超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种阀门，更具体的涉及一种在压力超过设定值时能够自动开启或关闭的低温工况阀门。
【背景技术】
[0002]为了保护压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备，经常需要设置在超压工况下能够自动开启或关闭的阀门。在以往的实践中，通常使用压力变送器检测压力管道或者压力容器中的压力，压力变送器输出信号至控制系统，当压力超过设定值时，控制系统会发出指令改变安装于气动执行机构供气管路的电磁阀的供电状态，进而改变电磁阀气流通道的状态，从而使气动执行机构动作，达到开启或关闭阀门的目的。
[0003]使用压力变送器、电磁阀、气动执行器、主阀门和控制系统共同实现超压工况下自动启闭阀门的主要潜在风险在于，如果压力变送器失效，或者压力变送器与控制系统之间的信号传输出现问题，或者电磁阀的供电出现问题，就可能出现压力已经超过设定压力，气动执行器却未使主阀门如期动作的情形，给压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备带来威胁。
[0004]本发明主要由气动执行器、支架、低温开关阀、引压管、压杆失稳触发型换向阀、细长杆、气罐、单向阀和仪表风管线等部件组成。其中，压杆失稳触发型换向阀的设计基于压杆稳定和压杆失稳的原理。压杆失稳触发型换向阀承受介质压力。当介质压力大于设定值时，压杆失稳触发型换向阀改变仪表风驱动气动执行器的方向，从而实现了超压工况下低温开关阀的自动开启或者关闭。在此应用中，基于压杆稳定和压杆失稳原理设计的压杆失稳触发型换向阀实现了压力变送器、电磁阀和控制系统三者的功能。
[0005]经查，目前没有以压杆稳定和压杆失稳原理为基础设计的在超压工况下自动动作的低温阀门。
【发明内容】
[0006]本发明涉及的超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门，其主要部件包括气动执行器1、支架2、低温开关阀3、引压管4、压杆失稳触发型换向阀5、细长杆6、储气罐7、单向阀8和仪表风管线9等部件。
[0007]其中，引压管4的功能是将低温开关阀3的上游介质与压杆失稳触发型换向阀5的腔体相连通，使压杆失稳触发型换向阀5的阀芯承受来自低温开关阀3上游介质压力产生的载荷。该载荷将传递至细长杆6，使得细长杆6承受一个与低温开关阀3上游介质压力线性正相关的轴向载荷。
[0008]当来低温开关阀3上游的压力低于设定点时，细长杆6承受的载荷小于临界载荷而保持稳定，细长杆6的轴向推力使压杆失稳触发型换向阀5的阀芯处于工作位置一，此时仪表风按照使得低温开关阀3保持正常阀位状态的方式流经压杆失稳触发型换向阀5而进入气动执行器1。
[0009]当来自气动阀门上游的压力高于设定点时，细长杆6承受的载荷将超过临界载荷而失稳弯曲，此时其有效长度会瞬间大幅度变小，其作用在失稳触发型换向阀5的阀芯上的推力会骤然降低，阀芯在介质压力会推动下动作至工作位置二，此时压杆失稳触发型换向阀5的内部通道会发生改变，使得仪表风按照使阀门改变为非正常阀位状态所需要的方式进入气动执行器1，气动执行器1会使得低温开关阀3由正常阀位改变为非正常阀位(若正常工况下气动阀门处于全开位，则超压工况下气动阀门应自动关闭，阀位变为全关位；若正常工况下气动阀门处于全关位，则超压工况下气动阀门应自动开启，阀位变为全开位)，从而实现了超压工况下阀门的自动开启或者关闭。
[0010]无论阀芯处于工作位置一还是工作位置二，压杆失稳触发型换向阀5内来自低温开关阀3上游的介质均不会流过压杆失稳触发型换向阀5，即引压管4和压杆失稳触发型换向阀5内的流体始终处于不流动的状态。
[0011]其中，引压管4的长度不小于250mm，以保证压杆失稳触发型换向阀5与低温介质之间与之间形成足够长度的隔离气柱，使得压杆失稳触发型换向阀5腔体内的温度不受低温介质的影响，仅由环境温度决定。
[0012]气动执行器1与压杆失稳触发型换向阀5以及压杆失稳触发型换向阀5与储气罐之间通过仪表风管线9连接。储气罐7入口处设有单向阀8，使得仪表风只能流入气罐7，不能回流。从而保证了即便在工厂系统的仪表风出现供应故障时，储气罐7内仍然可以储存一定压力和体积的仪表风，这些仪表风可以驱动气动执行器1打开或关闭低温开关阀3。
【附图说明】
[0013]图1为本发明涉及的超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门的主要结构图；
[0014]图2为本发明涉及的超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门正常工作时的示意图；
[0015]图3为本发明涉及的超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门触发后的示意图；
【具体实施方式】
[0016]超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门，主要部件包括气动执行器1、支架2、低温开关阀3、引压管4、压杆失稳触发型换向阀5、细长杆6、储气罐7、单向阀8和仪表风管线9等部件。见图1。
[0017]引压管4的功能是将低温开关阀3的上游介质与压杆失稳触发型换向阀5的腔体相连通，使压杆失稳触发型换向阀5的阀芯承受来自低温开关阀3上游介质压力产生的载荷。该载荷将传递至细长杆6，使得细长杆6承受一个与低温开关阀3上游介质压力线性正相关的轴向载荷。
