CN102182848B - 用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，包括保护阀体、保护阀盖和保护阀芯，保护阀芯的内部设置有顶杆，顶杆从保护阀芯的下端伸出，顶杆的下端设置有推动杆，顶杆的上端与一平衡弹簧的下端连接，保护阀芯的中部具有凸台，且凸台的上沿与保护阀盖和保护阀体之间形成保护阀芯上腔，凸台的下沿与保护阀体之间形成保护阀芯下腔，保护阀芯上腔的底面面积大于保护阀芯下腔的底面面积，保护阀体上且绕保护阀芯设置有多个保护弹簧，保护阀体内设置有环带二，保护阀芯上腔和保护阀芯下腔均与环带二相连通。本发明能够实现在电磁阀处于超压或欠压时对电磁阀进行自动关闭的功能，从而保障电磁阀安全有效的工作。

Description

用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置

技术领域

本发明涉及一种保护装置，特别是涉及一种用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置。

背景技术

随着我国天然气大力推广应用，带动了管路输送控制元件市场需求的快速增长，高压防爆电磁阀作为重要的管路输送控制元件被广泛的应用，但是，现有的电磁阀大多采用远程数据传输控制，在远传不到位时、远传控制失灵、动力电源不足的条件下，高压防爆电磁阀的安全可靠性就会大打折扣，尤其是当电磁阀内的气体压力过高或过低时，造成的使用安全问题，市场急需一种机械保护装置，能够在管线超压情况或欠压情况下完成对电磁阀的自动关闭，进而对电磁阀起到保护作用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种用于高压防爆电磁阀的超/欠压保护装置。该机械保护装置能够实现在电磁阀处于超压或欠压时对电磁阀进行自动关闭的功能，从而保障电磁阀安全的工作，一方面防止出现安全事故，同时对环境造成污染；另一方面也保护了气源。且其结构简单、使用方便、便于推广使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：包括保护阀体、保护阀盖和保护阀芯，所述保护阀体安装在电磁阀双电磁头瞬时保护装置的接头体上，所述保护阀盖设置在保护阀体的上方，所述保护阀芯安装在保护阀盖和保护阀体内且将保护阀盖和保护阀体连接，所述保护阀芯的内部设置有顶杆，所述顶杆从保护阀芯的下端伸出，所述顶杆的下端设置有推动杆，所述顶杆的上端与一平衡弹簧的下端连接，所述平衡弹簧的上端连接有将保护阀芯上端封闭的端盖，所述保护阀芯的中部具有凸台，且所述凸台的上沿与保护阀盖和保护阀体之间形成保护阀芯上腔，所述凸台的下沿与保护阀体之间形成保护阀芯下腔，所述保护阀芯上腔的底面面积大于保护阀芯下腔的底面面积，所述保护阀体上且绕保护阀芯设置有多个保护弹簧，所述保护弹簧的一端固定在保护阀体上，保护弹簧的另一端设置有滚珠，所述滚珠与凸台相接触，所述保护阀体内设置有环带二，所述保护阀芯上腔和保护阀芯下腔均与环带二相连通，所述环带二底部与位于接头体内的气孔相连通。

上述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，所述保护弹簧的一端通过紧定螺钉固定在保护阀体上。

上述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，所述凸台上与滚珠的接触面为圆弧面。

上述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，所述滚珠与凸台的接触点到滚珠中心点的连线与水平线的夹角为0°～90°之间。

上述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，所述保护阀芯与顶杆之间设置有密封圈一。

上述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，所述保护弹簧为四个，分别位于保护阀芯的前侧、后侧、左侧和右侧。

上述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，所述保护阀芯上且位于保护阀芯上腔处设置有保护衬套。

上述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，所述保护衬套与保护阀体之间设置有密封圈二。

上述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，所述保护阀盖和保护阀芯之间设置有密封圈三。

本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明能够实现在电磁阀处于超压或欠压时对电磁阀进行关闭的功能，从而保障电磁阀安全的工作，一方面防止出现安全事故；另一方面也保护了气源。且其结构简单、使用方便、便于推广使用。所述保护弹簧的一端通过紧定螺钉固定在保护阀体上。进一步的通过旋转紧定螺钉来调节各保护弹簧的弹力。通过滚珠进行力的方向转化，从而控制机械超压、欠压值。所述保护阀芯与顶杆之间设置有密封圈一。所述保护阀芯上且位于保护阀芯上腔处设置有保护衬套。所述保护衬套与保护阀体之间设置有密封圈二。所述保护阀盖和保护阀芯之间设置有密封圈三。通过设置密封圈一、密封圈二和密封圈三，增加了整体的密封性，通过设置保护衬套，方便安装为了方便安装密封圈二，防止密封圈二掉出来，起到限位作用。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为环带式高压防爆电磁阀的主视结构示意图。

