超压失压切断型调压器的制作方法

本实用新型涉及气体调压设备，尤其涉及一种超压失压切断型调压器，属于对输气管线进行调压和安全保护装置的技术领域，它适合在输配送天然气、煤气、液化石油气的管道上安装使用，对提高输气管网设备的安全保护性能具有明显的技术效果。

背景技术：

输气管理部门向广大客户提供具有稳定压力的优质燃气是确保输气设备安全运行的一项重要工作。在现行输气行业中普遍采用的调压稳压技术措施是：在输气管线上配装调压设备对所输送气体的压力波动进行“削峰填谷式”的调压作业，其工作原理是将输出压力的波动信号按负反馈方式导入指挥器自动调节主阀的出口开度来增加或降低输出气压并将其稳定在额定压力范围内。据了解，现行使用的调压器产品大都只具有调压稳压的基本功能，当输气管网发生“超压”或“失压”极端现象时却很难快速关闭主阀进行安全保护。为了解决这个问题，本发明人曾于2014年12月12日提出了一种名称为“阀后欠压自动关闭调压器”（CN204420279U）的专利技术，它主要由主阀、配装于主阀的主调膜盒、调压指挥器和安装于调压指挥器进气端的后压控制器构成。其结构特点是：在现行调压指挥器的前端再增加一个后压控制器，将下游管线压力波动信号导入后压控制器内作用于后压膜片进而调控输入调压指挥器的调压气源信号，即可对主阀进行调压稳压作业。当输出压力低至设定的欠压值时，它能自动关闭后压控制器并通过切断调压指挥器的信号气源来关闭主阀。客观地说，按这种技术方案生产的调压器产品在实际使用中对输气管网进行“欠压保护”也曾发挥了一定的作用。但是，我们在长期从事调压器研发和对该产品进行后续市场调查中也发现，该调压器产品在实际运行中仍存在“欠压切断反应速度较慢、调压稳压精度较低”的技术性缺陷：这是由于它采用后压控制器来调节或者切断调压指挥器的信号气源、再通过调压指挥器对主阀进行调压稳压和“欠压保护”作业的。它在实际运行中用作调压作业的波动信号气源是首先经过后压控制器再经过调压指挥器而起作用的，由于压力波动信号气源的传递途径冗长会导致波动信号失真损耗大而影响调压稳压的精度和欠压切断反应的速度。另外，该调压器产品还不具备“超压保护”功能，它在推广应用上仍存在较大的局限性。这是现行调压器产品还需要进一步改进的地方，这也是本实用新型想要继续解决的一个技术课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的上述不足之处而提出一种超压失压切断型调压器。它能在保留调压基本功能、稳定提高调压稳压精度的前提下，同时进行“超压失压切断”作业，对输气管网具有极高的安全保护性能。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：

本实用新型提出的一种超压失压切断型调压器，它包括主阀、安装于主阀的调压膜盒、切断控制器、指挥器和连接于指挥器的前压信号管、调压信号管、后压信号管、回流管，在主阀内配装有阀座、阀套、主调阀芯、主调弹簧和阀杆，所述的前压信号管、后压信号管分别连通于主阀的进气腔、出气腔，后压信号管的一支分管连通于调压膜盒的上膜腔，所述的调压信号管、回流管连通于调压膜盒的下膜腔，回流管的出口端连通于出气腔，其特征在于：在主阀的进气腔底部对应阀座的位置处配装导向柱，在导向柱上滑配设置有凸环的切断阀芯，在切断阀芯外套装有支承于凸环下环面的切断弹簧构成切断执行机构，所述的切断控制器包括安装于主阀的控制箱、配装于控制箱的动力机构、控制机构和传动机构，所述动力机构包括安装于控制箱一侧的切断膜盒、膜盖、传动轴，在切断膜盒内配装膜片组件分隔为切断膜腔，传动轴固定连接于膜片组件上，在膜盖上连接安装与切断膜腔相通的超压失压信号管，超压失压信号管的进口端连接于主阀的出气腔，控制机构包括安装于控制箱另一侧的控制筒、滑配于控制筒内的套筒、阻尼轴，在控制筒内配装有支承于套筒的超压弹簧，在套筒内配装有支承于阻尼轴的失压弹簧，传动机构包括配装于控制箱内的横臂、角臂、摆臂和切断控制轴，横臂的两端分别连接于传动轴、阻尼轴，摆臂的上端、角臂的转角端由销铰连接于控制箱，在角臂与摆臂之间挂装拉簧，角臂的上圆头配置于横臂的下凹梯形槽内，角臂的左圆头配置于摆臂的右凹梯形槽内，在切断控制轴上设置有与摆臂底端相适配的凸肋，切断控制轴的左轴段穿装于主阀的进气腔内，在切断控制轴的左轴端安装有与切断阀芯的凸环上环面相适配的偏心轮。它的结构特点是：在主阀进气腔底部对应阀座底端面的位置处配装由切断阀芯、导向柱和切断弹簧组成并由安装于主阀外侧的切断控制器所控制的“切断执行机构”。将出气腔内的输出压力信号导入切断控制器的切断膜盒内即可同时进行“超压失压切断”作业。当出气腔内的输出气压超过或者低于预先设定的压力值时，连接于膜片组件的传动轴会推动横臂分别向左或者向右位移，无论横臂是向左或者向右位移时都会通过传动机构使切断控制轴的凸肋脱扣，“切断执行机构”的切断弹簧会推动切断阀芯快速上移并封闭阀座底端面及时切断气源，即可实现同时进行“超压失压切断”快速关闭主阀进行安全保护的发明目的。

