一种卸压阀主阀的制作方法

1.本实用新型涉及核电安全技术领域，具体涉及一种卸压阀主阀。


背景技术：

2.在压水堆核电站中，反应堆冷却剂系统作为放射性物质包容的最重要的屏障之一，直接关系到核电厂的安全性能。
3.核电厂反应堆冷却剂系统在正常运行时压强较高，为了保证发生事故后系统不超压，并且保证在事故后堆芯得到持续的冷却，就需要在反应堆冷却剂系统上设置超压保护阀和一回路卸压阀。
4.目前应用的超压保护阀和卸压阀主要有以下几种：
5.(1)弹簧式安全阀，当系统压强达到安全阀整定压强时自动开启卸压，目前工艺系统超压保护应用最广泛。该类型安全阀的特点在于只能执行超压保护功能，在压强低于开启压强时阀门关闭，无法手动开启。
6.(2)先导式安全阀，与弹簧式安全阀类似，当系统压强达到安全阀整定压强时自动开启卸压，相比于弹簧式安全阀可靠性更高，目前主要应用于稳压器安全阀。该类型安全阀在开启时需要的功率较小，缺点在于当需要手动开启时，需要始终维持通电状态，并且在低压时无法维持开启状态。
7.(3)电动或气动隔离阀，当系统压强达到设计要求定值时，通过电源控制阀门开启或关闭。该类型阀门的特点在与可以在任何时刻开启，并且失去电源后仍维持原状态，缺点在于开启时需要较大的功率。
8.(4)爆破阀，开启阀门信号触发阀门内部的爆破单元，产生高压气体推动阀门内的活塞运动，在冲击运动中，可以切断阀门通径的剪切盖，从而接通阀门进出口，实现了系统卸压的安全功能。该类型阀门特点在于一旦开启，始终保持开启状态，无法恢复。


