爆破针型除尘式泄压装置的制作方法

1.本发明创造涉及安全泄压装置。


背景技术：

2.传统的应用于煤化工的安全泄压装置有爆破片、弹簧式安全阀，它们结构简单，成本较低，得到了广泛的应用。但是这些泄压装置尚存在以下不足：
3.1、煤粉冲刷、粘附于膜片或弹簧，导致不能准确泄压；
4.2、拆换不方便，复位时拆装设备工作量大、停工成本高；
5.3、复位操作存在安全隐患；
6.4、泄压时煤粉对大气直排；
7.5、泄压时存在空气倒吸入煤仓的隐患。
8.因此，上述的传统安全泄压装置往往不能够解决煤化工的应用需求。


技术实现要素：

9.本发明创造所要解决的技术问题在于提供一种爆破针型除尘式泄压装置，其具有过滤除尘功能，能够在煤化工等粉尘环境中实现安全高效地泄压，且拆卸方便。
10.本发明创造所要解决的进一步的技术问题在于提供一种具有防倒吸功能的爆破针型除尘式泄压装置。
11.本发明创造实施例提供了一种爆破针型除尘式泄压装置，包括针筒、阀盖、阀体、阀座、阀芯、阀杆和爆破针；针筒的底端与阀盖相连，阀盖与阀体的顶端相连，阀体的底端与阀座相连，阀体的侧面设有介质出口；阀座设有介质通道，介质通道的底端具有介质入口；阀芯与介质通道密封配合，以阻止从介质入口流入介质通道的介质流向介质出口；阀杆的底端与阀芯相连，阀杆的顶端穿过阀盖并伸入针筒；爆破针的顶端和底端分别可拆卸地与针筒和阀杆的顶端相连；其特点在于，爆破针型除尘式泄压装置包括过滤网，过滤网设置在介质通道内，以滤除介质中的粉尘。
12.上述的爆破针型除尘式泄压装置，其中，爆破针型除尘式泄压装置包括吹扫机构，吹扫机构包括吹扫部件，吹扫部件至少部分地设置在介质通道中，并位于过滤网的上游，用以吹除过滤网上的粉尘。
13.上述的爆破针型除尘式泄压装置，其中，阀体包括阀体本体、阀瓣座和阀瓣；阀体本体的顶端与阀盖相连，阀体本体的底端与阀座相连；阀瓣座与阀体本体的侧面相连，介质出口设置于阀瓣座；阀瓣与阀瓣座相连，并可在关闭位置与开启位置之间活动；阀瓣默认在关闭位置，以遮盖介质出口；阀瓣在介质压力超过预设的阀瓣开启压力时由关闭位置运动至开启位置，以打开介质出口进行泄压，并在介质压力小于等于预设的阀瓣开启压力时由开启位置自动复位至关闭位置；预设的阀瓣开启压力小于爆破针的屈服点压力。
14.本发明创造至少具有以下优点和特点：
15.1、本实施例的泄放装置设有过滤网，当含尘气体介质从介质入口进入时，颗粒粉
尘也一同进入，在过滤区域，通过过滤网的筛滤、惯性、拦截及扩散作用，可使粉尘附着于过滤网上，达到过滤粉尘的作用，防止煤粉颗粒结垢、结疤，也不受煤粉颗粒的冲刷、磨损和介质温度、腐蚀性影响；
16.2、本发明创造实施例利用符合欧拉公式的爆破针作为触发件，介质的压力直接作用于阀座入口侧，并通过阀杆传导至爆破针，当设定压力达到爆破针的失稳压力时，爆破针发生失稳弯曲。爆破针的压杆失稳触发了阀杆的运动，从而使阀芯与阀座分离，达到安全泄放系统压力的目的，实现了煤化工领域的安全泄压；
17.3、本发明创造实施例能够防止空气倒吸入泄压装置内。本实施例在介质出口侧设有阀瓣，当高压介质泄放完成后，介质压力降低到阀瓣开启压力设定值，阀瓣会自动复位进而关闭介质出口，防止介质倒流；
18.4、本发明创造实施例泄放精度较高，通常在
±