需要说明的是：在正常输气作业过程中，主阀出气腔内的输出气压是处于预先设定的“高压值”与“低压值”之间（即是说，没有发生“超压”或“失压”现象，主阀进气腔内的“切断执行机构”是处于锁定状态不会动作），即表明：这是由于主阀上的调压膜盒对输气管线进行调压稳压作业而使它处于正常输气作业运行状态。

更进一步地说，本实用新型还具有如下技术特征：

在控制机构的控制筒内用螺纹连接方式配装有支承超压弹簧的超压调节螺座，在套筒内用螺纹连接方式配装有支承失压弹簧的失压调节螺座。管理人员可通过转动操作超压调节螺座、失压调节螺座分别调节超压弹簧、失压弹簧的预紧压力，这种结构设计特别方便于对控制机构进行预先设定“高压值”和“低压值”的操作。

在阻尼轴的左端设置有与套筒右端面相对应适配的滑移导向盘，所述的失压弹簧支承于阻尼轴的滑移导向盘。这种“在阻尼轴左端设置滑移导向盘”的优化结构设计，能有效防止阻尼轴在移动时发生偏斜现象，对改善提高失压弹簧的支承稳定性能进而优化控制机构的工作稳定性能具有一定作用。

在传动机构的摆臂底端由轴芯配装有与切断控制轴的凸肋相适配的滚轮。这种结构设计能极大地减小与切断控制轴凸肋表面的摩擦阻力，它对提高超压失压切断的反应速度具有非常明显的技术效果。

所述切断控制轴的左轴段是由轴承支承穿装于主阀的进气腔内。这种“由轴承支承切断控制轴左轴段”的优化结构设计，对改善切断控制轴的工作稳定性能、提高超压失压切断反应速度也有一定作用。

在偏心轮上设置有与切断阀芯的凸环上环面相适配的凸压爪。这种结构设计可有效改善与切断阀芯的凸环上环面的顶压接触性能，它对进一步提高切断执行机构的工作稳定性能进而提高超压失压切断反应速度也有一定作用。

在切断控制轴的右轴端设置有复位方头。这种结构设计特别方便于进行人工复位的操作。

在主阀的进气腔底部对应阀座的位置处配装有底阀盖，所述的导向柱固定连接安装于底阀盖上，在导向柱的滑配面上设置有填脂润滑槽。这种“在主阀进气腔底部配装底阀盖”的结构设计，特别方便于对“切断执行机构”的组装操作，设置填脂润滑槽的结构设计，可有效维持切断阀芯沿导向柱上下滑移具有良好的润滑性能，对提高超压失压切断反应速度也有一定作用。

在主阀上固定连接安装有与进气腔、出气腔相连通的平衡气管，在平衡气管上配装有复位平衡阀。这种结构设计对减小复位操作的阻力具有明显的效果，在复位操作时，可打开复位平衡阀由平衡气管连通进气腔、出气腔形成等压状态，复位操作轻便省力，在复位操作完毕后及时关闭复位平衡阀即可。

