专利名称：特别适用于煤气减压站的自动关断安全装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及主要用于煤气运输及公私营配气领域的、尤其是用于煤气减压站的自动关断安全装置。
在煤气管网中，当发生任何不正常情况，管网内的压力不再符合要求并超过预定的给定值时，往往要切断气流量。所述给定值不但可以与最小压力值一致，也可以与最大压力值一致。
一个通常称为安全阀的构件确保这种自动关断的安全作用。
图4示出已有的安全阀安置在压力调节器上的一个实施例。
压力调节器对流经它的流体的压力起调节作用。或者根据所述流体在调节器下游的压力测定，因而调节器称作降压装置，或在调节器上游的压力测定，因而调节器叫做排出装置，或者根据另一种流体的压力测定来进行所述的调节。需要更大的调节压力时，就在这第一个调节器上增加另一个称为引导装置的构件，它正是降压装置，专门处理调节器驱动装置的压力控制信号。该组件因而称作降压调节器。
如图4所示，配有安全阀的调节器组件主要包括三部分中央部分1，同时构成调节器壳体和安全阀阀体;上部2，构成调节器的驱动机构;下部3，包括安全阀本体的控制装置。
降压装置4和5、调节阀6和7以及测压装置8构成完整的用来调节主管路9中压力的所述组件，安全阀用与壳体1相连的上游连接法兰盘10和下游连接法兰盘11这两个法兰盘安装在主管路9上。所述壳体通常有个中心孔15，配置成垂直于在主管路9中循环的煤气流，并且一方面在其上端16构成调节器阀座，另一方面在其下端17构成安全阀的阀座。
调节器的驱动装置2配有隔板20，在调节器/安全阀组件下游的压力和平衡弹簧21所发生的相反作用下，隔板20移动，通过推杆23驱动调节器的阀22作垂直移动。
安全阀控制部分3基本上包括装置盒30和测压盒31。装置盒包括测试级32和动力级34，它们作用于控制杆35，安全阀阀塞36固定在控制杆35的端部。该两级装置保证了由测压盒31控制的阀塞36的关断压力，测压盒31在由弹簧37的调整所确定的压力范围内起反作用。操纵杆38允许关断后的手动复位。
在未示出的另一个已有技术的实施例中，关断可以用例如按钮加以手控，管路控制压力也可以在预定值所校准的最小压力值和最大压力值下通过弹簧加以调节。
这些装置如果要正确地确保为之设计的作用，仍然有许多缺点。
首先，阀塞锁紧装置具有各式各样的构成装置盒的、用来对阀簧产生的力作减速传动的操纵杆，因而往往很复杂，不牢固，这样就大大地限制了可靠性，相应地也就降低了人们有权期待这种装置所具有的安全性。其次，机械装置的这种易损性需要精心调节各式各样的操纵杆，不适当的操作可能迅速导致操纵杆破裂，再说，在手动操作装置时，显然由于手动复位操纵杆作用力的缘故，断裂常常会发生。同样，煤气减压的凝结使这些各式各样的机械装置发生强的氧化作用，而且由于结冰，也往往使它们操作受阻。最后，这些各种各样的操作要操作员直接操作装置，对于例如管路埋在地下的减压站来说，这是完全禁止的。
本发明的目的是弥补上述缺陷，提供一种也能用于管路埋在地下的减压站，其总可靠性大于迄今为止现有装置的自动关断安全装置。
自动关断安全装置可达到这些目的，它用来通过关断安全阀切断主管路上的煤气流量。它有一个包括关闭安全阀的动作筒和开启安全阀的动作筒的安全阀，还有一个遥控该安全阀的独立装置，该独立装置一方面有一个控制关闭的组件，该组件协同测压盒，根据至少同由测压盒确定的给定值压力的煤气控制压力值，向关闭动作筒发出一个“开-关”双位动作气动压力信号，另一方面有手控装置，用来向开启动作筒施加预定值的“开-关”双位动作气动压力信号，有选择地确保安全阀的复位。
