专利名称：液控安全阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于压力容器的液控安全减压阀。特别是涉及这种液控安全减压阀，即其中导阀是与安全阀成一主体的部分。
在一些诸如在美国专利No.4,172,466和No.5,842,501情况下，导阀被直接连接在主阀主体上，而不用托架和在导阀主体和主安全阀主体之间的独立管道线。然而，导阀主体沿平面连接到主阀主体上并且可能沿着这些面或表面发生泄漏。
在一些情况下，提供了具有隔膜执行机构的平板型主阀元件，导阀被安装在位于主阀主体上的阀盖上，及具有直接连接到隔膜执行机构上的平板型主阀元件的主隔膜腔之上。
因此，期望提供一种液控安全减压阀，其中主阀元件包括具有导阀的活塞，为了主阀主体邻近活塞之上的圆顶腔，导阀轴向安装在阀盖上。
主阀元件优选包括具有容纳入口传感管端部的中心孔的活塞并且安装用于相对于入口传感管往复运动，而入口传感管的端部保持在中心孔中。入口传感管的外端紧固在导阀隔膜上并且入口流体压力通过入口传感管与隔膜外侧的上部连通。圆顶腔设置在活塞和主阀主体上的端盖之间，主阀主体支撑导阀。传感管包括导阀元件，该导阀元件位于圆顶腔中并且当入口流体压力达到预定高的数值时就在圆顶腔中向下运动。
调节弹簧连续地向上加载于传感管和导阀元件并且弹簧位于圆顶腔和入口传感腔之间的排放腔中。因此，提供了用于弹簧和排放腔的单个排放口并且不需要通常向外延伸的弹簧阀盖。由于导阀元件位于圆顶腔中并且调节弹簧位于入口传感腔和圆顶腔之间的排放腔中，因此在两腔之间以最少的孔口精加工提供了高度紧凑的导阀结构。
环形限制件或间隙设置在传感管和主活塞阀元件之间，以便在正常操作期间提供入口流体和圆顶腔之间的受限制的制的流体连通。在活塞阀元件和传感管之间存在相对轴向运动，以便实现适当清除环形限制件的作用。
当预定的入口流体压力作用在导阀隔膜上，隔膜和紧固在其上的传感管就逆着排放腔中的调整弹簧向下运动到导阀元件的离开座位的打开位置，导阀元件安装在圆顶腔中，以便将圆顶腔连通到用于降低圆顶腔流体压力的排放腔。当圆顶腔内的流体压力降低，活塞下面的流体压力载荷大于活塞上面的流体压力载荷，活塞就从其座位被移动或举起到打开位置，以便允许从压力容器的流体从主阀主体的出口流出。由此，压力容器中的流体压力从预定的最大值被释放或降低。当压力容器中的入口流体压力降低到低于预定值，到导阀隔膜腔的降低的入口流体压力导致隔膜和入口传感管沿向上或向外的方向返回到活塞阀元件的就座的关闭位置，堵塞从圆顶腔到排放腔或出口的流体流动。通过活塞和传感管之间的相对较小的环形间隙到圆顶腔的入口流体压力流使圆顶腔中用于向关闭的就座位置移动活塞阀元件的流体压力增加。对于入口流体压力相对较小的增加，圆顶腔中流体压力相对较小的减小导致主活塞阀元件向打开位置相对较小的运动。由于入口压力成比例的增加或减小导致作用在活塞上的圆顶腔流体压力成比例的减小或增加，因此提供了导阀的调制作用。
本发明的导阀在阀上的最大压差2.5磅/平方英寸，圆顶腔通到大气的情况下完全打开。在鼓风机应用中需要这种布置，因为导阀通常旁通下游管道以便鼓风机启动时提供较低的流动阻力。
主活塞阀元件向打开位置运动存在最小的摩擦阻力，因为在活塞和传感管之间没有密封；环形间隙设置在活塞和入口传感管之间。此外，活塞优选由轻质的铝材料制造并且由圆顶腔流体压力激活的U形杯密封设置在活塞和外部衬套之间，以便当圆顶腔的压力被排放并且降低到实质上是零压力时，在活塞向打开位置上升或运动期间摩擦力最小。
