專利名稱：低溫系統(tǒng)減壓安全閥的制作方法
技術領域：
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，屬低溫制冷領域內的新型低溫制冷過程壓力控制前端產品，涉及低溫流體相變制冷用減壓安全裝備技術，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控制系統(tǒng)壓力，實現低溫系統(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：
由于低溫系統(tǒng)溫度一般低于-20(TC，大多應用于航空航天領域、天然氣液化領域、 氣體分離領域、氣體低溫液化領域等，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，彈簧預應力可在低溫工況下調節(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生結構應力；重量滿足空間物體應用要求；排放口徑與位置可按特定系統(tǒng)設置。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)明內容根據開式低溫相變制冷過程中的壓力控制特點，設計低溫系統(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、彈簧調整圈5、彈簧調整螺栓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，運動端與彈簧調整圈5接觸；彈簧調整螺栓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]通過旋轉彈簧調整螺栓6推進彈簧調整圈5微調彈簧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、彈簧調整圈5、彈簧調整螺栓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，泄壓過程中不能產生節(jié)流效應，以利于泄壓速度，保證系統(tǒng)泄壓所需要的流量。所以在安全閥設計過程中閥桿頂部設計成“T”型結構，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，制冷劑會出現嚴重的階段性液泛現象或固化現象，這種現象一般發(fā)生在空間環(huán)境或高真空環(huán)境中，如果液泛產生的大量過熱蒸氣不能有效排出，系統(tǒng)內部壓力會急劇上升，從而產生危險。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，安全閥自動關閉。本發(fā)明的技術特點本發(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系。
具體實施方式
通過旋轉彈簧調整螺栓6推進彈簧調整圈5微調彈簧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、彈簧調整圈5、彈簧調整螺栓6向上運動，并壓縮彈簧4，最后經安全閥泄壓，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)、彈簧調整圈(5)、彈簧調整螺栓(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，運動端與彈簧調整圈(5)接觸； 彈簧調整螺栓(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、彈簧調整圈、彈簧調整螺栓、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，運動端與彈簧調整圈接觸；彈簧調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；旋轉彈簧調整螺栓推進彈簧調整圈可微調彈簧預緊力及對應系統(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領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)