[发明专利]低压触发型压杆失稳井口关断阀

说明书

技术领域

本发明涉及天然气采输井场中用于保障场站设备或输气管安全的低压触发井口安全关断阀。

背景技术

在天然气采输井场地面安装有控制天然气输出的低压触发型井口安全关断阀。这是因为下游管道、阀门或设备的失效或断裂会引起管道内压力的降低，在这种情况下天然气会排出到大气中，既污染了大气，又存在引起火灾和爆炸的隐患，并造成经济损失。此安全关断阀的作用是当管路压力下降到一定值时关闭天然气通路，从而减少天然气的泄漏，减轻大气污染，减小火灾隐患和经济损失。

目前大多数井口安全关断阀由关断阀和液压控制系统两部分组成。通常情况下液压控制系统的各个功能部件是分别独立安装的，部件与部件之间采用管线进行连接。这样一来，就造成了各部件之间的连接管线长、连接接头多的局面，使得潜在泄漏点明显增多。另外，关断阀本身的运动部件也较多。这些因素都会造成整个关断阀系统的可靠性下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种低压触发型压杆失稳井口关断阀。此阀门的触发机构依据压杆失稳原理进行设计，当管道压力低于特定点时，在管道压力和弹簧力的共同作用下压杆发生失稳，从而触发阀门的关断，关断精度高，而且省去了传统阀门的液压控制系统。同时，阀门本身的结构也非常简单，只有两个运动部件，具有很高的可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种低压触发型压杆失稳井口关断阀，其主要部件包括活塞、阀体、阀瓣、阀座、挡块、阀杆、阀盖、弹簧、弹簧挡片、细长杆、杆笼、杆帽、复位螺栓等。阀门的工作原理描述如下：阀杆受到三个力的共同作用，分别是细长杆的支撑力、活塞的压力和弹簧的推力。其中细长杆的支撑力和活塞的压力的方向均为向下，弹簧的推力方向向上，这三个力的平衡和失衡是触发阀门打开和关闭的因素。当管道内压力高于特定点时，细长杆承受的轴向力低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定。细长杆的支撑力和活塞的压力这两个向下的力与弹簧向上的推力达到平衡，流体可以流过阀瓣与阀杆之间的空腔，阀门处于打开状态。当管道内的压力开始下降时，活塞的压力也会随之下降，而弹簧力是不变的，故细长杆的支撑力会随着压力的下降而增大。当管道内的压力降至低于特定点时，细长杆承受的载荷超过其压杆失稳临界载荷，压杆发生失稳，其有效长度会瞬间减小。此时阀杆会在弹簧的推力作用下向上移动，使阀瓣进入阀座，形成密封从而关闭阀门切断流体。

细长杆是低压触发型压杆失稳井口关断阀的触发部件，其本身能够感知管道压力是否低于特定点，并在管路压力低于特定点时发生失稳从而触发阀门的关闭。细长杆和弹簧在功能上代替了目前井口安全阀中使用的复杂的液压控制系统。

本发明的有益效果如下：

1.低压触发型压杆失稳井口关断阀采用细长杆作为触发部件，细长杆的失稳遵循欧拉公式，使得本发明具有较高的触发精度；

2.低压触发型压杆失稳井口关断阀结构简单，只有两个运动部件-阀杆和弹簧，运动可靠性和密封可靠性更高；

3.低压触发型压杆失稳井口关断阀关闭后的复位过程也就是细长杆的更换过程，整个过程操作时间短，且无需特殊工具，简单易行。

附图说明

附图1为本发明涉及的低压触发型压杆失稳井口关断阀的主要结构；

附图2为本发明涉及的低压触发型压杆失稳井口关断阀在压力高于特定点时工作的示意图；

附图3为本发明涉及的低压触发型压杆失稳井口关断阀在压力低于特定点而触发关断时的示意图；

附图4为本发明涉及的低压触发型压杆失稳井口关断阀复位过程的示意图。

具体实施方式

一种低压触发型压杆失稳井口关断阀，其主要部件包括活塞1、阀体2、阀瓣3、阀座4、挡块5、阀杆6、阀盖7、弹簧8、弹簧挡片9、细长杆10、杆笼11、杆帽12、复位螺栓13。如图1所示。其中细长杆10是低压触发型压杆失稳井口关断阀的触发部件，它和弹簧8的共同作用在功能上代替了传统井口关断阀的液压控制系统。

本发明的具体实施方式是：阀杆6的上端与细长杆10连接，同时阀杆6穿过弹簧8、挡块5和阀瓣3，并在下端与活塞1连接。活塞1的上表面承受阀体2腔内的介质压力，活塞1的下表面与外界环境连通。因为阀体2腔内的压力大于腔外的环境压力，活塞1受到的压力的合力向下，对阀杆6产生向下的拉力作用。弹簧8对阀杆6有向上的推力作用。细长杆10对阀杆6有向下的支撑力作用。