閥座及安全閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種閥座及安全閥，閥座包括閥座本體，所述閥座本體的一端設(shè)有入口、另一端設(shè)有出口，所述閥座本體內(nèi)設(shè)有連通所述入口和出口的流體通道；所述流體通道包括軸向上依次連接在所述入口和出口之間的第一通道和第二通道，所述第一通道的內(nèi)徑自連接所述入口的第一端向連接所述第二通道的第二端逐漸減小，并且，所述第一通道的內(nèi)壁夾角α為18°?21°。本發(fā)明的閥座，通過(guò)內(nèi)部流通通道的改進(jìn)設(shè)置，使流通通道的內(nèi)壁在形狀上在直線的傾斜角度上符合流體速度衰減的分布曲線，減少流動(dòng)阻力，提高流體速度，能有效的提高具有該閥座的安全閥的排放量，進(jìn)而提高安全閥的產(chǎn)品質(zhì)量，起到超壓保護(hù)作用。
【專利說(shuō)明】
閥座及安全閥
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種閥座結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種閥座及安全閥。
【背景技術(shù)】
[0002] 安全閥是鍋爐、壓力容器和壓力管道上極其重要的安全泄壓裝置，在承壓設(shè)備或 系統(tǒng)超壓時(shí)起自動(dòng)泄壓保護(hù)作用，其產(chǎn)品質(zhì)量性能的好壞直接影響承壓設(shè)備的安全運(yùn)行。 在評(píng)價(jià)安全閥質(zhì)量安全的三大指標(biāo)一一殼體強(qiáng)度與密封、動(dòng)作性能和排量性能中，排量性 能指標(biāo)尤為重要，具體如下：
[0003] (1)安全閥排量不足會(huì)導(dǎo)致設(shè)備系統(tǒng)超壓，造成承壓特種設(shè)備爆炸；
[0004] (2)增加安全閥排放效率，有助于提高其單位面積排放量，這樣，在相同的安全泄 放量要求下，承壓特種設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)最小的設(shè)備開孔，使應(yīng)力分布更加合理，確保承壓特種 設(shè)備安全；
[0005] (3)在應(yīng)力分布更加合理的情況下，設(shè)備的開孔補(bǔ)強(qiáng)等更加易于實(shí)現(xiàn)，這樣，能節(jié) 約大量鋼材，使特種設(shè)備的生產(chǎn)更加經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
[0006] 因此，安全閥排放效率的提高，能夠確保特種設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的運(yùn)行。
[0007] 安全閥排量性能的好壞主要取決于閥座的結(jié)構(gòu)形式。目前，絕大多數(shù)安全閥廠家 所生產(chǎn)的閥座的結(jié)構(gòu)形式都是基于拉法爾縮放噴嘴的簡(jiǎn)單模型設(shè)計(jì)的，如圖1所示。隨著流 體流動(dòng)的方向，閥座呈漸縮狀態(tài)至喉徑do后不再漸縮而呈直管段。
[0008]由于我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)排量性能未作強(qiáng)制性技術(shù)指標(biāo)要求，相關(guān)排量指標(biāo)按廠家設(shè) 計(jì)文件要求執(zhí)行，造成廠家并不足夠重視排量性能指標(biāo)。根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)室的統(tǒng)計(jì)，絕大部分 安全閥在進(jìn)行型式試驗(yàn)的排量測(cè)試時(shí)，其排放性能并不令人滿意。一般行業(yè)內(nèi)約定俗成排 放系數(shù)為0.8左右即可。由此可見(jiàn)，基于這種閥座結(jié)構(gòu)形式的安全閥其排量性能具有較大的 改善空間。
[0009] 現(xiàn)有閥座結(jié)構(gòu)形式造成排放性能低下的原因是閥座的設(shè)計(jì)未充分考慮閥座內(nèi)流 場(chǎng)的分布。參考圖1，根據(jù)流體力學(xué)的原理，在閥座流動(dòng)過(guò)程中，沿流動(dòng)方向，流體的壓力在 變小，但流體的速度在增加，當(dāng)達(dá)到喉部(do處)時(shí)，速度達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲?。但由于流體與閥座 殼體邊緣的摩擦作用，在靠近閥座殼體邊緣時(shí)，流體Y軸方向的速度是不斷衰減的。當(dāng)摩擦 增大到一定程度時(shí)，喉部(do處)的流體整體或平均流速下降，甚至達(dá)不到當(dāng)?shù)匾羲?。由于?量是與流速及流道面積成正比，流速越大，流量越大。這樣，由于流速的降低，造成流量的下 降。
[0010] 造成流體與閥座殼體邊緣的摩擦的原因包括：閥座殼體邊緣的表面粗糙度；閥座 殼體邊緣的形狀。因此，有必要設(shè)計(jì)一種閥座，盡量減小流體與閥座殼體邊緣的摩擦，以提 高流體的流速，提高安全閥的排放性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種減少流動(dòng)阻力，提高流體速度的閥座及 安全閥。
[0012] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:提供一種閥座，包括閥座本體，所述 閥座本體的一端設(shè)有入口、另一端設(shè)有出口，所述閥座本體內(nèi)設(shè)有連通所述入口和出口的 流體通道;所述流體通道包括軸向上依次連接在所述入口和出口之間的第一通道和第二通 道，所述第一通道的內(nèi)徑自連接所述入口的第一端向連接所述第二通道的第二端逐漸減 小，并且，所述第一通道的內(nèi)壁夾角α為18° -21°。
[0013] 優(yōu)選地，所述第一通道和第二通道相接處的內(nèi)徑d與所述第一通道的長(zhǎng)度h的比值 為0.31-0.39。
[0014]優(yōu)選地，所述第二通道為直管狀通道。
