[实用新型]超压工况下由压杆失稳触发动作的自动阀门

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种自动阀门，更具体的涉及一种能够在压力超过设定值时能够自动开启或关闭的阀门。

背景技术

为了保护压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备，经常需要设置在超压工况下能够自动开启或关闭的阀门。在以往的实践中，通常使用压力变送器检测压力管道或者压力容器中的压力，压力变送器输出信号至控制系统，当压力超过设定值时，控制系统会发出指令改变安装于气动执行器供气管路的电磁阀的供电状态，进而改变电磁阀气流通道的状态，从而使气动执行器动作，达到开启或关闭阀门的目的。

其中使用的电磁阀是一种电磁控制的两位多通道换向阀门，通常由电磁部件和两位多通道阀门本体组成。电磁部件由电磁线圈和磁芯等部件组成，阀门本体由阀芯、阀体和弹簧等部件组成。两位是指阀芯相对于阀体有两个工作位置。当电磁线圈通电或断电时，电磁力和弹簧力的共同作用将使阀芯从一个工作位置动作至另外一个工作位置，进而改变电磁阀内部的通道，达到控制动力气源按所需通道进出气动执行器的目的。

使用压力变送器、电磁阀、气动执行器、主阀门和控制系统共同实现超压工况下自动启闭阀门的主要潜在风险在于，如果压力变送器失效，或者压力变送器与控制系统之间的信号传输，或者电磁阀的供电出现问题，就可能出现压力已经超过设定压力，气动执行器却未使主阀门如期动作的情形，给压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备带来威胁。

本实用新型主要由气动执行器、开关阀和两位多通道换向阀组成。其中，两位多通道换向阀的设计基于压杆稳定和压杆失稳的原理，其阀芯组件承受来自管道内的压力载荷，此载荷将加载在细长杆上，当管道内的介质压力产生的作用力低于细长杆的临界载荷时，细长杆稳定，细长杆的轴向推力使阀芯组件处于工作位置一，此时流过换向阀内部通道的动力气源会使自动阀门处于正常阀位；当介质压力产生的作用力超过细长杆的临界载荷时，细长杆失稳，介质压力会推动阀芯组件，使阀芯组件动作至工作位置二，此时气动执行器会驱动开关阀自动动作，阀门将由正常阀位改变为非正常阀位，从而实现了超压工况下阀门的自动开启或者关闭。在此应用中，基于压杆稳定和压杆失稳原理设计的两位多通道阀门实现了压力变送器、电磁阀和控制系统三者的功能。

经查，目前没有以压杆稳定和压杆失稳原理为基础设计的在超压工况下自动动作的阀门。

发明内容

本实用新型涉及的超压工况下由压杆失稳触发动作的自动阀门主要由气动执行器、主阀门、压杆失稳控制的两位多通道换向阀、连通管和气源管线等部件组成，其中连通管的功能是将主阀门的上游与两位多通道换向阀的活塞腔相连通，使两位多通道换向阀的阀芯组件承受来自自动阀门上游的压力。

其中，压杆失稳控制的两位多通道换向阀的主要部件包括杆帽1、杆笼2、细长杆3、阀体4、阀芯组件5和端盖6等。触发两位多通道换向阀的阀芯组件改变其工作位置进而实现动力气源换向的部件是细长杆6，其安装于阀体4外部，一端与阀芯组件5相接，另一端与安装于杆笼2的杆帽1相接。当来自自动阀门上游的压力低于设定点时，细长杆3承受的载荷小于临界载荷而压杆稳定，细长杆的轴向推力使阀芯组件5处于工作位置一，此时流过换向阀内部通道的动力气源会使自动阀门处于正常阀位；当来自自动阀门上游的压力高于特定点时，细长杆3承受的载荷将超过临界载荷而压杆失稳，此时其有效长度会瞬间大幅度变小，其作用在阀芯组件5上的推力会骤然降低，阀芯组件5在介质压力会推动下动作至工作位置二，此时自动阀门会自动动作，自动阀门将由正常阀位改变为非正常阀位(若正常工况下自动阀门处于全开位，则超压工况下自动阀门应自动关闭，阀位变为全关位；若正常工况下自动阀门处于全关位，则超压工况下自动阀门应自动开启，阀位变为全开位)，从而实现了超压工况下阀门的自动开启或者关闭。

阀芯组件5的一端位于阀体1外部，与导阀细长杆6相接；阀芯组件5的另外一端为活塞形部件，此活塞型部件与阀体1之间形成密封进而形成活塞腔，活塞型部件将承受来自自动阀门上游的压力；阀芯组件5的中间部分与阀体1之间设有多处密封元件，可在阀芯组件5与阀体1之间形成多个密封通道，通过改变阀芯组件5的工作位置，可以改变这些密封通道与阀体1上的进出气口之间的相对位置，从而改变动气气源的流通通道，达到使自动阀门开启或关闭的目的。

在细长杆3发生压杆失稳而自动阀门自动动作且压力管道内的压力恢复正常后，可以从阀体外部对阀芯组件5施加压力，使其恢复至工作位置一，此时动力气源的流通通道会发生改变，进而使自动阀门恢复至其正常工况下的阀位。在自动阀门复位后，将细长杆3更换从而完成整个复位过程。