新型低压触发型压杆失稳关断阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型低压触发型压杆失稳关断阀，其主要部件包括阀体、阀座、阀瓣、转轴、阀盖、阀杆、弹簧、活塞、气缸、细长杆、杆笼、杆帽等。其中，细长杆为阀门关断的触发部件，其依据压杆失稳原理进行设计。当管道内压力高于特定点时，细长杆承受的支撑力低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定，阀瓣上的挡片卡在阀杆的下端，阀门保持打开状态。当管道内的压力降至低于特定点时，细长杆承受的轴向载荷超过其压杆失稳临界载荷，压杆发生失稳，其有效长度会瞬间减小，此时阀瓣的挡片从阀杆的下端脱离，阀瓣在重力的作用下绕其转轴旋转，并在流体的推动下关闭阀门。阀门结构简单，只有三个运动部件，具有很高的可靠性。
【专利说明】新型低压触发型压杆失稳关断阀
【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新型低压触发型压杆失稳关断阀。
【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低压触发型井口安全关断阀。这是因为下游管道、阀门或设备的失效或断裂会引起管道压力的降低，在这种情况下天然气会排出到大气中，既污染了大气，又存在引起火灾和爆炸的隐患，并造成经济损失。此安全关断阀的作用是在管路压力下降到一定值时关闭天然气通路，从而减少天然气的泄漏，减轻大气污染，减小火灾隐患和经济损失。
[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，传统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低压触发型压杆失稳关断阀。此关断阀借鉴了旋启式止回阀的结构，其关断触发机构依据压杆失稳原理设计，关断精度高，阀门流通面积能够实现全通径，而且省去了传统同类阀门的液压控制系统。同时，阀门本身的结构简单，只有三个运动部件，具有较高的可靠性。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种新型低压触发型压杆失稳关断阀，其主要部件包括阀体、阀座、阀瓣、转轴、阀盖、阀杆、弹簧、活塞、气缸、细长杆、杆笼、杆帽等。阀门的工作原理描述如下:阀杆受到三个力的共同作用，分别是细长杆的支撑力、活塞的压力和弹簧的推力。其中细长杆的支撑力和活塞的压力的方向均为向下，弹簧的推力的方向向上，这三个力的平衡和失衡是触发阀门打开和关闭的因素。当管道内压力高于特定点时，细长杆承受的支撑力低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定。细长杆的支撑力和活塞的压力这两个向下的力与弹簧向上的推力达到平衡，阀瓣上的挡片卡在阀杆的下端，阀门保持打开状态。而且阀门在打开时能够实现全通径，流阻小，易于实现管道和阀门的清理。当管道内的压力开始下降时，活塞的压力也会随之下降，而弹簧力是不变的，故细长杆的支撑力会随着压力的下降而增大。当管道内的压力降至低于特定点时，细长杆承受的轴向载荷超过其压杆失稳临界载荷，压杆发生失稳，其有效长度会瞬间减小。此时阀杆会在弹簧的推力作用下向上移动，从而阀瓣的挡片从阀杆的下端脱离，阀瓣在重力的作用下绕其转轴旋转，并在流体的推动下关闭阀门。
[0007]细长杆是新型低压触发型压杆失稳关断阀的触发部件，其本身能够感知管道压力是否低于特定点，并在管路压力低于特定点时发生失稳从而触发阀门的关闭。细长杆和弹簧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。
[0008]本发明的有益效果如下:
[0009]1.新型低压触发型压杆失稳关断阀采用细长杆作为触发部件，细长杆的失稳遵循欧拉公式，本发明具有较高的触发精度；
[0010]2.新型低压触发型压杆失稳关断阀借鉴了旋启式止回阀的结构，可以实现全通径、流阻小且容易实现管道和阀门的清理；
[0011]3.新型低压触发型压杆失稳关断阀结构简单，只有三个运动部件一阀杆、阀瓣和弹簧，运动可靠性和密封可靠性更高；
[0012]4.新型低压触发型压杆失稳关断阀触发后的复位过程也就是细长杆的更换过程，整个过程操作简单，时间短，而且无需特殊工具，简单易行。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]附图1为本发明涉及的新型低压触发型压杆失稳关断阀的主要结构；
[0014]附图2为本发明涉及的新型低压触发型压杆失稳关断阀在压力高于特定点时工作的示意图；
[0015]附图3为本发明涉及的新型低压触发型压杆失稳关断阀在压力低于特定点而触发关断时的意图；
