低温系统减压安全阀技术方案

低温系统减压安全阀属-200℃以下低温系统用压力控制装置，包括阀杆、第一密封圈、阀体、弹簧、弹簧调整圈、弹簧调整螺栓、阀体端盖、弹簧压盖、第二密封圈、第三密封圈、扩压罩，所述锥形扩压罩螺纹连接阀体，连接处设置端面密封；阀体螺纹连接阀体端盖；弹簧安装于阀体中间，运动端与弹簧调整圈接触；弹簧调整螺栓穿透阀体端盖螺纹连接弹簧压盖；弹簧压盖螺旋连接“T”型阀杆；阀杆与锥形扩压罩之间通过第二、第三两道密封圈形成端面密封；旋转弹簧调整螺栓推进弹簧调整圈可微调弹簧预紧力及对应系统压力；系统超压时阀杆向上运动并与扩压罩分离，流体经阀杆与扩压罩密封面泄漏降压；低温系统减压安全阀适用于低温过热蒸气及多相流制冷技术领域中的压力控制过程。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

低温系统减压安全阀属-200°c以下低温系统用减压安全装置，属低温制冷领域内的新型低温制冷过程压力控制前端产品，涉及低温流体相变制冷用减压安全装备技术，适用于低温系统中低温流体的减压与安全排放过程，主要作用是利用压差式减压机构控制系统压力，实现低温系统在低温工况下的安全运行及低温流体的安全输运目的。
技术介绍
由于低温系统温度一般低于-20(TC，大多应用于航空航天领域、天然气液化领域、 气体分离领域、气体低温液化领域等，相对环境有较大温差，环境做为高温热源不断输送热量，低温流体一般处于饱和状态或过热状态。当环境热源发生变化时，尤其存在气动摩擦传热、重力加速度瞬时改变、真空度迅速变化时极易产生多相流，多相流又极易引起过热沸腾或过冷沸腾，导致系统压力剧烈变化，安全性受到严重影响。在-200°C低温工况下，大多数安全阀材料会发生脆断，密封失灵，传统的安全减压装置不能工作。低温系统在起动及稳定运行过程中具有复杂的传热工况，系统中低温流体处于激烈的多相流动状态并伴随压力剧烈变化，不断产生大量含湿蒸气对外排放，系统压力难以控制，相变过程激烈，安全性难以保证。针对低温系统的特点及特殊的应用场合，安全减压阀门须具备以下基本条件-200°C 低温工况下主体材料强度、韧性、弹性、脆性改变后，阀门能够正常工作；弹簧弹性变化范围可接受，不会发生脆断，弹簧预应力可在低温工况下调节；密封材料能够在低温工况下正常密封；预防过热或过冷状态造成的压力激增；热流密度剧变及多相流产生时可有效控制系统压力；可控制以三相点压力为起点的某一特定压力范围；不能在低温工况下产生结构应力；重量满足空间物体应用要求；排放口径与位置可按特定系统设置。本技术通过控制低温系统压力减少由于表面热流密度不稳定造成的压力突变问题，最终解决低温系统压力控制问题。同时低温系统减压安全阀在低温流体加注及系统起动过程中对维持相变制冷过程稳定、全局压力合理分布也具有重要作用。
技术实现思路
根据开式低温相变制冷过程中的压力控制特点，设计低温系统减压安全阀用于解决变压、变温、动态制冷过程中低温流体压力控制难题，提高相变制冷效率，实现低温系统压力的有效控制、低温流体制冷过程的有效管理，提高系统安全性。本技术技术解决方案低温系统减压安全阀，包括阀杆I、第一密封圈2、阀体3、弹簧4、弹簧调整圈5、弹簧调整螺栓6、阀体端盖7、弹簧压盖8、第二密封圈9、第三密封圈10、扩压罩11，所述锥形扩压罩11螺纹连接阀体3，连接处设置端面第一密封2 ;阀体3螺纹连接阀体端盖7 ;弹簧 4安装于阀体3中间，运动端与弹簧调整圈5接触；弹簧调整螺栓6穿透阀体端盖7螺纹连接弹簧压盖8 ;弹簧压盖8螺旋连接“T”型阀杆I ;“T”型阀杆I与锥形扩压罩11之间通过第二密封圈9、第三密封圈10形成两道端面密封。通过旋转弹簧调整螺栓6推进弹簧调整圈5微调弹簧4预紧力，可使弹簧4预紧力与低温系统定值压力保持一致；当系统压力超过弹簧4控制压力即大于弹簧4预紧力时， 流体通过阀体3，扩压罩11下部进口进入扩压罩11，压迫阀杆I向上运动，同时带动弹簧压盖8、弹簧调整圈5、弹簧调整螺栓6向上运动并压缩弹簧4，使阀杆I与扩压罩11密封面分离，气体沿密封面泄漏，起到降压作用。