技术实现要素：

9.本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种无需电源支持，通过控制进入阀门内压强源的压强，即可控制阀门启闭的卸压阀主阀。
10.解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是：
11.本实用新型提供一种卸压阀主阀，包括：阀体、活塞组件和弹簧，阀体的上部具有密封腔，其下部具有阀腔，阀体底部开设有阀入口，阀体侧面开设有阀出口，阀入口和阀出口分别与阀腔连通，
12.所述活塞组件包括阀杆、活塞和阀盘，阀杆竖向滑设于阀体内，活塞固定于阀杆上且位于密封腔内，阀盘固定于阀杆上且位于阀腔内，弹簧位于密封腔内且压缩于活塞和密封腔的底壁之间，
13.当密封腔和阀入口与同一压强源相连通时，设所述压强源开启所述卸压阀主阀的压强阈值为p0，所述压强阈值、弹簧的驱动力f、活塞组件的重力g、活塞的横截面积a1，以及
阀盘的横截面积a2满足：p0
×
(a1-a2)+g＝f，以使活塞组件在压强源压强大于压强阈值时向下移动至阀盘关闭所述阀入口，或使活塞组件在压强源压强小于压强阈值时向上移动至阀盘打开所述阀入口。
14.可选地，所述弹簧穿设于阀杆上。
15.可选地，所述阀盘的外径从上至下逐渐递减，以使阀盘的外壁形成第一圆锥面，
16.所述阀入口安装有与压强源相连通的喷嘴，所述喷嘴内壁的上部具有与第一圆锥面配合的第二圆锥面，活塞组件下移至第一圆锥面和第二圆锥面配合时，所述阀盘关闭所述阀入口。
17.可选地，所述阀体包括阀壳和阀座，所述阀壳位于阀座的下端且与阀座通过螺栓连接，所述阀壳的内腔形成所述阀腔，所述密封腔开设于所述阀座内。
18.可选地，所述阀座包括底座和阀芯，所述底座的顶面开始有第一槽，所述阀芯的下部伸入第一槽中且与第一槽的槽壁密封相连，所述阀芯的底面开设有第二槽，第二槽的槽壁与第一槽的底壁围合形成所述密封腔。
19.可选地，所述阀芯的上部与底座通过螺栓固连。
20.可选地，所述阀芯内固定有导管，所述导管的一端伸入密封腔内，另一端伸出阀芯外，用于与压强源相连通。
21.可选地，所述阀杆包括工作段，所述工作段的下端与阀盘固连，其上端穿过底座后伸入密封腔内且与活塞固连，所述弹簧穿设于工作段上。
22.可选地，所述阀杆还包括定位段，所述阀芯的上部具有密封的排气腔，所述定位段的下端与活塞固连，其上端穿过阀芯后伸入所述排气腔内。
23.可选地，所述阀芯包括阀芯体和阀盖，第二容置槽开设于阀芯体上，所述阀芯体的顶面开设有第三槽，所述阀盖可拆卸连接于阀芯体的顶部且密封所述第三槽的上端开口，第三槽的槽壁和阀盖的底面围合形成所述排气腔。
24.本实用新型的卸压阀主阀由现有成熟的先导式安全阀的主阀改进而来，与先导式安全阀主阀相比，本实用新型将弹簧压缩于活塞和密封腔底壁之间，且密封腔与连通阀入口的压强源相连通，并通过使压强源的压强阈值、弹簧的驱动力、活塞组件的重力满足一定的关系式，由此，在压强源压强大于压强阈值时活塞组件能够向下移动至阀盘关闭阀入口，或在压强源压强小于压强阈值时活塞组件能够向上移动至阀盘打开阀入口，也即，通过控制密封腔室的压强，即可控制阀门的开启和关闭，从而解决了常规的先导式安全阀主阀只能执行超压保护功能，在压强低于开启压强时阀门关闭，无法手动或自动开启的技术问题。
附图说明
25.图1为本实用新型实施例1提供的卸压阀主阀关闭状态的结构示意图；
26.图2为本实用新型实施例1提供的卸压阀主阀开启状态的结构示意图。
27.图中：1、阀壳；2、底座；3、阀芯；31、阀芯体；32、阀盖；
28.4、阀腔；5、活塞；6、弹簧；7、工作段；8、阀盘；9、阀入口；
29.10、喷嘴；11、阀出口；12、排气腔；13、定位段；14、导管；
30.15、密封腔。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“上”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.本实用新型提供一种卸压阀主阀，包括：阀体、活塞组件和弹簧，阀体的上部具有密封腔，其下部具有阀腔，阀体底部开设有阀入口，阀体侧面开设有阀出口，阀入口和阀出口分别与阀腔连通，
36.所述活塞组件包括阀杆、活塞和阀盘，阀杆竖向滑设于阀体内，活塞固定于阀杆上且位于密封腔内，阀盘固定于阀杆上且位于阀腔内，弹簧位于密封腔内且压缩于活塞和密封腔的底壁之间，
37.当密封腔和阀入口与同一压强源相连通时，设所述压强源开启所述卸压阀主阀的压强阈值为p0，所述压强阈值、弹簧的驱动力f、活塞组件的重力g、活塞的横截面积a1，以及阀盘的横截面积a2满足：p0
×
(a1-a2)+g＝f，以使活塞组件在压强源压强大于压强阈值时向下移动至阀盘关闭所述阀入口，或使活塞组件在压强源压强小于压强阈值时向上移动至阀盘打开所述阀入口。