根据一特征，遥控装置包括一压力调节器，用以发出一个预先确定了高位值和低位值的“开-关”双位动作气动压力信号。
按照一特定实施方式，控制关闭的组件具有一个与测压盒相连的控制杆，并至少配置有一个凸轮滑道，该凸轮滑道与控制关闭的阀杆相连的凸轮协同动作来改变控制杆的移动，控制杆根据阀杆移动时煤气压力值的变化进行移动，凸轮滑道和凸轮还根据所述预定的煤气控制压力值，协同向关闭安全阀的动作筒发出一个“开-关”双位动作气动压力信号。
在这种情况下，所述与测压盒相连的控制杆最好配置两个可调凸轮滑道，凸轮滑道与阀杆相连的凸轮协同动作，根据同时由测压盒确定的给定的最小和最大煤气控制压力值，向关闭安全阀的动作筒发出一个“开-关”双位动作气动压力信号。
在一个实施例中，测压盒有一个与控制杆相连的隔板，隔板的移动同时取决于煤气控制压力和由至少一个确定给定压力值的调节弹簧所产生的反向力。
更具体地说，测压盒包括一个确定最大给定压力值的第一调节弹簧和一个确定最小给定压力值的第二调节弹簧。
根据另一个特征，压力调节器并入遥控安全阀的独立装置的壳体中。
压力调节器可以确保从安全阀上游所述主管路中预定的压力起，发送一个气动压力信号，其高位值保持在一个比所述预定压力小得多的恒定值上。
根据本发明，按动手控复位按钮，就会开启复位控制阀，并向开启安全阀的动作筒发出一个高位“开-关”双位动作气动压力信号。
控制杆最好在其自由端有个滚花按钮，用以手控关闭安全阀。
根据又一个特征，安全阀有个推杆，其一端对安全阀起作用，另一端有个与开启动作筒的活塞相配合的限位块，推杆还有个凹槽，用来与滚珠锁紧装置相配合。
滚珠锁紧装置并入关闭安全阀的动作筒中，而且有个与推杆同轴、与安全阀阀体相连、限制住滚珠的圆形杆，滚珠配置在关闭动作筒活塞的凹槽中，并有选择地与推杆的凹槽相配合。
按照该实施方式，安全阀预先开启，气动压力信号对关闭动作筒活塞的作用使活塞顺着推杆移动，推杆穿过活塞，释放滚珠，滚珠此时在阀簧拉力的影响下，被排出凹槽，同所述关闭动作筒活塞的所述凹槽的截锥形壁相接触，这些滚珠仍保持在圆形杆内。
当气动压力信号作用在关闭动作筒活塞上的压力消失时，活塞在复位弹簧的作用下回复原位。
本发明的自动关断安全装置特别适合于在管路埋在地下的煤气减压站应用。
在这种情况下，遥控安全阀的独立装置本身配置在一个位于地下安全阀寒冷地区以外、人可进入的非地下场所，遥控独立装置通过把所述气动压力信号发到所述关闭动作筒和开启动作筒的管道与安全阀相连。
本发明的其他特征和优点，通过阅读下述作为说明的非限制性描述并参照附图，将更为明显。
图1为横剖面图示出本发明安装在压力调节器上的自动关断安全装置整体图，图2详细地示出本发明装置处于“开启安全阀”位置的一个例子，图3示出图2中的装置处于“关闭安全阀”的位置，以及图4示出已有技术的安全阀安装在传统压力调节器上。
首先参看图1，图中示出本发明的自动关断安全装置。该装置主要包括两个实际上不同的独立的构件48、49，它们相互配合，有选择地中断在主管路9中流动的煤气的供给，在主管路9上可固定一个调节器，调节器可包括传统的壳体1和测量室2，类似于图4中的那些。
图1中与图4上相同的构件，如果必要的话，采用同样的标号，不再重新详细描述。