5％以内，且不受管道内压力循环变化影响，是否发生泄压易于判断，泄压过程中也不会产生碎片，使用成本低廉。
附图说明
19.图1示出了根据本发明创造一实施例的爆破针型除尘式泄压装置的剖面示意图，其中，爆破针型除尘式泄压装置处于正常状态。
20.图2示出了根据本发明创造一实施例的爆破针型除尘式泄压装置的剖面示意图，其中，爆破针型除尘式泄压装置处于泄压状态。
21.图3和图4分别示出了根据本发明创造一实施例的过滤网的主视图和仰视图。
22.图5示出了根据本发明创造一实施例的吹扫结构的原理图。
23.图6示出了根据本发明创造一实施例的爆破针型除尘式泄压装置的工作流程示意图。
24.图7和图8分别示出了根据本发明创造一实施例的爆破针处于初始状态和屈服状态的示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图和具体实施例对本发明创造进行详细说明。
26.请参阅图1和图2。根据本发明创造一实施例的一种爆破针型除尘式泄压装置包括针筒1、阀盖2、阀体3、阀座4、阀芯5、阀杆6、爆破针7和过滤网8。
27.针筒1的底端与阀盖2相连，针筒1可以是笼形结构或筒体状结构，本发明创造对此不做限制。
28.阀盖2与阀体3的顶端相连，阀体3的底端与阀座4相连，阀体1的侧面设有介质出口102。
29.阀座4设有介质通道40，介质通道40的底端具有介质入口401；阀芯5 与介质通道40密封配合，以阻止从介质入口401流入介质通道40的介质流向介质出口102。在本实施例中，阀芯5与介质通道40的顶端通过锥形密封面实现紧密密封。
30.阀杆6的底端与阀芯5相连，阀杆6的顶端穿过阀盖2并伸入针筒1。爆破针7的顶端和底端分别可拆卸地与所述针筒和所述阀杆的顶端相连。在本实施例中，阀杆6的顶面设有第一针孔(图中未示出)，爆破针7的底端插入该第一针孔中。针筒1具有顶板104，顶板104具
有螺纹通孔106；螺纹件9与螺纹通孔106螺旋连接，螺纹件9的底面设有第二针孔(图中未示出)，爆破针7的顶端插入第二针孔中。
31.过滤网8设置在介质通道40内，以滤除介质中的粉尘。
32.可选地，如图3和图4所示，过滤网8包括过滤网支架81和多个过滤网本体82。过滤网支架与介质通道40的内壁相连。各过滤网本体82的外形呈筒体状，各过滤网本体82的顶端与过滤网支架81相连，并贯通过滤网支架81。通过设置多个过滤网本体82，可以增加过滤面积。
33.进一步地，爆破针型除尘式泄压装置包括吹扫机构，吹扫机构包括吹扫部件11和储气罐12，储气罐12的出口连通吹扫部件11，用以向吹扫部件11输出压缩空气。吹扫部件11至少部分地设置在介质通道40中，并位于过滤网8 的上游，用以吹除过滤网8上的粉尘。储气罐12的出口还设有控制阀13，以控制储气罐12出口的开启和关闭。
34.在本实施例中，吹扫部件11为压缩空气管，压缩空气管的一端封闭，另一端与储气罐12的出口连通。压缩空气管的封闭端伸入介质通道40中，且伸入介质通道40中的那一段压缩空气管的管壁上设有多个出气孔(图中未示出)，该多个出气孔正对过滤网8。
