一种具有压力保护的气动安全阀的制作方法

本技术涉及工业安全设备，更具体地说，本实用涉及一种具有压力保护的气动安全阀。

背景技术：

1、安全阀是工业系统中至关重要的安全保护装置，其作用是在管道、容器等承压设备内的介质压力超过预定值时自动开启泄压，压力恢复正常后自动关闭，从而防止设备因超压而发生事故，保障生命财产安全。根据动力来源和控制方式的不同，安全阀主要分为直接载荷式（如弹簧式）和先导式两大类。

2、专利申请公布号cn117537125a的发明专利公开了一种“高温型背压阀装置”。该装置用于压气机试验台，控制高温高压气体的流量和压力。其包括阀体、阀芯、阀杆、进气管和出气管。阀体内部设有阀瓣移动腔和活塞移动腔。阀芯呈纺锤形，前端为阀瓣结构体，后端为活塞结构体。通过向活塞移动腔通入低温平衡气以平衡阀瓣两侧压差，降低阀杆操作力，实现阀门的平稳开启和背压调节。该发明重点解决了高温高压环境下阀门的卡死、密封和操作力大的问题，结构紧凑，具有自密封和压力平衡的特点。

3、然而，该cn117537125a专利所述的装置本质上是一种用于流量和压力调节的“背压阀”或“控制阀”，其设计目标是实现精确的背压调节和高温下的可靠操作，其开启与关闭通常是主动控制的过程（如通过外部执行机构驱动阀杆），而非由系统压力自动触发的保护性动作。它并非传统意义上的“安全阀”，即不主要用于在系统超压时自动、快速、全量泄放以保护系统安全。其先导或平衡气路主要用于降低操作力、防止卡滞和实现调节功能，而非精确感应系统压力并直接驱动阀门实现保护性启跳。

4、目前，在工业安全阀领域，应用最广泛的仍是弹簧直接载荷式安全阀。其基本原理是利用弹簧的预紧力来平衡作用在阀瓣上的介质作用力，当介质压力超过弹簧预紧力时，阀瓣开启泄压。虽然结构简单、成本较低，但存在诸多固有缺陷：首先，弹簧的预紧力直接决定了安全阀的启跳压力。弹簧在长期承受高压、频繁启闭及环境腐蚀的影响下，极易发生松弛、疲劳或锈蚀，导致其刚度发生变化，进而引起启跳压力漂移，保护精度下降，甚至可能造成提前开启或延迟开启，安全隐患大。其次，在阀门启跳和回座过程中，阀瓣以较高的速度冲击阀座，对密封面造成严重的撞击磨损，容易导致密封失效和内漏。这种冲击还容易引发阀瓣的“颤振”（高频启闭现象），不仅加剧磨损，还会产生噪音和管道振动，严重威胁设备安全稳定运行。再者，传统的纯气动控制阀为实现较大驱动力，往往采用多层或大直径气缸，导致整体结构庞大笨重，在空间受限的场合安装困难。此外，在低压工况下，传统气控方式的控制精度和灵敏度往往不佳。

5、因此，有必要研发一种新型的安全阀，既能继承先导式控制精度高、背压影响小的优点，又能克服传统弹簧式安全阀启跳压力易漂移、密封易损坏、体积大等缺点，同时明确其作为自动超压保护装置的核心功能定位，以满足现代工业，特别是高压力、大口径、零泄漏及空间受限等苛刻工况对安全设备日益提高的要求。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的实施例提供一种具有压力保护的气动安全阀，解决现有技术广泛使用的弹簧直接载荷式安全阀所存在的启跳压力漂移、密封面易冲击损坏、体积庞大以及在低压下控制精度不佳等问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具有压力保护的气动安全阀，包括阀体，阀体上安装有压盖，阀体内腔中设置有阀瓣和阀杆，阀瓣与阀杆连接，还包括一套紧密式单层气缸和常闭式先导控制回路；

3、单层气缸设置于压盖顶部，单层气缸的活塞杆通过双头螺栓与阀杆上端连接，当活塞杆上下运动时，可带动阀杆及阀瓣同步运动；

4、常闭式先导控制回路是本阀的压力感应与逻辑控制核心，先导控制回路包括先导阀和用于保护先导阀的过滤器；先导阀的入口与阀体内部的介质压力感应口连通，从而能够实时感知被保护系统的压力，过滤器设置于介质压力感应口位置，用于过滤从阀体引出的介质中的杂质，确保先导阀内部精密元件不被堵塞，提高控制回路的可靠性；先导阀的出口与单层气缸连通；单层气缸与大气或低压泄放口连通；

5、先导阀设置为常闭阀，其在感应到系统压力低于设定值时保持关闭，使系统介质压力得以引入并作用于单层气缸上腔，推动阀杆向下运动从而保持阀瓣关闭；当系统压力达到或超过设定值时，先导阀开启，将单层气缸上腔压力泄放，阀瓣在介质作用下开启泄压；

