[发明专利]控制管道中材料的流动的阀门

说明书

技术领域

本发明涉及一种借助作用于滑梭上的物理外力来控制材料流穿过管道的设备、方法和系统，所述滑梭在管道中的流体通道内移入和移出。本发明尤其涉及一种设置于管道中的阀门，其中阀门借助施加于滑梭上的压差或者机械外力的方式在管道中调节液流或者固液混合流体，该滑梭基于其在管道中的位置来限制或允许流体通过。

背景技术

具有液体和/或气体有时候混有固体的流体的管道系统通常需要控制材料的流动。目前用于本申请的阀门包括有：球阀，蝴蝶阀，滑动闸门阀，刀闸阀等等。

在污水、水、工业气体以及石油化工或者固体废物通过管道输送的过程中，这些阀门主要被用作在管道要求的区域隔离材料的流动。借助管道的隔离区域，材料的流动可以被控制和排序以确保整个系统的合适功能。

目前这些阀门的设计一般被设计用以处理穿过阀门的大的压差，因此对于要求较小的穿过阀门的压差的应用，目前的这些阀门设计一般是超过要求的。这些阀门通常要求昂贵的气缸和发动机以驱动控制管道中流体的流动的机械结构。由于其维护和更换阀门部件的空间要求，它们还对安装设置空间限制。

为了在地平面以下安装时减少与上述缺点相关的成本，它们还需要大的昂贵的腔室，通常由围绕它们构造的钢筋混凝土制成，以允许这些阀门的安装、操作和维修。这些腔室的成本通常超过阀门的成本，并且成本随着阀门的安装深度而呈指数增加。

海底管道通常被用来传递流体，例如天然气，液化石油甚至水，典型地，这些管道需要借助复合阀调节其中的流体。所述阀门要求巨大的成本和较高的技术人才来设置和维持。进一步地，当以高速在管道中流动的流体遇到一个在方向和速度上的突然的改变，例如，在阀门的一个急转弯或者突然闭合处，将发生称为流体锤的现象，在此处，流体的动量由于这种突然的变化而转化为高压和冲击波。所产生的压力波动和冲击波可能会严重损坏管道和相关设备。

井喷是管道流体控制中面临的另外一个问题，其在油气工业中是非常普遍的。井喷通常发生在当高压被由于设备故障而无控制的从油气层向表面释放。井喷防护设备用于处理这种事件。然而，当这种防护设备发生了故障，需要去采取措施以将井喷加盖以进一步停止油气到表面的释放。钻井工程师使用的停止井喷的措施是通过在井中填充“压井液”来“封”井，所述压井液要比油气层中的油气重，一旦井被封了，将会阻止任何油气流体进一步的释放到表面。这种措施也是耗费成本的，且要求技术人员暴露在加盖井喷的危险中。

EP 1 555 223 A1公开了一种主要用于调节在废物抽吸系统中的大流量的阀门。本发明包括有一个在阀室内的可替换的阀板，该阀室与位于顶部的执行机构连接，且位于侧面的开口与管道的相对的两端连接。进气口将辅助输送空气送入到系统中，并且将残留在阀板座上的碎屑清理掉。但是该系统具有一些缺点，即，阀板座上的凹陷引起了碎屑的落入并且被捕获，辅助输送空气有可能不能将落入凹陷的碎片清理掉。进一步地，可替换的阀板是不可弯曲的，并且如果任何碎屑残留在凹部中，则不能完全密封流动。并且需要大量的发掘工作去设置和维修阀门。

本发明致力于最小化阀门的成本，简化阀门的维护，也大量的减少了用于容纳常规阀门的习惯要求的地下阀室的尺寸。本发明的基本原理也可以用于深海应用，并且减轻流体锤的影响。本发明也旨在减少和消除出现在安装，维护，修理，以及替换常规阀门的危险。

本发明的范围是允许更多的使用这种类型的阀门，并且消除由常规设计的阀门带来的成本和空间的限制。

发明内容

本发明公开了一种用于在管道内借助阀门和阀门致动机构来控制材料的流动的系统，其特征在于，所述阀门包括有固定到所述管道的中空突出部，一包含在中空突起部中的滑梭，以及用于在中空突起部内部线性地移动滑梭的装置，其中所述滑梭的一部分可以被引入到管道中以限制材料的流动和可以撤回到空突起部以允许材料在管道中流动。

本发明也公开了一种用于在管道中借助阀门和阀门致动机构来控制材料的流动的系统，其特征在于，阀门包括有在中空突起部内借助位于中空突起部中的腔室和中空突起部附接的管道之间维持的压差而线性移动的滑梭。

本发明进一步的公开了一种在上文描述的设备中控制材料的流动的方法，其中该方法包括有保持中空突出部内的流体的压力或头部，形成压差以将滑梭撤回到中空突起部中或者将滑梭延伸到管道本体内部，且基于滑梭所在的位置而允许或限制材料在管道中的流动。

附图说明

借助下面给出的详细描述和附图，本发明将会被更充分地理解，附图仅通过说明的方式给出，因此不是对本发明的限制，其中：