安全弁とは、機器やシステムを過大な圧力から保護するために使用される弁で、その動作原理と種類は次のとおりです。
1. 動作原理
安全弁の動作原理は、バネ力と流体圧力のバランスに基づいています。システム内の流体圧力が設定された圧力制限を超えると、安全弁が自動的に開いて圧力の一部を解放し、システムの安全な動作を維持します。圧力が適切な範囲内に低下すると、安全弁は自動的に閉じ、通常の動作に戻ります。
2. 種類
- バネ式安全弁：バネの力でバルブの開閉を制御します。この種の安全弁は、コンパクトな構造、柔軟な調整、高感度を備え、取り付け位置に厳しい制限を受けず、圧力容器用の安全弁として最も一般的に使用されています。
- レバー式安全弁：おもり（レバーのトルクの役割によるおもり）を使用して弁座にスプールを設置し、ボイラーの蒸気圧力を許容範囲内に維持します。スプールトルクに作用する蒸気圧力がスプール上部に作用する重りの圧力よりも大きくなると、スプールがシートから浮き上がり、蒸気が外部に排出されます。
- 静加重安全弁: スリーブに追加された環状銑鉄ディスクの重量を利用してスプールを弁座に押し付け、ボイラー蒸気圧力を許容範囲内に保ちます。トルクによってスプールに作用する蒸気圧力が銑鉄ディスクの総重量よりも大きい場合、スプールは弁座から持ち上げられ、蒸気は外部に排出されます。
3. 運用プロセス
- 開度: 安全弁入口の作動圧力がバネの下向きの力よりも低い場合、弁は閉じたままになります。作動圧力が臨界点に達すると、蒸気がシート面からバルブキャビティ内にオーバーフローし始めます。上部調整リングと下部調整リングの間に形成されるギャップでは、流体の局所的な制限によって圧力が増加し、より広い領域に作用して、バネ力に打ち勝つのに十分な追加の力が発生します。このとき、スプールがバルブシートから離れ、設定圧力で安全弁が「ジャンプスタート」します。
- 閉じる: 安全弁が開くと、上部調整リングの位置によって蒸気の流れが別の方向に向けられ、揚力が増加してスプールがフルトラベルに達します。上下の調整リングの位置を適切に調整すればフルストローク開度が得られます。フルストロークでは、リミットストップがカバープレートに接触して振動を排除し、バルブの安定性を高めます。スピンドルカラーがフローティングシールの上の固定位置まで上昇する間、蒸気は調整リングの通気孔を通ってバルブキャビティに入ります。オーバーラップリング上の 2 つの直径の違いにより、フローティングシールとスピンドルの間の作動領域が拡大されます。蒸気は、フローティングシールとカラーを備えたスピンドルによって形成された二次ギャップを通ってチャンバーに入り、その後、排気ポートおよび配管排出接続を介して大気中に放出されます。
4. 特長
- カラム構造：カラムは安全弁本体の外側に配置されており、高沸点温度との直接接触を避け、比較的安定した温度を維持します。ダブルカラムにより、安全弁の性能に影響を与えることなく弁体がボイラーに合わせて伸縮するため、設定圧力の安定性と予測性が確保されます。
- サーマルディスク: サーマルディスクはバルブシート上に配置され、安全弁のシール面を形成します。一般的に使用されるクロム-ニッケル-鉄合金製造は、高温高圧下でも優れた耐食性を備え、バルブシートのシールを維持できます。
- カバー プレート アセンブリ: カバー プレートは蒸気を急速に排出し、全ストロークの開口を確保します。通気中、カバープレートは蒸気を安全な方向に導き、高温の蒸気からスプリングを隔離し、スプリングの疲労を軽減します。