[0018]当来低温开关阀3上游的压力低于设定点时，细长杆6承受的载荷小于临界载荷而保持稳定，细长杆6的轴向推力使压杆失稳触发型换向阀5的阀芯处于工作位置一；当来自气动阀门上游的压力高于设定点时，细长杆6承受的载荷将超过临界载荷而失稳弯曲，此时其有效长度会瞬间大幅度变小，其作用在失稳触发型换向阀5的阀芯上的推力会骤然降低，阀芯在介质压力会推动下动作至工作位置二。压杆失稳触发型换向阀5阀芯的工作位置决定进出气动执行器1的仪表风的流道和方向，进而决定用于驱动低温开关阀3的开启和关闭的气动执行器1的动作。无论阀芯处于工作位置一还是工作位置二，压杆失稳触发型换向阀5内来自低温开关阀3上游的介质均不会流过压杆失稳触发型换向阀5，即引压管4和压杆失稳触发型换向阀5内的流体始终处于不流动的状态。
[0019]其中，引压管4的长度不小于250mm，以保证压杆失稳触发型换向阀5与低温介质之间与之间形成足够长度的隔离气柱，使得压杆失稳触发型换向阀5腔体内的温度不受低温介质的影响，仅由环境温度决定。
[0020]气动执行器1与压杆失稳触发型换向阀5以及压杆失稳触发型换向阀5与储气罐之间通过仪表风管线9连接。储气罐7入口处设有单向阀8，使得仪表风只能流入气罐7，不能回流。从而保证了即便在工厂系统的仪表风出现供应故障时，储气罐7内仍然可以储存一定压力和体积的仪表风，这些仪表风可以驱动气动执行器1打开或关闭低温开关阀3。
[0021]下面以超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门作为泄放阀为例说明本发明的【具体实施方式】。
[0022]在正常工况下，低温开关阀3上游的压力低于设定点，细长杆6承受的载荷小于临界载荷而压杆稳定，细长杆6的轴向推力使压杆失稳触发型换向阀5的阀芯处于工作位置一，此时仪表风流经单向阀8进入储气罐7，并按照使得低温开关阀3保持关闭状态的方式流经压杆失稳触发型换向阀5而进入气动执行器1。见图2。
[0023]在非正常工况下，低温开关阀3上游的压力超过设定点，此时细长杆6承受的载荷将超过临界载荷而压杆失稳，此时其有效长度会瞬间大幅度变小，其作用在压杆失稳触发型换向阀5的阀芯上的推力会骤然降低，阀芯在介质压力会推动下动作至工作位置二，此时压杆失稳触发型换向阀5的内部通道会发生改变，使得仪表风按照开启阀门所需要的方式进入气动执行器1，气动执行器1将会开启低温开关阀3，从而实现了超压工况下阀门的自动开启。见图3。
[0024]在细长杆6发生压杆失稳而低温开关阀3自动开启且压力管道内的压力恢复正常后，取出已经失稳的细长杆3，然后对压杆失稳触发型换向阀5的阀芯施加压力，使其恢复至工作位置一，此时仪表风会按照关闭阀门所需要的方式进入气动执行器1从而关闭低温开关阀3，即使得低温开关阀3恢复至其正常工况下的阀位(全关位)。在低温开关阀3复位后，更换新的细长杆6，从而完成整个复位过程。
[0025]另外，根据欧拉压杆定律，可以通过调整细长杆6其弹性模量和长细比而改变其临界载荷，进而改变阀门自动动作时的设定压力。
[0026]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特种和/或步骤之外，均可以以任何方式组合。
[0027]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可以被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0028]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【主权项】
1.一种超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门，主要部件包括气动执行器(1)、支架(2)、低温开关阀(3)、引压管(4)、压杆失稳触发型换向阀(5)、细长杆￠)、储气罐(7)、单向阀(8)和仪表风管线(9)，其特征在于:触发流经压杆失稳触发型换向阀(5)的仪表风流道和流向发生改变进而使阀门动作的部件是细长杆￠)，在超压工况下由细长杆(6)的压杆失稳触发低温开关阀(3)的动作。2.根据权利要求1所述的超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门，其中引压管(4)将低温开关阀(3)的上游介质与压杆失稳触发型换向阀(5)的腔体相连通，使压杆失稳触发型换向阀(5)的阀芯承受来自低温开关阀(3)上游介质压力产生的载荷，且引压管(4)的长度不小于250mm。3.根据权利要求1所述的超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门，其中储气罐(7)入口处设有单向阀(8)，使得仪表风只能流入气罐(7)，不能回流。
【专利摘要】本发明是一种超压工况下由压杆失稳触发动作的低温阀门，其主要部件包括气动执行器、支架、低温开关阀、引压管、压杆失稳触发型换向阀、细长杆、储气罐、单向阀和仪表风管线。当来自气动阀门上游的压力高于设定点时，细长杆承受的载荷将超过临界载荷而失稳弯曲，此时其有效长度会瞬间大幅度变小，其作用在失稳触发型换向阀的阀芯上的推力会骤然降低，阀芯在介质压力会推动下使得压杆失稳触发型换向阀的内部通道会发生改变，此时仪表风按照使阀门改变为非正常阀位状态所需要的方式进入气动执行器，气动执行器会使得低温开关阀由正常阀位改变为非正常阀位。此阀门可以用作紧急泄放装置或紧急关断装置。
【IPC分类】F16K31/12
【公开号】CN105318088
【申请号】CN201510091251
【发明人】刘海亮, 张在晓, 王磊, 赵寿军
【申请人】刘海亮, 张在晓, 王磊, 赵寿军
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年2月28日