图2为环带式高压防爆电磁阀的左视结构示意图。

图3为环带式高压防爆电磁阀的双电磁头瞬时启闭装置的结构示意图。

图4为环带式高压防爆电磁阀的连接体的结构示意图。

图5为环带式高压防爆电磁阀的阀盖的局部结构示意图。

图6为本发明的结构示意图。

图7为本发明的保护阀体的结构示意图。

图8为图7的A-A视图。

图9为本发明安装在接头体上的连接示意图。

附图标记说明：

100-副阀芯电磁    101-锁芯套筒；    102-第一弹簧；

头；

103-副阀芯电磁头  104-副阀芯套筒；  105-副阀芯导套；

线圈；

106-副阀芯；        107-环形槽；        108-密封块；

109-第二弹簧；      110-接头体；        111-锁芯；

112-第三弹簧；      113-锁芯电磁头线    114-锁芯连接块；

                    圈；

115-锁芯电磁头；    116-气孔；

200-连接体；        201-卸荷孔C段；

202-卸荷孔D段；     203-环带一；        300-阀体；

301-阀盖；          302-进气通道；      303-出气通道；

304-过滤网；        305-平衡孔；        306-卸荷孔A段；

307-卸荷孔B段；     308-卸荷孔E段；     400-主阀芯；

401-主弹簧；        402-主阀芯上腔；    403-主阀芯下腔；

501-提升块；        502-筒体；          503-手轮；

504-锁紧螺母；      505-丝杠。

600-保护阀芯；      601-密封圈三；      602-保护阀盖；

603-保护衬套；      604-密封圈二；      605-保护阀体；

606-推动杆；        607-顶杆；          608-密封圈一；

609-滚珠；          610-保护弹簧；      611-凸台；

612-平衡弹簧；      613-端盖；          614-环带二；

615-紧定螺钉。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示的一种环带式高压防爆电磁阀，包括阀体300、连接体200和设置在阀体300上的阀盖301，所述阀体300内设置有进气通道302和出气通道303，所述阀盖301内设置有主阀芯400，所述主阀芯400内设置有主弹簧401，所述主阀芯400上部与阀盖301之间形成主阀芯上腔402，所述主阀芯400下部与阀体300之间形成主阀芯下腔403，所述进气通道302与主阀芯下腔403相通，所述阀盖301上设置有将进气通道302与主阀芯上腔402连通的平衡孔305，所述阀盖301上设置有与出气通道303连通的卸荷孔A段306，所述阀盖301内水平设置有呈“Z”字形的卸荷孔B段307，所述卸荷孔B段307的一端与卸荷孔A段306的上端连接，所述卸荷孔B段307的另一端连接有连接体200，所述连接体200包括卸荷孔C段201和卸荷孔D段202，所述卸荷孔C段201的一端与卸荷孔B段307连接，所述连接体200上且位于卸荷孔C段201的另一端设置有环带一203，所述卸荷孔D段202的一端通过设置在阀盖301上的卸荷孔E段308与主阀芯上腔402连通，所述卸荷孔D段202的另一端与环带一203连通，所述连接体200的外侧设置有双电磁头启闭装置，所述双电磁头瞬时启闭装置包括副阀芯电磁头100和通过接头体110与副阀芯电磁头100垂直布置的锁芯电磁头115，所述副阀芯电磁头100包括副阀芯套筒104，所述副阀芯套筒104内设置副阀芯导套105、副阀芯电磁头线圈103和副阀芯106，所述副阀芯导套105一端固定在副阀芯套筒104上，副阀芯导套105的另一端通过设置在副阀芯导套105上的第一弹簧102与副阀芯106连接，所述副阀电磁头线圈103设置在副阀芯导套105周围，所述副阀芯106伸入到副阀芯导套105内，所述副阀芯106远离副阀芯导套105的一端设置有密封块108，所述密封块108通过第二弹簧109与副阀芯106连接，所述密封块108与卸荷孔C段201的端部相对应；所述锁芯电磁头115包括锁芯套筒101，所述锁芯套筒101内设置锁芯电磁头线圈113、锁芯连接块114和锁芯111，所述锁芯连接块114一端固定在锁芯套筒101上，锁芯连接块114的另一端通过第三弹簧112与锁芯111连接，所述锁芯电磁头线圈113设置在锁芯连接块114周围，所述锁芯111伸入到锁芯连接块114内，所述副阀芯106端部设置有锁芯111端部能够进入的环形槽107。

