压杆触发型高压低压紧急关断阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种压杆触发型高压低压紧急关断阀，其主要部件包括阀体、阀瓣、阀座、阀杆、挡块、阀盖、细长杆、杆笼、杆帽、弹簧、滑杆和复位螺母等。其中细长杆是此关断阀的触发部件，细长杆的失稳或滑出实现了阀门的关断。此关断阀能够实现当管道内压力高于阀门高压设定值和当管道内压力低于阀门低压设定值时都能够及时关断管道。其在管道压力高于高压设定值时，由细长杆的压杆失稳触发阀门的关断；其在管道压力低于低压设定值时，由细长杆的滑出触发阀门的关断。此关断阀具有触发精度高、结构简单、稳定性高和复位方便等特点。
【专利说明】压杆触发型高压低压紧急关断阀
【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的高压低压紧急关断阀。
【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。这是因为上游管道、阀门或设备的某些故障会引起管道压力升高，从而对下游的管道或设备造成损害，甚至引发危险；另外当下游管道、阀门或设备的失效或破裂时，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。井口安全关断阀的作用是当管道压力升高到高压设定值和当管道压力下降到低压设定值时，都能及时关闭天然气管道，从而保护设备，减少经济损失，减小安全隐患。
[0003]目前大多数井口安全关断阀有两种结构:第一种由两个独立的阀门串联，一个阀门在高压关断，另一个阀门在低压关断；第二种由一个阀门和和液压控制系统两部分组成，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压杆触发型高压低压紧急关断阀。此关断阀能够实现当管道压力高于高压设定值和当管道压力低于低压设定值时都能及时关断管道。其在管道压力高于高压设定值时，由细长杆的压杆失稳触发阀门的关断；其在管道压力低于低压设定值时；由细长杆的滑出触发阀门的关断。此紧急关断阀具有触发精度高、结构简单、稳定性好和复位方便等优点。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种压杆触发型高压低压紧急关断阀，其主要部件包括阀体、阀瓣、阀座、阀杆、挡块、阀盖、细长杆、杆笼、杆帽、弹簧、滑杆和复位螺母等。阀门的工作原理如下:阀杆受到阀体内外压差的作用，产生一个向上的轴向力。此轴向力通过细长杆传递到滑杆上，使细长杆上端与滑杆接触，并产生摩擦力。正常工况下，细长杆的固有轴向力能够支撑阀杆的轴向力，达到二力平衡。同时细长杆上端与滑杆之间的摩擦力足以抵抗弹簧对滑杆的回弹力，使滑杆静止不动，此时阀门保持打开状态。在非正常工况下，当管道压力超过阀门高压设定值时，阀杆在阀体内外压差的作用下产生的轴向力大于细长杆固有的轴向支撑力。此时细长杆发生失稳，同时阀杆在内外压差的推动下向上移动，使阀瓣进入阀座形成密封，从而关闭阀门。当管道压力低于阀门低压设定值时，细长杆上端与滑杆之间的摩擦力小于弹簧对滑杆的回弹力，滑杆向右滑动，细长杆穿过滑杆上的孔，滑入杆帽上端。此时阀杆失去了细长杆的支撑力，在内外压差的推动下向上移动，使阀瓣进入阀座形成密封，从而关闭阀门。其中细长杆是此关断阀的触发部件，细长杆的失稳或滑出实现了阀门的关断。
[0007]本发明的有益效果如下:
[0008]1.压杆触发型高压低压紧急关断阀可以实现当管道压力超过高压设定值或低于低压设定值时都能够关断阀门；
[0009]2.压杆触发型高压低压紧急关断阀采用细长杆作为触发部件，因为细长杆的失稳遵循欧拉公式，所以本发明在管道压力高于高压设定值时具有较高的触发精度。
[0010]3.压杆触发型高压低压紧急关断阀结构简单，只有两个运动部件一阀杆和滑杆，而且阀杆和滑杆只做直线运动，其运动可靠性和密封可靠性较高。
[0011]4.压杆触发型高压低压紧急关断阀关断后的复位过程也就是细长杆的更换或复位过程。整个过程操作时间短，无需特殊工具，简单易行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图1为本发明涉及的压杆触发型高压低压紧急关断阀的主要结构；
[0013]附图2为本发明涉及的压杆触发型高压低压紧急关断阀在正常工况下工作时的示意图；