6、阀门在关闭状态时，依靠作用于单层气缸上腔的介质压力、单层气缸自身的排空状态以及介质作用在阀瓣上的自密封力，共同构成三重密封保障，在关闭状态，第一重是常闭式先导阀逻辑保证压力持续作用在气缸上腔；第二重是单层气缸下腔始终排空，不存在反向力；第三重是系统介质压力直接作用在阀瓣上产生的自密封力，这三者共同构成了可靠的三重密封保障，为实现零泄漏目标提供了基础；先导阀入口处设有高精度过滤器，采用力平衡式结构设计，使其启跳压力设定值稳定，不受阀门背压变化的影响，保护先导阀的灵敏度和可靠性。

7、进一步的，单层气缸与压盖之间通过气缸连接座连接，气缸连接座与单层气缸之间通过内六角螺钉固定，气缸连接座与压盖之间通过圆螺母固定，压盖与阀体顶端连接处设有密封垫，以提高连接结构的强度和稳定性。

8、进一步的，阀杆贯穿压盖和气缸连接座，其中，阀杆与阀瓣之间设置有动态密封组件，该动态密封组件包括依次设置的密封压环和密封环，阀瓣与阀体内壁之间设有密封圈ⅱ和密封圈ⅲ，确保连接处无外泄漏。

9、进一步的，阀体内部设置有与阀瓣配合的阀座，阀瓣与阀座的密封面采用硬质合金材料堆焊或镶嵌而成，形成耐冲刷、耐磨损的硬密封副；阀座外壁与阀瓣连接处设有密封圈ⅳ，确保连接处无外泄漏。

10、进一步的，阀体一侧设有密封轴，密封轴与阀瓣共同组成主阀瓣，密封轴与阀体之间通过盖型螺母固定。

11、进一步的，阀体上设置有泄流接头，平时用盖型螺母封堵，用于在阀门维护或测试时排放阀腔内残余介质，泄流接头远离阀体一端内壁设有密封圈ⅰ，阀体底部还设有下堵。

12、本实用新型的技术效果和优点：

13、本实用新型采用一个紧密式单层气缸取代了传统的多层大缸径气缸或庞大的弹簧组件，与常闭先导逻辑相结合，使得整个阀门结构非常紧凑，轴向与径向尺寸均显著减小，这使其能够轻松安装在空间狭窄的管道系统或设备接口上，适应性更强；

14、本实用新型运用了常闭先导逻辑保压、气缸下腔常通大气排空以及介质作用力自密封三重密封保障机制；在正常工作状态下，阀瓣承受强大的净关闭力，结合硬质合金密封面，能够实现气泡级密封甚至零泄漏，完美适用于石油化工、天然气、核电等对泄漏有极端苛刻要求的领域；

15、本实用新型的先导控制回路是阀门自动动作直接感应系统危险压力并触发泄放，其气缸动力完全来源于系统介质本身，无需外部气源；符合安全阀作为自动、被动式安全保护装置的本质属性；避免了传统弹簧阀的剧烈机械冲击，启闭更平稳，消除了颤振隐患，对管道系统更友好。

1.一种具有压力保护的气动安全阀，包括阀体（11），所述阀体（11）上安装有压盖（4），所述阀体（11）内腔中设置有阀瓣（17）和阀杆（7），所述阀瓣（17）与阀杆（7）连接，其特征在于：还包括一套紧密式单层气缸（1）和常闭式先导控制回路；

2.根据权利要求1所述的一种具有压力保护的气动安全阀，其特征在于：所述单层气缸（1）与压盖（4）之间通过气缸连接座（2）连接，所述气缸连接座（2）与单层气缸（1）之间通过内六角螺钉（13）固定，所述气缸连接座（2）与压盖（4）之间通过圆螺母（3）固定，所述压盖（4）与阀体（11）顶端连接处设有密封垫（15）。

3.根据权利要求2所述的一种具有压力保护的气动安全阀，其特征在于：所述阀杆（7）贯穿压盖（4）和气缸连接座（2），其中，所述阀杆（7）与阀瓣（17）之间设置有动态密封组件，该动态密封组件包括依次设置的密封压环（5）和密封环（6），所述阀瓣（17）与阀体（11）内壁之间设有密封圈ⅱ（16）和密封圈ⅲ（18）。

4.根据权利要求1所述的一种具有压力保护的气动安全阀，其特征在于：所述阀体（11）内部设置有与阀瓣（17）配合的阀座（20），所述阀瓣（17）与阀座（20）的密封面采用硬质合金材料制成，形成硬密封副；所述阀座（20）外壁与阀瓣（17）连接处设有密封圈ⅳ（21）。

5.根据权利要求1所述的一种具有压力保护的气动安全阀，其特征在于：所述阀体（11）一侧设有密封轴（19），所述密封轴（19）与阀瓣（17）共同组成主阀瓣，所述密封轴（19）与阀体（11）之间通过盖型螺母（10）固定。

6.根据权利要求1所述的一种具有压力保护的气动安全阀，其特征在于：所述阀体（11）上设置有泄流接头（9），用于在阀门维护或测试时排放阀腔内残余介质，所述泄流接头（9）远离阀体（11）一端内壁设有密封圈ⅰ（8），所述阀体（11）底部还设有下堵（12）。