如图1、图2、图4和图5所示，所述卸荷孔A段306、卸荷孔B段307、卸荷孔C段201、卸荷孔D段202和卸荷孔E段308的孔径均大于平衡孔305的孔径。

如图1所示，所述平衡孔305内设设置有过滤网304，所述过滤网304选用烧结式过滤网。所述主阀芯400下部为锥形，所述阀体300上与主阀芯对应的部位为与主阀芯400下部密封配合的锥形，使得主阀芯的关闭效果更好。绕所述主阀芯400下部的一周设置有密封圈，使主阀芯更加密闭，不会泄露气体。

如图2所示，所述连接体200通过螺钉固定在阀盖301上，且所述连接体200与阀盖301之间设置有密封圈。

如图1所示，所述主阀芯400上方设置有机械提升组件，所述机械提升组件包括丝杠505，所述丝杠505设置在丝母506内，所述丝母506从上到下依次设置有锁紧螺母504、手轮503和盖板507，所述盖板507的下方设置有筒体502，所述丝杠505的下端部设置有提升块501，所述提升块501与主阀芯400连接。

该电磁阀利用工作介质自身的能量作为动力，通过在阀体300形成的压力差，来控制主阀芯400的移动，实现电磁阀的开启和关闭。该电磁阀是先导式压差型电磁阀。由副阀芯电磁头100内的副阀芯106是处于密封状态还是处于开启保持状态决定了平衡孔与卸荷孔是接通或是隔断，从而使电磁阀的开启或关闭。来自上游的高压气体通过电磁阀的进气通道302分为两路进入阀体300，一路到达主阀芯下腔403，另一路沿着阀体300上的平衡孔305向上到达主阀芯上腔402。当副阀芯106在其弹簧力的作用下处于密封位置时，连接体200内的气体因在密封腔内，这时的压力与进气通道302的压力趋于平衡状态，两者压力相等，由于主阀芯400下端锥面以密封面为界分为进口压力承受面和出口压力承受面，因有压力差，作用在主阀芯400上向下的作用力大于向上的作用力，再加上主弹簧401向下的弹力，主阀芯400位于最下端位置(即密封位置)，使进口通道302和出口通道303相隔离，主阀芯400处于关闭状态。

如需开启电磁阀，则打开卸荷孔(给副阀芯电磁头100瞬时通电)，使主阀芯上腔402与出气通道303接通，具体操作是：启动副阀芯电磁头100，在电磁阀正常关闭状态时，副阀芯106通过第一弹簧102和第二弹簧109的弹力挤压密封块108从而封闭卸荷孔C段201，此时，通过给副阀芯电磁头线圈103瞬时供电，在电磁力的作用下使副阀芯106克服弹簧阻力向右移动，锁芯111的端部在第三弹簧112的弹力下进入副阀芯106的环形槽107内，当副阀电磁头线圈103断电后，副阀芯106在其弹簧力的作用下推动副阀芯106向左移动，直到副阀芯106的环形槽107的限位面卡到锁芯111上，此时密封块108离开卸荷孔C段201的端部，此时，通过环带一203将卸荷孔C段201与卸荷孔D段202连通，气体从进气通道302通过平衡孔305到主阀芯上腔402，主阀芯上腔402的气体再由卸荷孔E段308通向卸荷孔D段202，从卸荷孔D段202到达环带一203，从环带一203通向卸荷孔C段201，再从卸荷孔C段201通向卸荷孔B段307，最后从卸荷孔B段307通向卸荷孔A段306，进而进入出气通道303，所述卸荷孔A段306、卸荷孔B段307、卸荷孔C段201、卸荷孔D段202和卸荷孔E段308的孔径均大于平衡孔305的孔径，故主阀芯上腔402压力迅速与出气通道303的压力相等。对主阀芯400来说，主阀芯上腔402为出口压力，主阀芯下腔403一部分受进口压力，一部分受出口压力，使主阀芯400在很大压差的作用力下迅速向上运动，同时电磁阀打开正常工作。