本发明的目的是提供液控安全减压阀，其中导阀与主安全阀是一主体的。
本发明另外的目的是提供具有调制和流动导阀的液控安全减压阀。
本发明的另一个目的是提供这种液控安全减压阀，该液控安全减压阀具有特别适合用于诸如鼓风机应用的低压振动服务(low pressure vibratingservice)。
进一步的目的是提供用于安全减压阀的高度紧凑的导阀，其中排放腔位于圆顶腔和入口流体传感腔之间，调整弹簧安装在排放腔中，由此在两腔之间提供最少的孔口精加工和最小的高度。
另一个目的是提供这种导阀，其中紧固到外部隔膜上的入口流体传感管提供了入口流体到隔膜外侧的流体连通，该流体连通用于向下加载于导阀元件，以便运动到圆顶腔中的打开位置。
本发明的其它目的，特征，及优点将通过下面的详述和附图而显而易见。
图5是紧固在入口传感管外端上的导阀隔膜的放大剖视图；及图6是改变结构的放大剖视图，图中辅助入口传感管路设置在导阀隔膜元件和压力容器之间，以便保证精确的入口传感压力总是被传送到导阀隔膜。
具主体实施方式参见附图，特别是
图1-5，例如，诸如油罐，管道的压力容器，或鼓风机部分地示出，其标号为10。
压力容器10具有上部法兰12并且如一般以标号14所示的主压力安全阀14具有连接到压力容器10上部法兰12上的下部法兰16。压力安全阀14具有一般以标号18表示的主阀主体，主阀主体18包括入口20，出口22，及主阀腔24。主安全阀包括活塞或活塞阀元件26，活塞26为了在衬套28中往复运动安装在主阀主体18中。活塞26具有一般以标号30表示的中心孔，中心孔30位于内表面或下端面32和外表面或上端面34之间。邻近孔30内部端面的滤网36用作入口流体的过滤器并且球阀37安装在孔30中。下表面32具有O形环33并且在正常关闭操作条件下位于座38上，如图1和2所示。当导阀被现场测试时，球阀37有效地堵塞中心孔30和活塞表面32之间的流体流动。U形杯密封40安装在活塞26和衬套28之间。
圆顶腔42设置在邻近外表面34的衬套28中并且端盖44螺纹旋入主体18之中，以便形成圆顶腔42的封闭。如图1所示，作用在外表面34上的流体压力面积A2大于作用在内表面32上的流体压力面积A1，由此在正常操作的条件下由圆顶腔42中的圆顶腔压力提供保持活塞26在关闭位置的流体压差。
导阀一般以标号46表示，具有以螺纹50连接方式连接在主阀主体18上的端盖44上的导阀主体48。外部导阀盖51紧固在导阀主体48上。由此导阀46沿主活塞阀或活塞26轴向地延伸并且安装在端盖44上，以便导阀46与主压力安全阀14一主体形成。导阀主体48具有一般以标号52表示的中心孔，中心孔52包括外部较大直径的孔部分54，形成排放腔的具有中等直径的中孔部分56，及下部较小直径孔部分58。在一些情况下，其作为导阀主体48的一主体部分形成端盖44可能更佳。
入口流体传感管一般以标号60表示，传感管60具有容纳在活塞26的孔30中的下端部分62并且通过导阀孔部分54，56和58延伸。入口传感管60具有通过其整个长度延伸的中心孔61。传感管60的外端通过拧到传感管60的端部上的螺母66紧固在一般以标号65表示的隔膜上。安装在形成排放腔的导阀孔部分56中的调整弹簧67围绕管60延伸并且弹簧调整螺母68拧到管60的周围，以便在弹簧67上提供预定负荷。弹簧67连续地向上加载于传感管60和导阀隔膜65。螺钉77保持螺母68就位并且可以配合在螺母68外围上的齿中，以便防止转动。
