高压安全阀的设计与计算

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)海军驻沈阳地区舰船配套军事代表室 作者:张威

  介绍了安全阀的技术性能、结构特点、材料选用与设计计算方法,以及安全阀的调节、工作原理及应用。

1、概述

  在高压空气压缩机的管路系统中安全阀是关键的压力控制元件。当系统压力超过设定的压力时,安全阀阀瓣在气体压力作用下自动开启,排出额定量的气体。当压力降至关闭压力时,安全阀能及时关闭,并可靠密封,从而使系统压力控制在设定的安全范围之内。

2、高压安全阀的结构特点

外排直动式安全阀


图1 外排直动式安全阀

  安全阀结构为外排直动式( 图1) ,其可靠性和密封性好,开启压力控制准确,排放能力强,调整方便,启闭压差小。阀体与阀座采用一体式结构,使阀座密封与阀瓣组件的导向部位能一次性加工,保证了阀座密封面相对轴线的垂直度和同轴度,及阀体与阀瓣组件配合的导向面相对轴线的同轴度,为产品重复性使用的密封性和可靠性提供了保证。阀座密封采用了拉法尔喷嘴形结构( 图2) ,使压缩气流在流经阀口时速度达到音速及音速以上,保证了开启压力准确,排放系数大。

拉法尔喷嘴式阀座

图2 拉法尔喷嘴式阀座

  安全阀开启时,高压气流可能对人或物造成潜在的危险,因此在高压外排式安全阀上增加了整流罩,改变高压气流的排放方向,避免对外界的安全造成影响。

  安全阀弹簧选用50CrVA 阀门专用弹簧钢丝,其剪切模量、许用切应力相对较大,使弹簧尺寸较小,保证了安全阀结构紧凑,占用空间小。密封材料选用聚醚醚酮(PEEK) 。

3、高压安全阀的工作原理

  安全阀通过调整调节盖、钢球、上弹簧座和压缩弹簧调整设定压力。系统中的高压气体从阀体的进口进入作用在阀瓣组件上,当系统中的压力达到整定压力时,阀瓣组件向上压缩弹簧,安全阀打开,排出额定排量的气体,当系统压力降到回座压力时,安全阀重新关闭并密封,保证系统正常工作,压缩机不被损坏。

6、结语

  外排直动式安全阀在高压空气压缩机系统上使用,其可靠性和密封性好,开启压力控制准确,排放能力强,调整方便,启闭压差小,满足了用户的需求。

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