一种安全截断阀的制作方法

本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种安全截断阀。

背景技术：

石油、天然气行业高压管道和容器会因使用时间长、介质腐蚀和冲蚀会有破裂的风险。可能会对人员安全、环境污染造成严重威胁，随着国家对安全、环保重视程度的增加，目前，石油、天然气生产单位都出台了一些新的政策，对安全和环保进行保障。各阀门生产厂家均开始研究安全截断阀技术，现在市场上已出现了规格的安全阀，常规的有电动、气动、液动和管道压力自行驱动这几种方式控制方式，安全截断阀的主要目的是压力波动较大时，可自行截断管道介质的输送，从而达到保护下游管道、设备安全的目的。这些安全截断阀可满足70%的市场需求，但仍还有一些井站上由于条件缺乏，不能满足这些设备使用条件。为减小场站建设的成本，降低生产过程中的风险。

安全截断阀可减小因设备故障、操作不当造成的损失，防止事故扩大，是保护压力管道设备、人员安全的重要设备。最初国内的安全截断阀采用了电、气、液联合驱动。压力传感器采集压力信号，plc电路控制二位五通换向阀对阀门进行开关操作，阀门使用双作用执行机构带平衡杆结构。其优点是控制原理简单，其缺点由于此方案可靠性差，无故障关闭功能，当出现火灾时，如果首先任何控制元件或阀门执行器密封件烧坏后，整个系统都将失效，阀门就无法关闭，存在重大的安全隐患；采用电器设备控制对防爆技术要求高，电火花和电路产生的高温容易引发事故；需要使用不间断电源，停电时无法对阀门进行操作；在关闭时需要压力驱动，时间很长；系统复杂，成本也很高的缺点。

在90年代末，中国从美国引进了新的安全截断系统技术后，这一隐患才得以消除，该系统的主要零件倒装反作用闸阀、单作用执行器、安全阀控制盘（安全阀控制盘由先导阀、减压阀、压力表、过滤器、中继阀、液控阀、溢流阀、快排阀、油箱、泵、截止阀、易熔塞、二位三通球阀、指示球等元件）组成，驱动方式有气动、液动、气—液联动这三种方式。其原理是通过外接气源（或液压）提供动力，先导阀感应管道压力，中继阀控制快排阀向阀门执行器加压或泄压来实现控制阀门开关的目的。其可靠性较高，在出现火灾时，具有故障关闭功能，任何控制元件或执行器密封件损坏都可以自动关闭阀门。在安全上得到了有力的保障。并且可以同时控制地面、井下安全阀的启闭，在部分控制盘上还配有开关信号指示球，可以在控制箱上看到阀门的开关状态。是目前世界上使用最广泛的一种安全截断阀控制系统，在国内也得到大量应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对现有技术中存在的问题，提出一种集成度高、操作简单的安全截断阀，能够在发生故障时自动关闭，无须外接任何能源，为压力管道元件和现场人员提供安全保障。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种安全截断阀，其特征在于，包括：

与先导阀组配合，控制液压油流动方向的阀块；

与阀块配合，控制液压油流动方向的先导阀组；

装有液压油，并控制反作用闸阀打开或关闭压力管道的单作用执行器；

打开或关闭压力管道的反作用闸阀；

所述阀块、单作用执行器和先导阀组通过液压管道分别相连。

所述阀块包括手动泵、手拉阀和蓄能器；手动泵的输入端通过通道ⅰ与油箱接口相连，手动泵的输出端通过通道ⅱ与蓄能器相连；手拉阀设置于手动泵的输入端与油箱接口之间，手拉阀还设置于手动泵的输出端与蓄能器之间。

所述手拉阀为二位三通换向阀；手拉阀的一端设置有手拉阀拨片，手拉阀拨片通过扭力弹簧与手拉阀铰接；手拉阀的另一端端部的外壁上设置有弹簧ⅱ。

所述单作用执行器包括油箱、活塞和阀杆，油箱内装有液压油；活塞设置于油箱的顶部，活塞的底部与油箱的底部之间设置有弹簧ⅰ；阀杆穿过油箱，一端与活塞相连，另一端与反作用闸阀相连。

