[發(fā)明專利]壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥

有效

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• 申請日: 2012-06-08
• 公開（公告）號: CN103470215A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉海亮;王磊;王福凱
• 申請（專利權(quán)）人: 劉海亮;王磊;王福凱
• 主分類號: E21B34/02
• 分類號: E21B34/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣采輸井場中用于保障場站設(shè)備或輸氣管道安全和保護(hù)的井口安全關(guān)斷閥。

背景技術(shù)

在天然氣采輸井場地面安裝有控制天然氣輸出的安全關(guān)斷閥，當(dāng)井下節(jié)流器失效，輸出的天然氣超壓時，安全關(guān)斷閥可以在特定壓力點自動將天然氣管道關(guān)閉，從而避免過高的壓力對下游的管道或設(shè)備造成損害，起到保護(hù)下游管道和設(shè)備的作用。

目前大多數(shù)井口安全關(guān)斷閥由關(guān)斷閥和液壓控制系統(tǒng)兩部分組成。通常情況下液壓控制系統(tǒng)的各個功能部件是分別獨立安裝的，部件與部件之間采用管線進(jìn)行連接。這樣一來，就造成了各部件之間的連接管線長、連接接頭多的局面，使得潛在泄漏點明顯增多。另外，關(guān)斷閥本身的運動部件也較多。這些因素都會造成整個關(guān)斷閥系統(tǒng)的可靠性下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種新型的井口安全閥。此安全閥設(shè)計依據(jù)壓桿失穩(wěn)原理，由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)閥門的關(guān)斷，不但精度高，而且省去了整個閥門的液壓控制系統(tǒng)。同時，閥門本身的結(jié)構(gòu)也非常簡單，只有一個運動部件，在很大程度上提高了井口安全閥的精度和可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥，其主要部件包括閥體、閥瓣、閥座、閥桿、細(xì)長桿、桿籠、桿帽等，其中細(xì)長桿是壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥的觸發(fā)部件。

閥門的工作原理如下：閥桿受到閥體內(nèi)外壓差的作用，會產(chǎn)生一個軸向力，此軸向力將加載在細(xì)長桿上。在正常工況下，管道內(nèi)壓力低于特定點，加載在細(xì)長桿上的軸向力小于細(xì)長桿的臨界載荷，壓桿保持穩(wěn)定，流體可以流過閥門形成的通道，閥門保持開啟狀態(tài)。在非正常工況下，管道內(nèi)的壓力升高至特定點之上，加載在細(xì)長桿上的軸向力將高于細(xì)長桿的臨界載荷，壓桿發(fā)生失穩(wěn)，細(xì)長桿的有效長度將在瞬間減小，閥桿受到的內(nèi)外壓差而產(chǎn)生的軸向力將使閥桿產(chǎn)生軸向移動，帶動閥瓣進(jìn)入閥座而形成密封，截斷流體，從而關(guān)閉閥門。

細(xì)長桿是壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥的觸發(fā)部件，其本身能夠感知管道壓力是否超過特定點，當(dāng)管道壓力超過特定點時發(fā)生失穩(wěn)從而觸發(fā)閥門的關(guān)閉。細(xì)長桿在功能上代替了目前井口安全閥中使用的復(fù)雜的液壓控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的有益效果如下：壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥采用細(xì)長桿作為觸發(fā)部件，細(xì)長桿的失穩(wěn)遵循歐拉公式，有較高的觸發(fā)精度，此觸發(fā)部件在功能上代替了目前井口安全閥中使用的復(fù)雜的液壓控制系統(tǒng)；壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥結(jié)構(gòu)簡單，只有一個運動部件-閥桿，而且閥桿只會沿其軸線方向做直線運動，其運動可靠性和密封可靠性更高；壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥觸發(fā)后的復(fù)位過程也就是細(xì)長桿的更換過程，整個過程操作時間短，且無需特殊工具，簡單易行。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明涉及的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥的主要結(jié)構(gòu)；

附圖2為本發(fā)明涉及的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥在壓力低于特定點時工作的示意圖；

附圖3為本發(fā)明涉及的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥在壓力高于特定點而觸發(fā)關(guān)斷時的示意圖。

具體實施方式

一種壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥，其主要部件包括閥體1、閥瓣2、閥座3、閥桿4、擋塊5、閥蓋6、細(xì)長桿7、桿籠8和桿帽9，如圖1所示。其中，細(xì)長桿7是壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥的觸發(fā)部件。

本發(fā)明的具體實施方式是：閥桿4的上端與細(xì)長桿7連接，閥桿4在閥體腔內(nèi)穿過閥座，閥桿4的下端與閥瓣2連接。當(dāng)閥門處于開啟狀態(tài)時，閥桿4和閥座3之間形成的空腔是介質(zhì)流通的通道。閥體1內(nèi)外的壓差會對閥桿4產(chǎn)生一個向上的軸向力，此軸向力加載在細(xì)長桿7上，并通過細(xì)長桿7傳遞到桿帽9上。

在正常工況下，閥體1內(nèi)的壓力低于特定點，閥桿4加載在細(xì)長桿7上的軸向載荷小于細(xì)長桿7的失穩(wěn)臨界載荷，細(xì)長桿7保持壓桿穩(wěn)定，細(xì)長桿7的支撐力將與閥桿4受到的軸向力相互平衡。此時，介質(zhì)將通過閥體1內(nèi)閥桿4和閥座3之間的空腔流向下游管道，閥門保持開啟狀態(tài)，如圖2所示。

在非正常工況下，當(dāng)管道內(nèi)的壓力升高到閥門的臨界壓力時，閥桿4加載在細(xì)長桿7上的載荷將超過細(xì)長桿7的失穩(wěn)臨界載荷，細(xì)長桿7將發(fā)生失穩(wěn)，有效長度在瞬間變短。閥桿4在閥體內(nèi)外壓差的作用下向上運動，帶動活塞閥瓣2進(jìn)入閥座3，形成密封，切斷上游介質(zhì)繼續(xù)流向下游管道，起到安全關(guān)斷的作用。如圖3所示。

壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥可按如下步驟進(jìn)行復(fù)位：(1)關(guān)閉上游管道的閥門，卸除閥門內(nèi)部的壓力；(2)擰下桿帽9，取下已經(jīng)失穩(wěn)的細(xì)長桿7；(3)將閥桿4推回至細(xì)長桿失穩(wěn)前的位置；(4)更換新的細(xì)長桿7，擰緊桿帽；(5)檢查無誤后，打開上游管道閥門，此時壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型井口安全閥就復(fù)位到開啟狀態(tài)了。