特别是如图3和4所示，导阀主体48具有由下部孔部分58限定的内座70并且通过固定环74紧固在管60上的O形环72限定了导阀元件并且被弹簧67连续地加载，使其进入内座70上的就座位置上。管子60具有容纳在导阀主体48内部较小直径孔部分58中的直径减小的部分76，以便当O形环72未就座时允许流体流过内座70。在图3-5中以标号78表示的环形间隙或限制设置在传感管60和活塞26之间，以便允许圆顶腔42和在导阀管30中的入口流体压力之间具有受限制的制的流体连通。在传感管60和活塞26之间的相对轴向运动提供了清除环形限制件的作用。当由O形环72和传感管60限定的导阀元件离开座位或打开，来自圆顶腔42的流体就通过排放腔56和具有外过滤网82的排放口80被排放。在活塞26中的扩大直径的孔部分57被设置用于容纳O形环72和固定环74。
同样如图5所示，导阀盖51和导阀主体48之间具有弹性衬垫75，两者沿隔膜65的外边缘部分夹住隔膜65。入口流体传感腔84由在隔膜65外侧上的盖51限定。螺母66靠着安装在传感管60上的金属板86夹住隔膜65。隔膜65包括主隔膜元件71和内部隔膜元件滑动环69，内部隔膜元件滑动环69位于主隔膜元件71和板86之间，滑动环69的外部自由边缘部分延伸超出板86。内部隔膜元件滑动环69不固定在主隔膜元件71上并且提供平滑，低摩擦表面，当传感管60运动时，隔膜元件71就能够在该表面上滑动，由此防止隔膜元件71在板86上摩擦并且导致磨损。
上部防护隔膜元件或辅助隔膜元件73安装在主隔膜元件71上并且从弹性衬垫75延伸到主隔膜元件71宽度的中间位置。辅助隔膜元件不紧固到主隔膜元件71上。在主隔膜元件71破裂的情况下，辅助隔膜元件73将跨接并密封损坏处，并允许导阀以其设置的预定压力打开。元件69，71和73优选由聚四氟乙烯形成。
端塞88安装在盖51上，以便关闭入口传感腔84。提供了与入口流体传感腔84流体连通的实地测试阀90，以便从测试流体源测试主活塞阀元件26以预定流体压力的打开。为了使O形环72离开座位，当从测试阀90施加测试流体压力，球阀37在孔30中就座，并且隔膜腔中84中的流体压力增加，以便向下移动隔膜65和传感管60，由此允许流体从圆顶腔42排放，从而导致主活塞阀元件26打开。因此，可以测试压力安全阀打开的流体压力。
手动操作常闭泄压阀96安装在主阀主体18上并且可以打开与大气相通，以便允许主阀圆顶腔42中的压力通过细孔97泄压。这将使主阀活塞26上升并且容器压力降低。该特征使得活塞阀元件26能够手动打开并且释放压力以便降低鼓风机的启动阻力。该特征也证实了主阀活塞元件26的操作性能。操作下面参见图1和2，图中主阀活塞元件26位于座38上的座位上，调整螺母68已被调整以便在弹簧67上施加预定负荷，从而当入口流体压力低于预定最大压力时，推动传感管60上的O形环72与内座70密封配合，并且为了在导阀46的打开流体压力下使O形环72离开座位以便在安全阀14的预定设定压力下打开主活塞安全阀元件26。当来自压力容器10的入口20内的入口流体压力达到预定的流体压力，该预定压力通过传感管60的孔61与导阀隔膜腔84连通，为了使O形环72离开座位，隔膜65和传感管60向下运动，以便允许来自圆顶腔42的流体排放到排放腔56和排放口80。当圆顶腔42中的流体压力降低，作用在面积A1上在活塞26之下的压力载荷与作用在面积A2上在活塞26之上的压力载荷相比变大，并且活塞26将被升起或离开座位，以便来自压力容器10和入口20的入口流体压力将流过主压力安全阀14的出口22。活塞26离开座位的压力包含压力安全阀14的设定压力。
