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閥門原理

安全閥工作原理（圖）

來源：m.mrsblanchet.net作者：上海凱利科閥門有限公司更新時(shí)間：2023-03-31 10:03:39

安全閥(Safety Valve）啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高超過規(guī)定值時(shí)，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值的特殊閥門。安全閥屬于自動(dòng)閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上起重要保護(hù)作用。
安全閥工作原理（圖）

彈簧式安全閥工作原理是壓力=壓強(qiáng)X面積。壓力就是彈簧的壓力，面積就是密封面的面積。當(dāng)作用在密封面上的壓強(qiáng)乘以密封面的面積形成的向上的推力大于彈簧的壓力，彈簧被壓縮，密封面打開，將壓力通過泄壓孔排出。

1、當(dāng)設(shè)備內(nèi)的壓力超過規(guī)定的工作壓力并達(dá)到安全閥的開啟壓力時(shí)，內(nèi)部介質(zhì)作用于鬧瓣上面的力大于加載機(jī)構(gòu)施加在它上面的力，于是閥瓣離開閥座，安全閥開啟，設(shè)備內(nèi)的介質(zhì)即通過閥座排出。此時(shí)內(nèi)壓作用于閥瓣上面的力又小于加載機(jī)構(gòu)施加在它上面的力，閥瓣又緊壓著閥座，介質(zhì)停止排出，設(shè)備保持正常的工作壓力繼續(xù)運(yùn)行。所以，安全閥是通過閥瓣上介質(zhì)作用力與加載機(jī)構(gòu)作用力的消長(zhǎng)，自行關(guān)閉或開啟以達(dá)到防止設(shè)備超壓的目的。

2、當(dāng)安全閥的整定壓力大于被保護(hù)系統(tǒng)的工作壓力時(shí)，閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，這時(shí)作用在閥瓣上的力有彈簧預(yù)緊力F，方向向下，介質(zhì)的作用力，方向向上，再就是閥座對(duì)閥瓣的托力（密封力），這個(gè)密封力在密封面上所產(chǎn)生的比壓力，保證了安全閥關(guān)閉件間有了必需的密封性。

3、當(dāng)系統(tǒng)中的壓力升高且超過正常工作壓力時(shí)，由于此時(shí)的彈簧預(yù)緊力和密封力未發(fā)生變化，系統(tǒng)壓力的升高，使得關(guān)閉件密封面上的密封力隨之減少：隨著介質(zhì)壓力的進(jìn)一步升高，當(dāng)進(jìn)口壓力等于安全閥的整定壓力時(shí)，閥瓣與閥座之間的作用力等于零（密封力等于零）；當(dāng)進(jìn)口壓力繼續(xù)升高略高于整定壓力時(shí)，閥瓣向上運(yùn)動(dòng)，突跳開啟。此時(shí)安全閥處于開啟狀態(tài)。

4、一旦閥門開啟，隨著介質(zhì)的快速流出，由反沖盤裙邊的內(nèi)沿與調(diào)節(jié)圈外徑所圍成的環(huán)形流道對(duì)介質(zhì)產(chǎn)生節(jié)流作用，以及利用反沖盤上流體的靜壓力，安全閥閥瓣繼續(xù)向上快速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，流量始終被閥瓣和閥座之間的開度限制著，直到閥瓣離開閥座的高度達(dá)到四分之一流道直徑，此后，流量便由喉部的流道直徑控制，繼而全量排放，使介質(zhì)壓力迅速下降。此時(shí)安全閥處于排放狀態(tài).

