安全閥的主要零部件作用、結(jié)構(gòu)及選用材質(zhì)

安全閥的零件結(jié)構(gòu)、形狀各異，品種繁多，以廣泛使用的彈簧直接載荷式安全閥為例，說(shuō)明安全閥的主要零部件的作用、結(jié)構(gòu)和選用材質(zhì)等，圖14-6是波紋管平衡式安全閥的示意圖。

安全閥是通過(guò)閥體、閥蓋使零部件相互連接成為一個(gè)完整的產(chǎn)品，安全閥通過(guò)閥體的法蘭、螺紋管接頭或焊接連接在系統(tǒng)上。閥體和閥蓋承受著被保護(hù)系統(tǒng)的壓力作用，所以閥體和閥蓋應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和密封性，不允許出現(xiàn)變形或泄漏。閥體和閥蓋應(yīng)按有關(guān) 標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)和氣密性試驗(yàn)。

安全閥的閥體一般以角式為主，進(jìn)出口通常以法蘭式較多，螺紋連接較少（一般體積小的，壓縮機(jī)、 泵等選用較多），焊接式一般用于電站，主要是為了減少泄漏點(diǎn)。

閥體結(jié)構(gòu)可按標(biāo)準(zhǔn)或用戶(hù)的要求做成各種形式， 但其強(qiáng)度和剛度是設(shè)計(jì)人員首先要考慮的，壁厚的設(shè)計(jì)通常采用查表法、線(xiàn)性插人法和計(jì)算法三種方法。

安全閥閥體的進(jìn)出口法蘭壓力等級(jí)的確定是按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)閥體的材質(zhì)、工作溫度和整定壓力進(jìn)行選取。

閥體和閥蓋的選材主要根據(jù)使用場(chǎng)合而定（如介質(zhì)、溫度、壓力等），大致的選用情況見(jiàn)表14-9，一 般情況下閥體與閥蓋的材質(zhì)相同，對(duì)于有背壓平衡結(jié)構(gòu)（背壓平衡機(jī)構(gòu)起隔離作用）的安全閥，閥蓋的材質(zhì)選用可以比閥體的檔次低。

安全閥的密封性能主要是通過(guò)閥瓣和閥座這對(duì)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其加工精度對(duì)于密封性能有著極大的影響。采用在密封表面堆焊硬質(zhì)合金的方法來(lái)達(dá)到提高密封性能和壽命的目的。堆焊的工藝比較復(fù)雜、較難控制，這是加工的難點(diǎn)之一。使用0形圈等非金屬軟密封結(jié)構(gòu)，可以在較低的加工精度下就能實(shí)現(xiàn)可靠的密封，但由于這些材料不能用于高溫，所以也受到了很大的限制。

閥座一般設(shè)計(jì)成可拆卸的結(jié)構(gòu)形式，閥座流道設(shè)計(jì)成拉伐爾噴嘴的低阻力形狀，同時(shí)還應(yīng)減少閥座和閥瓣密封面的機(jī)械變形、熱變形和侵蝕。閥座與閥體為一體（或焊成一體）這種安全閥，其閥座是由閥體自身帶出或焊成一體，這就對(duì)閥體鑄造質(zhì)量的合格率要求非常高，否則在強(qiáng)度試驗(yàn)不合格時(shí)，只能連閥體一起報(bào)廢，這樣很不經(jīng)濟(jì)，所以國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家大都將閥座單獨(dú)制造，這對(duì)密封面的研磨也帶來(lái)很大的方便（密封面堆焊硬質(zhì)合金的研磨較費(fèi)時(shí)）。

閥瓣、閥座的密封面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)安全閥要達(dá)到的密封性能指標(biāo)、密封面寬度和密封比壓、受彈簧預(yù)緊力的大小、所使用的介質(zhì)特性等諸多因素來(lái)考慮的，具體的結(jié)構(gòu)形式如圖14-7?圖14-12所示。

