[其他]自控超压保护气动高压闸阀

说明书

自控超压保护气动高压闸阀是一种带有超压保护装置的气动高压闸阀。

本自控超压保护气动高压闸阀在高压管汇中当作一般闸阀频繁使用的同时，还可以限制流体介质的工作压力，在其工作压力超过限定值时，自控超压保护气动高压闸阀可自动开启泄压，对高压系统进行安全保护。

在石油钻井泥浆循环系统中，由安装在泥浆泵出口管线上的安全阀对设备及管汇进行安全保护。石油钻井是野外全天候作业，钻井过程中需要较频繁地开、停泥浆泵及开、关“放回水闸阀”。泥浆介质的性能及泵的工况复杂多变，泥浆泵处于恶劣条件下工作。容易出现超压憋泵，甚至在短时间内发生安全阀多次开启泄压的现象。泥浆泵现用活塞销钉式及弹簧式安全阀。在结构、材质、制造、使用方面的多种特殊因素下，出现安全阀失灵的情况较多，并因此引起了人身及设备方面的恶性事故。随着高压喷射钻井技术的推广与普及，泥浆泵工作压力大幅度提高，国内泥浆泵工作压力最高已达25MPa，安全保护问题更加突出。

于国内油田目前使用的泥浆泵安全阀可靠性欠佳，而在石油钻井设备中使用着成熟配套的气控配件，基于此我们研制自控超压保护气动高压闸阀的目的是：用本自控超压保护气动高压闸阀代替在钻井过程中频繁使用的高压管汇闸阀组中的“放回水闸阀”，平时通过人控换向阀22对该气动高压闸阀进行开、关操作，提高钻井时效，更主要的是使正常操作的闸阀具有安全阀的作用，为石油钻井泥浆高压管汇及泥浆泵提供一种新工作方式的安全装置，对设备及管汇进行超压保护。

该实用新型的实质是：自控超压保护气动高压闸阀的“自控超压保护”部分如图1、2所示，该部分安装在气动高压闸阀的阀盖1上（图3所示），其操作与控制气路如图4所示。在气动高压闸阀的阀盖1上开孔，通过螺纹联结了压力控制元件：接头3、弹性密封垫4、滑杆5、弹性卡套6以及壳体2，并通过滑杆5去推动一个二位三通机控换向阀（由阀芯7、活塞8、密封垫9、缸体10、螺帽11、密封圈12、堵头13、垫圈14、密封圈15、密封圈16、密封圈17组成）的阀芯7移动，图4中21表示该机控换向阀。气源来的气由该机控换向阀缸体10上的A口进、B口出后，经过阀22成为气动高压闸阀气缸继气器23、24的控制气，此时缸体10上的C口关闭。当操作换向阀22使控制气路接通时，气缸继气器23、24均有控制气，其中继气器23使气缸活塞上部20a进气，继气器24使气缸活塞下部20b排气，气缸活塞20下行，带动阀板19向下移动，关闭气动高压闸阀。当操作换向阀22使控制气路断开时，继气器23、24均无控制气，此时继气器23使气缸活塞上部20a放气，继气器24使气缸活塞下部20b进气，气缸活塞20上行，带动阀板19向上移动，开启气动高压闸阀。上述工况即工作压力在限定范围内时，可用换向阀22对气动闸阀进行关闭与开启操作。

当关闭的气动高压闸阀所承受的压力超过限定值时，滑杆5将推动阀芯7移动，直至密封垫9贴紧在堵头13上，此时缸体10上的A口关闭断气，同时缸体10上的B口与C口相通。气缸继气器23、24控制气路中的气通过缸体10的C口排入大气。由于气缸继气器23、24无控制气，继气器23使气缸活塞上部20a排气，继气器24使气缸活塞下部20b进气，气缸活塞20上行，带动闸板19向上移动，开启气动高压闸阀泄压。在超压时使得阀芯7移动的压力控制元件：接头3、弹性密封垫4、滑杆5、弹性卡套6及壳体2的结构和工作原理如下：

接头内孔3a与阀盖内腔1a直接相通，接头3与壳体2用螺纹联结，在接头3与滑杆5之间安装了一个可膨胀收缩的弹性密封垫4。该弹性密封垫4密封高压流体介质，将滑杆5与高压流体介质隔离，并可填补由于滑杆5移动后在壳体2内形成的空间。滑杆5下端与弹性密封垫4贴合，滑杆5上端顶住阀芯7，在滑杆5的中部，有光滑坚硬的锥面5a。弹性卡套6的基本形状是一个空心的圆柱体，这个空心圆柱体沿一端的径向至少开有两个长槽，开槽的一端具有圆环形的表面6a，该圆环面6a与滑杆的锥面5a相切。弹性卡套6固定在壳体2中，不能轴向移动。壳体内腔2a装有润滑油，滑杆5与弹性卡套的圆环面6a浸泡在润滑油中。