一種新型真空泄壓閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型真空泄壓閥，包括壓力室、主閥室、活塞組件、壓力控制器、充氣嘴、流動(dòng)介質(zhì)的進(jìn)口管道與出口管道；壓力室和主閥室都是圓筒狀結(jié)構(gòu)，壓力室頂部蓋板上開設(shè)了兩個(gè)尺寸不同的圓孔，并在相應(yīng)的圓孔軸線位置焊接了壓力控制器和充氣嘴，壓力室的下端設(shè)有壓力室法蘭，主閥室上端開設(shè)了與壓力室法蘭相配合的螺紋孔，主閥室通過焊接與流動(dòng)介質(zhì)的進(jìn)、出口管道連接，進(jìn)、出管道上均焊接了外部連接法蘭；壓力室和主閥室通過貫穿壓力室法蘭、螺紋孔的緊固螺栓連接，活塞組件設(shè)在壓力室和主閥室的腔體中。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作迅速，且易于加工，解決了彈簧式安全閥的一些缺陷，同時(shí)給出了一種新的泄壓保護(hù)策略。
【專利說明】一種新型真空泄壓閥【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于真空容器超壓保護(hù)裝置，具體涉及一種新型真空泄壓閥。
【背景技術(shù)】
[0002]真空室作為托卡馬克裝置關(guān)鍵部件之一，是等離子體運(yùn)行、聚變反應(yīng)發(fā)生的場所，其內(nèi)部為高真空環(huán)境。真空室內(nèi)部的第一壁組件受到來自高溫等離子體聚變反應(yīng)的大量熱負(fù)荷，溫度會(huì)急劇升高、需要對其進(jìn)行溫度控制，因而真空室壁上針對第一壁組件布置了大量的冷卻管路。一旦某處的第一壁組件冷卻管路發(fā)生破損，冷卻劑會(huì)漏入真空室中。真空室內(nèi)部冷卻劑事故發(fā)生后，由于真空室為高真空環(huán)境，冷卻劑會(huì)產(chǎn)生大量蒸汽，真空室內(nèi)部壓力迅速升高。除冷卻劑泄漏事故外，空氣漏入真空室也會(huì)造成真空室內(nèi)部增壓，如果不對真空室進(jìn)行壓力限制，其內(nèi)部增壓會(huì)對真空室及其內(nèi)部組件造成損壞。因此，需要為真空室設(shè)計(jì)一個(gè)超壓保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)真空室內(nèi)部壓力達(dá)到極限值(設(shè)定值)后，及時(shí)泄放真空室內(nèi)部介質(zhì)，降低其內(nèi)部壓力，保護(hù)真空室及其內(nèi)部組件。
[0003]真空室超壓保護(hù)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件為泄壓閥，它是直接控制真空室內(nèi)部最大壓力的裝置，一側(cè)直接連通真空室，另一側(cè)連接泄壓管。市場上常見的安全閥按整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)的不同科分為三類:重錘杠桿式安全閥、彈簧式安全閥和脈沖式安全閥，均適用于鍋爐、壓力容器和管道 上。重錘杠桿式安全閥利用重錘和杠桿來平衡作用在閥瓣上的力，結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整容易且較準(zhǔn)確，但結(jié)構(gòu)笨重、加載機(jī)構(gòu)容易振動(dòng)、且開啟后不易關(guān)閉及保持嚴(yán)密；彈簧式安全閥利用壓縮彈簧來平衡作用在閥瓣上的力，結(jié)構(gòu)輕便緊湊、靈敏度較高、且對振動(dòng)的敏感性小，但所加的載荷會(huì)隨著閥的開啟而發(fā)生變化，不利于閥門的迅速開啟，而且彈簧的使用受高溫的限制；脈沖式安全閥由主閥和輔閥組成，通過輔閥的脈沖作用帶動(dòng)主閥動(dòng)作，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。托卡馬克真空室超壓保護(hù)系統(tǒng)中另一種常見的泄壓閥為爆破片，爆破片結(jié)構(gòu)簡單、密封性能好，當(dāng)真空室壓力超過限定值后，爆破片打開，真空室內(nèi)部介質(zhì)開始向外排放。爆破片的一個(gè)缺點(diǎn)就是它不可重復(fù)利用，為“一次性產(chǎn)品”，真空室超壓保護(hù)系統(tǒng)一次動(dòng)作后需要更換新的爆破片。