所述反作用闸阀包括闸板，闸板的上部设置有通孔，通孔的直径大于或等于压力管道的直径；闸板的顶部与单作用执行器相连。

所述先导阀组包括一个高压先导阀和一个低压先导阀，高压先导阀和低压先导阀均为二位二通柱塞阀，高压先导阀和低压先导阀均与压力管道相连。

所述低压先导阀包括弹簧ⅲ、先导阀阀杆、高压入口、低压入口、出口和先导阀感应端，弹簧ⅲ和先导阀阀杆设置于低压先导阀阀体内，先导阀阀杆一端与弹簧ⅲ相连，另一端为先导阀感应端。

所述高压先导阀包括弹簧ⅲ、先导阀阀杆、高压入口、低压入口、出口和先导阀感应端，弹簧ⅲ和先导阀阀杆设置于高压先导阀阀体内，先导阀阀杆一端与弹簧ⅲ相连，另一端为先导阀感应端。

所述单作用执行器的顶部设置有易溶塞，易溶塞通过液压管道与阀块相连。

所述手动泵的输出端与单作用执行器之间还设置有压力表。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明将所有控制元件和驱动元件全部安装在阀门上，结构简单，无配套设备要求，成本低；自身油路短，系统响应时间和回油时间大幅减小，从系统响应到阀门关闭需要约10秒。在阀块上采用插装式控制元件，集成度高，提高了可靠性，减小了阀门的体积、重量和成本，降低了对工作环境的要求，操作维护方便，安装方便；通过手动开启，发生故障时自动关闭，无须外接任何能源，为压力管道元件和现场人员提供安全保障。

2、本发明利用单作用执行器内部安装弹簧的剩余空间设计了油箱，使其无需额外挂一个油箱在外面，使阀门更简洁、进一步降低成本。

3、一般情况下，在排除下游的故障后，阀门在关闭状态下，需要开启阀门时，阀下游的压力低于先导阀的设定值，需要切断先导阀压力，用旁通阀直接向单作用执行器施加压力使阀门开启，在管道压力恢复正常后由人工关闭旁通阀才能实现故障关闭。本发明中的手拉阀采用二段开启，可在管道压力恢复正常时自动复位到关闭状态，防止了操作人员忘记关闭旁通阀导致安全截断系统失效。

4、本发明中阀门的驱动介质可循环利用，不会造成环境污染。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明阀块结构示意图；

图3是本发明低压先导阀结构示意图。

图中标记：1、阀块；2、发作用闸阀；3、压力管道；4、闸板；5、先导阀组；6、单作用执行器；7、弹簧ⅰ；8、油箱；9、活塞；10、通孔；11、易溶塞；12、压力表；13、阀杆；14、液压油；101、手动泵；102、单向阀；103、手动泵输出端；104、手拉阀感应端；105、弹簧ⅱ；106、蓄能器；107、溢流阀；108、油箱接口；109、手拉阀拨片；110、扭力弹簧；111、手拉阀；112、通道ⅰ；113通道ⅱ；501、弹簧ⅲ；502、高压入口；503、低压入口；504、先导阀感应端；505、先导阀阀杆；506、出口。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做详细的说明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1、附图2和附图3，本实施例公开了一种安全截断阀，本实施例包括：

一种安全截断阀，其特征在于，包括：

与先导阀组5配合，控制液压油14流动方向的阀块1；

与阀块1配合，控制液压油14流动方向的先导阀组5；

装有液压油14，并控制反作用闸阀2打开或关闭压力管道3的单作用执行器6；

打开或关闭压力管道3的反作用闸阀2；

所述阀块1、单作用执行器6和先导阀组5通过液压管道分别相连。

所述阀块1包括手动泵101、手拉阀111和蓄能器106；手动泵101的输入端通过通道ⅰ112与油箱接口108相连，手动泵101的输出端通过通道ⅱ113与蓄能器106相连；手拉阀111设置于手动泵101的输入端与油箱接口108之间，手拉阀111还设置于手动泵101的输出端与蓄能器106之间。