[0014]附图3为本发明涉及的压杆触发型高压低压紧急关断阀在压力高于设定值而触发关断时的意图；
[0015]附图4为本发明涉及的压杆触发型高压低压紧急关断阀在压力低于设定值而触发关断时的意图；
[0016]附图5为本发明涉及的压杆触发型高压低压紧急关断阀复位时的示意图；
【具体实施方式】
[0017]一种压杆触发型高压低压紧急关断阀，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、杆帽9、弹簧10、滑杆11和复位螺母12等。如图1所示。其中细长杆7是压杆触发型高压低压紧急关断阀的触发部件。
[0018]本发明的【具体实施方式】是:杆帽9上开有径向孔，滑杆11可以从此孔中间穿过。滑杆11 一端装有弹簧10，另外滑杆11中间开有径向孔，此孔的尺寸正好能使细长杆7通过。滑杆11另一端带有螺纹，并装有复位螺母12。细长杆7的下端和阀杆4相接，上端顶在滑杆11上。阀杆4 一端在阀体I外顶在细长杆7上，另一端穿过阀盖6、挡块5和阀座3，并与阀瓣2连接。阀体I内外的压差作用在阀杆4上，会形成一个作用在阀杆4上的向上的轴向力。
[0019]在正常工况下，管道内压力处于正常水平，阀杆4加载在细长杆7上的轴向载荷小于细长杆的压杆失稳临界载荷，细长杆7保持压杆稳定，细长杆7能够支撑住阀杆4，同时细长杆7上端与滑杆11之间的摩擦力足以抵抗弹簧10对滑杆11的回弹力，使滑杆11静止不动。此时，介质可以通过阀体I内阀杆4和阀座3之间的空腔流向下游管道，阀门保持打开状态。如图2所示。
[0020]在非正常工况下，当管道压力超过阀门高压设定值时，阀杆4在阀体内外压差的作用下加载在细长杆7上的载荷大于细长杆7的压杆失稳临界载荷，细长杆7发生压杆失稳，其有效长度会瞬间变小，阀杆4在阀体I内外压差的推动下向上移动，使阀瓣2进入阀座3形成密封，从而关闭阀门。如图3所示。
[0021]在非正常工况下，当管道压力低于阀门低压设定值时，细长杆7上端与滑杆11之间的摩擦力小于弹簧10对滑杆11的回弹力，滑杆11向右滑动，细长杆7穿过滑杆11上的孔，滑入杆帽9上端。此时阀杆4失去了细长杆7的支撑力，在内外压差的推动下向上移动，使阀瓣2进入阀座3形成密封，从而关闭阀门。如图4所示。
[0022]压杆触发型高压低压紧急关断阀的复位可按如下步骤进行:(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，将复位螺母12顺时针旋转到底，将弹簧10压缩；(3)将阀杆4向下推，安装符合要求的细长杆7，拧紧杆帽9 ; (4)检查无误后，打开上游管道阀门；(5)将复位螺母12逆时针旋转至端部，此时压杆触发型高压低压紧急关断阀就复位到正常工作状态了。如图5所示。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]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】
1.一种压杆触发型高压低压紧急关断阀，其主要部件包括阀体(I)、阀瓣(2)、阀座⑶、阀杆⑷、挡块(5)、阀盖(6)、细长杆(7)、杆笼(8)、杆帽(9)、弹簧(10)、滑杆(11)和复位螺母(12)，其特征在于:当管道压力高于高压设定值时由细长杆(7)的压杆失稳触发阀门的关断，在管道压力低于低压设定值时由细长杆(7)的滑出触发阀门的关断。
2.根据权利要求1所述的压杆触发型高压低压紧急关断阀，其中当管道压力超过阀门高压设定值时，在阀体内外压差的作用下，阀杆4加载在细长杆(7)上的载荷大于细长杆(7)的压杆失稳临界载荷，细长杆(7)发生压杆失稳，其有效长度会瞬间变小，阀杆⑷在阀体(I)内外压差的推动下向上移动，使阀瓣(2)进入阀座(3)形成密封，从而关闭阀门。
3.根据权利要求1所述的压杆触发型高压低压紧急关断阀，其中当管道压力低于阀门低压设定值时，细长杆(7)上端与滑杆(11)之间的摩擦力小于弹簧(10)对滑杆(11)的回弹力，滑杆(11)向右滑动，细长杆(7)穿过滑杆(11)上的孔，滑入杆帽(9)上端，此时阀杆(4)失去了细长杆(7)的支撑力，在内外压差的推动下向上移动，使阀瓣(2)进入阀座(3)形成密封，从而关闭阀门。
【文档编号】F16K17/02GK103486305SQ201210189743
【公开日】2014年1月1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