[發(fā)明專利]低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2012-06-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103470217A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海亮;王磊;王福凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 劉海亮;王磊;王福凱
• 主分類號(hào): E21B34/02
• 分類號(hào): E21B34/02
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣采輸井場(chǎng)中用于保障場(chǎng)站設(shè)備或輸氣管安全的低壓觸發(fā)井口安全關(guān)斷閥。

背景技術(shù)

在天然氣采輸井場(chǎng)地面安裝有控制天然氣輸出的低壓觸發(fā)型井口安全關(guān)斷閥。這是因?yàn)橄掠喂艿馈㈤y門或設(shè)備的失效或斷裂會(huì)引起管道內(nèi)壓力的降低，在這種情況下天然氣會(huì)排出到大氣中，既污染了大氣，又存在引起火災(zāi)和爆炸的隱患，并造成經(jīng)濟(jì)損失。此安全關(guān)斷閥的作用是當(dāng)管路壓力下降到一定值時(shí)關(guān)閉天然氣通路，從而減少天然氣的泄漏，減輕大氣污染，減小火災(zāi)隱患和經(jīng)濟(jì)損失。

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(gè)功能部件是分別獨(dú)立安裝的，部件與部件之間采用管線進(jìn)行連接。這樣一來(lái)，就造成了各部件之間的連接管線長(zhǎng)、連接接頭多的局面，使得潛在泄漏點(diǎn)明顯增多。另外，關(guān)斷閥本身的運(yùn)動(dòng)部件也較多。這些因素都會(huì)造成整個(gè)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低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥。此閥門的觸發(fā)機(jī)構(gòu)依據(jù)壓桿失穩(wěn)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，當(dāng)管道壓力低于特定點(diǎn)時(shí)，在管道壓力和彈簧力的共同作用下壓桿發(fā)生失穩(wěn)，從而觸發(fā)閥門的關(guān)斷，關(guān)斷精度高，而且省去了傳統(tǒng)閥門的液壓控制系統(tǒng)。同時(shí)，閥門本身的結(jié)構(gòu)也非常簡(jiǎn)單，只有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，具有很高的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥，其主要部件包括活塞、閥體、閥瓣、閥座、擋塊、閥桿、閥蓋、彈簧、彈簧擋片、細(xì)長(zhǎng)桿、桿籠、桿帽、復(fù)位螺栓等。閥門的工作原理描述如下：閥桿受到三個(gè)力的共同作用，分別是細(xì)長(zhǎng)桿的支撐力、活塞的壓力和彈簧的推力。其中細(xì)長(zhǎng)桿的支撐力和活塞的壓力的方向均為向下，彈簧的推力方向向上，這三個(gè)力的平衡和失衡是觸發(fā)閥門打開(kāi)和關(guān)閉的因素。當(dāng)管道內(nèi)壓力高于特定點(diǎn)時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿承受的軸向力低于其壓桿失穩(wěn)臨界載荷，壓桿保持穩(wěn)定。細(xì)長(zhǎng)桿的支撐力和活塞的壓力這兩個(gè)向下的力與彈簧向上的推力達(dá)到平衡，流體可以流過(guò)閥瓣與閥桿之間的空腔，閥門處于打開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)管道內(nèi)的壓力開(kāi)始下降時(shí)，活塞的壓力也會(huì)隨之下降，而彈簧力是不變的，故細(xì)長(zhǎng)桿的支撐力會(huì)隨著壓力的下降而增大。當(dāng)管道內(nèi)的壓力降至低于特定點(diǎn)時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿承受的載荷超過(guò)其壓桿失穩(wěn)臨界載荷，壓桿發(fā)生失穩(wěn)，其有效長(zhǎng)度會(huì)瞬間減小。此時(shí)閥桿會(huì)在彈簧的推力作用下向上移動(dòng)，使閥瓣進(jìn)入閥座，形成密封從而關(guān)閉閥門切斷流體。

細(xì)長(zhǎng)桿是低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥的觸發(fā)部件，其本身能夠感知管道壓力是否低于特定點(diǎn)，并在管路壓力低于特定點(diǎn)時(shí)發(fā)生失穩(wěn)從而觸發(fā)閥門的關(guān)閉。細(xì)長(zhǎng)桿和彈簧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：

1.低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥采用細(xì)長(zhǎng)桿作為觸發(fā)部件，細(xì)長(zhǎng)桿的失穩(wěn)遵循歐拉公式，使得本發(fā)明具有較高的觸發(fā)精度；

2.低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件-閥桿和彈簧，運(yùn)動(dòng)可靠性和密封可靠性更高；

3.低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥關(guān)閉后的復(fù)位過(guò)程也就是細(xì)長(zhǎng)桿的更換過(guò)程，整個(gè)過(guò)程操作時(shí)間短，且無(wú)需特殊工具，簡(jiǎn)單易行。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明涉及的低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥的主要結(jié)構(gòu)；

附圖2為本發(fā)明涉及的低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥在壓力高于特定點(diǎn)時(shí)工作的示意圖；

附圖3為本發(fā)明涉及的低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥在壓力低于特定點(diǎn)而觸發(fā)關(guān)斷時(shí)的示意圖；

附圖4為本發(fā)明涉及的低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥復(fù)位過(guò)程的示意圖。

具體實(shí)施方式

一種低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥，其主要部件包括活塞1、閥體2、閥瓣3、閥座4、擋塊5、閥桿6、閥蓋7、彈簧8、彈簧擋片9、細(xì)長(zhǎng)桿10、桿籠11、桿帽12、復(fù)位螺栓13。如圖1所示。其中細(xì)長(zhǎng)桿10是低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)井口關(guān)斷閥的觸發(fā)部件，它和彈簧8的共同作用在功能上代替了傳統(tǒng)井口關(guān)斷閥的液壓控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的具體實(shí)施方式是：閥桿6的上端與細(xì)長(zhǎng)桿10連接，同時(shí)閥桿6穿過(guò)彈簧8、擋塊5和閥瓣3，并在下端與活塞1連接。活塞1的上表面承受閥體2腔內(nèi)的介質(zhì)壓力，活塞1的下表面與外界環(huán)境連通。因?yàn)殚y體2腔內(nèi)的壓力大于腔外的環(huán)境壓力，活塞1受到的壓力的合力向下，對(duì)閥桿6產(chǎn)生向下的拉力作用。彈簧8對(duì)閥桿6有向上的推力作用。細(xì)長(zhǎng)桿10對(duì)閥桿6有向下的支撐力作用。