[0015] 優(yōu)選地，所述第二通道的內(nèi)徑與所述第一通道第二端的內(nèi)徑相等。
[0016] 優(yōu)選地，所述第二通道的長(zhǎng)度小于所述第一通道的長(zhǎng)度。
[0017]優(yōu)選地，所述閥座本體的出口呈錐形，并以內(nèi)徑較小的一端連接所述第二通道。
[0018] 優(yōu)選地，所述出口的內(nèi)壁與所述流體通道的徑向平面之間的夾角為45°-60°。
[0019] 優(yōu)選地，所述閥座本體包括相連接的第一座體和第二座體，所述第一通道位于所 述第一座體內(nèi)，所述第二通道位于所述第二座體內(nèi)。
[0020] 優(yōu)選地，所述第一座體的外周形狀對(duì)應(yīng)所述第一通道的內(nèi)周形狀;和/或，所述第 二座體的外周形狀對(duì)應(yīng)所述第二通道的內(nèi)周形狀。
[0021] 本發(fā)明還提供一種安全閥，包括以上任一項(xiàng)所述的閥座。
[0022] 本發(fā)明的閥座，通過(guò)內(nèi)部流通通道的改進(jìn)設(shè)置，使流通通道的內(nèi)壁在形狀上在直 線的傾斜角度上符合流體速度衰減的分布曲線，減少流動(dòng)阻力，提高流體速度，能有效的提 高具有該閥座的安全閥的排放量，進(jìn)而提高安全閥的產(chǎn)品質(zhì)量，起到超壓保護(hù)作用；易于實(shí) 現(xiàn)工程實(shí)際應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0023]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，附圖中：
[0024] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中閥座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的閥座的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 為了對(duì)本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì)說(shuō)明 本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0027] 如圖1所示，本發(fā)明一實(shí)施例的閥座，包括閥座本體10。閥座本體10的一端設(shè)有入 口 11，另一端設(shè)有出口 12 ;閥座本體10內(nèi)設(shè)有連通入口 11和出口 12的流體通道，供流體通 過(guò)。
[0028] 流體通道包括軸向上相連接的第一通道13和第二通道14。第一通道13和第二通道 14依次連接在入口 11和出口 12之間，即：第一通道13與入口 11相接，第二通道14與出口 12相 接，流體通過(guò)時(shí)從入口 11進(jìn)入后依次流經(jīng)第一通道13、第二通道14，再?gòu)某隹?12流出。
[0029] 第一通道13包括相對(duì)連接的第一端和第二端，第一端與入口 11連接，第二端與第 一通道13連接。該第一通道13的內(nèi)徑自第一端向第二端逐漸減小，從而第一通道13整體呈 漸縮結(jié)構(gòu)。并且，第一通道13的內(nèi)壁夾角α(兩相對(duì)壁面的夾角)為18°-21°，第二通道14的內(nèi) 壁呈傾斜直線形，符合流體速度衰減的分布曲線，減少流動(dòng)阻力，提高流體流速。
[0030] 進(jìn)一步地，第一通道13和第二通道14相接處的內(nèi)徑d(也稱喉徑）與第一通道13的 長(zhǎng)度h的比值(d/h)為0.31-0.39。
[0031] 第二通道14為直管狀通道，其內(nèi)周各處的內(nèi)徑一致。第二通道14的內(nèi)徑與第一通 道13的第二端內(nèi)徑相等。第一通道13和第二通道14相接處的內(nèi)徑d等于第二通道14的內(nèi)徑， 也等于第一通道13第二端的內(nèi)徑，該內(nèi)徑也是流通通道的最小內(nèi)徑。
[0032] 第一通道13和第二通道14的結(jié)合設(shè)置，使流體通道形成先縮再放的結(jié)構(gòu)形式，可 以使流體的速度在通道內(nèi)徑最小處達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲?，或進(jìn)一步提升超過(guò)當(dāng)?shù)匾羲佟?br>[0033] 本實(shí)施例中，第二通道14的長(zhǎng)度小于第一通道13的長(zhǎng)度。
[0034]閥座本體10的入口 11的內(nèi)徑可稍大于第一通道12第二端的內(nèi)徑。
[0035]閥座本體10的出口 12呈錐形，并以內(nèi)徑較小的一端連接第二通道14,從而出口 12 呈擴(kuò)口結(jié)構(gòu)，提高流體流出速度。本實(shí)施例中，出口 12的內(nèi)壁與流體通道的徑向平面之間的 夾角β為45°-60°。
[0036] 進(jìn)一步地，閥座本體10包括相連接的第一座體1和第二座體2,第一通道13位于第 一座體1內(nèi)，第二通道14位于第二座體2內(nèi)。
[0037] 第一座體1的外周形狀也可大致對(duì)應(yīng)第一通道13的內(nèi)周形狀設(shè)置，從而整體呈漸 縮的管狀，并以直徑較小的一端連接第二座體2。第二座體2的外周形狀可對(duì)應(yīng)第二通道14 的內(nèi)周形狀設(shè)置，使得該第二座體2的整體呈直管狀。
[0038] 對(duì)應(yīng)入口 11的第一座體1外周還設(shè)有凸出的臺(tái)階，方便與閥座的其他構(gòu)件或流體 管道相配合連接。
[0039] 本發(fā)明的閥座適用于但不限于安全閥。
[0040] 本發(fā)明一實(shí)施例的安全閥，包括上述的閥座。
[0041]以下通過(guò)閥座的各種選擇設(shè)置來(lái)測(cè)量其排量系數(shù)：
[0042] 在安全閥中，在不改變反沖盤結(jié)構(gòu)形式及其開啟高度的前提下，將閥座中第一通 道13的內(nèi)壁夾角α設(shè)置為11°、18°、21°、24°，排量系數(shù)測(cè)量結(jié)果如下表1。
[0043] 表1.