所述手拉阀111为二位三通换向阀；手拉阀111的一端设置有手拉阀拨片109，手拉阀拨片109通过扭力弹簧110与手拉阀111铰接；手拉阀111的另一端端部的外壁上设置有弹簧ⅱ105。

所述单作用执行器6包括油箱8、活塞9和阀杆13，油箱8内装有液压油14；活塞9设置于油箱8的顶部，活塞9的底部与油箱8的底部之间设置有弹簧ⅰ7；阀杆13穿过油箱8，一端与活塞9相连，另一端与反作用闸阀2相连。

所述反作用闸阀2包括闸板4，闸板4的上部设置有通孔10，通孔10的直径与压力管道3的直径相等；闸板4的顶部与单作用执行器6相连。闸板4的顶部与阀杆13的底部相连。

所述先导阀组5包括一个高压先导阀和一个低压先导阀，高压先导阀和低压先导阀均为二位三通柱塞阀，高压先导阀和低压先导阀均与压力管道3相连。

所述低压先导阀包括弹簧ⅲ501、先导阀阀杆505、高压入口502、低压入口503、出口506和先导阀感应端504，弹簧ⅲ501和先导阀阀杆505设置于低压先导阀阀体内，先导阀阀杆505一端与弹簧ⅲ501相连，另一端为先导阀感应端504，先导阀感应端504与压力管道3相连。

所述高压先导阀包括弹簧ⅲ501、先导阀阀杆505、高压入口502、低压入口503、出口506和先导阀感应端504，弹簧ⅲ501和先导阀阀杆505设置于高压先导阀阀体内，先导阀阀杆505一端与弹簧ⅲ501相连，另一端为先导阀感应端504，先导阀感应端504与压力管道3相连。

所述单作用执行器6的顶部设置有易溶塞11，易溶塞11通过液压管道与阀块1相连。

所述手动泵101的输出端与单作用执行器6之间还设置有压力表12。

所述手拉阀111设置有弹簧ⅱ105一端的端部设置有手拉阀感应端104。

所述手动泵101的输出端设置有单向阀102。

所述手拉阀111为二位三通换向阀，当手拉阀111位于初始位置时，通道ⅰ112与通道ⅱ113接通；当手拉阀拨片109顺时针旋转90度后，手拉阀的阀杆111向左移动，通道ⅰ112与通道ⅱ113断开；当感应端104在有压力时，手拉阀111在阀感应端104的压力推动下继续向左移动，手拉阀拨片109在扭力弹簧110的弹力作用下复位，通道ⅰ112与通道ⅱ113保持断开，当感应端104的压力被泄放后，手拉阀的阀杆111向右移动，通道ⅰ112与通道ⅱ113接通，泄放掉执行器的压力关闭阀门。

所述高压先导阀为二位三通柱塞阀，当先导阀感应端的压力高时，高压入口与出口连通；当先导阀感应端的压力低时，低压入口与出口连通。

所述低压先导阀为二位三通柱塞阀，当先导阀感应端504的压力高时，低压入口503与出口506连通；当先导阀感应端504的压力低时，高压入口502与出口506连通。

所述单作用执行器6的油箱8通过液压管道分别与油箱接口109、高压先导阀的低压入口和低压先导阀的高压入口502相连；所述手拉阀感应端104与低压先导阀的出口506相连；所述手动泵输出端103分别与易溶塞11和高压先导阀的高压入口相连；所述高压先导阀的出口与低压先导阀的低压入口503相连。