本发明装置由第一组件48构成，该组件48构成安全阀，主要包括用来同与壳体1连为一体的阀座17相配合的阀50，当管路9中调节器下游的压力超过预定的给定值时，中断管路9中煤气的流通。在正常的时候，阀50由与组件48连为一体的滚珠锁紧装置51保持在开启位置。该锁紧装置51与安全阀50的关闭动作筒52相匹配。与推杆56同轴配置的关闭动作筒52的活塞52a，同保持在该杆56的凹槽55中的滚珠54相匹配。回动弹簧53在活塞52a不进给时使后者返回原位。
安全阀50的转换操作由开启动作筒57加以确保，开启动作筒57有第二活塞57a，也是与推杆56同轴配置，与该杆56相垂直的一个活塞端面同位于杆56一端的限位块58相配合，杆56的另一端固定在阀50上，阀50上安装阀簧59。所述安全阀48安装成两个叠置部分，第一部分80安装具有关闭动作筒52的锁紧装置51，第二部分81安装开启动作筒57。推杆56穿过第一部分，进入第二部分，这两部分用固定件82相互连接且用密封垫圈相隔，总体用连接件97固定在调节器的壳体1上。
第二组件49构成遥控安全阀48的引导装置，本身包括关闭控制组件61至68，该关闭控制组件61至68与测压盒83相配合，通过线路102向关闭动作筒52发出“开-关”双位动作气动压力信号，气动压力信号随着由线路101施加到测压盒83上的、至少相对于由测压盒83确定的给定压力来说的煤气控制压力值的变化而变化。
遥控装置49还包括手控装置74，用以通过线路103向开启动作筒57施加预定值的“开-关”双位动作气动压力信号，有选择地确保安全阀50的复位。
施加在遥控引导装置49和安全阀48之间的线路102和103上的“开-关”双位动作气动压力信号，可以例如由或者是相应于零或拟零压力的低位压力或者是相对于恒定或几乎恒定的预定值压力、例如约1巴的压力信号构成。“开-关”双位动作气动压力信号的高位压力值最好由小压力调节器60确定，小压力调节器60最好与遥控装置49的壳体连为一体，但是如果必要的话，也可以安装在它的外部。
施加在压力调节器60的入口95的压力信号，可以例如在安全阀45上游主管路9的一个区域取得。
测压盒83和关闭控制组件包括隔板61和两个调节弹簧62和63，弹簧的二次压缩由螺杆64加以调节。
隔板61与控制杆65相连，控制杆65配置有与凸轮68相匹配的滑道66和67，凸轮68由例如球68构成，用以把杆65的纵向运动改变成球68的垂直运动，作用于球阀75的操纵杆，使之有选择地向出口96和线路102施加小压力调节器60的输出压力。
控制杆65最好在其自由端配置滚花按钮69，以便不依赖线路101中的压力值即可手控关闭安全阀48。
压力调节器60包括入口球阀72，其杆配置在与控制弹簧71相匹配的活塞70上，控制弹簧71确保输出恒压气动压力信号。压力调节器60的出口通过球阀73与出口92和线路103相连，用手控按钮74手控球阀73，可向安全阀48发出“开-关”双位动作信号，当信号为高位即阀73开启时，确保安全阀的阀50开启，使装置复位。通过第三个球阀75的动作即可控制阀50的关闭，球阀75操纵杆的位置由与滑道66、67相匹配的球68的移动加以控制。球阀75也可以向安全阀48发出“开-关”双位动作信号，当信号为高位，即当球阀75开启时，确保把压力调节器60的输出压力施加到线路102上。回动弹簧76、77、78与球阀72、73和75中的每一个相结合。同样，各种密封圈106、107、108可隔离组成控制装置49的各种构件。
现在，参照图2和3来说明本发明的自动关断安全装置的功能，图中示出自动关断安全装置分别处于超过最大压力时的关断位置和由于阀50转换操作的动作筒57的动作所作好准备的位置。
图2示出装置处于关断位置，阀被关闭，靠在阀座17上，阀的开启动作筒57未被驱动。