35.请参考图5。进一步地，吹扫机构还包括传感器14和控制器15。传感器 14的信号输出端与控制器15的输入端连接，传感器14用于检测过滤网8上的粉尘量；控制器15的输出端与控制阀13的控制输入端连接，控制器15用于在过滤网8上的粉尘量超过预定的粉尘量阈值时控制控制阀13开启。
36.进一步地，阀体3包括阀体本体31、阀瓣座32和阀瓣33。阀体本体31 的顶端与阀盖2相连，阀体本体31的底端与阀座4相连。阀瓣座32与阀体本体31的侧面相连，介质出口102设置于阀瓣座32。阀瓣33与阀瓣座32相连，并可在关闭位置与开启位置之间活动；阀瓣33默认在关闭位置，以遮盖介质出口102；阀瓣33在介质压力超过预设的阀瓣开启压力时由关闭位置运动至开启位置，以打开介质出口102进行泄压，并在介质压力小于等于所述预设的阀瓣开启压力时由开启位置自动复位至关闭位置。
37.本实施例中，阀瓣33的复位形式为重力旋转复位。阀瓣33与转臂34连接，转臂34的一端与阀瓣座32铰接。其中，阀瓣33设有插头部331，插头部 331穿过转臂34，并通过阀瓣螺母35紧固在转臂34上。
38.在其它的实施例中，阀瓣33通过多根弹簧与阀瓣座32或阀体3连接，由弹簧推动阀瓣33关闭复位。
39.爆破针是控制泄压装置启闭的关键触发部件，其是一种细长杆件，符合失稳的欧拉定律。根据压杆失稳的欧拉定律，对仅承受轴向载荷的细长杆件，当轴向力小于杆件的临界载荷时，细长杆将保持直线平衡状态，并具有抗侧向干扰的稳定性。当轴向力达到临界载荷时，压杆将在极短的时间内由直线稳定状态(如图7所示)转变为不稳定状态(如图8所示)，发生弯曲。这种压杆丧失其直线形状的稳定平衡而转变为非稳定曲线平衡的过程为失稳或屈曲。发生失稳后，杆件就丧失了承载能力，压力的微小增加将引起弯曲变形的显著增大。这种细长杆的稳定和失稳的特性非常适合用于压力泄放装置的触发。
40.在本实施例中，爆破针7安装于阀体3的外部，一端与阀杆6紧密相连，将推力传递至阀芯5，另一端与螺纹件9紧密相连。通过爆破针7的稳定与失稳状态，其直线结构的改变，来控制阀芯5的运动，从而控制泄压装置的密封与泄压。
41.以下结合图6对本发明创造实施例的爆破针型除尘式泄压装置的工作流程进行详细说明。
42.正常工况：在正常工况下，含尘气体介质从泄压装置的介质入口401进入，由于接触面积扩大，流速降低，气体中部分大的尘粒在重力作用下，沉降回输出含尘气体介质的部件内部。细小的尘粒进入过滤区域后，通过过滤网本体82 表面的惯性、碰撞、筛滤、拦截和静电等综合效应，使粉尘沉降在过滤网本体 82表面，形成粉尘层，通过过滤区域的介质为不含有粉尘的干净介质，压力作用于阀芯5上，并通过阀杆6传递至爆破针7。当气体介质压力小于系统的设定压力值时，通过阀杆6传递至爆破针7上的载荷小于爆破针7失稳的临界载荷，爆破针7维持稳定的直线状态，阀杆6不发生移动，阀芯5与阀座1继续实现紧密密封，同时阀瓣33和阀瓣座32通过密封面紧密密封，介质入口401 与介质出口102不连通，泄压装置处于关闭状态。设置在过滤网支架81上的传感器14实时地检测过滤网本体82上的粉尘量，当检测到过滤网本体82上的粉尘积累达到预定的粉尘量阈值时，控制器15控制控制阀13开启，储气罐 12内的压缩空气通过吹扫部件11上的出气孔向过滤网本体82内侧引射气流 (各过滤网本体82的顶端贯通过过滤网支架81，因此气流可以进入呈筒体状的过滤网本体82的内部)，使过滤网本体82内出现瞬间气压并膨胀，沉积在过滤网本体82外部的粉尘脱落，达到清灰的目的。
