彈簧微啟式安全閥

一、A27H彈簧微啟式安全閥概述：

適用于工作溫度≤200℃的水、空氣、蒸氣等介質(zhì)的設(shè)備或管路上。A27Y適用于工作溫度≤200℃有腐蝕性介質(zhì)的設(shè)備或管路上，作為超壓保護裝置。

A27H彈簧微啟式安全閥彈簧剛度計算 

彈簧直接載荷式安全閥的動作性能主要是通過彈簧來控制的，確切的說彈簧的剛度影響大，如果彈簧剛度選擇不當，可能造成安全閥不能正常地工作。由于這種特殊性，在安全閥彈簧設(shè)計時，首先就要確定彈簧的剛度，并力求接近于實際的排放工況。

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調(diào)式減壓閥,水減壓閥,蒸汽減壓閥，目前主要是采用以下幾種方法來初步計算彈簧的剛度，終還要通過試驗確定彈簧的理想剛度值。另外安全閥用的彈簧基本都是圓柱螺旋壓縮彈簧，所以在這一節(jié)里只介紹圓柱螺旋壓縮彈簧，除非有說明外，這里所說的彈簧均指圓柱螺旋壓縮彈簧。若想采用其他形式的彈簧，請查閱相關(guān)的彈簧設(shè)計手冊。

閥瓣升力來計算彈簧剛度

彈簧式安全閥的動作特性，即排放壓力、開啟高度、回座壓力等性能，取決于閥門開啟和關(guān)閉（回座）過程中流體對閥瓣作用的升力與彈簧載荷力的共同作用結(jié)果，上述兩力在閥門動作過程中都是變化的。閥瓣升力的變化情況可用升力系數(shù)  來表述。升力系數(shù)  是閥瓣升力F與介質(zhì)靜壓力作用在等于流道面積的閥瓣面積上產(chǎn)生的作用力的比值。即：

式中：ρ——升力系數(shù)；

      F——閥瓣升力，即流體作用在閥瓣上總的向上合力，N；

      P——閥進口介質(zhì)靜壓力，MPa;

      D——流道直徑，mm;

升力系數(shù)  取決于閥門結(jié)構(gòu)以及影響介質(zhì)流動的各零件的形狀和尺寸，并隨開啟高度、調(diào)節(jié)閥位置和介質(zhì)的不同而變化，通常只能借助試驗來確定。圖示-14為安全閥瓣升力系數(shù)曲線的一些例子。

彈簧載荷力的變化決定于彈簧剛度，為了獲得要求的動作性能，應根據(jù)升力系數(shù)來確定彈簧剛度。

為達到規(guī)定的開啟高度h，在開高h下的閥瓣升力應大于或等于此時的彈簧力，據(jù)此確定彈簧剛度的大值為

式中：F——彈簧計算剛度，N/mm；

      h——閥瓣開啟高度，mm；

      d0——流道直徑，mm；

      Dm——關(guān)閉件密封面平均直徑，mm；

      Pdr——額定排放壓力，MPa；

      Ps——整定壓力（開啟壓力），MPa；

      ρh——開啟高度為h時的閥瓣升力系數(shù)。

這種計算法的缺點是沒有考慮開啟的全過程，僅僅考慮了達到規(guī)定升高，而且也沒有考慮回座過程，所以計算的彈簧剛度常常偏小。

動作性能參數(shù)來計算剛度

1） 微啟式安全閥：由于微啟式?jīng)]有反沖機構(gòu)，可以認為在規(guī)定的開啟高度內(nèi)，閥瓣的升程和壓力增加成正比，彈簧剛度可用下式計算：

            3．用圖解法計算

為保證安全閥在不高于額定排放壓力時達到規(guī)定開啟高度，并在壓力不低于規(guī)定回座壓力時回座，在開啟高度為零到規(guī)定升高范圍內(nèi)的彈簧力曲線，應位于額定排放壓力和回座壓力下的閥瓣升力曲線之間。下面介紹的圖算法就是利用這個原理。

以圖2-15為例，圖中橫坐標軸h上每格表示升高（即彈簧壓縮量）為1mm，縱坐標軸上同樣長度表示的彈簧力為0.1×πd02ps /4，彈簧剛度為：λ＝0.1×πd02pstanβ/4。

以不同的ps值代入，即可求得不同整定壓力下的彈簧剛度。

A27H彈簧的基本數(shù)據(jù)

1．圓柱螺旋壓縮彈簧的結(jié)構(gòu)形式和參數(shù)計算

（1） 彈簧的端部結(jié)構(gòu)