当需要打开阀门时，将手拉阀拨片109沿顺时针旋转90度，手拉阀111向左移动，此时通道ⅰ112与通道ⅱ113断开。此时压力管道3的压力高，故高压先导阀的高压入口与出口相连，低压先导阀的低压入口503与出口506相连。用手往复按压手动泵101，将油箱8内的液压油14通过油箱接口108吸入通道ⅰ112，再经手动泵101的单向阀102流出，一部分通过通道ⅱ113流入蓄能器106中，另一部分通过手动泵输出端103流入活塞9的上方。随着手动泵101不断将液压油14输送入活塞9的上方，液压油14推动活塞9向下运动，活塞9带动阀杆13向下运动，阀杆13带动闸板4向下运动，当闸板4上的通孔10与压力管道13重合时，阀门完全打开，停止按压手动泵101。

当压力管道3的压力在正常范围时，低压先导阀的低压入口503与出口506接通，高压先导阀的高压入口与出口接通，液压油依次通过高压、低压先导阀流向手拉阀感应端104，手拉阀111在阀感应端104的压力推动下继续向左移动，手拉阀拨片109在扭力弹簧110的弹力作用下复位，通道ⅰ112与通道ⅱ113保持断开，保持执行器的压力，使阀门处于开启状态。

当压力管道3的压力下降超过低压导阀的设定值时，低压先导阀的高压入口502与出口506连通，高压先导阀保持不变，将手接阀感应端104的压力泄放至油箱，此时手拉阀的阀杆111向右移动，通道ⅰ112与通道ⅱ113接通，将执行器的压力泄掉，阀门关闭。

当压力管道3的压力上升超过高压导阀的设定值时，高压先导阀的低压入口与出口连通，低压先导阀保持不变，将手接阀感应端104的压力泄放至油箱，此时手拉阀的阀杆111向右移动，通道ⅰ112与通道ⅱ113接通，将执行器的压力泄掉，阀门关闭。

实施例2

作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1、附图2和附图3，本实施例公开了一种安全截断阀，本实施例包括：

一种安全截断阀，其特征在于，包括：

与先导阀组5配合，控制液压油14流动方向的阀块1；

与阀块1配合，控制液压油14流动方向的先导阀组5；

装有液压油14，并控制反作用闸阀2打开或关闭压力管道3的单作用执行器6；

打开或关闭压力管道3的反作用闸阀2；

所述阀块1、单作用执行器6和先导阀组5通过液压管道分别相连。

所述阀块1包括手动泵101、手拉阀111和蓄能器106；手动泵101的输入端通过通道ⅰ112与油箱接口108相连，手动泵101的输出端通过通道ⅱ113与蓄能器106相连；手拉阀111设置于手动泵101的输入端与油箱接口108之间，手拉阀111还设置于手动泵101的输出端与蓄能器106之间。

所述手拉阀111为二位三通换向阀；手拉阀111的一端设置有手拉阀拨片109，手拉阀拨片109通过扭力弹簧110与手拉阀111铰接；手拉阀111的另一端端部的外壁上设置有弹簧ⅱ105。

所述单作用执行器6包括油箱8、活塞9和阀杆13，油箱8内装有液压油14；活塞9设置于油箱8的顶部，活塞9的底部与油箱8的底部之间设置有弹簧ⅰ7；阀杆13穿过油箱8，一端与活塞9相连，另一端与反作用闸阀2相连。

所述反作用闸阀2包括闸板4，闸板4的上部设置有通孔10，通孔10的直径大于压力管道3的直径；闸板4的顶部与单作用执行器6相连。

所述先导阀组5包括一个高压先导阀和一个低压先导阀，高压先导阀和低压先导阀均为二位三通柱塞阀，高压先导阀和低压先导阀均与压力管道3相连。

所述低压先导阀包括弹簧ⅲ501、先导阀阀杆505、高压入口502、低压入口503、出口506和先导阀感应端504，弹簧ⅲ501和先导阀阀杆505设置于低压先导阀阀体内，先导阀阀杆505一端与弹簧ⅲ501相连，另一端为先导阀感应端504，先导阀感应端504与压力管道3相连。

