[发明专利]压杆失稳触发型换向阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种换向阀，更具体的涉及一种在压力超过设定值时能够自动改变气路方向 的换向阀。

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 下能够自动改变气路的装置，以起到保护上游管路和装置的作用。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机构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，从而使气动执行机构动作，改变气路的方向，从而达 到保护上游管路和装置的目的。

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机构的目的。

使用电磁阀作为换向阀的主要潜在风险在于，其动作依赖于压力信号和供电，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出现问题，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，电磁阀未实现如期换向的情形，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。

本发明主要由一体式阀芯、换向缸和细长杆组成。其中，一体式阀芯承受来自管道内的 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一体式阀芯处于工作位置一；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，介质压力会推动一体式阀芯，使一体式阀芯 动作至工作位置二，从而达到气体换向的目的。

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换向 阀。

发明内容

本发明涉及的压杆失稳触发型换向阀的主要部件包括杆笼1、细长杆2、阀盖3、换向缸 4、连接管5、气缸6和一体式阀芯7等。

其中触发一体式阀芯7改变其工作位置进而实现动力气源换向的部件是细长杆2，其安装 于阀盖3外部，一端与一体式阀芯7相接，另一端与安装于杆笼2内侧相接。

一体式阀芯7位于阀盖3外部的部分与细长杆2相接；一体式阀芯7位于气缸6内部的 部分中包括一个活塞形部件，此活塞型部件与气缸6之间形成密封，将承受来自上游的压力； 一体式阀芯7中间部分与换向缸4之间设有多处密封元件，可在一体式阀芯7与换向缸4之 间形成多个密封通道(所需要的密封通道数量根据所采用气动执行器的类型而确定)，通过改 变一体式阀芯7的工作位置，可以改变这些密封通道与换向缸4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和气体流向。

一体式阀芯7的活塞承受上游管道的介质压力，并将压力施加至细长杆2。当上游管道介 质的压力低于设定点时，细长杆2承受的载荷小于其临界载荷而压杆稳定，细长杆的轴向推 力使一体式阀芯7处于工作位置一，此时流过换向装置内部通道的动力气源是一种流通方向 (例如：这种流通方向可以使气动阀门处于关位)。当上游管道介质的压力高于设定点时，细 长杆2承受的载荷将超过其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 用在一体式阀芯7上的推力会骤然降低，一体式阀芯7在介质压力的推动下动作至工作位置 二，此时换向阀的内部通道会发生改变，流经换向阀内部通道的气体方向会发生改变，进而 触发气动阀门动作。

在细长杆2发生压杆失稳而压力管道内的介质压力恢复正常后，可以从外部对一体式阀 芯7施加压力，使其从工作位置二恢复至工作位置一，此时通过此换向阀的气体通道会变回 初始位置。在一体式阀芯7复位后，更换新的细长杆2从而完成整个复位过程。

附图说明

图1为本发明涉及的压杆失稳触发型换向阀为两位五通道形式的主要结构图；

图2为本发明涉及的压杆失稳触发型换向阀为两位三通道形式的主要结构图；

图3为本发明涉及的压杆失稳触发型换向阀为两位五通道形式时动作的示意图；

图4为本发明涉及的压杆失稳触发型换向阀为两位三通道形式时动作的示意图；

具体实施方式