本实用新型同现有技术相比具有如下优点：

本实用新型首创了一种全新控制结构的超压失压切断型调压器，它的结构特点是：在主阀的进气腔内设置一个由切断阀芯、导向柱、切断弹簧组成并由切断控制器进行控制的“切断执行机构”。切断控制器是由输出气压作用的切断膜盒、配装有超压弹簧、失压弹簧的控制机构和传动机构组成，在正常输气作业时，传动机构的横臂在切断膜盒的传动轴与控制机构的阻尼轴共同作用下处于平衡位置状态，切断控制轴的凸肋处于锁定状态；当出气腔内的输出气压超过或者低于预先设定的压力值时，传动机构的横臂向左或者向右位移都会使切断控制轴的凸肋进行脱扣。在切断控制轴脱扣后，切断弹簧会向上推动切断阀芯快速上移严密封闭阀座底端面及时切断气源，即可完美地实现同时进行“超压失压切断”快速关闭主阀进行安全保护的发明目的。经过试用表明：本实用新型确实具有结构简捷、生产容易、制造成本低、安装使用方便、调压稳压精度高、超压失压切断反应速度快、安保性能强、运行稳定工作寿命长的突出优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，也作摘要附图。

图2是图1的A—A视图，展示在主阀上安装控制箱和由轴承支承的切断控制轴穿装于主阀进气腔内的结构示意图。

图3是图2的B—B视图（放大），展示本实用新型的切断控制器的结构示意图。

图4是切断控制器的摆臂结构图（放大），展示在摆臂上设置右凹梯形槽的结构示意图。

图5是切断控制器的横臂结构图（放大），展示在横臂上设置下凹梯形槽的结构示意图。

图6是图5的C—C视图，展示在横臂上设置下凹梯形槽的横截面结构示意图。

图7展示安装于切断控制轴的偏心轮向下顶压凸环推动切断阀芯下移与阀座底端相分离开启主阀的结构示意图。

图8是图7的D—D视图（放大），展示在主阀开启时偏心轮的凸压爪所处位置的结构示意图。

图9是图7的E—E视图（放大），展示在主阀开启时切断控制轴的凸肋所处位置的结构示意图。

图10展示在切断控制轴的凸肋脱扣后，切断弹簧向上推移切断阀芯封闭阀座底端面关闭主阀的结构示意图。

图11是图10的F—F视图（放大），展示在切断控制轴的凸肋脱扣后主阀关闭时，偏心轮的凸压爪转动上移所处位置的结构示意图。

图12是图10的G—G视图（放大），展示主阀关闭时切断控制轴的凸肋转动上移所处位置的结构示意图。

图13是切断控制轴右轴端复位方头的横截面结构示意图。

附图中的标记说明：

1为指挥器，2为下膜腔，3为上膜腔，4为调压膜盒，5为实线箭头，6为调压信号管，7为阀杆，8为主调弹簧，9为前压信号管，10为主调阀芯，11为空心箭头，12为凸环，13为填脂润滑槽，14为主阀，15为进气腔，16为切断弹簧，17为导向柱，18为切断阀芯，19为底阀盖，20为阀座，21为出气腔，22为一组节流口，23为阀套，24为超压失压信号管，25为回流管，26为后压信号管，27为平衡气管，28为复位平衡阀，29为轴承，30为切断控制轴，31为控制箱，32为凸肋，33为箱盖，34为复位方头，35为凸压爪，36为偏心轮，37为角臂，38为横臂，39为切断膜盒，40为控制筒，41为套筒，42为超压调节螺座，43为密封端盖，44为超压弹簧，45为失压调节螺座，46为失压弹簧，47为滑移导向盘，48为左圆头，49为摆臂，50为滚轮，51为轴芯，52为拉簧，53为销，54为上圆头，55为膜片组件，56为膜盖，57为切断膜腔，58为传动轴，59为阻尼轴，60为右凹梯形槽，61为下凹梯形槽，62为密封圈，63为顶端口缘，64为虚线箭头。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本实用新型的实施例：

