[发明专利]一种安全阀用双重锥面密封结构及其应用

说明书

本发明提供了一种安全阀用双重锥面密封结构及其应用，包括阀座、反冲盘和密封块，阀座为中空凸台结构，中空腔体顶端加工有大端朝上的环形锥面；密封块固定在阀座和反冲盘间，密封块下端加工有两个不同角度的锥面，第一锥面的锥角小于第二锥面的锥角，第一锥面与第二锥面相交形成了第一尖角，环形锥面在阀座的上表面形成第二尖角，初始密封时，第一尖角与阀座上的环形锥面接触密封，在长期承压以及低温收缩变形的影响下造成第一尖角下移时，阀座的第二尖角与密封块的第一锥面发生接触密封。本发明中密封块低温变形量小，且具有双角度的锥面密封结构，很好地解决了安全阀在低温工况下因收缩变形量大、密封比压不足导致的安全阀泄漏和提前起跳问题。

技术领域

本发明属于安全阀设计技术领域，特别涉及一种安全阀用双重锥面密封结构及其应用。

背景技术

安全阀是压力容器和工艺系统重要的超压保护装置，介质超压时，阀门能自动开启排出额定量流体，压力降低时自动关闭并阻止介质流出。低温安全阀是安全阀产品的主要分支之一，主要应用于乙烯、多晶硅装置，低温氢、氧、氩等特殊气体的制造、存储和运输。由于介质易燃、易爆、价值昂贵的特点，对安全阀密封性的要求很高，通常较多地选用弹性密封结构的安全阀，以确保密封达到零泄漏。

常见的安全阀密封块结构见图1和图2，在低温工况下阀门会出现泄漏和提前起跳的问题。其原因主要有以下三点：

(i)在此密封结构中,安全阀的密封副是由金属阀座1和非金属密封块3构成。在相同低温下，密封块3的低温收缩量是金属零件的10倍多。所以在低温与超低温的工况下，密封块3受到低温影响收缩变形，反冲盘2开始下移，其位移量会大于阀座1与反冲盘2的间隙值X1，导致反冲盘2与阀座1相接触，金属与金属相碰撞，弹性密封失效，阀门泄漏；

(ii)图1中密封块3斜面和阀座1斜面的角度相同，两者的接触面即为阀门的密封面。此种密封形式，密封比压小。低温工况下，密封块收缩，密度增大，硬度增高，所需的密封比压增大，原有密封比压不足造成阀门泄漏。

(iii)在低温影响下，密封块收缩，阀门弹簧以下的所有零件向下移动，造成弹簧压缩量变小即簧预紧力减小，从而导致安全阀整定压力降低，安全阀提前起跳。

因而，有必要对安全阀密封结构进行深入研究，设计一种能满足安全阀低温性能要求的密封结构，在低温工况下，安全阀能够准确开启、密封可靠、稳定排放和及时关闭，避免出现泄漏和提前起跳问题。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明人进行了锐意研究，提供了一种密封块低温变形量小，且具有双角度的锥面密封结构，很好地解决了安全阀在低温工况下由于收缩变形量大、密封比压不足导致的安全阀泄漏和提前起跳问题，从而完成本发明。

本发明提供了的技术方案如下：

第一方面，一种安全阀用双重锥面密封结构，包括阀座、反冲盘和密封块，阀座为中空凸台结构，中空腔体顶端加工有大端朝上的环形锥面；密封块位于阀座和反冲盘之间，上端与反冲盘紧密贴合，下端与阀座的环形锥面接触，形成密封；其中，密封块的尺寸满足在低温工况下轴向收缩量小于反冲盘与阀座的间距。

进一步地，所述密封块的尺寸还满足密封块的轴向收缩量/安全阀开高3％。

进一步地，所述密封块在压力0.1MPa～5MPa范围内时采用聚四氟乙烯类材料或聚酰亚胺类材料，5MPa以上时采用聚酰亚胺类材料。

进一步地，密封块通过螺纹连接件固定在反冲盘上，与反冲盘连为一体，反冲盘上开设有容纳螺纹连接件的螺纹孔。

进一步地，所述密封块下端加工有两个不同角度的锥面，第一锥面的锥角α小于第二锥面的锥角β，第一锥面与第二锥面相交形成了第一尖角，阀座上环形锥面在阀座的上表面形成了第二尖角，初始密封时，第一尖角与阀座上的环形锥面接触，第一尖角下移时，阀座的第二尖角与密封块的第一锥面发生接触。