关闭时，如果紧急关闭电磁阀，则封闭卸荷孔C段201(给锁芯电磁头115瞬时通电)，切断主阀芯上腔402与出气通道303的相通，具体操作是：启动锁芯电磁头115，通过给锁芯电磁头线圈113瞬时供电，在电磁力的作用下使锁芯111克服弹簧阻力向下移动，锁芯111的端部离开环形槽107，密封块108在第一弹簧102和第二弹簧109的弹力作用下迅速将卸荷孔C段201的端部封闭，切断了出气通道303与主阀芯上腔402的连通。此时，主阀芯上腔402压力迅速与进气通道303的压力相等；对主阀芯400来说，主阀芯上腔402和主阀芯下腔403受力完全相等，则主阀芯400在主弹簧401的弹力作用下迅速下移，直至关闭电磁阀。关闭后，主阀芯上腔402受进口压力，主阀芯下腔403一部分受进口压力，一部分受出口压力，通常都是进口压力大于出口压力，故电磁阀越关越紧，实现了井口完全安全紧急切断。

在冬季时，由于电磁阀内存在些许冰冻无法开启时，可采用机械提升组件来开启电磁阀，具体的使用方法是：通过旋转手轮503，将手轮503的旋转运动转化为丝杠505的向上的直线运动，由于丝杠凸台501横向尺寸大于丝杠505的直径，在丝杠凸台501与主阀芯400接触的部位可将主阀芯400带动起来，从而带动电磁阀芯400向上移动，强行打开电磁阀，直接接通进气通道302和出气通道303，关闭时，旋转手轮503使丝杠505向下运动，从而将主阀芯400关闭，切断进气通道302和出气通道303。

该电磁阀通过改变内部介质的气流方向，将气流方向优化为从下向上，使主阀芯400底部均匀受力，避免了因瞬间流量过大，对主阀芯400造成局部冲蚀以及因侧面受力而使主阀芯400上下运动受阻，甚至影响到电磁阀瞬时启闭装置无法正常开启的难题。

但是，在使用上述电磁阀的过程中，由于气体出现超高压或超低压时，会造成一定的安全事故发生，利用本发明所述的用于电磁阀的超/欠压保护装置可以实现当气体压力超高或欠低时，关闭电磁阀，实现对电磁阀的保护。

图6、图7、图8和图9示出了本发明所述的一种用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，包括保护阀体605、保护阀盖602和保护阀芯600，所述保护阀体605安装在电磁阀双电磁头瞬时保护装置的接头体110上，所述保护阀盖602设置在保护阀体605的上方，所述保护阀芯600安装在保护阀盖602和保护阀体605内且将保护阀盖602和保护阀体605连接，所述保护阀芯600的内部设置有顶杆607，所述顶杆607从保护阀芯600的下端伸出，所述顶杆607的下端设置有推动杆606，所述顶杆607的上端与一平衡弹簧612的下端连接，所述平衡弹簧612的上端连接有将保护阀芯600上端封闭的端盖613，所述保护阀芯600的中部具有凸台611，且所述凸台611的上沿与保护阀盖602和保护阀体605之间形成保护阀芯上腔，所述凸台611的下沿与保护阀体605之间形成保护阀芯下腔，所述保护阀芯上腔的底面面积大于保护阀芯下腔的底面面积，所述保护阀体607上且绕保护阀芯600设置有多个保护弹簧610，所述保护弹簧610的一端固定在保护阀体605上，保护弹簧610的另一端设置有滚珠609，所述滚珠609与凸台611相接触，所述保护阀体603内设置有环带二614，所述保护阀芯上腔和保护阀芯下腔均与环带二614相连通，所述环带二614底部与位于接头体110内的气孔116相连通。

在远传不到位时、远传控制失灵、动力电源不足的条件下，起到机械超、欠压保护功能，超压情况通常出现在井下节流器失效、或部分管线堵死导致局部压力升高的情况；欠压通常出现在下游管线爆管等现象导致压力急剧下降。使用时，将该发明所述的用于电磁阀的超/欠压保护装置安装在接头体110上，所述接头体110内设置有气孔116，所述气孔116下端与环带一203相通，所述气孔116的上端与环带二614相通，预先通过选择不同刚度的保护弹簧610从而设定保护阀芯600承受的低压值和高压值，气体从接头体110内的气孔116进入环带二614，从而进入保护阀芯上腔和保护阀芯下腔，当电磁阀的压力值正常时，保护阀芯600的重力和滚珠609与凸台611之间的摩擦力的合力以及保护阀芯上腔和下腔向上的浮力达到平衡状态，当气体不断的进入保护阀芯上腔和下腔时，气体的压力不断增加，利用差动缸原理，所述保护阀芯上腔的底面面积大于保护阀芯下腔的底面面积，如出现井下节流器失效和管线堵死等原因导致气体压力增加到设定的保护值时，保护阀芯600从而向下运动，所述推动杆606推动锁芯111的端部离开副阀芯的环形槽107，密封块108在第一弹簧102和第二弹簧109的弹力作用下迅速将卸荷孔C段201的端部封闭，切断了出气通道303与主阀芯上腔402的连通。此时，主阀芯上腔402压力迅速与进气通道303的压力相等；对主阀芯400来说，主阀芯上腔402和主阀芯下腔403受力完全相等，则主阀芯400在主弹簧401的弹力作用下迅速下移，直至关闭电磁阀。