在例如调节器/安全装置组件下游的小管104上得到的控制压力(见图1)，穿过与测压盒83的入口105等高的管道101，作用于隔板61的板面。
另一方面，该隔板61接受弹簧62、63的相反力量，两弹簧分别为调节到预定值的最小压力和最大压力，例如最大4.4×105巴，最小3.5×105巴。不过，如果必要，调节螺杆64可以调节最大允许压力的给定值。由于受控压力超出可接受范围的变化而导致的平衡失调，使控制杆65移动，相应地使球68作垂直移动，球68接受与该杆65相连的滑道66和67之一的推进。滑道66和67的位置在杆65上可调，使之能在最小压力下进行关断调节。球68的垂直移动使阀75开启，任凭来自压力调节器60的压力信号通过，信号穿过出口96，通过管路102，来控制安全阀48的阀50的关闭。
所述关闭过程如下。气动压力信号穿过入口84，到达本发明装置的安全阀48，入口84开在阀的部分80上并构成并闭动作筒52的进给管，关闭动作筒52由活塞52a构成，活塞52a与穿过它的推杆56同轴配置。所述活塞52a最好呈圆柱形截面，具有圆柱形开口以使推杆穿过，并配置有凹槽86，凹槽86与上述开口同轴，但直径大，以便安置圆杆87，圆杆87与安放滚珠54的部分80相连。所述凹槽86的开口端呈截锥形88，以便当动作筒52施加压力时能释放保持在推杆56的凹槽55中的滚珠54。这种压力的施加由于高位气动压力信号的到达而得以实现，促使活塞移动，在阀簧59拉力的作用下将滚珠54排出凹槽55。这些滚球此时与活塞的截锥形部分接触，但仍在圆杆87之中。
阀50与安全阀的阀座17接触，促使安全阀关闭，中断主管路9中煤气的流通。
受控压力返回可接受的压力区，使控制杆65按相反方向重新移动，并在复位弹簧78的作用下，使球阀75关闭，从而阻止气动压力信号抵达安全阀48。还应注意到，使控制杆65在可接受的压力区移动，对滚花按钮69的动作具有相似的作用。不推进的活塞52a势必在复位弹簧53的作用下恢复原位。不过，后者是不能单独克服阀簧59的拉力的，因此阀仍然关闭。
图3示出本发明装置在阀的开启动作后的位置，这只能通过滚花装置74的复位操作手动实现。
受控压力返回可接受区，不能自动开启安全阀48和阀50，因为必须采用独立装置才能进行转换操作。转换操作是通过对手控按钮74的动作，使球阀73开启而实现的。结果产生高位气动压力信号，类似于前述的信号，因为来自于相同的压力调节器60，该气动压力信号经另一出口92并穿过管道103被导向第二个入口94，入口94开在安全阀48的部分81上并构成开启动作筒57的进给管，开启动作筒由活塞57a构成，活塞57a与穿过它的推杆56同轴配置。对活塞57a施加压力，使之移动，就象推杆56通过其位于一端并与垂直于活塞57a的该杆的一面相接触的限位块58所作的移动那样。阀簧59被压缩，在复位弹簧53的作用下，活塞52a的截锥形端88作用于滚珠54，使这些一直由杆87保持着的滚珠54在凹槽55中复位。安全阀48此时复位，将在来自遥控装置49穿过线路102的高位压力信号的作用下重新引发关断动作。要注意到，随时，甚至当受控压力超过可接受压力区时，都可以对阀的转换操作控制按钮74施加动作，使阀50关闭。由此导致该阀的暂时开启，但复位弹簧53在活塞52a的压力下作用的抵消，阻止滚珠54不在凹槽55中，从松开所述重新对按钮74施加的动作起，在复位弹簧59的作用下，阀恢复关闭位置。
放松按钮，由于在复位弹簧77的作用下第二个阀73关闭，转换操作动作筒因其压力供给中断而不动作，因此活塞57返回原位(见图1)，条件是任何高位信号不施加在线路102上。
