[發(fā)明專利]新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210186591.7
• 申請(qǐng)日: 2012-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN103470218A
• 公開（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(chǎng)中用于保障場(chǎng)站設(shè)備或輸氣管道安全和保護(hù)的新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)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)斷閥的作用是在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，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，傳統(tǒng)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新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥。此關(guān)斷閥借鑒了旋啟式止回閥的結(jié)構(gòu)，其關(guān)斷觸發(fā)機(jī)構(gòu)依據(jù)壓桿失穩(wěn)原理設(shè)計(jì)，關(guān)斷精度高，閥門流通面積能夠?qū)崿F(xiàn)全通徑，而且省去了傳統(tǒng)同類閥門的液壓控制系統(tǒng)。同時(shí)，閥門本身的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有三個(gè)運(yùn)動(dòng)部件，具有較高的可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥，其主要部件包括閥體、閥座、閥瓣、轉(zhuǎn)軸、閥蓋、閥桿、彈簧、活塞、氣缸、細(xì)長(zhǎng)桿、桿籠、桿帽等。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，彈簧的推力的方向向上，這三個(gè)力的平衡和失衡是觸發(fā)閥門打開和關(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)桿承受的支撐力低于其壓桿失穩(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，閥瓣上的擋片卡在閥桿的下端，閥門保持打開狀態(tài)。而且閥門在打開時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)全通徑，流阻小，易于實(shí)現(xiàn)管道和閥門的清理。當(dāng)管道內(nèi)的壓力開始下降時(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)桿承受的軸向載荷超過其壓桿失穩(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)，從而閥瓣的擋片從閥桿的下端脫離，閥瓣在重力的作用下繞其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，并在流體的推動(dòng)下關(guān)閉閥門。

細(xì)長(zhǎng)桿是新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)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.新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)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，本發(fā)明具有較高的觸發(fā)精度；

2.新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥借鑒了旋啟式止回閥的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)全通徑、流阻小且容易實(shí)現(xiàn)管道和閥門的清理；

3.新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有三個(gè)運(yùn)動(dòng)部件——閥桿、閥瓣和彈簧，運(yùn)動(dòng)可靠性和密封可靠性更高；

4.新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥觸發(fā)后的復(fù)位過程也就是細(xì)長(zhǎng)桿的更換過程，整個(gè)過程操作簡(jiǎn)單，時(shí)間短，而且無需特殊工具，簡(jiǎn)單易行。

附圖說明

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

附圖2為本發(fā)明涉及的新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)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)明涉及的新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)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)明涉及的新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥復(fù)位過程的示意圖。

具體實(shí)施方式

一種新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥，其主要部件包括閥體1、閥座2、閥瓣3、轉(zhuǎn)軸4、閥瓣擋片5、閥蓋6、閥桿7、彈簧8、活塞9、氣缸10、細(xì)長(zhǎng)桿11、桿籠12、桿帽13、復(fù)位螺栓14和復(fù)位支桿15。如圖1所示。其中細(xì)長(zhǎng)桿11和彈簧8是新型低壓觸發(fā)型壓桿失穩(wěn)關(guān)斷閥的觸發(fā)部件。

本發(fā)明的具體實(shí)施方式是：閥桿7的上端與細(xì)長(zhǎng)桿11連接，閥桿7穿過氣缸10、活塞9、彈簧8和閥蓋6進(jìn)入閥體1內(nèi)。閥桿7有中心孔，將閥體1和氣缸10連通，閥體1內(nèi)部介質(zhì)的壓力會(huì)通過閥桿7的中心孔進(jìn)入氣缸10的內(nèi)腔，進(jìn)而對(duì)活塞9形成一個(gè)向下的作用力。