压杆失稳触发型井口安全阀的制作方法
【专利摘要】本发明的目的是提供一种压杆失稳触发型井口安全阀，其主要部件包括阀体、阀瓣、阀座、阀杆、细长杆、杆笼、杆帽。其中，细长杆是阀门的触发部件，其设计依据压杆失稳原理。当管道内压力低于特定点时，加载在细长杆上的轴向力小于细长杆的临界载荷，压杆保持稳定，流体可以流过阀门形成的通道，阀门保持开启状态。当管道内的压力升高至特定点之上，加载在细长杆上的轴向力将高于细长杆的临界载荷，压杆发生失稳，细长杆的有效长度将在瞬间减小，阀杆受到的内外压差而产生的轴向力将使阀杆产生轴向移动，带动阀瓣进入阀座而形成密封，截断流体，从而关闭阀门。阀门结构简单，只有一个运动部件，提高了井口安全阀的精度和可靠性。
【专利说明】压杆失稳触发型井口安全阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及天然气采输井场中用于保障场站设备或输气管道安全和保护的井口安全关断阀。
【背景技术】
[0002]在天然气采输井场地面安装有控制天然气输出的安全关断阀，当井下节流器失效，输出的天然气超压时，安全关断阀可以在特定压力点自动将天然气管道关闭，从而避免过高的压力对下游的管道或设备造成损害，起到保护下游管道和设备的作用。
[0003]目前大多数井口安全关断阀由关断阀和液压控制系统两部分组成。通常情况下液压控制系统的各个功能部件是分别独立安装的，部件与部件之间采用管线进行连接。这样一来，就造成了各部件之间的连接管线长、连接接头多的局面，使得潜在泄漏点明显增多。另外，关断阀本身的运动部件也较多。这些因素都会造成整个关断阀系统的可靠性下降。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种新型的井口安全阀。此安全阀设计依据压杆失稳原理，由压杆失稳触发阀门的关断，不但精度高，而且省去了整个阀门的液压控制系统。同时，阀门本身的结构也非常简单，只有一个运动部件，在很大程度上提高了井口安全阀的精度和
可靠性。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种压杆失稳触发型井口安全阀，其主要部件包括阀体、阀瓣、阀座、阀杆、细长杆、杆笼、杆帽等，其中细长杆是压杆失稳触发型井口安全阀的触发部件。
[0007]阀门的工作原理如下:阀杆受到阀体内外压差的作用，会产生一个轴向力，此轴向力将加载在细长杆上。在正常工况下，管道内压力低于特定点，加载在细长杆上的轴向力小于细长杆的临界载荷，压杆保持稳定，流体可以流过阀门形成的通道，阀门保持开启状态。在非正常工况下，管道内的压力升高至特定点之上，加载在细长杆上的轴向力将高于细长杆的临界载荷，压杆发生失稳，细长杆的有效长度将在瞬间减小，阀杆受到的内外压差而产生的轴向力将使阀杆产生轴向移动，带动阀瓣进入阀座而形成密封，截断流体，从而关闭阀门。
[0008]细长杆是压杆失稳触发型井口安全阀的触发部件，其本身能够感知管道压力是否超过特定点，当管道压力超过特定点时发生失稳从而触发阀门的关闭。细长杆在功能上代替了目前井口安全阀中使用的复杂的液压控制系统。
[0009]本发明的有益效果如下:压杆失稳触发型井口安全阀采用细长杆作为触发部件，细长杆的失稳遵循欧拉公式，有较高的触发精度，此触发部件在功能上代替了目前井口安全阀中使用的复杂的液压控制系统；压杆失稳触发型井口安全阀结构简单，只有一个运动部件-阀杆，而且阀杆只会沿其轴线方向做直线运动，其运动可靠性和密封可靠性更高；压杆失稳触发型井口安全阀触发后的复位过程也就是细长杆的更换过程，整个过程操作时间短，且无需特殊工具，简单易行。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图1为本发明涉及的压杆失稳触发型井口安全阀的主要结构；
[0011]附图2为本发明涉及的压杆失稳触发型井口安全阀在压力低于特定点时工作的示意图；
[0012]附图3为本发明涉及的压杆失稳触发型井口安全阀在压力高于特定点而触发关断时的示意图。
【具体实施方式】
[0013]一种压杆失稳触发型井口安全阀，其主要部件包括阀体1、阀瓣2、阀座3、阀杆4、挡块5、阀盖6、细长杆7、杆笼8和杆帽9,如图1所不。其中，细长杆7是压杆失稳触发型井口安全阀的触发部件。
[0014]本发明的【具体实施方式】是:阀杆4的上端与细长杆7连接，阀杆4在阀体腔内穿过阀座，阀杆4的下端与阀瓣2连接。当阀门处于开启状态时，阀杆4和阀座3之间形成的空腔是介质流通的通道。阀体I内外的压差会对阀杆4产生一个向上的轴向力，此轴向力加载在细长杆7上，并通过细长杆7传递到杆帽9上。
[0015]在正常工况下，阀体I内的压力低于特定点，阀杆4加载在细长杆7上的轴向载荷小于细长杆7的失稳临界载荷，细长杆7保持压杆稳定，细长杆7的支撑力将与阀杆4受到的轴向力相互平衡。此时，介质将通过阀体I内阀杆4和阀座3之间的空腔流向下游管道，阀门保持开启状态，如图2所示。
[0016]在非正常工况下，当管道内的压力升高到阀门的临界压力时，阀杆4加载在细长杆7上的载荷将超过细长杆7的失稳临界载荷，细长杆7将发生失稳，有效长度在瞬间变短。阀杆4在阀体内外压差的作用下向上运动，带动活塞阀瓣2进入阀座3，形成密封，切断上游介质继续流向下游管道，起到安全关断的作用。如图3所示。
[0017]压杆失稳触发型井口安全阀可按如下步骤进行复位:(I)关闭上游管道的阀门，卸除阀门内部的压力；(2)拧下杆帽9，取下已经失稳的细长杆7 ; (3)将阀杆4推回至细长杆失稳前的位置；(4)更换新的细长杆7，拧紧杆帽；(5)检查无误后，打开上游管道阀门，此时压杆失稳触发型井口安全阀就复位到开启状态了。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
【权利要求】
1.一种压杆失稳触发型井口安全阀，其主要部件包括阀体(I)、阀瓣(2)、阀座(3)、阀杆⑷、挡块(5)、阀盖(6)、细长杆(7)、杆笼⑶、杆帽(9)，其特征在于:控制安全阀是否关断的部件是细长杆(7)，由细长杆(7)的压杆失稳触发阀门关断。
2.根据权利要求1所述的压杆失稳触发型井口安全阀，其中当阀门内压力低于特定点时，细长杆(7)承受的载荷小于临界载荷而保持压杆稳定，阀杆(4)穿过阀座(3)而形成空腔，此空腔是介质流通的通道，阀门处于开启状态。
3.根据权利要求1所述的压杆失稳触发型井口安全阀，其中当阀门内压力高于特定点时，细长杆(7)承受的载荷超过临界载荷而发生压杆失稳，其有效长度瞬间减小，阀杆(4)在阀体内外压差的作用下向上运动，带动活塞阀瓣(2)进入阀座(3)，形成密封，切断上游介质继续流向下游管道，阀门关闭。
【文档编号】E21B34/02GK103470215SQ201210186554
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】刘海亮, 王磊, 王福凯 申请人:刘海亮, 王磊, 王福凯