再一次参看图1即可明白，本发明的自动关断安全装置由于组成它的两个组件48、49分开，所以完全可以使用在例如地下管路减压站。此外，不论安全阀受到寒冷还是凝结的影响，因为控制构件49远离阀，所以有很高的可靠性，使装置的总可靠性大为提高。另外，应注意到，手动复位现在由转换操作动作筒实现，转换操作动作筒对推杆56施加恒定拉力，与已有技术的装置相反，在已有技术的装置中，这种拉力取决于操作员对手动复位手柄施加的变化很大的力，因此本发明所述推杆断裂的危险大为减少。
总之，与已有技术的装置相反，阀的关闭不是在控制压力的直接作用下实现的，而根据所述优选实施方式，是依靠与控制装置49连为一体的压力调节器60所输送的恒定压力实现的。
压力调节器60可以由调节装置/安全阀上游的压力例如直接供给，该压力由未示出的一个管道引向所述调节器的供给口95。活塞70的控制弹簧71预先调节到确定的值，确定调节器的输出压力，例如1巴，与控制压力完全无关。测压盒83为适应流体由管路9输送的流通条件所作的调节或变化，不再需要对阀本身进行任何更改，因此阀本身可以实现标准化。
不超出本发明的范围即可对刚刚被描述的装置进行各种改进。此外，尽管图1至3示出了两个滑道66、67，但是控制装置49可以只有单个滑道，在这种情况下，只能根据相对于唯一的给定压力来说的流体控制压力的变化实施关断，按照预想的应用情况，给定压力可符合可接受的最大值，或者所要求的最小值。
权利要求
1.用于通过关断安全阀(50)切断主管路上煤气流量的自动关断安全装置，其特征在于，它包括一个具有安全阀(50)的关闭动作筒(52)和安全阀(50)的开启动作筒(57)的安全阀(48)，还包括一个遥控所述安全阀(48)的独立装置(49)，独立装置(49)本身一方面具有一个关闭控制组件(61至68)，所述关闭控制组件与测压盒(83)配合，根据同至少由测压盒(83)确定的给定值压力有关的煤气流控制压力的值，向关闭动作筒(52)发出一个“开-关”双位动作气动压力信号，另一方面还具有手控装置(74)，用以向开启动作筒(57)施加预定值的“开-关”双位动作气动压力信号，并有选择地确保安全阀(50)复位。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，遥控装置(49)包括一压力调节器(60)，用以能发出“开-关”双位动作气动压力信号，信号的高位值和低位值都是预先确定的。
3.根据权利要求1或2的装置，其特征在于，关闭控制组件包括控制杆(65)，控制杆(65)与测压盒(83)相连并配置有至少一个滑道(66、67)，所述滑道与连接于关闭控制阀杆(75)的凸轮(68)相配合，把控制杆(65)根据煤气流压力值的变化所作的移动转变成阀杆(75)的移动，并根据相对于所述预定的给定值来说的煤气流控制压力的值，向安全阀(50)的关闭动作筒(52)发出“开-关”双位动作气动压力信号。
4.根据权利要求3的装置，其特征在于，所述与测压盒(83)相连的控制杆(65)配置有两个可调滑道(66、67)，所述滑道与连接于阀杆(75)的凸轮(68)相配合，根据同时相对于由测压盒(83)确定的给定压力的最小值和最大值来说的煤气流控制压力的值，向安全阀(50)的关闭动作筒(52)发出“开-关”双位动作气动压力信号。
5.根据权利要求3或4的装置，其特征在于，测压盒(83)具有一隔板(61)，隔板(61)与控制杆(65)相连，其移动同时取决于煤气流控制压力和由至少一个限定给定压力值的调节弹簧(62、63)所产生的反向力。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，测压盒(83)包括一个限定给定压力最大值的第一调节弹簧(63)和一个限定给定压力最小值的第二调节弹簧(62)。