[0044]
[0045] 從表1中數(shù)據(jù)可知，閥座第一通道13的內(nèi)壁夾角采用18°時(shí)，排放性能最優(yōu)。
[0046] 在安全閥中，在不改變反沖盤結(jié)構(gòu)形式及其開啟高度的前提下，將閥座的第一通 道13和第二通道14相接處的內(nèi)徑/第一通道13的長(zhǎng)度(d/h)設(shè)置為：25/120、32/104、40/ 104、50/104,排量系數(shù)測(cè)量結(jié)果如下表2。
[0047] 表2.
[0048]
[0049] 從表2中數(shù)據(jù)可知，當(dāng)d/h > 0.39時(shí)，排量系數(shù)大幅度下降。當(dāng)d/h <0.31時(shí)，排量系 數(shù)雖有提高，但其提升幅度不高，效果不理想;而且，由于喉徑的限制，其總排量較其余三種 比值要少的多，考慮到制造成本以及材料節(jié)約等方面問(wèn)題，此比值下排量系數(shù)雖高但其在 工程實(shí)際卻應(yīng)用不大。因此，d/h的比值優(yōu)選0.31 -0.39。
[0050] 綜上，本發(fā)明的安全閥，通過(guò)閥座的設(shè)置，有效的提高安全閥的排放量，進(jìn)而提高 安全閥的產(chǎn)品質(zhì)量，起到超壓保護(hù)作用。
[0051] 以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā) 明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技 術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種閥座，包括閥座本體（10)，所述閥座本體(1 ο)的一端設(shè)有入口（ 11)、另一端設(shè)有 出口（ 12 )，所述閥座本體（10 )內(nèi)設(shè)有連通所述入口（ 11)和出口（ 12 )的流體通道;其特征在 于，所述流體通道包括軸向上依次連接在所述入口（11)和出口（12)之間的第一通道（13)和 第二通道(14)，所述第一通道(13)的內(nèi)徑自連接所述入口（11)的第一端向連接所述第二通 道(14)的第二端逐漸減小，并且，所述第一通道(13)的內(nèi)壁夾角α為18°-21°。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥座，其特征在于，所述第一通道（13)和第二通道（14)相接處 的內(nèi)徑d與所述第一通道(13)的長(zhǎng)度h的比值為0.31-0.39。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥座，其特征在于，所述第二通道(14)為直管狀通道。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥座，其特征在于，所述第二通道（14)的內(nèi)徑與所述第一通道 (13) 第二端的內(nèi)徑相等。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥座，其特征在于，所述第二通道（14)的長(zhǎng)度小于所述第一通 道(13)的長(zhǎng)度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥座，其特征在于，所述閥座本體（10)的出口（12)呈錐形，并 以內(nèi)徑較小的一端連接所述第二通道(14)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥座，其特征在于，所述出口（12)的內(nèi)壁與所述流體通道的徑 向平面之間的夾角β為45°-60°。8. 根據(jù)權(quán)利要求1 _7任一項(xiàng)所述的閥座，其特征在于，所述閥座本體（10 )包括相連接的 第一座體（1)和第二座體(2)，所述第一通道（13)位于所述第一座體（1)內(nèi)，所述第二通道 (14) 位于所述第二座體(2)內(nèi)。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的閥座，其特征在于，所述第一座體（1)的外周形狀對(duì)應(yīng)所述第 一通道（13)的內(nèi)周形狀;和/或，所述第二座體(2)的外周形狀對(duì)應(yīng)所述第二通道（14)的內(nèi) 周形狀。10. -種安全閥，其特征在于，包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的閥座。
【文檔編號(hào)】F16K17/00GK105937654SQ201610465237
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日
【發(fā)明人】孫琦, 謝青延, 謝常歡
【申請(qǐng)人】深圳市特種設(shè)備安全檢驗(yàn)研究院