[实用新型]压杆失稳触发型井口安全阀

说明书

技术领域

本实用新型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安全关断阀，当井下节流器失效，输出的天然气超压时，安全关断阀可以在特定压力点自动将天然气管道关闭，从而避免过高的压力对下游的管道或设备造成损害，起到保护下游管道和设备的作用。

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。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的井口安全阀。此安全阀设计依据压杆失稳原理，由压杆失稳触发阀门的关断，不但精度高，而且省去了整个阀门的液压控制系统。同时，阀门本身的结构也非常简单，只有一个运动部件，在很大程度上提高了井口安全阀的精度和可靠性。

本实用新型的技术方案如下：

一种压杆失稳触发型井口安全阀，其主要部件包括阀体、阀瓣、阀座、阀杆、细长杆、杆笼、杆帽等，其中细长杆是压杆失稳触发型井口安全阀的触发部件。

阀门的工作原理如下：阀杆受到阀体内外压差的作用，会产生一个轴向力，此轴向力将加载在细长杆上。在正常工况下，管道内压力低于特定点，加载在细长杆上的轴向力小于细长杆的临界载荷，压杆保持稳定，流体可以流过阀门形成的通道，阀门保持开启状态。在非正常工况下，管道内的压力升高至特定点之上，加载在细长杆上的轴向力将高于细长杆的临界载荷，压杆发生失稳，细长杆的有效长度将在瞬间减小，阀杆受到的内外压差而产生的轴向力将使阀杆产生轴向移动，带动阀瓣进入阀座而形成密封，截断流体，从而关闭阀门。

细长杆是压杆失稳触发型井口安全阀的触发部件，其本身能够感知管道压力是否超过特定点，当管道压力超过特定点时发生失稳从而触发阀门的关闭。细长杆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。

本实用新型的有益效果如下：压杆失稳触发型井口安全阀采用细长杆作为触发部件，细长杆的失稳遵循欧拉公式，有较高的触发精度，此触发部件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；压杆失稳触发型井口安全阀结构简单，只有一个运动部件-阀杆，而且阀杆只会沿其轴线方向做直线运动，其运动可靠性和密封可靠性更高；压杆失稳触发型井口安全阀触发后的复位过程也就是细长杆的更换过程，整个过程操作时间短，且无需特殊工具，简单易行。

附图说明

附图1为本实用新型涉及的压杆失稳触发型井口安全阀的主要结构；

附图2为本实用新型涉及的压杆失稳触发型井口安全阀在压力低于特定点时工作的示意图；

附图3为本实用新型涉及的压杆失稳触发型井口安全阀在压力高于特定点而触发关断时的示意图。

具体实施方式

一种压杆失稳触发型井口安全阀，其主要部件包括阀体1、阀瓣2、阀座3、阀杆4、挡块5、阀盖6、细长杆7、杆笼8和杆帽9，如图1所示。其中，细长杆7是压杆失稳触发型井口安全阀的触发部件。

本实用新型的具体实施方式是：阀杆4的上端与细长杆7连接，阀杆4在阀体腔内穿过阀座，阀杆4的下端与阀瓣2连接。当阀门处于开启状态时，阀杆4和阀座3之间形成的空腔是介质流通的通道。阀体1内外的压差会对阀杆4产生一个向上的轴向力，此轴向力加载在细长杆7上，并通过细长杆7传递到杆帽9上。

在正常工况下，阀体1内的压力低于特定点，阀杆4加载在细长杆7上的轴向载荷小于细长杆7的失稳临界载荷，细长杆7保持压杆稳定，细长杆7的支撑力将与阀杆4受到的轴向力相互平衡。此时，介质将通过阀体1内阀杆4和阀座3之间的空腔流向下游管道，阀门保持开启状态，如图2所示。

在非正常工况下，当管道内的压力升高到阀门的临界压力时，阀杆4加载在细长杆7上的载荷将超过细长杆7的失稳临界载荷，细长杆7将发生失稳，有效长度在瞬间变短。阀杆4在阀体内外压差的作用下向上运动，带动活塞阀瓣2进入阀座3，形成密封，切断上游介质继续流向下游管道，起到安全关断的作用。如图3所示。