[0004]由此可見，鍋爐和壓力容器安全閥的適用范圍有一定的局限性，同時(shí)爆破片也存在不可重復(fù)利用的缺點(diǎn)?；谡婵帐页瑝罕Ｗo(hù)的需要，同時(shí)參考上述壓力泄放裝置的工作原理，利用氣體介質(zhì)可壓縮的性質(zhì)，設(shè)計(jì)一種新型的通過壓力控制真空容器最高壓力的真空泄壓閥，為托卡馬克核聚變裝置中真空室超壓保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供技術(shù)基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是提出一種新型真空泄壓閥，是通過壓力控制真空容器最大壓力的閥門結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以通過控制壓力室內(nèi)氣體容積的壓力來控制閥門的開/閉，從而對真空容器內(nèi)部壓力進(jìn)行限定，彌補(bǔ)了普通安全閥的一些缺陷，為真空容器超壓保護(hù)裝置提供里一種新的實(shí)施方案。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下: 一種新型真空泄壓閥，其特征在于:包括壓力室、主閥室、活塞組件、壓力控制器、充氣嘴、流動(dòng)介質(zhì)的進(jìn)口管道與出口管道；所述的壓力室和主閥室都是圓筒狀結(jié)構(gòu)，壓力室頂部蓋板上開設(shè)了兩個(gè)尺寸不同的圓孔，并在相應(yīng)的圓孔軸線位置焊接了壓力控制器和充氣嘴，壓力室的下端設(shè)有壓力室法蘭，主閥室上端開設(shè)了與壓力室法蘭相配合的螺紋孔，主閥室通過焊接與流動(dòng)介質(zhì)的進(jìn)、出口管道連接，進(jìn)、出管道上均焊接了外部連接法蘭；所述的壓力室和主閥室通過貫穿壓力室法蘭、螺紋孔的緊固螺栓連接，活塞組件設(shè)在壓力室和主閥室的腔體中。
[0007]所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的主閥室內(nèi)位于進(jìn)口管道與主閥室的連接處焊接一個(gè)凸出的圓環(huán)，作為閥座。
[0008]所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的活塞組件包括有活塞、活塞連桿和閥瓣，活塞和閥瓣分別焊接在活塞連桿的兩端，活塞上套設(shè)有活塞密封圈且活塞位于壓力室內(nèi)，閥瓣的下端面上設(shè)有閥瓣密封圈且閥瓣位于主閥室內(nèi)，閥瓣的下端面抵在閥座上。
[0009]所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的活塞由一個(gè)圓筒和圓板焊接而成，圓板位于圓筒中，活塞連桿與活塞的圓板焊接連接，圓筒的內(nèi)徑大于壓力室法蘭的內(nèi)徑，壓力室法蘭的內(nèi)徑應(yīng)大于閥瓣的外徑。
[0010]所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的壓力室與主閥室之間設(shè)有法蘭密封圈。
[0011]所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的壓力控制器由柱塞、套筒、壓縮彈簧、調(diào)整螺母和外筒組成，調(diào)整螺母、套筒和柱塞依次嵌套，柱塞的下端設(shè)有柱塞頭，柱塞頭與套筒的下端面之間設(shè)有壓縮彈簧，壓縮彈簧套在柱塞上，外筒上開設(shè)了四個(gè)泄壓孔，外筒上方開設(shè)了中心螺紋孔，調(diào)整螺母與外筒螺紋連接。
[0012]所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的充氣嘴由氣門、壓縮彈簧、圓形帶孔滑塊和外筒組成，氣門與圓形帶孔滑塊焊接成一個(gè)整體，圓形帶孔滑塊上開設(shè)了六個(gè)通氣孔，壓縮彈簧套在圓形帶孔滑塊上。
