一种电气控制安全阀及泥浆泵的制作方法

本公开涉及石油机械领域，尤其涉及一种电气控制安全阀。

背景技术：

往复泵在油田及国民经济各个领域都有着广泛的应用，在泥浆泵中广泛使用的安全阀有两种：剪销安全阀和弹簧安全阀。剪销安全阀是在泵内压力作用下活塞推动剪销板剪断安全销释放泵内压力，其控制精度与安全销的机械性能和销的直径有直接关系，故安全阀的控制精度低，其控制压力的精度一般在±10％。弹簧安全阀的控制精度与弹簧的机械性能有关，其控制压力的精度通常在±5％左右。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开实施例提供一种电气控制安全阀及泥浆泵，能够提高电气控制安全阀的控制精度，并可实现安全可靠的远程控制。

在本公开的一个方面，提供一种电气控制安全阀，能够对泥浆泵进行压力保护，包括：

压力传感器，用于测量泥浆泵的内部压力；

活塞总成，能够通过自身的伸缩运动闭合或打开泥浆泵的内腔；以及

制动装置，信号连接于所述压力传感器，能够根据所述压力传感器的测量值，有选择地解除对所述活塞总成伸缩运动的制动。

在一些实施例中，所述活塞总成的杆部设有直齿条，所述制动装置包括：

齿轮，转动轴线垂直于所述活塞总成的伸缩方向，并与所述直齿条相啮合地设置；

棘轮，与所述齿轮同轴设置，并与所述齿轮不发生相对转动；

棘爪，相对于所述棘轮可伸缩地设置，并在伸出状态下与所述棘轮相啮合；以及

伸缩组件，相对于所述泥浆泵固定设置，能够控制所述棘爪的伸缩运动。

在一些实施例中，所述棘爪包括沿自身伸缩运动方向设置的棘爪杆部，所述伸缩组件包括：

电磁阀，阀芯固定连接于所述棘爪杆部，并能够由电信号控制以改变自身阀芯的位置；以及

复位弹簧，套设于所述棘爪杆部，并能够施加给所述棘爪以朝向于所述棘爪伸出状态的弹性力。

在一些实施例中，所述制动装置还包括：

缸套，通过法兰固定连接于泥浆泵，并开设有连通所述泥浆泵内腔的排气通道；

其中，所述活塞总成的头部可移动地密封设置于所述排气通道内，以使所述活塞总成能够通过自身的伸缩运动闭合或打开泥浆泵的内腔。

在一些实施例中，所述缸套还开设有连通所述排气通道的测量通道，所述压力传感器固定设置于所述缸套，并通过所述测量通道对泥浆泵的内部压力进行测量。

在一些实施例中，所述安全阀还包括：

阀体，固定设置于所述缸套，并设有可供所述活塞总成的杆部伸出的通孔；

齿轮座，固定设置于所述阀体靠近所述活塞总成的杆部伸出的一侧；以及

销轴，可旋转地设置于所述齿轮座，并跟转地同时串联所述齿轮和所述棘轮，以使所述齿轮和所述棘轮不发生相对转动。

在一些实施例中，所述安全阀还包括：

导套，设置于所述棘爪和所述伸缩组件之间，能够限制所述棘爪杆部的伸缩运动方向，并能够卡设所述复位弹簧。

在一些实施例中，所述制动装置还包括：

电子控制箱，固定设置于所述阀体，信号连接于所述压力传感器和所述电磁阀，并被配置为：在压力传感器所测量的泥浆泵的内部压力超过设定压力时，调整所述电磁阀的阀芯的位置，使所述棘爪不再处于伸出状态，从而解除所述棘爪与所述棘轮的啮合关系。

在一些实施例中，所述安全阀还包括：

显示器，固定设置于所述阀体，信号连接于所述电子控制箱，能够实时显示所述电子控制箱所接收的来自所述压力传感器的测量值。

在本公开的另一个方面，提供一种泥浆泵，包括如前文任一所述的电气控制安全阀。

因此，根据本公开实施例，克服现有的安全阀控制精度低，不能远程控制等缺陷，能够提高电气控制安全阀的控制精度，并可实现安全可靠的远程控制。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一些实施例的安全阀主视角度的剖面结构示意图；

图2是根据本公开一些实施例的安全阀俯视角度的结构示意图；

图3是根据本公开一些实施例的安全阀主视角度的电子控制箱局部的结构示意图。

图中：

1、缸套，2、压力传感器，3、活塞总成，4、棘轮，5、棘爪，6、复位弹簧，7、电磁阀，8、电子控制箱，9、阀体，10、导套，11、齿轮座，12、销轴，13、齿轮。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～3所示：