38.实施例1：
39.在核电安全技术领域，卸压阀主阀是用于一回路卸压时流体的主要流通路径，阀门内部承受高温高压流体，为了避免一回路高温流体、震动对阀门控制、驱动系统带来的影响，本实用新型借鉴了成熟的卸压阀主阀设计，采用驱动活塞+驱动弹簧作为主阀的开启、关闭能量来源。
40.如图1和图2所示，本实施例提供一种卸压阀主阀，包括：阀体、活塞组件和弹簧6，阀体的上部具有密封腔15，其下部具有阀腔4，阀体底部开设有阀入口9，阀体侧面开设有阀出口11，阀入口9和阀出口11分别与阀腔4连通，
41.活塞组件包括阀杆、活塞5和阀盘8，阀杆竖向滑设于阀体内，活塞5固定于阀杆上且位于密封腔15内，阀盘8固定于阀杆上且位于阀腔4内，弹簧6位于密封腔15内且压缩于活塞5和密封腔15的底壁之间，
42.当密封腔15和阀入口9与同一压强源相连通时，设压强源开启卸压阀主阀的压强
阈值为p0，压强阈值、弹簧6的驱动力f、活塞组件的重力g、活塞5的横截面积a1，以及阀盘8的横截面积a2满足：p0
×
(a1-a2)+g＝f，以使活塞组件在压强源压强大于压强阈值时向下移动至阀盘8关闭阀入口9，或使活塞组件在压强源压强小于压强阈值时向上移动至阀盘8打开阀入口9。
43.与常规的卸压阀主阀相比，本实用新型将弹簧6压缩于活塞5和密封腔15底壁之间，且密封腔15与连通阀入口9的压强源相连通，并通过使压强源的压强阈值、弹簧6的驱动力、活塞组件的重力满足上述的关系式，由此，在压强源压强大于压强阈值时活塞组件能够向下移动至阀盘8关闭阀入口9，或在压强源压强小于压强阈值时活塞组件能够向上移动至阀盘8打开阀入口9，也即，通过控制密封腔室的压强，即可控制阀门的开启和关闭，从而解决了常规的卸压阀主阀只能执行超压保护功能，在压强低于开启压强时阀门关闭，无法手动或自动开启的技术问题。
44.由此，本实用新型的卸压阀主阀具有自密封和自动开启的功能，能够作为负责卸压、密封的主要水力学部件在多种场景下应用，如可用于一回路卸压，也可用于非能动重力注水隔离阀。当用于一回路卸压时，阀门入口直径大于等于dn300，用于重力注水隔离阀时，阀门直径可适当减小至dn200或dn250，分别满足对一回路卸压和重力注水的流量需求。
45.综上，本实用新型的卸压阀主阀的开启、关闭及密封性的保持依靠驱动弹簧、驱动活塞压强和系统压强的共同作用，具体如下：
46.驱动活塞面积大于阀盘面积，当密封腔室压强
×
驱动活塞面积+活塞组件重力》驱动弹簧压力+阀门入口压强
×
阀盘面积时，阀门处于关闭状态，并且依靠不等式前后的压差保持阀门的密封；
47.当密封腔室压强
×
驱动活塞面积+活塞组件重力《驱动弹簧压力+阀门入口压强
×
阀盘面积时，阀门在驱动弹簧的压力和系统内压作用下开启，并且依靠驱动弹簧压力使阀门始终处于开启状态。
48.进一步地，本实用新型的卸压阀主阀与背景技术中提到的几种核电安全领域常用的超压保护阀和卸压阀的优缺点对比如表1所示。
49.表1
[0050][0051]
本实施例中，弹簧6穿设于阀杆上，为驱动活塞的上下移动提供动力。
[0052]
本实施例中，阀盘8的外径从上至下逐渐递减，以使阀盘8的外壁形成第一圆锥面，
[0053]
阀入口9安装有与压强源相连通的喷嘴10，喷嘴10内壁的上部具有与第一圆锥面配合的第二圆锥面，活塞组件下移至第一圆锥面和第二圆锥面配合时，阀盘8关闭阀入口9。
[0054]
阀盘与喷嘴采用倾斜接触面，在阀门关闭时，喷嘴与阀盘能够在压差作用下紧密配合，更好地保持密封，防止冷却剂泄漏。
[0055]
本实施例中，阀体包括阀壳1和阀座，阀壳1位于阀座的下端且与阀座通过螺栓连接，阀壳1的内腔形成阀腔4，密封腔15开设于阀座内。阀壳底部设连接座与管道连接，阀出口与卸压排放导管连接。
[0056]
本实施例中，阀座包括底座2和阀芯3，底座2的顶面开始有第一槽，阀芯3的下部伸
入第一槽中且与第一槽的槽壁密封相连，阀芯3的底面开设有第二槽，第二槽的槽壁与第一槽的底壁围合形成密封腔15。阀杆能够在底座2的约束下自由上下滑动。
[0057]
本实施例中，阀芯3的上部与底座2通过螺栓固连。
[0058]
本实施例中，阀芯3内固定有导管14，导管14的一端伸入密封腔内，另一端伸出阀芯3外，用于与压强源相连通。
[0059]
本实施例中，阀杆包括工作段7，工作段7的下端与阀盘8固连，其上端穿过底座2后伸入密封腔内且与活塞5固连，弹簧6穿设于工作段7上。
[0060]
本实施例中，阀杆还包括定位段13，阀芯3的上部具有密封的排气腔12，定位段13的下端与活塞5固连，其上端穿过阀芯3后伸入排气腔12内。定位段13用于活塞组件的定位。
[0061]
本实施例中，阀芯3包括阀芯体31和阀盖32，第二容置槽开设于阀芯体31上，阀芯体31的顶面开设有第三槽，阀盖32可拆卸连接于阀芯体31的顶部且密封第三槽的上端开口，其用于维持排气腔的密封并承受高压，第三槽的槽壁和阀盖32的底面围合形成排气腔12。