[0016]附图4为本发明涉及的新型低压触发型压杆失稳关断阀复位过程的示意图。【具体实施方式】
[0017]一种新型低压触发型压杆失稳关断阀，其主要部件包括阀体1、阀座2、阀瓣3、转轴4、阀瓣挡片5、阀盖6、阀杆7、弹簧8、活塞9、气缸10、细长杆11、杆笼12、杆帽13、复位螺栓14和复位支杆15。如图1所示。其中细长杆11和弹簧8是新型低压触发型压杆失稳关断阀的触发部件。
[0018]本发明的【具体实施方式】是:阀杆7的上端与细长杆11连接，阀杆7穿过气缸10、活塞9、弹簧8和阀盖6进入阀体I内。阀杆7有中心孔，将阀体I和气缸10连通，阀体I内部介质的压力会通过阀杆7的中心孔进入气缸10的内腔，进而对活塞9形成一个向下的作用力。
[0019]当管道内压力高于特定点时，细长杆11承受的支撑力低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定，细长杆11的支撑力和活塞9受到的压力这两个向下的力与弹簧8向上的推力达到平衡，此时阀瓣挡片5倚靠在阀杆7的下端，使阀瓣3悬起，介质可以全通径通过阀门。如图2所示。
[0020]当管道内的压力开始下降时，活塞9受到的向下的压力也会随之下降。而弹簧8的力是不变的，故细长杆11的支撑力会随着压力的下降而增大。当管道内的压力降至低于特定点时，细长杆11承受的轴向载荷超过其压杆失稳临界载荷，压杆发生失稳，其有效长度会瞬间减小。此时阀杆7会在弹簧8的推力作用下向上移动，阀杆7与阀瓣挡片5脱离，使阀瓣3失去支撑，导致阀瓣3在重力的作用下绕转轴4运动，同时在流体的推动下关断阀门。如图3所示。
[0021]新型低压触发型压杆失稳关断阀可按如下步骤进行复位:(I)关闭上游管道的阀门，卸除阀体I内部的压力；(2)拧下杆帽13，取下已经失稳的细长杆11 ;(3)安装复位螺栓14，在顺时针旋转的同时，手动转动转轴4，使阀瓣3悬起；(4)当杆笼12和阀杆7之间的距离足以安装复位支杆15时，停止旋转复位螺栓14，并将复位支杆15安装到位；(5)逆时针旋转复位螺栓14直到将其取出；(6)打开上游管道阀门，使阀体I内腔充压；(7)安装新的细长杆，并拧入杆帽13 ; (8)当杆帽13顶住细长杆11后再继续拧两圈，取出复位支杆15 ； (9)最后拧紧杆帽13，此时新型低压触发型压杆失稳关断阀就复位到正常工作状态了。如图4所示。
[0022]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/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0023]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。
[0024]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】
1.一种新型低压触发型压杆失稳关断阀，其主要部件包括阀体(I)、阀座(2)、阀瓣(3)、转轴(4)、阀瓣挡片(5)、阀盖(6)、阀杆(7)、弹簧(8)、活塞(9)、气缸(10)、细长杆(11)、杆笼(12)、杆帽(13)、复位螺栓(14)和复位支杆(15)，其特征在于:控制关断阀是否关断的部件是细长杆(11)和弹簧(8)，由细长杆(11)的压杆失稳触发阀门关断。
2.根据权利要求1所述的新型低压触发型压杆失稳关断阀，其中当管道压力高于特定点时，细长杆11承受的支撑力低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定，细长杆11的支撑力和活塞9受到的压力这两个向下的力与弹簧8向上的推力达到平衡，此时阀瓣挡片5倚靠在阀杆7的下端，使阀瓣3悬起，介质可以全通径通过阀门。
3.根据权利要求1所述的新型低压触发型压杆失稳关断阀，其中当管道压力低于特定点时，弹簧(8)的压力使细长杆(11)发生压杆失稳，从而触发关断阀的关断。
4.根据权利要求1所述的新型低压触发型压杆失稳关断阀，其中阀杆(7)的上端与细长杆(11)连接，阀杆(7)穿过气缸(10)、活塞(9)、弹簧⑶和阀盖(6)进入阀体⑴内。
5.根据权利要求1所述的新型低压触发型压杆失稳关断阀，其中阀杆(7)中心有中心孔，将阀体(I)和气缸(10)连通，阀体I内部介质的压力会通过阀杆7的中心孔进入气缸10的内腔，使阀体⑴与气缸(10)内的压力相同。
6.根据权利要求1所述的新型低压触发型压杆失稳关断阀，其中阀瓣(3)的运动是绕转轴(4)的旋转运动，此旋转运动实现了阀门的开启或关断。
【文档编号】E21B34/02GK103470218SQ201210186591
【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