在本公开的一个方面，提供一种电气控制安全阀，能够对泥浆泵进行压力保护，包括：

压力传感器2，用于测量泥浆泵的内部压力；

活塞总成3，能够通过自身的伸缩运动闭合或打开泥浆泵的内腔；以及

制动装置，信号连接于所述压力传感器2，能够根据所述压力传感器2的测量值，有选择地解除对所述活塞总成3伸缩运动的制动。

本申请仅通过制动装置对活塞总成3的伸缩运动进行制动，是由于泥浆泵在工作过程中，腔内压力将升高至高于环境压力，此时活塞总成3将受到来自于泥浆泵的腔内高压而具有脱出的趋势，因此制动装置无须再主动地使活塞总成3向脱出的位置运动，仅需对其制动即可通过活塞总成3控制泥浆泵的压力。

基于此，本申请通过设置压力传感器2进行泥浆泵腔内压力的精确测量，使得制动装置对活塞总成3的调整更加精确，从而彻底改变传统安全阀控制精度误差大的现象，将控制精度增强到到±0.1mpa。

进一步的，为了实现对活塞总成3伸缩运动的制动，在一些实施例中，所述活塞总成3的杆部设有直齿条，所述制动装置包括：

齿轮13，转动轴线垂直于所述活塞总成3的伸缩方向，并与所述直齿条相啮合地设置；

棘轮4，与所述齿轮13同轴设置，并与所述齿轮13不发生相对转动；

棘爪5，相对于所述棘轮4可伸缩地设置，并在伸出状态下与所述棘轮4相啮合；以及

伸缩组件，相对于所述泥浆泵固定设置，能够控制所述棘爪5的伸缩运动。

由于齿轮13和棘轮4相互同轴设置，且彼此不发生相对转动，因此当通过棘爪5对棘轮4进行啮合时，齿轮13也相对于棘爪5处于静止状态，此时，互相啮合的齿轮13与活塞总成3杆部所设置的直齿条也同样处于啮合的静止状态，也即当棘爪5处于伸出状态时，活塞总成3是伸缩运动被制动。

进一步，为了控制棘爪5的伸缩位置，在一些实施例中，所述棘爪5包括沿自身伸缩运动方向设置的棘爪5杆部，所述伸缩组件包括：

电磁阀7，阀芯固定连接于所述棘爪5杆部，并能够由电信号控制以改变自身阀芯的位置；以及

复位弹簧6，套设于所述棘爪5杆部，并能够施加给所述棘爪5以朝向于所述棘爪5伸出状态的弹性力。

电磁阀7与复位弹簧6相互配合，能够施加给棘爪5以不同朝向的作用力，且其中的复位弹簧6成本较低，使得电磁阀7仅需为棘爪5提供远离伸出状态的作用力，降低电磁阀7的工作要求，从而降低电磁阀7的成本并提高伸缩组件的可靠性。

进一步的，为了提供活塞总成3的伸缩空间，并使活塞总成3在闭合状态下能够较好的密封泥浆泵，在一些实施例中，所述制动装置还包括：

缸套1，通过法兰固定连接于泥浆泵，并开设有连通所述泥浆泵内腔的排气通道；

其中，所述活塞总成3的头部可移动地密封设置于所述排气通道内，以使所述活塞总成3能够通过自身的伸缩运动闭合或打开泥浆泵的内腔。

进一步的，为了保证泥浆泵的整体结构强度，并合理设置压力传感器2的测量位置，在一些实施例中，所述缸套1还开设有连通所述排气通道的测量通道，所述压力传感器2固定设置于所述缸套1，并通过所述测量通道对泥浆泵的内部压力进行测量。

进一步的，为了设置齿轮13和棘轮4，在一些实施例中，所述安全阀还包括：

阀体9，固定设置于所述缸套，并设有可供所述活塞总成3的杆部伸出的通孔；

齿轮座11，固定设置于所述阀体9靠近所述活塞总成3的杆部伸出的一侧；以及

销轴12，可旋转地设置于所述齿轮座11，并跟转地同时串联所述齿轮13和所述棘轮4，以使所述齿轮13和所述棘轮4不发生相对转动。

进一步的，为了限制棘爪5的伸缩方向，并为复位弹簧6提供端部的支点，在一些实施例中，所述安全阀还包括：

导套10，设置于所述棘爪5和所述伸缩组件之间，能够限制所述棘爪5杆部的伸缩运动方向，并能够卡设所述复位弹簧6。

进一步的，为了将压力传感器2的测量值转化为可供电磁阀7使用的信号参数，在一些实施例中，所述制动装置还包括：

电子控制箱8，固定设置于所述阀体9，信号连接于所述压力传感器2和所述电磁阀7，并被配置为：在压力传感器2所测量的泥浆泵的内部压力超过设定压力时，调整所述电磁阀7的阀芯的位置，使所述棘爪5不再处于伸出状态，从而解除所述棘爪5与所述棘轮4的啮合关系。