安全閥結(jié)構(gòu)原理

安全閥結(jié)構(gòu)主要有兩大類：彈簧式和杠桿式。彈簧式是指閥瓣與閥座的密封靠彈簧的作用力。杠桿式是靠杠桿和重錘的作用力。隨著大容量的需要，又有一種脈沖式安全閥，也稱為先導(dǎo)式安全閥，由主安全閥和輔助閥組成。當(dāng)管道內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定壓力值時(shí)，輔助閥先開啟，介質(zhì)沿著導(dǎo)管進(jìn)入主安全閥，并將主安全閥打開，使增高的介質(zhì)壓力降低。

1、重錘杠桿式安全閥

重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿來平衡作用在閥瓣上的力。根據(jù)杠桿原理，它可以使用質(zhì)量較小的重錘通過杠桿的增大作用獲得較大的作用力，并通過移動(dòng)重錘的位置(或變換重錘的質(zhì)量)來調(diào)整安全閥的開啟壓力。

重錘杠桿式安全閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整容易而又比較準(zhǔn)確，所加的載荷不會(huì)因閥瓣的升高而有較大的增加，適用于溫度較高的場(chǎng)合，過去用得比較普遍，特別是用在鍋爐和溫度較高的壓力容器上。但重錘杠桿式安全閥結(jié)構(gòu)比較笨重，加載機(jī)構(gòu)容易振動(dòng)，并常因振動(dòng)而產(chǎn)生泄漏；其回座壓力較低，開啟后不易關(guān)閉及保持嚴(yán)密。

2、彈簧微啟式安全閥

彈簧微啟式安全閥是利用壓縮彈簧的力來平衡作用在閥瓣上的力。螺旋圈形彈簧的壓縮量可以通過轉(zhuǎn)動(dòng)它上面的調(diào)整螺母來調(diào)節(jié)，利用這種結(jié)構(gòu)就可以根據(jù)需要校正安全閥的開啟(整定)壓力。彈簧微啟式安全閥結(jié)構(gòu)輕便緊湊，靈敏度也比較高，安裝位置不受限制，而且因?yàn)閷?duì)振動(dòng)的敏感性小，所以可用于移動(dòng)式的壓力容器上。這種安全閥的缺點(diǎn)是所加的載荷會(huì)隨著閥的開啟而發(fā)生變化，即隨著閥瓣的升高，彈簧的壓縮量增大，作用在閥瓣上的力也跟著增加。這對(duì)安全閥的迅速開啟是不利的。另外，閥上的彈簧會(huì)由于長(zhǎng)期受高溫的影響而使彈力減小。用于溫度較高的容器上時(shí)，常常要考慮彈簧的隔熱或散熱問題，從而使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜起來。

3、彈簧全啟式安全閥

彈簧全啟式安全閥的開啟高度大于或等于流道直徑的1/4。全啟式安全閥的排放面積是閥座喉部最小截面積。其動(dòng)作過程是屬于兩段作用式，必須借助于一個(gè)升力機(jī)構(gòu)才能達(dá)到全開啟，全啟式安全閥主要用于氣體介質(zhì)的場(chǎng)合。

4、脈沖式安全閥

脈沖式安全閥由主閥和輔閥構(gòu)成，通過輔閥的脈沖作用帶動(dòng)主閥動(dòng)作、其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通常只適用于安全泄放量很大的鍋爐和壓力容器。

5、先導(dǎo)式安全閥

先導(dǎo)式安全閥是依靠從導(dǎo)閥排出的介質(zhì)來驅(qū)動(dòng)或控制的。而導(dǎo)閥本身是一個(gè)直接作用式安全閥，有時(shí)也采用其他形式的閥門。先導(dǎo)式安全閥適用于高壓、大口徑的場(chǎng)合。先導(dǎo)式安全閥的主閥還可以設(shè)計(jì)成依靠工作介質(zhì)來密封的形式，或者可以對(duì)閥瓣施加比直接作用式安全閥大得多的機(jī)械載荷，因而具有良好的密封性能。同時(shí)，它的動(dòng)作很少受背壓的影響。這種安全閥的缺點(diǎn)在于它的可靠性同主閥和導(dǎo)閥有關(guān)，動(dòng)作不如直接作用式安全閥那樣迅速、可靠，而且結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

6、直接作用式安全閥

直接作用式安全閥是在工作介質(zhì)的直接作用下開啟的，即依靠工作介質(zhì)壓力的作用克服加載機(jī)構(gòu)加于閥瓣的機(jī)械載荷，使閥門開啟。這種安全閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作迅速，可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。但因?yàn)橐揽拷Y(jié)構(gòu)加載，其載荷大小受到限制，不能用于高壓、大口徑的場(chǎng)合。

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