当活塞26如图3和4所示处在完全打开位置时，活塞26被如此设计，即根据由圆顶腔42中的圆顶腔压力按比例减小所导致的入口压力按比例增加而处于各种打开位置，以便使施加在活塞26上的升起成比例地增加从而允许通过导阀46产生调制作用。
优选方式是，特别鼓风机应用场合，在鼓风机启动期间存在较低流阻。为了实现该目的，本发明提供了活塞26，当没有圆顶腔流体压力时活塞26容易升起。活塞26由轻质材料形成，优选材料是铝。此外，U形杯密封40是压力激活的。由此，当圆顶腔流体压力实质上是零时，最小的摩擦载荷加在衬套28上，并且允许活塞26自由浮动。
当由于压力容器10中的流体压力释放而导阀隔膜腔84中的入口流体压力降低时，为了重新使O形环72位于内座70上的座位上隔膜65和传感管60向上移动，由此阻塞圆顶腔42和排放腔56之间的流体连通。在管60和活塞26之间的相对的小环形间隙78允许从导阀孔30向圆顶腔42的入口流体的受限制的制的流，以便当压力容器10中的流体压回到预定的操作压力时，提供圆顶腔42中流体压力的增加，由此将活塞26向下移动到座38上的座位上。高于导阀26的打开流体压力但低于导致主活塞阀元件26完全打开的压力的变化的入口流体压力将提供主阀元件26的调制作用。
尽管安全阀14适合于在150磅/平方英寸以上的压力工作，但液控压力安全阀14也特别可以利用在气主体分配管道上或正容积式鼓风机上，作为在5磅/平方英寸和150磅/平方英寸之间操作的低压调幅导阀。主安全阀元件26包括活塞并且导阀沿该活塞的轴向安装在主阀主体圆顶腔的阀盖上，由此产生最小的潜在流体泄漏区域并且也相对降低了制造成本。本发明提供了调幅和流动导阀，该阀非常坚固并且能够用于诸如鼓风机应用的低压振动使用。图6的结构改变图6示出了改变的布置，该布置提供了用于入口流体隔膜传感腔84A的单独的流体入口传感管路。导阀盖51A中具有孔53A，孔53A具有拧在孔53A中的塞55A并且导阀盖51A具有O形止回阀密封57A。球阀元件59A被弹簧61A连续地推入关闭的座位，紧靠圆锥形表面57A。以标号63A表示的单独的流体入口传感管路延伸到压力容器10以便提供压力容器10和隔膜传感腔84A之间的直接连通。在通过图1-5所示实施例中的传感管60的入口流体压力低于管路63A中的入口流体压力的情况下，球阀元件59A将离开座位并且允许入口流体到导阀隔膜腔84A的连通。由此，尽管流过导阀的入口流体压力可能会发生压力损失，但主安全阀14在预定的设定压力打开的操作将被保持。
从上述内容可以看出，很明显，本发明提供了用于安全减压阀的紧凑型隔膜操作导阀，该导阀具有最小高度，具有位于流体入口传感腔84和圆顶腔42之间的排放腔56。流体入口传感腔84位于隔膜65的外侧的位置并且流体传感管60紧固在薄膜65上。为了使圆顶腔42中的O形环72紧靠内座70到座位上，在排放腔56中的调节弹簧67连续地向上加负荷于传感管60上。单独的排放口80对排放腔56有效，排放腔56还起弹簧腔的作用。
尽管已经详细描述了本发明的优选实施例，很明显，本领域的普通技术人员会想到对优选实施例做出修改。然而，这种修改在下面的权利要求所提出的本发明的精神和范围内，这是非常明显的。
权利要求