一种超压失压切断型调压器，它主要由主阀14、安装于主阀14的调压膜盒4、切断控制器、指挥器1、连接于指挥器1的前压信号管9、调压信号管6、后压信号管26、回流管25和超压失压信号管24构成，在主阀14内配装阀座20分隔为进气腔15、出气腔21，将前压信号管9、后压信号管26分别连通于主阀14的进气腔15、出气腔21，将后压信号管26的一支分管连通于调压膜盒4的上膜腔3，再将调压信号管6、回流管25连通于调压膜盒4的下膜腔2，将回流管25出口端连通于出气腔21即可形成如实线箭头5所示的“调压信号气介管路结构”。在主阀14的出气腔21内位于阀座20上配装阀套23、主调阀芯10、主调弹簧8和阀杆7，在主阀14的进气腔15底部固定安装底阀盖19，在底阀盖19上对应阀座20的位置处固定连接安装导向柱17，在导向柱17上滑配切断阀芯18，在导向柱17的滑配面上设置有预装油脂的填脂润滑槽13，在切断阀芯18上设置有凸环12，在切断阀芯18外配装有支承于凸环12下环面的切断弹簧16形成“切断执行机构”。所述的切断控制器包括安装于主阀14外侧面的控制箱31和配装于控制箱31的动力机构、控制机构、传动机构。所述的动力机构主要由安装于控制箱31一侧的切断膜盒39、膜盖56、传动轴58组成。在切断膜盒39内配装膜片组件55形成切断膜腔57，在膜盖56上连接安装有与切断膜腔57相通的超压失压信号管24，超压失压信号管24的进口端连接于主阀14的出气腔21，在膜片组件55上固定连接安装传动轴58。控制机构主要由安装于控制箱31另一侧的控制筒40和滑配于控制筒40内的套筒41、阻尼轴59、超压弹簧44、失压弹簧46组成，在阻尼轴59左端设置有与套筒41右端面相对应适配的滑移导向盘47，所述的超压弹簧44配装于控制筒40内并支承于套筒41，所述失压弹簧46配装于套筒41内并支承于阻尼轴59的滑移导向盘47，在控制筒40内用螺纹连接方式配装有支承超压弹簧44的超压调节螺座42，在套筒41内用螺纹连接方式配装有支承失压弹簧46的失压调节螺座45，可通过转动超压调节螺座42、失压调节螺座45来调节超压弹簧44、失压弹簧46的预紧压力，这种结构设计特别方便于管理人员预先设定“高压值”和“低压值”的操作。传动机构主要由配装于控制箱31内的横臂38、角臂37、摆臂49、切断控制轴30和挂装于角臂37与摆臂49之间的拉簧52组成，横臂38的两端分别连接于传动轴58、阻尼轴59，摆臂49的上端、角臂37的转角端由销53铰连接于控制箱31，角臂37的上圆头54配置于横臂38的下凹梯形槽61内，角臂37的左圆头48配置于摆臂49的右凹梯形槽60内，在摆臂49的底端由轴芯51配装有滚轮50，在切断控制轴30上设置有与摆臂49底端的滚轮50相适配的凸肋32，在切断控制轴30穿出箱盖33的右轴端设置有复位方头34，切断控制轴30的左轴段由轴承29支承穿装于主阀14的进气腔15内，在切断控制轴30的左轴端安装有偏心轮36，在偏心轮36上设置有与切断阀芯18的凸环12上环面相适配的凸压爪35。在主阀14上固定连接安装有与进气腔15、出气腔21相连通的平衡气管27，在平衡气管27上配装有复位平衡阀28。

它是这样进行安装和预先设定操作的：在关闭复位平衡阀28后，将主阀14固定连接安装于输气主管上，即可如空心箭头11所示，形成由阀前输入主管进入主阀14内的进气腔15、经阀套23的一组节流口22进行节流调压后再进入出气腔21最终由阀后输出主管向下游供气的“主输气通道”。这时，出气腔21内的输出压力信号将由超压失压信号管24导入切断膜腔57内并作用于膜片组件55。再根据《输配送燃气管理规程》规定的供气额定压力的技术要求，按如下方式设定超压切断的“高压值”和失压切断的“低压值”：打开控制筒40的密封端盖43，依次缓缓转动超压调节螺座42、失压调节螺座45分别调节超压弹簧44、失压弹簧46的预紧压力，即可进行预先设定“高压值”和“低压值”的操作。

它是这样进行调压稳压作业的：主阀14的出气腔21内的输出气压处于预先设定的“高压值”与“低压值”之间时，即表明输气主管是处于正常输气作业的运行状态。当输气主管受外界因素影响引起输出气压发生波动但波动范围在所设定的“高压值”与“低压值”之间时，即可由调压膜盒4、指挥器1组成的调压装置会对输出气压波动进行“削峰填谷式”的调压稳压作业，即是说，它将自动调节主阀14的一组节流口22的开度来增加或降低输出气压并将其稳定在额定压力范围内，即可维持正常的输气作业运行状态。