压力传感器2检测缸套1内腔的压力的变化并输出电信号输送到电子控制箱8，电子控制箱8将压力传感器2传送过来的信号转换为可控制信号：一路送入到显示屏显示实时压力，一路送入电磁阀7，当压力传感器2传送的压力信号达到电磁阀7设定的压力值时电磁阀7开始工作带动棘爪5脱离棘轮4，齿轮13脱离约束，活塞在法兰式缸套1内腔的压力作用下迅速顶起将泵体内的压力迅速卸掉，起到安全防护的作用。电气控制安全阀的电源采用220v交流电和内置24v直流电。

进一步的，为了方便监控人员或控制人员实施观测并记录泥浆泵的腔内压力，在一些实施例中，所述安全阀还包括：

显示器，固定设置于所述阀体9，信号连接于所述电子控制箱8，能够实时显示所述电子控制箱8所接收的来自所述压力传感器2的测量值。

本使用新型目的是设计一种安全阀，以克服现时使用的安全阀控制精度低，不能远程控制等缺陷，实现了控制精度高实现远程控制安全可靠的安全阀。具体体现在以下几个方面：

活塞杆上装有直齿条与齿轮13啮合，棘轮4与齿轮13为一体安装在阀体9上可绕轴转动，棘爪5控制棘轮4转动，棘轮4与齿轮13一体，齿轮13控制活塞杆运动。棘爪5与电磁阀7阀芯相连接。在法兰式缸套1上设置了压力传感器2，压力传感器2的信号通过导线传送到电子控制箱8，电子控制箱8的电控信号通过导线传送到电磁阀7。电子控制箱8设有数字显示屏显示实时压力，设有压力控制开关和复位开关。

基于电子控制箱8和显示器，本申请还能提供给操作人员主动远程操控的方式来进行泥浆泵的压力保护，也即操作人员可以基于显示器上的压力数值，手动地向电磁阀7发送指令，使棘爪5自伸出状态缩回，接触对棘轮4的啮合锁定，从而使得齿轮13与活塞总成3的杆部上设置的直齿条可相对运动，此时活塞总成3将在泥浆泵的腔内压力作用下从闭合位置脱出，释放泥浆泵内的压力，确保泥浆泵的工作安全。

在本公开的另一个方面，提供一种泥浆泵，包括如前文任一所述的电气控制安全阀。

因此，根据本公开实施例，克服现时使用的安全阀控制精度低，不能远程控制等缺陷，能够提高电气控制安全阀的控制精度，并可实现安全可靠的远程控制。

结合附图，对本申请的具体实施方式做进一步描述：

缸套1和安装在缸套1上的压力传感器2及活塞总成3，活塞总成3上的活塞杆加工有直齿条。齿轮座11、导套10、电磁阀7、电子控制箱8安装在阀体9上，阀体9与缸套1通过螺纹连接。齿轮13与棘轮4通过销轴12安装在齿轮座11上，齿轮13与活塞杆上的直齿条啮合。棘爪5与复位弹簧6安装在棘爪5导套10内，棘爪5控制棘轮4，棘爪5杆部与电磁阀7阀芯连接。压力传感器2、电子控制箱8、电磁阀7由导线连接。

压力传感器2检测缸套1内腔的压力的变化并输出电信号输送到电子控制箱8，电子控制箱8将压力传感器2传送过来的信号转换为可控制信号：一路送入到数字显示屏显示实时压力，一路送入电磁阀7控制器，当压力传感器2传送的压力信号达到电磁阀7控制器设定的压力值时电磁阀7开始工作带动棘爪5脱离棘轮4，齿轮13脱离约束，活塞在法兰式缸套1内腔的压力作用下迅速顶起将泵体内的压力迅速卸掉，当排除泵体故障后，泵体内压力为零，将活塞复位，按下复位开关，电磁阀7断电，棘爪5在复位弹簧6的作用下将棘轮4卡住，齿轮13锁住活塞总成3，开始新的工作循环。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。