[发明专利]气动控制紧急关断阀

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年4月27日提交的美国临时专利申请No. 61/328,542和2011年4月19日提交的美国专利申请No. 13/089,655的优先权，这两份申请的标题均为“Pneumatic Controlled Slam Shut Valve”，其内容通过引用整体并入本文中。

技术领域

本公开涉及气动控制阀。

背景技术

压力调节站用来控制气体分配系统中的压力。大多数现代化的干气分配系统需要多层保护以防止调节站下游的管线过压和可能地失效。国家、国际和地方法规、法令、法律和操作实践决定了对特定装置的要求。紧急关断(slam shut)阀用来在天然气系统中通过关断(shut)气体流而提供额外的一层保护。在世界上许多地区，关断阀是法令或法律所要求的。

每层保护都增加分配系统的安装和运行成本。虽然购买和安装增加的设备的成本是直观的，但越大的运行成本越复杂。每层压力保护必须被分配其操作的压力范围。该范围在管线的额定最大压力和其正常操作压力之间。压力范围的宽度是设备精度的函数。较低的管线操作压力的影响是在分配系统中的气体流量较低。

紧急关断阀可设计成与减压调节器一起使用以提供二次下游压力保护。这样的阀可设计成当系统中的感测或出口压力超出或降至低于设定点压力时关断气体流。历史上，紧急关断阀通常包括：压力感测元件，其直接操作使紧急关断阀保持打开的掣子(latch)；和弹簧促动闭合元件，其可以是抵靠阀座关闭的堵塞件或挡板(flapper)。典型的现有技术紧急关断阀包括在图1中。精度和可重复性能受到掣子机构的不同设计和类型的显著影响。现有技术的缺点包括归因于振动的阀在太低或太高的压力下关闭、阀泄漏、归因于磨损的启闭(trip)压力变化以及需要派遣维修人员的污染。拥有成本由于多个弹簧的库存而增加，并且需要多个隔膜来改变设定压力。

发明内容

如本公开中描述的阀可用来在系统中的感测或出口压力超出或降至低于设定点压力时关断流体(如气体)流。这些阀能提供过压和欠压关断能力两者。设定点是跨流动速率、入口压力和温度的宽范围内可调节和可重复的。

在一个方面，气动控制紧急关断阀系统包括：紧急关断阀，其具有入口和出口以及设置在入口与出口之间的内部闭合元件；机械连杆系统，其使掣手杆(pawl lever)的远端接触附连到阀闭合元件的挡板杆；促动器组件，其包括促动器隔膜和促动器销，所述促动器销接触机械连杆系统的近端，所述促动器组件还包括隔膜，该隔膜可操作以接收在第一侧上的气动压力信号并使连接到隔膜的促动器销移动；至少一个切断(trip)控制阀，其可操作以接收紧急关断阀下游的感测压力；至少一个切断控制阀，其可操作以输出来自排放端口的气动压力信号；导管系统，其连接到至少一个切断控制阀的排放端口且可操作以将气动压力信号发送到促动器组件的入口以便施加到促动器组件中的隔膜；排出阀，其连接到导管，所述排出阀具有可移动销，其中当内部闭合元件处于打开位置时，可移动销的远端接触挡板杆，其中在挡板杆与可移动销之间的接触将排出阀保持在打开位置，从而释放在切断控制阀与促动器组件之间的导管系统中的气动压力。实施例可包括下列特征中的一个或多个。

在一些实施例中，系统还包括设置在连接到挡板杆的挡板轴的远端上的复位突起。

在一些实施例中，机械连杆系统还包括：掣子闭合弹簧，当机械连杆被接触机械连杆系统的近端的促动器销的移动所促动时，掣子闭合弹簧将掣手杆从打开位置偏压到关闭位置。

在一些实施例中，系统构造成使得当内部闭合元件处于关闭位置时，排出阀处于关闭位置，从而保持在切断控制阀与促动器组件之间的导管系统中的气动压力。在一些情况下，排出阀包括弹性构件，其将排出阀朝关闭位置偏压。

在一些实施例中，可移动销和排出阀外壳限定提供环形孔的小的环形区域，微量流体泄漏能通过该环形孔流出排出阀。在一些情况下，排出阀的小的环形区域定尺寸成使得在控制器外壳与可移动销之间的流体流小于当切断控制阀打开时通过其中的流体的流量。