需要说明的是：在正常输气作业过程中，传动机构的横臂38会在导入切断膜腔57内的气体压力向左推动的传动轴58与超压弹簧44、失压弹簧46预紧压力向右推动阻尼轴59的共同作用下处于平衡位置状态；这时，摆臂49底端的滚轮50顶压于切断控制轴30的凸肋32上并在拉簧52的拉力作用下对切断控制轴30进行锁定；与此同时，安装于切断控制轴30左轴端的偏心轮36偏凸部位是位于下端位置，即是说偏心轮36的凸压爪35是顶压于切断阀芯18的凸环12上环面并向下推移切断阀芯18与阀座20底端面相分离呈开启状态，这时，切断弹簧16也呈压缩状态。

它是这样进行超压切断作业的：当主阀14的出气腔21内的输出气压超过预先设定的“高压值”时，超压失压信号管24会将“超压”信号导入切断膜腔57内并作用于膜片组件55，“超压”信号的作用力将克服超压弹簧44、失压弹簧46的预紧压力向左推移传动轴58并通过横臂38、阻尼轴59的滑移导向盘47推动套筒41一道向左位移，传动轴58在推动横臂38一道向左位移后就破坏了横臂38原有的平衡位置状态。横臂38在向左位移时即可由它的下凹梯形槽61右斜边推动角臂37的上圆头54沿逆时针方向旋转。角臂37在沿逆时针方向旋转时，它的左圆头48将推动摆臂49的右凹梯形槽60下斜边并使摆臂49能克服拉簧52的拉力而向左摆移。在摆臂49向左摆移后即可对切断控制轴30的凸肋32进行解锁脱扣，当切断控制轴30被脱扣后，“切断执行机构”的切断弹簧16会向上推动切断阀芯18快速上移封闭阀座20底端面。这时，切断阀芯18的顶端口缘63与配装于阀座20底端的密封圈62形成严密密封，即可关闭主阀14切断气源对输气设备进行安全保护。

它是这样进行失压切断作业的：当主阀14的出气腔21内的输出气压低于预先设定的“低压值”时，超压失压信号管24将“失压”信号导入切断膜腔57内，这时，失压弹簧46会向右推动阻尼轴59并带动横臂38、传动轴58一道向右位移，横臂38向右位移就破坏了原有的平衡位置状态。横臂38在向右位移时，即可由它的下凹梯形槽61左斜边推动角臂37的上圆头54沿顺时针方向旋转，角臂37在沿顺时针方向旋转时，角臂37的左圆头48将推动摆臂49的右凹梯形槽60上斜边并使摆臂49能克服拉簧52的拉力而向左摆移，摆臂49向左摆移后即可对切断控制轴30的凸肋32进行解锁脱扣，同理：切断弹簧16也会推动切断阀芯18快速上移严密封闭阀座20底端面，即可快速关闭主阀14切断气源对输气设备进行安全保护。

需要说明的是：无论在“超压切断”或者“失压切断”作业时，切断阀芯18在上移过程中，切断阀芯18的凸环12都将会推动偏心轮36旋转并带动切断控制轴30一同转动，切断控制轴30的凸肋32将沿顺时针方向转至上端位置。

它是这样进行复位操作的：当引起“超压”或“失压”的故障排除后，即可按如下方式进行人工复位操作恢复输气作业：开启复位平衡阀28由平衡气管27连通进气腔15、出气腔21形成等压状态，再沿虚线箭头64所示的方向转动复位方头34将切断控制轴30的凸肋32沿逆时针方向转至左端位置。这时，摆臂49底端的滚轮50将在拉簧52的拉力作用下重新顶压于切断控制轴30的凸肋32上并对切断控制轴30再次进行锁定。同时，切断控制轴30左轴端的偏心轮36也会一同旋转，偏心轮36的凸压爪35将旋转至顶压于切断阀芯18的凸环12上环面并向下推移切断阀芯18，使切断阀芯18与阀座20底端面相分离再次呈现开启状态，在关闭复位平衡阀28后，即可恢复正常输气作业的运行状态。