[0062]
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种卸压阀主阀，其特征在于，包括：阀体、活塞组件和弹簧(6)，阀体的上部具有密封腔(15)，其下部具有阀腔(4)，阀体底部开设有阀入口(9)，阀体侧面开设有阀出口(11)，阀入口(9)和阀出口(11)分别与阀腔(4)连通，所述活塞组件包括阀杆、活塞(5)和阀盘(8)，阀杆竖向滑设于阀体内，活塞(5)固定于阀杆上且位于密封腔(15)内，阀盘(8)固定于阀杆上且位于阀腔(4)内，弹簧(6)位于密封腔(15)内且压缩于活塞(5)和密封腔(15)的底壁之间，当密封腔(15)和阀入口(9)与同一压强源相连通时，设所述压强源开启所述卸压阀主阀的压强阈值为p0，所述压强阈值、弹簧(6)的驱动力f、活塞组件的重力g、活塞(5)的横截面积a1，以及阀盘(8)的横截面积a2满足：p0
×
(a1-a2)+g＝f，以使活塞组件在压强源压强大于压强阈值时向下移动至阀盘(8)关闭所述阀入口(9)，或使活塞组件在压强源压强小于压强阈值时向上移动至阀盘(8)打开所述阀入口(9)。2.根据权利要求1所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述弹簧(6)穿设于阀杆上。3.根据权利要求1所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述阀盘(8)的外径从上至下逐渐递减，以使阀盘(8)的外壁形成第一圆锥面，所述阀入口(9)安装有与压强源相连通的喷嘴(10)，所述喷嘴(10)内壁的上部具有与第一圆锥面配合的第二圆锥面，活塞组件下移至第一圆锥面和第二圆锥面配合时，所述阀盘(8)关闭所述阀入口(9)。4.根据权利要求1-3任一项所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述阀体包括阀壳(1)和阀座，所述阀壳(1)位于阀座的下端且与阀座通过螺栓连接，所述阀壳(1)的内腔形成所述阀腔(4)，所述密封腔(15)开设于所述阀座内。5.根据权利要求4所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述阀座包括底座(2)和阀芯(3)，所述底座(2)的顶面开始有第一槽，所述阀芯(3)的下部伸入第一槽中且与第一槽的槽壁密封相连，所述阀芯(3)的底面开设有第二槽，第二槽的槽壁与第一槽的底壁围合形成所述密封腔(15)。6.根据权利要求5所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述阀芯(3)的上部与底座(2)通过螺栓固连。7.根据权利要求5所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述阀芯(3)内固定有导管(14)，所述导管(14)的一端伸入密封腔内，另一端伸出阀芯(3)外，用于与压强源相连通。8.根据权利要求5所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述阀杆包括工作段(7)，所述工作段(7)的下端与阀盘(8)固连，其上端穿过底座(2)后伸入密封腔内且与活塞(5)固连，所述弹簧(6)穿设于工作段(7)上。9.根据权利要求8所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述阀杆还包括定位段(13)，所述阀芯(3)的上部具有密封的排气腔(12)，所述定位段(13)的下端与活塞(5)固连，其上端穿过阀芯(3)后伸入所述排气腔(12)内。10.根据权利要求9所述的卸压阀主阀，其特征在于，所述阀芯(3)包括阀芯体(31)和阀盖(32)，第二容置槽开设于阀芯体(31)上，所述阀芯体(31)的顶面开设有第三槽，所述阀盖(32)可拆卸连接于阀芯体(31)的顶部且密封所述第三槽的上端开口，第三槽的槽壁和阀盖(32)的底面围合形成所述排气腔(12)。

技术总结
本实用新型提供一种卸压阀主阀，包括：阀体、活塞组件和弹簧，阀体具有密封腔和阀腔，且具有与阀腔连通的阀入口和阀出口，活塞组件包括阀杆、活塞和阀盘，阀杆竖向滑设于阀体内，活塞和弹簧位于密封腔内，阀盘位于阀腔内，弹簧压缩于活塞和密封腔底壁之间，当密封腔和阀入口与同一压强源相连通时，压强源压强阈值P0、弹簧弹力F、活塞组件重力G满足：P0


技术研发人员：石雪垚 王辉 孙婧 陈巧艳 黄树亮 周喆 李精精 常愿 王贺南 雷宁博 孙晓晖 黄政 李汉辰 蔡盟利 林盛盛 张旭昊
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：2023.01.28
技术公布日：2023/7/14