的通孔与主阀的出口腔连通。主阀具有进口腔24、出口腔25和控制腔26，进口腔24和出口腔25之间设置有阀座C27，进口腔24和控制腔26之间设置有活塞B28，活塞B28上下流体通过活塞上的小孔连通，控制腔26连接有主阀控制腔出口29，与阀座C27相配合的阀瓣C30通过主阀阀杆31连接活塞B28，活塞B28的上部连接有复位机构32，由活塞B28驱动阀瓣C30实现主阀的开启和关闭。

感压腔2内的波纹管A7感知压力源的变化，即主阀进口腔24内流体压力的变化。当系统压力低于整定压力时，第一级先导阀和第二级中继阀都关闭，阀瓣A17和阀瓣B19分别在预紧弹簧B20和预紧弹簧C21的预紧压力下紧密贴合于阀座A14和阀座B16上，流体控制腔5内的流体被阀瓣A17和阀瓣B19密封，该流体充满了流体控制腔5，因而其对阀瓣A17、阀瓣B19都起到压紧的作用力，构成阀瓣与阀座之间的密封力，为压力自紧式密封结构。

当系统压力达到整定压力时，压力源处传来的推力驱动波纹管A7产生位移时，波纹管A7带动阀杆8向下移动，从而阀杆8向下顶压阀瓣A17，阀瓣A17离开阀座A14，第一级先导阀开启，因此起到先导开启的作用，流体控制腔5内的流体通过阀座A14流入第一级先导阀排放腔4，并且从排放孔37排向外界。进而活塞A18在主阀控制腔26流体的作用下向上移动，使得阀瓣B19离开阀座B16，第二级中继阀开启，主阀控制腔26内的流体经第二级中继阀排出，主阀的活塞B28向上移动，活塞B28通过主阀阀杆31带动阀瓣C30离开阀座C27，主阀打开。第二级中继阀实质上是一个小型释放阀，起到流量放大作用。

通过主阀释放系统介质，系统压力下降，到达回座压力时，预紧弹簧A10推动阀杆8向上运动，波纹管A7形状回复，使阀瓣A17逐渐接近阀座A14，最终在预紧弹簧B20的作用下使第一级先导阀关闭；同时，活塞A18下腔的介质通过活塞上的小孔流入活塞A18上腔，活塞A18上下腔内的压力达到平衡，第二级中继阀在预紧弹簧C21的作用下关闭，在复位机构32作用下，主阀重新关闭，完成启闭循环。

实施例2

如图1所示，一种由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀，在实施例1的基础上，位于活塞A18上部的流体控制腔5内固定设置有支撑板33，支撑板33上设置有供流体通过的通孔，预紧弹簧B20一端抵压于阀瓣A17的下端，预紧弹簧B20的另一端抵压于支撑板33上，从而与阀座A14相配合的阀瓣A17由预紧弹簧B20压紧于阀座A14上，预紧弹簧C21设置于支撑板33与活塞A18之间，预紧弹簧C21一端抵压于支撑板33上，预紧弹簧C21另一端抵压于活塞A18上，从而阀瓣B19由预紧弹簧C21压紧于位于阀座B16上，

实施例3

如图1所示，一种由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀，在实施例1的基础上，阀瓣A17的下端连接有导杆34，预紧弹簧B20套装于导杆34的外部。

实施例4

如图1所示，一种由波纹管感压和驱动并具有流量放大作用的先导阀，在实施例1的基础上，阀体1内设置有用于对阀杆8进行导向的整定螺套35，利于阀杆8的平滑移动。同时，整定螺套可以对预紧弹簧A进行预紧和调节，以调整安全阀的整定压力。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。