7.根据权利要求2的装置，其特征在于，压力调节器(60)与遥控安全阀(48)的独立装置(49)连为一体。
8.根据权利要求2或7的装置，其特征在于，压力调节器(60)确保从在安全阀(48)上游所述主管路中提取的压力起发出一个其高位值保持在比所述提取的压力小得多的恒定的气动压力信号。
9.根据权利要求1至9中任一权利要求的装置，其特征在于，对复位手控按钮(74)的操作促使复位控制阀(73)开启，并向安全阀(50)的开启动作筒(57)发出高位“开-关”双位动作气动压力信号。
10.根据权利要求3至6中任一权利要求的装置，其特征在于，控制杆(65)在其自由端具有滚花按钮(69)，用以手控安全阀(50)的关闭。
11.根据权利要求1至9中任一权利要求的装置，其特征在于，安全阀(48)有一推杆(56)，其一端作用于安全阀(50)，另一端有一与开启动作筒(57)的活塞相匹配的限位块(58)，推杆(56)还有与滚珠锁紧装置(51)相匹配的凹槽(55)。
12.根据权利要求11的装置，其特征在于，滚珠锁紧装置(51)与安全阀(50)的关闭动作筒(52)连为一体并包括一个圆形杆(87)，圆形杆(87)与推杆(56)同轴、与安全阀(48)的阀体(80)相连接、并限制住滚珠(54)，滚珠(54)配置在关闭动作筒(52)活塞内的凹槽(86)中且与推杆(56)的凹槽(55)有选择地相配合。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，凹槽(86)有一个截锥形(88)的出口端。
14.根据权利要求12或13的装置，其特征在于，安全阀(50)事先是开启的，作用在关闭动作筒(52)的活塞上的气动压力信号促使活塞顺着穿过它的推杆(56)移动，释放滚珠(54)，于是滚珠(54)在阀簧(59)的拉力作用下被排出凹槽(55)，与关闭动作筒(52)的所述活塞的所述凹槽(86)的截锥形壁(88)相接触，这些滚珠(54)被保持在圆形杆(87)中。
15.根据权利要求14的装置，其特征在于，当通过气动压力信号作用在关闭动作筒(52)的活塞上的压力消失时，活塞势必在复位弹簧(53)的作用下恢复原位。
16.根据权利要求1至15中任一权利要求的、应用于管路埋在地下的减压站的装置，其特征在于，遥控安全阀(48)的独立装置(49)本身配置在一个位于地下安全阀(48)的寒冷区域之外的、人可进入的非地下场所，其特征还在于，控制独立装置(49)通过若干向所述关闭动作筒(52)和开启动作筒(57)施加所述气动压力信号的管道与安全阀(48)相连。
全文摘要
用于通过关闭安全阀切断主要管路煤气流量的自动关断安全装置，包括一个安全阀，所述安全阀有一个关闭安全阀的动作筒和一个开启安全阀的动作筒，还包括一个遥控所述安全阀的独立装置，该装置一方面有一个控制关闭的组件，该组件协同测压盒，根据同至少由测压盒确定的压力有关的控制气流的压力值，向关闭动作筒发出一个“开-关”双位气动压力信号，另一方面还有一个手控装置，用来把预定值的“开-关”双位气动压力信号施加到开启作动筒上，有选择地确保安全阀的复位。
文档编号F16K17/10GK1072252SQ9211139
公开日1993年5月19日 申请日期1992年9月13日 优先权日1991年9月13日
发明者科尼尔·简-菲力普 申请人:法国煤气公司