43.泄压工况：随着介质气体压力的不断升高，当达到系统设定的压力值时，通过阀杆6传递至爆破针7上的载荷达到爆破针7发生失稳的临界载荷，即达到爆破针7的屈服点，在毫秒计的时间内，爆破针7发生弯曲变形，在沿阀杆 6直线方向的长度大幅减小，爆破针7不与阀杆6相抵，阀杆6失去约束发生迅速移动，爆破针7的屈服点压力高于前述的预设的阀瓣开启压力，从而阀瓣 33通过转臂34绕铰接销轴36旋转开启，当阀瓣33与阀瓣座32脱离时，泄压装置的介质入口401与介质出口102接通，高压介质气体实现迅速的泄放。
44.介质逆向流动：当介质压力泄放完成后，介质压力降低到阀瓣33的开启设定值时，阀瓣33通过转臂34绕铰接销轴36向靠近阀瓣座32的方向旋转，直到紧密贴合阀瓣座32实现密封，进而阻断介质的回流。
45.泄压装置的信号传送：一方面，现场人员通过观察爆破针7的直线状态，判断泄压装置是否开启和发生泄压。另一方面，针筒1上设置有位置变送器(图中未示出)，用于检测阀杆6的位置，可以将阀杆6的位置信号远传到控制室，操作人员可远端获取泄压装置的启闭信息。
46.爆破针的复位：由于爆破针7的失稳为不可逆过程，泄压装置开启后，需要人工复位。复位时，现场操作人员先取下失稳后的爆破针7，然后推动阀杆 6，使阀芯5与阀座4重新接触密封，接着安装好新的爆破针7，旋紧螺纹件9，泄压装置恢复初始密封状态。
47.本发明创造解决了以下问题：
48.1、煤化工等粉尘环境中，煤粉等固体颗粒冲刷、粘附于泄压装置内部零件，导致泄露和不能准确泄压的问题；
49.2、拆换不方便，复位时拆装设备工作量大、停工成本高的问题；
50.3、复位操作存在安全隐患的问题；
51.4、泄压时煤粉对大气直排的问题；
52.5、泄压时存在空气倒吸入系统内部导致安装事故的问题。
53.本发明创造的泄放装置设有过滤网，当含尘气体介质从介质入口进入时，颗粒粉尘也一同进入，在过滤区域，通过过滤网的筛滤、惯性、拦截及扩散作用，可使粉尘附着于过滤网上，达到过滤粉尘的作用，防止煤粉颗粒结垢、结疤，也不受煤粉颗粒的冲刷、磨损和介质温度、腐蚀性影响。此外，本发明创造通过吹扫、搅动等方式将积聚的粉尘清除出来。达到清楚粉尘的作用。过滤网将粉尘阻留在外部，过滤后的压力介质继续流动。过滤网的清灰由吹扫机构控制，当过滤网上阻留的粉尘达到设定的值时，吹扫机构开始工作，吹扫机构以压缩空气为气源，通过操作控制阀，将压缩空气瞬间释放过滤网，通过瞬间高速的冲击将粉尘清除出滤网，被清除的粉尘返回至输出气体介质的部件内部。
54.由于在介质出口侧设有旋启式阀瓣，当泄压装置内部介质压力大于出口侧压力时，阀瓣能够旋转开启，迅速释放系统压力，当泄放装置内部介质压力小于出口侧压力时，阀瓣在压差和自重的作用下关闭，可防止出口侧外部气体通过泄放装置进入系统内部。
55.显然，本领域的技术人员可以对本发明创造进行各种改动和变型而不脱离本发明创造的精神和范围。这样，倘若本发明创造的这些修改和变型属于本发明创造权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明创造也意图包含这些改动和变型在内。