[发明专利]新型低压触发型压杆失稳关断阀

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道安全和保护的新型低压触发型压杆失稳关断阀。

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在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，传统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新型低压触发型压杆失稳关断阀。此关断阀借鉴了旋启式止回阀的结构，其关断触发机构依据压杆失稳原理设计，关断精度高，阀门流通面积能够实现全通径，而且省去了传统同类阀门的液压控制系统。同时，阀门本身的结构简单，只有三个运动部件，具有较高的可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种新型低压触发型压杆失稳关断阀，其主要部件包括阀体、阀座、阀瓣、转轴、阀盖、阀杆、弹簧、活塞、气缸、细长杆、杆笼、杆帽等。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，弹簧的推力的方向向上，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，细长杆承受的支撑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，阀瓣上的挡片卡在阀杆的下端，阀门保持打开状态。而且阀门在打开时能够实现全通径，流阻小，易于实现管道和阀门的清理。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，细长杆承受的轴向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，从而阀瓣的挡片从阀杆的下端脱离，阀瓣在重力的作用下绕其转轴旋转，并在流体的推动下关闭阀门。

细长杆是新型低压触发型压杆失稳关断阀的触发部件，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.新型低压触发型压杆失稳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，本发明具有较高的触发精度；

2.新型低压触发型压杆失稳关断阀借鉴了旋启式止回阀的结构，可以实现全通径、流阻小且容易实现管道和阀门的清理；

3.新型低压触发型压杆失稳关断阀结构简单，只有三个运动部件——阀杆、阀瓣和弹簧，运动可靠性和密封可靠性更高；

4.新型低压触发型压杆失稳关断阀触发后的复位过程也就是细长杆的更换过程，整个过程操作简单，时间短，而且无需特殊工具，简单易行。

附图说明

附图1为本发明涉及的新型低压触发型压杆失稳关断阀的主要结构；

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

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

附图4为本发明涉及的新型低压触发型压杆失稳关断阀复位过程的示意图。

具体实施方式

一种新型低压触发型压杆失稳关断阀，其主要部件包括阀体1、阀座2、阀瓣3、转轴4、阀瓣挡片5、阀盖6、阀杆7、弹簧8、活塞9、气缸10、细长杆11、杆笼12、杆帽13、复位螺栓14和复位支杆15。如图1所示。其中细长杆11和弹簧8是新型低压触发型压杆失稳关断阀的触发部件。

本发明的具体实施方式是：阀杆7的上端与细长杆11连接，阀杆7穿过气缸10、活塞9、弹簧8和阀盖6进入阀体1内。阀杆7有中心孔，将阀体1和气缸10连通，阀体1内部介质的压力会通过阀杆7的中心孔进入气缸10的内腔，进而对活塞9形成一个向下的作用力。