彈簧的端部結(jié)構(gòu)形式很多，表2-8為圓截面材料壓力彈簧常用的端部結(jié)構(gòu)形式。彈簧材料直徑大時，支承圈數(shù)nz取小值，反之取大值。兩端圈并緊的結(jié)構(gòu)形式，端圈與彈簧軸線的垂直性好，而且與支承座的接觸好，具有較高的工作穩(wěn)定性。用于安全閥的彈簧通常是兩端并緊磨平的結(jié)構(gòu)，能保證彈簧與彈簧座之間良好接觸，從面具有穩(wěn)定的彈簧力傳遞。標準規(guī)定彈簧兩端應各有大于或等于3/4圈的支承平面，支承端面應與工作圈并緊，彈簧軸線對兩端支承平面的垂直度每100mm長度其偏差值應不大于1.7mm。

 彈簧材料直徑

彈簧材料直徑d可以由下式計算，其終值應按表2-9選取，如有特殊需要，超出表列范圍時，所選值應符合材料直徑規(guī)范。                        （2-14）

式中：〔τ〕 ——彈簧的許用應力，MPa；

      D——彈簧中徑，mm；

      d——彈簧絲直徑，mm；

      F——所受的載荷，N；

      C——彈簧指數(shù)，C＝D/d；

K——曲度系數(shù)，或應力修正系數(shù)，K＝（4C-1）/（4C+1）+ 0.615/C

表2-9  彈簧材料直徑d系列（摘自GB/T1358）                   mm

注：設(shè)計時優(yōu)先選用*系列

（3） 彈簧指數(shù)（旋繞比）

彈簧指數(shù)（旋繞比）C值越小，曲率越大，卷制越困難,工作時彈簧材料截面內(nèi)側(cè)的切應力大于平均應力越多，彈簧的剛度也越大，C值大，則相反。表2-11為C的用值。標準規(guī)定彈簧指數(shù)可在4～8范圍內(nèi)選取。

（4） 彈簧內(nèi)徑

彈簧中徑D為彈簧的公稱直徑，表2-10為系列值，并應嚴格控制外徑或內(nèi)徑的偏差，其偏差值可按查出，在安全閥中，彈簧內(nèi)徑規(guī)定了極限偏差，見GB/T12243中表3。為了保證有足夠的空間，應考慮彈簧受載荷后，彈簧增大，其增大值可按下列近似公式計算。

1） 簧兩端固定，從自由高度壓到并緊時，中徑的增大值為  （2-15）

2）當兩端面與支承座可以自由回轉(zhuǎn)而摩擦力比較小時，中徑的增 （2-16）

式中：D——彈簧的中徑，

      t——彈簧的節(jié)距，mm；

      d——彈簧材料的直徑，mm。

結(jié)構(gòu)圖片：

三、主要零部件材料：

四、外型尺寸和連接尺寸：

安裝與調(diào)試注意事項

（1）安全閥應與容器本體直接連接并裝在容器高處，對液化氣儲槽上的安全閥應裝在氣相空間，用于液體的安全閥應裝在正常液面以下，而且安全閥進口管的公稱直徑不得小于15mm。因特殊原因難以裝在容器本體上時，可考慮裝在出口管路上，但安全閥裝設(shè)處與容器之間的管路上應避免突然拐彎、截面局部收縮等結(jié)構(gòu)，防止增加管路阻力、引起污物積聚發(fā)生堵塞等。

（2）無論安全閥裝在何處，在從容器到安全閥之間的連接管和管件通孔其截面積均不得小于安全閥的進口面積。如果一個連接口上裝有數(shù)個安全閥，則此連接口的面積至少應等于數(shù)個閥進口面積的總和，是總和的1.25倍。

（3）在容器與安全閥之間一般禁止裝設(shè)中間截止閥，但對于盛裝易燃、有毒或粘性較大介質(zhì)的容器，為便于對安全閥進行更換、清洗，可以在容器和安全閥之間裝截止閥，但此截止閥的結(jié)構(gòu)和通徑尺寸不得阻礙安全閥的正常泄放，當容器正常工作時，該截止閥必須處于全開狀態(tài)并加鉛封。

（4）安全閥后的排放管如有出現(xiàn)冷凝液體的可能，則應考慮有自動排除設(shè)施；封閉式安全閥排放管的內(nèi)徑不得小于安全閥出口管的公稱直徑。排放管原則上應一閥一根，并禁止在排放管上裝任何閥門，當兩個以上安全閥共用同一根排放管時，排放管的截面積應不小于所有安全閥出口管截面積的總和，并適當考慮排放管的壓力降，不使安全閥產(chǎn)生明顯的背壓。對氧氣等可燃性氣體或其他混合后能發(fā)生化學反應的氣體不能共用一根排氣管。

（5）新安全閥在安裝之前應在試驗臺上調(diào)定其開啟壓力和回座壓力，并檢查關(guān)閉件的密封性。開啟壓力可通過調(diào)節(jié)加在閥瓣上的載荷，如杠桿式安全閥的重錘質(zhì)量或位置，彈簧式安全閥壓緊彈簧的螺母的位置（在正確選擇彈簧壓力級的基礎(chǔ)上），回座力可通過調(diào)整安全閥的上下調(diào)節(jié)圈的位置來達到。

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