方案所涉及的原理问题低温系统表面接受气动摩擦传热以后系统内部蒸气压力会随之改变，尤其在接受瞬时高热流密度加热后，过热蒸气激剧膨胀导致系统压力剧烈变化，压力控制成为重要的安全问题。低温系统安全阀主要以减压并保证系统安全为主，且针对过热蒸气或多相流，泄压过程中不能产生节流效应，以利于泄压速度，保证系统泄压所需要的流量。所以在安全阀设计过程中阀杆顶部设计成“T”型结构，且扩压罩11中心孔径要足够大，以利于大开口泄压，甚至在压力大到一定程度后，阀杆顶部可以断裂，以自身的破坏性泄压方式保护低温系统的整体安全性。另一方面，如果系统内传热条件差、系统压力低于冷剂三相点饱和压力时，制冷剂会出现严重的阶段性液泛现象或固化现象，这种现象一般发生在空间环境或高真空环境中，如果液泛产生的大量过热蒸气不能有效排出，系统内部压力会急剧上升，从而产生危险。本技术着重描述通过控制低温系统压力介于定值压力与三相点压力之间， 实现低温流体在环境压力变化时的有效管理问题。控制低温系统压力介于三相点饱和压力之间，如果系统压力高于定值饱和压力，则阀门自动打开卸压，低于定值压力时，安全阀自动关闭。本专利技术的技术特点本专利技术主要针对低温系统压力控制问题，其特点是能够满足低温系统压力控制要求，实现低温流体高低压控制目的，有利于解决外部恶性传热造成的多相流问题。当系统接受瞬时高热流密度加热时，冷剂沸腾导致系统压力剧烈变化，应用低温系统减压安全阀的压力控制能力有效控制多相流排放，保证系统安全运行。附图说明图I所示为低温系统减压安全阀的主要部件及位置关系。具体实施方式通过旋转弹簧调整螺栓6推进弹簧调整圈5微调弹簧4预紧力，使弹簧4预紧力与低温系统定值压力一致；将低温系统减压安全阀安装于低温系统上，运行低温系统，使安全阀可控压力介于三相点饱和压力与定值压力之间；在低温工况下反复调整弹簧4预紧力， 使控制定值压力达到控制精度要求；系统压力超过定值压力时，安全阀自动打开以无节流效应大开口方式卸压，使低温系统维持定值压力；环境压力低于三相点压力，安全阀自动关闭，维持系统三相点饱和压力。具体过程如下所述当系统压力与弹簧4预紧力一致时，安全阀控制定值压力并保持静止状态；当系统压力超过弹簧4控制压力即大于弹簧4预紧力时，流体通过扩压罩11下方的进口流进扩压罩11，压迫阀杆I向上运动且带动弹簧压盖8、弹簧调整圈5、弹簧调整螺栓6向上运动，并压缩弹簧4，最后经安全阀泄压，达到控制低温系统压力目的。压力降低后安全阀阀杆I 恢复原位，安全阀停止工作。权利要求1.低温系统减压安全阀，包括阀杆(I)、第一密封圈(2)、阀体(3)、弹簧(4)、弹簧调整圈(5)、弹簧调整螺栓(6)、阀体端盖(7)、弹簧压盖(8)、第二密封圈(9)、第三密封圈(10)、 扩压罩(11)，所述锥形扩压罩(11)螺纹连接阀体(3)，连接处设置端面第一密封(2);阀体(3)螺纹连接阀体端盖(7);弹簧(4)安装于阀体(3)中间，运动端与弹簧调整圈(5)接触； 弹簧调整螺栓(6)穿透阀体端盖(7)螺纹连接弹簧压盖(8);弹簧压盖(8)螺旋连接“T”型阀杆(I) ;“T”型阀杆(I)与锥形扩压罩(11)之间通过第二密封圈(9)、第三密封圈(10)形成两道端面密封。专利摘要低温系统减压安全阀属-200℃以下低温系统用压力控制装置，包括阀杆、第一密封圈、阀体、弹簧、弹簧调整圈、弹簧调整螺栓、阀体端盖、弹簧压盖、第二密封圈、第三密封圈、扩压罩，所述锥形扩压罩螺纹连接阀体，连接处设置端面密封；阀体螺纹连接阀体端盖；弹簧安装于阀体中间，运动端与弹簧调整圈接触；弹簧调整螺栓穿透阀体端盖螺纹连接弹簧压盖；弹簧压盖螺旋连接“T”型阀杆；阀杆与锥形扩压罩之间通过第二、第三两道密封圈形成端面密封；旋转弹簧调整螺栓推进弹簧调整圈可微调弹簧预紧力及对应系统压力；系统超压时阀杆向上运动并与扩压罩分离，流体经阀杆与扩压罩密封面泄漏降压；低温系统减压安全阀适用于低温过热蒸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：张周卫，
类型：实用新型
国别省市：