弹簧微启式安全阀

一、A27H弹簧微启式安全阀概述：

适用于工作温度≤200℃的水、空气、蒸气等介质的设备或管路上。A27Y适用于工作温度≤200℃有腐蚀性介质的设备或管路上，作为超压保护装置。

A27H弹簧微启式安全阀弹簧刚度计算 

弹簧直接载荷式安全阀的动作性能主要是通过弹簧来控制的，确切的说弹簧的刚度影响大，如果弹簧刚度选择不当，可能造成安全阀不能正常地工作。由于这种特殊性，在安全阀弹簧设计时，首先就要确定弹簧的刚度，并力求接近于实际的排放工况。

上海申弘阀门有限公司主营阀门有：减压阀(气体减压阀,可调式减压阀,水减压阀,蒸汽减压阀，目前主要是采用以下几种方法来初步计算弹簧的刚度，终还要通过试验确定弹簧的理想刚度值。另外安全阀用的弹簧基本都是圆柱螺旋压缩弹簧，所以在这一节里只介绍圆柱螺旋压缩弹簧，除非有说明外，这里所说的弹簧均指圆柱螺旋压缩弹簧。若想采用其他形式的弹簧，请查阅相关的弹簧设计手册。

阀瓣升力来计算弹簧刚度

弹簧式安全阀的动作特性，即排放压力、开启高度、回座压力等性能，取决于阀门开启和关闭（回座）过程中流体对阀瓣作用的升力与弹簧载荷力的共同作用结果，上述两力在阀门动作过程中都是变化的。阀瓣升力的变化情况可用升力系数  来表述。升力系数  是阀瓣升力F与介质静压力作用在等于流道面积的阀瓣面积上产生的作用力的比值。即：

式中：ρ——升力系数；

      F——阀瓣升力，即流体作用在阀瓣上总的向上合力，N；

      P——阀进口介质静压力，MPa;

      D——流道直径，mm;

升力系数  取决于阀门结构以及影响介质流动的各零件的形状和尺寸，并随开启高度、调节阀位置和介质的不同而变化，通常只能借助试验来确定。图示-14为安全阀瓣升力系数曲线的一些例子。

弹簧载荷力的变化决定于弹簧刚度，为了获得要求的动作性能，应根据升力系数来确定弹簧刚度。

为达到规定的开启高度h，在开高h下的阀瓣升力应大于或等于此时的弹簧力，据此确定弹簧刚度的大值为

式中：F——弹簧计算刚度，N/mm；

      h——阀瓣开启高度，mm；

      d0——流道直径，mm；

      Dm——关闭件密封面平均直径，mm；

      Pdr——额定排放压力，MPa；

      Ps——整定压力（开启压力），MPa；

      ρh——开启高度为h时的阀瓣升力系数。

这种计算法的缺点是没有考虑开启的全过程，仅仅考虑了达到规定升高，而且也没有考虑回座过程，所以计算的弹簧刚度常常偏小。

动作性能参数来计算刚度

1） 微启式安全阀：由于微启式没有反冲机构，可以认为在规定的开启高度内，阀瓣的升程和压力增加成正比，弹簧刚度可用下式计算：

            3．用图解法计算

为保证安全阀在不高于额定排放压力时达到规定开启高度，并在压力不低于规定回座压力时回座，在开启高度为零到规定升高范围内的弹簧力曲线，应位于额定排放压力和回座压力下的阀瓣升力曲线之间。下面介绍的图算法就是利用这个原理。

以图2-15为例，图中横坐标轴h上每格表示升高（即弹簧压缩量）为1mm，纵坐标轴上同样长度表示的弹簧力为0.1×πd02ps /4，弹簧刚度为：λ＝0.1×πd02pstanβ/4。