①錐面密封結(jié)構(gòu)（圖14-7）比較適用于小口徑高壓力的場(chǎng)合，對(duì)錐孔的圓度和光潔度要求很高，閥

瓣和閥座的表面是堆焊硬質(zhì)合金，以提高密封面的硬度和耐磨性，為避免卡住，密封面的錐角應(yīng)大于90°。

②平面密封結(jié)構(gòu)（圖14-8）大部分彈簧式安全閥的密封面都做成平面密封結(jié)構(gòu)，主要是因?yàn)榧庸ず脱心ハ喈?dāng)方便，維修時(shí)對(duì)密封面的修復(fù)也來(lái)得簡(jiǎn)單， 因此被廣泛地用于中低壓閥門(mén)的密封副上。

③彈性密封結(jié)構(gòu)（圖14-9）這種閥瓣帶有彈性密封唇，作用在密封唇上的介質(zhì)壓力增加了密封比壓，由于密封唇較薄，熱傳遞較快，使密封面前后溫差較小，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)，由于介質(zhì)的膨脹降溫而產(chǎn)生的溫差也較小，從而減小了溫差變形，提高了在高溫 條件下的密封性能。

④雙密封面彈性密封結(jié)構(gòu)（圖14-10）這種閥瓣帶有的彈性密封唇被一個(gè)環(huán)形槽分割成兩部分。外側(cè)部分與閥座密封面成一個(gè)小的傾角，或者被適當(dāng)磨低一些。內(nèi)側(cè)密封面起密封作用，而外側(cè)密封面起保護(hù)內(nèi)側(cè)密封面作用。

⑤〇形圈軟密封結(jié)構(gòu)（圖14-11）這種軟密封結(jié)構(gòu)主要用于大型石油液化氣儲(chǔ)罐、某些已知性質(zhì)的油氣等溫度和壓力不高的場(chǎng)合。它的密封可靠，但啟閉壓差比較大，起密封作用的0形圈應(yīng)根據(jù)不同的介質(zhì)采用不同的橡膠材料。

⑥聚四氟乙烯軟密封結(jié)構(gòu)（圖14-12）聚四氟乙烯結(jié)構(gòu)的密封性能較好，能適用于溫度小于200°的氣體、油品及其他有腐蝕性的介質(zhì)，能承受的壓力也比較高。缺點(diǎn)是密封面較軟，做成平面密封的時(shí)候， 開(kāi)啟后容易壓出印子來(lái)，造成泄漏，所以閥座一般都做成R形密封面，既增加密封接觸面積，又避免密封面壓出印痕。

對(duì)于金屬硬密封結(jié)構(gòu)的密封面，密封面應(yīng)有硬度差，密封面較寬的硬度應(yīng)比密封面較窄的硬度高，以 防止動(dòng)作后密封面的損傷造成密封性能的失效。

閥座的強(qiáng)度是設(shè)計(jì)人員主要考慮的項(xiàng)目，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)規(guī)定安全閥進(jìn)口側(cè)的強(qiáng)度試驗(yàn)壓力為公稱(chēng)壓力的1.5倍。有些安全閥就是在高溫下因強(qiáng)度不夠，閥座密封面細(xì)微變形，導(dǎo)致密封失效而泄漏。而閥座、閥瓣的密封面的材料和寬度的選取不僅要考慮介質(zhì)的腐 蝕性、密封比壓，還需考慮安全閥回座對(duì)密封面的沖擊。

安全閥閥座和閥瓣的材料必須能夠抗沖擊、耐腐蝕，不允許采用鑄鐵材料。工藝參數(shù)較高的安全閥， 其密封面推薦采用較硬的耐蝕材料。閥瓣的材料選用和閥座相比，應(yīng)相同或更好一點(diǎn)，對(duì)美標(biāo)安全閥來(lái)說(shuō)，采用較多的是304、316和316L，當(dāng)然，在所有腐蝕性強(qiáng)的地方，還應(yīng)選用更好的如蒙乃爾、哈氏合金、鈦合金等其他材料。

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