安全阀专家教你结构设计的原则

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1、阀体：安全阀是通过阀体使零件相互连接成为一个完整的产品。安全阀通过阀体的法兰或螺纹管接头或焊接连接在系统上的。阀体承受着被保护系统的压力作用，所以阀体应有足够的强度和密封性，不允许出现变形或泄漏。

　　安全阀

　　a、阀体材料的选择通常按温度、压力和介质的腐蚀性来定。具体情况将在下一节做专门介绍，此处不再复述。b、安全阀排放时，介质通过阀体泄放至安全的地方，所以要求通道部分的尺寸和形状应保证其流体阻力zui小。c、阀体的进口和出口支管承受着安全阀和排放管道的重量以及安全阀排放时的反作用力，阀体应有足够的强度和刚度。d、为了提高排放能力，阀座通道截面积不因有导向筋的存在而缩小介质流动畅通，不仅在阀座通道中，在阀瓣打开的环状间隙处没有涡流现象。阀体和出口支管的通道截面积为2.5d0。由于排放能力高，安全阀的阀座通道截面积较小，使安全阀易于密封。

　　2、阀座：阀座设计成可拆卸的结构形式，阀座通道设计成拉法尔喷嘴的光滑低阻力形状。喷嘴式安全阀能在长期使用中保持高度密封，减少阀座和阀瓣密封面的机械变形、热变形和侵蚀。阀座的热变形是介质对于非对称阀体的作用引起的，而阀座的机械变形则可能在把阀体紧固在容器上发生。采用可拆卸结构，则阀体的变形一般不易造成阀座的变形，而阀座的变形是导致安全阀泄漏的主要原因。安全阀的主要受压元件是阀座，所以在设计时应进行强度校核，在结构上应设计成圆滑过渡，阀座一般不宜采用铸件，应采用棒料和锻件加工，并需进行强度试验。

　　3、阀瓣：阀瓣是和阀座一起组成密封面，其密封面一侧要直接承受介质的压力、温度等，它的结构设计合理与否，直接影响到安全阀的密封性能。阀瓣的结构设计是根据安全阀要达到的密封性能指标、密封面宽度和密封比压、受弹簧预紧力的大小、所使用的介质特性等诸多因素来考虑的。阀瓣的材料选用和阀座相比，应相同或更好一点，对美标安全阀来说，采用较多的是420、304 和316L，当然，在所有腐蚀性强的地方，还应选用更好的，如蒙乃尔、哈氏合金、钛合金等其它材料。

　　4、阀杆：安全阀弹簧的作用力是通过阀杆传递给阀瓣，形成初始密封。当安全阀动作时，阀杆沿着弹簧上下面的弹簧座移动，因此阀杆的作用很重要。

　　1) 阀杆力不是通过钢球传递给阀瓣时，阀杆的端部应做成求面，球面半径按施加于阀杆的作用力来选取。当作用力小于6000N 时，r=1.5mm 就够了；作用力达1800N 时，r=4mm。球面半径也可按安全阀口径来选取，即r=(0.05~0.08)d0。

　　2)加于阀杆的载荷超过1000N 时，阀杆端部用2Cr13 钢制造，其硬度经热处理40~43HRC。或在端部堆焊硬质合金，硬度不低于45~48HRC。

　　5、弹簧：弹簧是重要的零件之一，弹簧式安全阀的性能受弹簧的控制，弹簧的设计成功与否决定了安全阀的zui终性能是否达到设计要求和使用要求。弹簧在安全阀里的工作原理比较简单，它通过弹簧座把作用力传递给阀杆，阀杆再把弹簧力传递到阀瓣上。

　　a、为了保证弹簧力能平稳地传递到阀瓣上，在设计制造安全阀弹簧时，应将弹簧的端部磨平，支撑面至少大于3/4 圈。并且应满足平行度和垂直度的要求。b、为了防止弹簧松驰，在计算时取较低的许用应力值，制造时进行强化处理。 c、石油化学工业中应十分注意弹簧的抗腐蚀保护，在同某些介质接触时会使弹簧圆钢变细和出现内部裂纹、应力腐蚀等现象。为了防腐蚀，弹簧应采用合金钢制造，并采用包保护层、镀镍、渗铝等方法，在结构上利用橡胶弹性隔膜或金属波纹管使弹簧同腐蚀性介质隔离，或在弹簧表面喷涂聚四氟乙烯的方法保护弹簧。

　　6、调节圈：调节圈是全启式安全阀的重要部件之一，调节圈分上调节圈和下调节圈。利用调节圈对排放压力、回座压力进行调整，这个调整由制造厂商根据需要来确定，用户在使用过程中不得随意调整调节圈的位置，它决定着安全阀的动作性能。调节圈的位置较高时，安全阀开启压力就降低，同时关闭压力也降低。通常下调节圈安装在阀座的上部，上调节圈安装在反冲盘的导向套上。用来调节安全阀开启压力的上调节圈，拧在阀瓣于其中滑动的导向套的下部。当调节圈往下调时，为使阀瓣达到全开启高度的压力即可低些。上调节圈的位置通过阀体上部的螺孔来调节，螺孔用螺栓封住，螺塞具有伸出的端头，使调节圈固定以防转动。

　　7、活塞：背压力对安全阀的排放能力、开启压力有相当大影响，为了保证安全阀能安全可靠地运行于背压力超过开启压力10%的工况在安全阀设计时，应该考虑背压的影响，在安全阀上加设一个能平衡背压影响的装置。平衡背压的机构常用的有波纹管式和滑塞式两种，另外还有通过导向阀来平衡背压。