1.一种用于释放压力容器中流体压力的阀组件，包括具有入口，主阀腔及出口的主体；主流体响应阀元件，所述主流体响应阀元件安装在所述主阀腔中，用于相对于所述入口在打开和关闭位置之间往复运动以用于所述压力容器的流体卸压；邻近所述流体响应阀元件外端的圆顶腔；及导阀结构，所述导阀结构安装在所述主体上并与所述流体响应阀元件轴向对齐，且形成所述圆顶腔的外端；所述导阀结构包括隔膜和紧固在所述隔膜上用于与所述隔膜一起运动的入口流体传感管，所述入口流体传感管具有与所述入口流体连通的内端和延伸通过所述隔膜并且与所述隔膜的外侧流体连通的外端，以便在所述隔膜的所述外侧提供入口流体传感腔。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述流体响应阀元件包括活塞。
3.根据权利要求2所述的阀组件，其中所述活塞具有通过其延伸并且与所述入口流体连通的中心孔，及所述传感管的所述内端容纳在所述中心孔内。
4.根据权利要求3所述的阀组件，其中环形限制件设置在所述传感管和所述活塞中的所述中心孔的内周边之间，以便允许所述入口和所述圆顶腔之间的受限制的制的流体流动。
5.根据权利要求1所述的阀组件，还包括，在所述圆顶腔和所述入口流体传感腔之间的排放腔及安装在所述传感管上并且位于所述圆顶腔中用于在所述圆顶腔和所述排放腔之间密封的导阀元件。
6.根据权利要求5所述的阀组件，还包括，调整弹簧，所述调整弹簧安装在所述排放腔中用于连续地沿向外的方向加载于所述传感管和其上的导阀元件。
7.根据权利要求6所述的阀组件，还包括，螺纹拧在所述传感管上用于调节所述弹簧锁施加的作用力的调整螺母。
8.根据权利要求1所述的阀组件，还包括，安装在所述主体上的盖，所述导阀结构安装在所述盖上。
9.一种用于释放压力容器中流体压力的阀组件，包括具有入口，主阀腔及出口的主体；活塞，所述活塞安装在所述主阀腔中，用于相对于所述入口在打开和关闭位置之间往复运动以用于所述压力容器的流体卸压；邻近所述活塞的外端的圆顶腔；及导阀结构，所述导阀结构安装在所述主体上并与所述活塞轴向对齐且形成所述圆顶腔的外端；所述导阀结构包括隔膜，在所述隔膜一侧的入口流体传感腔，在所述入口流体传感腔和所述圆顶腔之间的排放腔，及从所述活塞延伸到所述入口流体传感腔的流体入口传感元件；所述活塞具有其中与所述入口流体连通的中心孔，并且所述流体入口传感元件具有容纳在所述中心孔中使入口流体与所述入口流体传感腔连通的下端部分。
10.根据权利要求9所述的阀组件，其中环形限制件设置在所述传感元件和所述活塞中的所述中心孔的内周边之间，以便允许在所述入口和所述圆顶腔之间的受限制的流体流动。
11.根据权利要求9所述的阀组件，其中所述流体入口传感元件紧固在所述隔膜上用于随其运动，及弹簧安装在所述排放腔中用于连续地向上加载于所述隔膜和传感元件。
12.根据权利要求9所述的阀组件，还包括导阀元件，所述导阀元件安装在所述圆顶腔中的所述流体入口传感元件上并且在就座和离开座位之间是可移动的，以便控制所述排放腔和所述圆顶腔之间流体的流动。
13.一种安装在邻近阀主体上的圆顶腔的端盖上并用于主安全减压阀的导阀结构；所述导阀结构包括其中具有开口的导阀主体；用于入口流体的传感管，所述传感管延伸通过所述开口并且具有通过所述圆顶腔延伸到所述主安全减压阀的下端部分；紧固在所述传感管上端部分上的隔膜；邻近所述隔膜外侧的入口流体传感腔；所述阀主体中的排放腔，所述排放腔位于所述入口流体传感腔和所述圆顶腔之间，并包括排放口；及所述圆顶腔中位于所述传感管和所述导阀主体之间的导阀元件，所述导阀元件在就座和离开座位之间是可移动的，以便控制所述排放腔和所述主安全减压阀的所述圆顶腔之间流体的流动。
14.根据权利要求13所述的导阀结构，还包括，限定在所述导阀主体中的所述开口周围的导阀座；及所述导阀元件包括安装在所述传感管周围的O形环，所述O形环用于当所述传感管轴向运动时在所述导阀座上的就座位置和离开座位的位置之间运动。