以不同的ps值代入，即可求得不同整定压力下的弹簧刚度。

A27H弹簧的基本数据

1．圆柱螺旋压缩弹簧的结构形式和参数计算

（1） 弹簧的端部结构

弹簧的端部结构形式很多，表2-8为圆截面材料压力弹簧常用的端部结构形式。弹簧材料直径大时，支承圈数nz取小值，反之取大值。两端圈并紧的结构形式，端圈与弹簧轴线的垂直性好，而且与支承座的接触好，具有较高的工作稳定性。用于安全阀的弹簧通常是两端并紧磨平的结构，能保证弹簧与弹簧座之间良好接触，从面具有稳定的弹簧力传递。标准规定弹簧两端应各有大于或等于3/4圈的支承平面，支承端面应与工作圈并紧，弹簧轴线对两端支承平面的垂直度每100mm长度其偏差值应不大于1.7mm。

 弹簧材料直径

弹簧材料直径d可以由下式计算，其终值应按表2-9选取，如有特殊需要，超出表列范围时，所选值应符合材料直径规范。                        （2-14）

式中：〔τ〕 ——弹簧的许用应力，MPa；

      D——弹簧中径，mm；

      d——弹簧丝直径，mm；

      F——所受的载荷，N；

      C——弹簧指数，C＝D/d；

K——曲度系数，或应力修正系数，K＝（4C-1）/（4C+1）+ 0.615/C

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

注：设计时优先选用*系列

（3） 弹簧指数（旋绕比）

弹簧指数（旋绕比）C值越小，曲率越大，卷制越困难,工作时弹簧材料截面内侧的切应力大于平均应力越多，弹簧的刚度也越大，C值大，则相反。表2-11为C的用值。标准规定弹簧指数可在4～8范围内选取。

（4） 弹簧内径

弹簧中径D为弹簧的公称直径，表2-10为系列值，并应严格控制外径或内径的偏差，其偏差值可按查出，在安全阀中，弹簧内径规定了极限偏差，见GB/T12243中表3。为了保证有足够的空间，应考虑弹簧受载荷后，弹簧增大，其增大值可按下列近似公式计算。

1） 簧两端固定，从自由高度压到并紧时，中径的增大值为  （2-15）

2）当两端面与支承座可以自由回转而摩擦力比较小时，中径的增 （2-16）

式中：D——弹簧的中径，

      t——弹簧的节距，mm；

      d——弹簧材料的直径，mm。

结构图片：

三、主要零部件材料：

四、外型尺寸和连接尺寸：

安装与调试注意事项

（1）安全阀应与容器本体直接连接并装在容器高处，对液化气储槽上的安全阀应装在气相空间，用于液体的安全阀应装在正常液面以下，而且安全阀进口管的公称直径不得小于15mm。因特殊原因难以装在容器本体上时，可考虑装在出口管路上，但安全阀装设处与容器之间的管路上应避免突然拐弯、截面局部收缩等结构，防止增加管路阻力、引起污物积聚发生堵塞等。

（2）无论安全阀装在何处，在从容器到安全阀之间的连接管和管件通孔其截面积均不得小于安全阀的进口面积。如果一个连接口上装有数个安全阀，则此连接口的面积至少应等于数个阀进口面积的总和，是总和的1.25倍。

（3）在容器与安全阀之间一般禁止装设中间截止阀，但对于盛装易燃、有毒或粘性较大介质的容器，为便于对安全阀进行更换、清洗，可以在容器和安全阀之间装截止阀，但此截止阀的结构和通径尺寸不得阻碍安全阀的正常泄放，当容器正常工作时，该截止阀必须处于全开状态并加铅封。

（4）安全阀后的排放管如有出现冷凝液体的可能，则应考虑有自动排除设施；封闭式安全阀排放管的内径不得小于安全阀出口管的公称直径。排放管原则上应一阀一根，并禁止在排放管上装任何阀门，当两个以上安全阀共用同一根排放管时，排放管的截面积应不小于所有安全阀出口管截面积的总和，并适当考虑排放管的压力降，不使安全阀产生明显的背压。对氧气等可燃性气体或其他混合后能发生化学反应的气体不能共用一根排气管。

（5）新安全阀在安装之前应在试验台上调定其开启压力和回座压力，并检查关闭件的密封性。开启压力可通过调节加在阀瓣上的载荷，如杠杆式安全阀的重锤质量或位置，弹簧式安全阀压紧弹簧的螺母的位置（在正确选择弹簧压力级的基础上），回座力可通过调整安全阀的上下调节圈的位置来达到。

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