[0013]本發(fā)明的原理是:
本發(fā)明主要針對托卡馬克核聚變裝置中的真空室超壓保護(hù)系統(tǒng)，提出一種新的泄壓閥，同時(shí)解決現(xiàn)有的彈簧式安全閥中存在的問題。本新型真空泄壓閥主要通過壓力室內(nèi)的氣體壓力來平衡作用在閥瓣上的力，壓力室內(nèi)的氣體容積就相當(dāng)于一個(gè)“壓縮彈簧”。當(dāng)進(jìn)口管道中的壓力，即真空室內(nèi)部壓力，超過壓力室內(nèi)部壓力和活塞組件自重時(shí)，閥瓣上升，開始排放真空室內(nèi)部介質(zhì)；當(dāng)真空室內(nèi)壓力降低后，閥瓣回到閥座上，泄壓閥關(guān)閉。當(dāng)真空室內(nèi)部壓力超過極限值后，閥瓣的上升會(huì)造成壓力室內(nèi)的增壓，閥瓣所受到的力也逐漸變大。因而設(shè)置一個(gè)壓力控制器，對壓力室內(nèi)部壓力進(jìn)行控制，當(dāng)壓力室內(nèi)部壓力超過設(shè)計(jì)值時(shí)，柱塞上升，通過四個(gè)泄壓孔向外排放氣體，降低壓力室內(nèi)部壓力?？梢酝ㄟ^調(diào)整螺母改變壓縮彈簧的壓縮量，進(jìn)而改變壓力室最大壓力設(shè)定值。壓力控制器的設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了彈簧式安全閥的一個(gè)缺陷，使閥門迅速開啟?？梢酝ㄟ^充氣嘴對壓力室進(jìn)行充放氣，改變壓力室內(nèi)部壓力，進(jìn)而設(shè)定閥門的開啟壓力。如果需要，可以在壓力室上連接一個(gè)壓力表，直接顯示壓力室內(nèi)部壓力變化情況，進(jìn)而了解真空室壓力狀態(tài)。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明能夠滿足真空室超壓保護(hù)的要求，且結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作迅速、易于加工，解決了彈簧式安全閥中存在的缺陷，提出一種新的泄壓保護(hù)策略。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為圖1的俯視圖。
[0017]圖3為圖2的A-A剖面圖。
[0018]圖4為圖3的B區(qū)域的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]參見附圖1-4，一種新型真空泄壓閥，包括壓力室2、主閥室11、活塞組件、壓力控制器14、充氣嘴1、流動(dòng)介質(zhì)的進(jìn)口管道8與出口管道6 ;壓力室2和主閥室11都是圓筒狀結(jié)構(gòu)，壓力室2頂部蓋板上開設(shè)了兩個(gè)尺寸不同的圓孔，并在相應(yīng)的圓孔軸線位置焊接了壓力控制器14和充氣嘴1，壓力室2的下端設(shè)有壓力室法蘭，主閥室11上端開設(shè)了與壓力室法蘭相配合的螺紋孔，主閥室11通過焊接與流動(dòng)介質(zhì)的進(jìn)、出口管道8、6連接，進(jìn)、出管道8、6上均焊接了外部連接法蘭；壓力室2和主閥室11通過貫穿壓力室法蘭、螺紋孔的緊固螺栓13連接，壓力室2與主閥室11之間設(shè)有法蘭密封圈5，活塞組件設(shè)在壓力室2和主閥室11的腔體中。
[0020]主閥室11內(nèi)位于進(jìn)口管道8與主閥室11的連接處焊接一個(gè)凸出的圓環(huán)，作為閥座7。活塞組件包括有活塞3、活塞連桿12和閥瓣10，活塞3和閥瓣10分別焊接在活塞連桿12的兩端，活塞3上套設(shè)有活塞密封圈4且活塞位于壓力室2內(nèi)，閥瓣10的下端面上設(shè)有閥瓣密封圈9且閥瓣10位于主閥室11內(nèi)，閥瓣10的下端面抵在閥座7上?；钊?由一個(gè)圓筒和圓板焊接而成，圓板位于圓筒中，活塞連桿12與活塞3的圓板焊接連接，圓筒的內(nèi)徑大于壓力室法蘭的內(nèi)徑，壓力室法蘭的內(nèi)徑應(yīng)大于閥瓣10的外徑。