所述高压先导阀包括弹簧ⅲ501、先导阀阀杆505、高压入口502、低压入口503、出口506和先导阀感应端504，弹簧ⅲ501和先导阀阀杆505设置于高压先导阀阀体内，先导阀阀杆505一端与弹簧ⅲ501相连，另一端为先导阀感应端504，先导阀感应端504与压力管道3相连。

所述单作用执行器6的顶部设置有易溶塞11，易溶塞11通过液压管道与阀块1相连。

所述手动泵101的输出端与单作用执行器6之间还设置有压力表12。

实施例3

作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1、附图2和附图3，本实施例公开了一种安全截断阀，本实施例包括：

一种安全截断阀，其特征在于，包括：

与先导阀组5配合，控制液压油14流动方向的阀块1；

与阀块1配合，控制液压油14流动方向的先导阀组5；

装有液压油14，并控制反作用闸阀2打开或关闭压力管道3的单作用执行器6；

打开或关闭压力管道3的反作用闸阀2；

所述阀块1、单作用执行器6和先导阀组5通过液压管道分别相连。

所述阀块1包括手动泵101、手拉阀111和蓄能器106；手动泵101的输入端通过通道ⅰ112与油箱接口108相连，手动泵101的输出端通过通道ⅱ113与蓄能器106相连；手拉阀111设置于手动泵101的输入端与油箱接口108之间，手拉阀111还设置于手动泵101的输出端与蓄能器106之间。

所述手拉阀111为二位三通换向阀；手拉阀111的一端设置有手拉阀拨片109，手拉阀拨片109通过扭力弹簧110与手拉阀111铰接；手拉阀111的另一端端部的外壁上设置有弹簧ⅱ105。

所述单作用执行器6包括油箱8、活塞9和阀杆13，油箱8内装有液压油14；活塞9设置于油箱8的顶部，活塞9的底部与油箱8的底部之间设置有弹簧ⅰ7；阀杆13穿过油箱8，一端与活塞9相连，另一端与反作用闸阀2相连。

所述反作用闸阀2包括闸板4，闸板4的上部设置有通孔10，通孔10的直径大于压力管道3的直径；闸板4的顶部与单作用执行器6相连。

所述先导阀组5包括一个高压先导阀和一个低压先导阀，高压先导阀和低压先导阀均为二位三通柱塞阀，高压先导阀和低压先导阀均与压力管道3相连。

所述低压先导阀包括弹簧ⅲ501、先导阀阀杆505、高压入口502、低压入口503、出口506和先导阀感应端504，弹簧ⅲ501和先导阀阀杆505设置于低压先导阀阀体内，先导阀阀杆505一端与弹簧ⅲ501相连，另一端为先导阀感应端504，先导阀感应端504与压力管道3相连。

所述高压先导阀包括弹簧ⅲ501、先导阀阀杆505、高压入口502、低压入口503、出口506和先导阀感应端504，弹簧ⅲ501和先导阀阀杆505设置于高压先导阀阀体内，先导阀阀杆505一端与弹簧ⅲ501相连，另一端为先导阀感应端504，先导阀感应端504与压力管道3相连。

所述单作用执行器6的顶部设置有易溶塞11，易溶塞11通过液压管道与阀块1相连。

所述手动泵101的输出端与单作用执行器6之间还设置有压力表12。

所述先导阀组5设置于阀块1上方，与阀块1固定连接。

实施例4

作为本发明的一种较佳实施例，参照说明书附图1、附图2和附图3，本实施例公开了一种安全截断阀，本实施例包括：

一种安全截断阀，其特征在于，包括：

与先导阀组5配合，控制液压油14流动方向的阀块1；

与阀块1配合，控制液压油14流动方向的先导阀组5；

装有液压油14，并控制反作用闸阀2打开或关闭压力管道3的单作用执行器6；

打开或关闭压力管道3的反作用闸阀2；

所述阀块1、单作用执行器6和先导阀组5通过液压管道分别相连。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。