15.根据权利要求14所述的导阀结构，还包括，所述排放腔中的可调节弹簧元件，所述可调节弹簧元件在预定力的作用下沿外部方向将所述传感管推向所述导阀元件的就座位置。
16.根据权利要求15所述的导阀结构，还包括，所述排放腔内的作用力调节螺母，所述作用力调节螺母螺纹拧到所述传感管上并与所述弹簧元件配合，以便调节所述弹簧将所述导阀元件推向就座位置的作用力。
17.根据权利要求13所述的导阀结构，还包括，紧固在所述主体上并且其间夹住所述隔膜的外盖，在所述管上用于支撑所述隔膜的板；螺母，所述螺母螺纹拧到所述管上用于在所述螺母和所述板之间夹住所述隔膜；所述隔膜包括径向向内延伸到所述板并且径向向外被夹在所述盖和主体之间的主隔膜元件，所述主隔膜元件和所述板之间具有从所述板径向向外延伸的自由外部边缘部分的内隔膜元件，所述主隔膜元件和所述内隔膜元件彼此不相紧固，所述内隔膜元件形成光滑，低摩擦表面，在所述隔膜运动期间所述主隔膜元件可以在该表面上滑动。
18.根据权利要求17所述的导阀结构，还包括，在所述主隔膜元件之上夹在所述盖和所述主体之间的外隔膜元件，所述外隔膜元件在所述外隔膜元件上延伸并且具有延伸到至少重叠所述板的位置上的自由内边缘部分，所述外部隔膜元件与所述主隔膜元件不相紧固并且用于密封所述主隔膜元件。
19.一种用于释放压力容器中流体压力的流体减压阀，包括具有入口，主阀腔，及出口的主体；主活塞阀元件，所述主活塞阀元件安装在所述主阀腔中用于相对于所述入口在打开和关闭位置之间往复运动以用于所述压力容器的流体卸压，所述活塞阀元件呈大体圆柱形并且具有通过其中的轴向孔；与所述活塞阀元件的所述外端成相对关系并安装在所述主体上的盖，所述盖内具有与所述活塞阀元件的轴向孔轴向对齐的中心孔；形成在所述盖和所述活塞阀元件外端之间的圆顶腔；及导阀，所述导阀安装在所述盖上并且具有入口流体传感管，所述入口流体传感管延伸通过所述盖中的所述中心孔并且延伸到所述活塞阀元件的所述轴向孔中，所述活塞阀元件在所述管和所述活塞阀元件之间具有受限制的环形间隙，以便允许从所述入口到所述圆顶腔的受限制的入口流体流动。
20.根据权利要求19所述的流体减压阀，还包括，安装在所述主阀腔中并且其中容纳所述主活塞阀元件用于往复运动的圆筒形衬套。
21.根据权利要求20所述的流体减压阀，还包括，在所述主活塞阀元件和所述衬套之间的U形杯密封，所述U形杯密封由所述圆顶腔中的流体压力以扩展的关系被激活并且在当所述圆顶腔排放流体时所述活塞阀元件运动到打开位置期间提供与所述衬套相对较低的摩擦接触。
全文摘要
一种具有主活塞阀元件(26)的液控安全减压阀(14)。圆顶腔(42)设置在阀主体(18)中及活塞阀元件(26)之上并且盖(44)形成用于圆顶腔(42)的封闭件。导阀(46)安装在盖(44)上并且具有容纳在活塞阀元件(26)孔(30)中的隔膜致动流体入口传感管(60)。入口流体压力通过传感管(60)的孔(61)连通到隔膜(65)外侧的入口流体传感腔(84)。排放腔(56)位于圆顶腔(42)和入口传感腔(84)之间。调整弹簧(67)连续地加载于圆顶腔(42)中的O形环(72),使其就座在座(70)上。环形间隙(78)设置在传感管(60)和活塞(26)之间,用于提供在圆顶腔(42)和入口(20)之间的受限制的流体流动。
文档编号F16K31/36GK1423736SQ01808172
公开日2003年6月11日 申请日期2001年3月13日 优先权日2000年3月14日
发明者杰夫·A·康利 申请人:泰科流控制公司