[0021]壓力控制器14由柱塞19、套筒21、壓縮彈簧20、調(diào)整螺母23和外筒22組成，調(diào)整螺母23、套筒21和柱塞19依次嵌套，柱塞19的下端設(shè)有柱塞頭，柱塞頭與套筒21的下端面之間設(shè)有壓縮彈簧20，壓縮彈簧20套在柱塞19上，外筒22上開設(shè)了四個(gè)泄壓孔，外筒22上方開設(shè)了中心螺紋孔，調(diào)整螺母23與外筒22螺紋連接。
[0022]充氣嘴I由氣門18、壓縮彈簧17、圓形帶孔滑塊16和外筒15組成，氣門18與圓形帶孔滑塊16焊接成一個(gè)整體，圓形帶孔滑塊16上開設(shè)了六個(gè)通氣孔，壓縮彈簧17套在圓形帶孔滑塊16上。
[0023]壓力控制器14和充氣嘴I應(yīng)先加工成單獨(dú)的零部件，然后再焊接到壓力室2頂部蓋板上。
[0024]主閥室11通過鑄造成型(或者其他加工方式)，將閥座7焊接在主閥室11內(nèi)部相應(yīng)的位置。
[0025]在新型真空泄壓閥的裝配過程中，首先將壓力控制器14和充氣嘴I焊接到壓力室2上端蓋板上，把主閥室11和進(jìn)口、出口管道8、6焊接在一起，把壓力室2和下端壓力室法蘭焊接在一起，將活塞組件套上相應(yīng)的密封圈后放入壓力室2中，然后通過焊接將壓力室2上蓋板和壓力室連接為一體，最后通過緊固螺栓13將壓力室2、法蘭密封圈5和主閥室11連接成一個(gè)完整的真空泄壓閥。
【權(quán)利要求】
1.一種新型真空泄壓閥，其特征在于:包括壓力室、主閥室、活塞組件、壓力控制器、充氣嘴、流動(dòng)介質(zhì)的進(jìn)口管道與出口管道；所述的壓力室和主閥室都是圓筒狀結(jié)構(gòu)，壓力室頂部蓋板上開設(shè)了兩個(gè)尺寸不同的圓孔，并在相應(yīng)的圓孔軸線位置焊接了壓力控制器和充氣嘴，壓力室的下端設(shè)有壓力室法蘭，主閥室上端開設(shè)了與壓力室法蘭相配合的螺紋孔，主閥室通過焊接與流動(dòng)介質(zhì)的進(jìn)、出口管道連接，進(jìn)、出管道上均焊接了外部連接法蘭；所述的壓力室和主閥室通過貫穿壓力室法蘭、螺紋孔的緊固螺栓連接，活塞組件設(shè)在壓力室和主閥室的腔體中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的主閥室內(nèi)位于進(jìn)口管道與主閥室的連接處焊接一個(gè)凸出的圓環(huán)，作為閥座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的活塞組件包括有活塞、活塞連桿和閥瓣，活塞和閥瓣分別焊接在活塞連桿的兩端，活塞上套設(shè)有活塞密封圈且活塞位于壓力室內(nèi)，閥瓣的下端面上設(shè)有閥瓣密封圈且閥瓣位于主閥室內(nèi)，閥瓣的下端面抵在閥座上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的活塞由一個(gè)圓筒和圓板焊接而成，圓板位于圓筒中，活塞連桿與活塞的圓板焊接連接，圓筒的內(nèi)徑大于壓力室法蘭的內(nèi)徑，壓力室法蘭的內(nèi)徑應(yīng)大于閥瓣的外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的壓力室與主閥室之間設(shè)有法蘭密封圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的壓力控制器由柱塞、套筒、壓縮彈簧、調(diào)整螺母和外筒組成，調(diào)整螺母、套筒和柱塞依次嵌套，柱塞的下端設(shè)有柱塞頭，柱塞頭與套筒的 下端面之間設(shè)有壓縮彈簧，壓縮彈簧套在柱塞上，外筒上開設(shè)了四個(gè)泄壓孔，外筒上方開設(shè)了中心螺紋孔，調(diào)整螺母與外筒螺紋連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型真空泄壓閥，其特征在于:所述的充氣嘴由氣門、壓縮彈簧、圓形帶孔滑塊和外筒組成，氣門與圓形帶孔滑塊焊接成一個(gè)整體，圓形帶孔滑塊上開設(shè)了六個(gè)通氣孔，壓縮彈簧套在圓形帶孔滑塊上。
【文檔編號】F16K17/06GK104019257SQ201410250791
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】汪震, 楊慶喜, 宋云濤, 徐皓 申請人:中國科學(xué)院等離子體物理研究所