弹簧式安全阀工作原理及分类

概述

安全阀（Safety valve）是启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高超过规定值时，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值的特殊阀门。安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。注安全阀必须经过压力试验才能使用。

工作原理

弹簧式安全阀工作原理是压力=压强X面积。压力就是弹簧的压力，面积就是密封面的面积。当作用在密封面上的压强乘以密封面的面积形成的向上的推力大于弹簧的压力，弹簧被压缩，密封面打开，将压力通过泄压孔排出。

 1、当设备内的压力超过规定的工作压力并达到安全阀的开启压力时，内部介质作用于闹瓣上面的力大于加载机构施加在它上面的力，于是  阀瓣离开阀座，安全阀开启，设备内的介质即通过阀座排出。此时内压作用于阀瓣上面的力又小于加载机构施加在它上面的力，阀瓣又紧压着阀座，介质停止排出，设备保持正常的工作压力继续运行。所以，安全阀是通过阀瓣上介质作用力与加载机构作用力的消长，自行关闭或开启以达到防止设备超压的目的。

2、当安全阀的整定压力大于被保护系统的工作压力时，阀门处于关闭状态，这时作用在阀瓣上的力有弹簧预紧力F，方向向下，介质的作用力，方向向上，再就是阀座对阀瓣的托力（密封力），这个密封力在密封面上所产生的比压力，保证了安全阀关闭件间有了必需的密封性。

3、 当系统中的压力升高且超过正常工作压力时，由于此时的弹簧预紧力和密封力未发生变化，系统压力的升高，使得关闭件密封面上的密封力随之减少：随着介质压力的进一步升高，当进口压力等于安全阀的整定压力时，阀瓣与阀座之间的作用力等于零（密封力等于零）；当进口压力继续升高略高于整定压力时，阀瓣向上运动，突跳开启。此时安全阀处于开启状态。

 4、一旦阀门开启，随着介质的快速流出，由反冲盘裙边的内沿与调节圈外径所围成的环形流道对介质产生节流作用，以及利用反冲盘上流体的静压力，安全阀阀瓣继续向上快速运动，此时，流量始终被阀瓣和阀座之间的开度限制着，直到阀瓣离开阀座的高度达到四分之一直径，此后，流量便由喉部的流道直径控制，继而全量排放，使介质压力迅速下降。此时安全阀处于排放状态.

安全阀分类

主要有两大类：弹簧式和杠杆式。弹簧式是指阀瓣与阀座的密封靠弹簧的作用力。杠杆式是靠杠杆和重锤的作用力。随着大容量的需要，又有一种脉冲式安全阀，也称为先导式安全阀，由主安全阀和辅助阀组成。当管道内介质压力超过规定压力值时，辅助阀先开启，介质沿着导管进入主安全阀，并将主安全阀打开，使增高的介质压力降低。

1、重锤杠杆式安全阀

重锤杠杆式安全阀是利用重锤和杠杆来平衡作用在阀瓣上的力。根据杠杆原理，它可以使用质量较小的重锤通过杠杆的增大作用获得较大的作用力，并通过移动重锤的位置(或变换重锤的质量)来调整安全阀的开启压力。

重锤杠杆式安全阀结构简单，调整容易而又比较准确，所加的载荷不会因阀瓣的升高而有较大的增加，适用于温度较高的场合，过去用得比较普遍，特别是用在锅炉和温度较高的压力容器上。但重锤杠杆式安全阀结构比较笨重，加载机构容易振动，并常因振动而产生泄漏；其回座压力较低，开启后不易关闭及保持严密。

2、弹簧微启式安全阀

弹簧微启式安全阀是利用压缩弹簧的力来平衡作用在阀瓣上的力。螺旋圈形弹簧的压缩量可以通过转动它上面的调整螺母来调节，利用这种结构就可以根据需要校正安全阀的开启(整定)压力。弹簧微启式安全阀结构轻便紧凑，灵敏度也比较高，安装位置不受限制，而且因为对振动的敏感性小，所以可用于移动式的压力容器上。这种安全阀的缺点是所加的载荷会随着阀的开启而发生变化，即随着阀瓣的升高，弹簧的压缩量增大，作用在阀瓣上的力也跟着增加。这对安全阀的迅速开启是不利的。另外，阀上的弹簧会由于长期受高温的影响而使弹力减小。用于温度较高的容器上时，常常要考虑弹簧的隔热或散热问题，从而使结构变得复杂起来。

3、弹簧全启式安全阀

弹簧全启式安全阀的开启高度大于或等于流道直径的1/4。全启式安全阀的排放面积是阀座喉部最小截面积。其动作过程是属于两段作用式，必须借助于一个升力机构才能达到全开启，全启式安全阀主要用于气体介质的场合。

4、脉冲式安全阀

脉冲式安全阀由主阀和辅阀构成，通过辅阀的脉冲作用带动主阀动作、其结构复杂，通常只适用于安全泄放量很大的锅炉和压力容器。

5、先导式安全阀

先导式安全阀是依靠从导阀排出的介质来驱动或控制的。而导阀本身是一个直接作用式安全阀，有时也采用其他形式的阀门。先导式安全阀适用于高压、大口径的场合。先导式安全阀的主阀还可以设计成依靠工作介质来密封的形式，或者可以对阀瓣施加比直接作用式安全阀大得多的机械载荷，因而具有良好的密封性能。同时，它的动作很少受背压的影响。这种安全阀的缺点在于它的可靠性同主阀和导阀有关，动作不如直接作用式安全阀那样迅速、可靠，而且结构较复杂。

6、直接作用式安全阀

直接作用式安全阀是在工作介质的直接作用下开启的，即依靠工作介质压力的作用克服加载机构加于阀瓣的机械载荷，使阀门开启。这种安全阀具有结构简单，动作迅速，可靠性好等优点。但因为依靠结构加载，其载荷大小受到限制，不能用于高压、大口径的场合。