彈簧式安全閥工作原理及分類

概述

安全閥（Safety valve）是啟閉件受外力作用下處于常閉狀態，當設備或管道內的介質壓力升高超過規定值時，通過向系統外排放介質來防止管道或設備內介質壓力超過規定數值的特殊閥門。安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規定值，對人身安全和設備運行起重要保護作用。注安全閥必須經過壓力試驗才能使用。

工作原理

彈簧式安全閥工作原理是壓力=壓強X面積。壓力就是彈簧的壓力，面積就是密封面的面積。當作用在密封面上的壓強乘以密封面的面積形成的向上的推力大于彈簧的壓力，彈簧被壓縮，密封面打開，將壓力通過泄壓孔排出。

 1、當設備內的壓力超過規定的工作壓力并達到安全閥的開啟壓力時，內部介質作用于鬧瓣上面的力大于加載機構施加在它上面的力，于是  閥瓣離開閥座，安全閥開啟，設備內的介質即通過閥座排出。此時內壓作用于閥瓣上面的力又小于加載機構施加在它上面的力，閥瓣又緊壓著閥座，介質停止排出，設備保持正常的工作壓力繼續運行。所以，安全閥是通過閥瓣上介質作用力與加載機構作用力的消長，自行關閉或開啟以達到防止設備超壓的目的。

2、當安全閥的整定壓力大于被保護系統的工作壓力時，閥門處于關閉狀態，這時作用在閥瓣上的力有彈簧預緊力F，方向向下，介質的作用力，方向向上，再就是閥座對閥瓣的托力（密封力），這個密封力在密封面上所產生的比壓力，保證了安全閥關閉件間有了必需的密封性。

3、 當系統中的壓力升高且超過正常工作壓力時，由于此時的彈簧預緊力和密封力未發生變化，系統壓力的升高，使得關閉件密封面上的密封力隨之減少：隨著介質壓力的進一步升高，當進口壓力等于安全閥的整定壓力時，閥瓣與閥座之間的作用力等于零（密封力等于零）；當進口壓力繼續升高略高于整定壓力時，閥瓣向上運動，突跳開啟。此時安全閥處于開啟狀態。

 4、一旦閥門開啟，隨著介質的快速流出，由反沖盤裙邊的內沿與調節圈外徑所圍成的環形流道對介質產生節流作用，以及利用反沖盤上流體的靜壓力，安全閥閥瓣繼續向上快速運動，此時，流量始終被閥瓣和閥座之間的開度限制著，直到閥瓣離開閥座的高度達到四分之一直徑，此后，流量便由喉部的流道直徑控制，繼而全量排放，使介質壓力迅速下降。此時安全閥處于排放狀態.

安全閥分類

主要有兩大類：彈簧式和杠桿式。彈簧式是指閥瓣與閥座的密封靠彈簧的作用力。杠桿式是靠杠桿和重錘的作用力。隨著大容量的需要，又有一種脈沖式安全閥，也稱為先導式安全閥，由主安全閥和輔助閥組成。當管道內介質壓力超過規定壓力值時，輔助閥先開啟，介質沿著導管進入主安全閥，并將主安全閥打開，使增高的介質壓力降低。

1、重錘杠桿式安全閥

重錘杠桿式安全閥是利用重錘和杠桿來平衡作用在閥瓣上的力。根據杠桿原理，它可以使用質量較小的重錘通過杠桿的增大作用獲得較大的作用力，并通過移動重錘的位置(或變換重錘的質量)來調整安全閥的開啟壓力。

重錘杠桿式安全閥結構簡單，調整容易而又比較準確，所加的載荷不會因閥瓣的升高而有較大的增加，適用于溫度較高的場合，過去用得比較普遍，特別是用在鍋爐和溫度較高的壓力容器上。但重錘杠桿式安全閥結構比較笨重，加載機構容易振動，并常因振動而產生泄漏；其回座壓力較低，開啟后不易關閉及保持嚴密。

2、彈簧微啟式安全閥

彈簧微啟式安全閥是利用壓縮彈簧的力來平衡作用在閥瓣上的力。螺旋圈形彈簧的壓縮量可以通過轉動它上面的調整螺母來調節，利用這種結構就可以根據需要校正安全閥的開啟(整定)壓力。彈簧微啟式安全閥結構輕便緊湊，靈敏度也比較高，安裝位置不受限制，而且因為對振動的敏感性小，所以可用于移動式的壓力容器上。這種安全閥的缺點是所加的載荷會隨著閥的開啟而發生變化，即隨著閥瓣的升高，彈簧的壓縮量增大，作用在閥瓣上的力也跟著增加。這對安全閥的迅速開啟是不利的。另外，閥上的彈簧會由于長期受高溫的影響而使彈力減小。用于溫度較高的容器上時，常常要考慮彈簧的隔熱或散熱問題，從而使結構變得復雜起來。

3、彈簧全啟式安全閥

彈簧全啟式安全閥的開啟高度大于或等于流道直徑的1/4。全啟式安全閥的排放面積是閥座喉部最小截面積。其動作過程是屬于兩段作用式，必須借助于一個升力機構才能達到全開啟，全啟式安全閥主要用于氣體介質的場合。

4、脈沖式安全閥

脈沖式安全閥由主閥和輔閥構成，通過輔閥的脈沖作用帶動主閥動作、其結構復雜，通常只適用于安全泄放量很大的鍋爐和壓力容器。

5、先導式安全閥

先導式安全閥是依靠從導閥排出的介質來驅動或控制的。而導閥本身是一個直接作用式安全閥，有時也采用其他形式的閥門。先導式安全閥適用于高壓、大口徑的場合。先導式安全閥的主閥還可以設計成依靠工作介質來密封的形式，或者可以對閥瓣施加比直接作用式安全閥大得多的機械載荷，因而具有良好的密封性能。同時，它的動作很少受背壓的影響。這種安全閥的缺點在于它的可靠性同主閥和導閥有關，動作不如直接作用式安全閥那樣迅速、可靠，而且結構較復雜。

6、直接作用式安全閥

直接作用式安全閥是在工作介質的直接作用下開啟的，即依靠工作介質壓力的作用克服加載機構加于閥瓣的機械載荷，使閥門開啟。這種安全閥具有結構簡單，動作迅速，可靠性好等優點。但因為依靠結構加載，其載荷大小受到限制，不能用于高壓、大口徑的場合。