如出现下游管线爆管等现象，导致气体压力不断降低至欠压保护值时，保护阀芯600的重力逐渐克服气体浮力和滚珠609的摩擦力向下运动，顶杆607克服气体的阻力，在平衡弹簧612弹力和自身重力作用下迅速向下移动，当气体的进入量不断减少时，气体的压力不断减少，保护阀芯600的重力逐渐克服气体浮力和滚珠609的摩擦力向下运动，同理，所述推动杆609推动锁芯111的端部离开环形槽107，密封块108在第一弹簧102和第二弹簧109的弹力作用下迅速将卸荷孔C段201的端部封闭，切断了出气通道303与主阀芯上腔402的连通。此时，主阀芯上腔402压力迅速与进气通道303的压力相等；对主阀芯400来说，主阀芯上腔402和主阀芯下腔403受力完全相等，则主阀芯400在主弹簧401的弹力作用下迅速下移，直至关闭电磁阀。

如图6所示，所述保护弹簧610的一端通过紧定螺钉615固定在保护阀体605上。进一步的通过旋转紧定螺钉615来调节各保护弹簧610的弹力。通过滚珠609进行力的方向转化，从而控制机械超压、欠压值。所述凸台611上与滚珠609的接触面为圆弧面。所述滚珠609与凸台611的接触点到滚珠609中心点的连线与水平线的夹角为0°～90°之间。所述保护阀芯600与顶杆607之间设置有密封圈一608。所述保护弹簧610为四个，分别位于保护阀芯600的前侧、后侧、左侧和右侧。所述保护阀芯600上且位于保护阀芯上腔处设置有保护衬套603。所述保护衬套603与保护阀体605之间设置有密封圈二604。所述保护阀盖602和保护阀芯600之间设置有密封圈三601。通过设置密封圈一608、密封圈二604和密封圈三601，增加了整体的密封性，通过设置保护衬套603，方便安装为了方便安装密封圈二604，防止密封圈二604掉出来，起到限位作用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：包括保护阀体（605）、保护阀盖（602）和保护阀芯（600），所述保护阀体（605）安装在电磁阀双电磁头瞬时保护装置的接头体（110）上，所述保护阀盖（602）设置在保护阀体（605）的上方，所述保护阀芯（600）安装在保护阀盖（602）和保护阀体（605）内且将保护阀盖（602）和保护阀体（605）连接，所述保护阀芯（600）的内部设置有顶杆（607），所述顶杆（607）从保护阀芯（600）的下端伸出，所述顶杆（607）的下端设置有推动杆（606），所述顶杆（607）的上端与一平衡弹簧（612）的下端连接，所述平衡弹簧（612）的上端连接有将保护阀芯（600）上端封闭的端盖（613），所述保护阀芯（600）的中部具有凸台（611），且所述凸台（611）的上沿与保护阀盖（602）和保护阀体（605）之间形成保护阀芯上腔，所述凸台（611）的下沿与保护阀体（605）之间形成保护阀芯下腔，所述保护阀芯上腔的底面面积大于保护阀芯下腔的底面面积，所述保护阀体（605）上且绕保护阀芯（600）设置有多个保护弹簧（610），所述保护弹簧（610）的一端固定在保护阀体（605）上，保护弹簧（610）的另一端设置有滚珠（609），所述滚珠（609）与凸台（611）相接触，所述保护阀体（605）内设置有环带二（614），所述保护阀芯上腔和保护阀芯下腔均与环带二（614）相连通，所述环带二（614）底部与位于接头体（110）内的气孔（116）相连通。

2.根据权利要求1所述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：所述保护弹簧（610）的一端通过紧定螺钉（615）固定在保护阀体（605）上。

3.根据权利要求1所述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：所述凸台（611）与滚珠（609）的接触面为圆弧面。

4.根据权利要求1或3所述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：所述滚珠（609）与凸台（611）的接触点到滚珠（609）中心点的连线与水平线的夹角为0°～90°之间。

5.根据权利要求1所述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：所述保护阀芯（600）与顶杆（607）之间设置有密封圈一（608）。

6.根据权利要求1所述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：所述保护弹簧（610）为四个，分别位于保护阀芯（600）的前侧、后侧、左侧和右侧。

7.根据权利要求1所述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：所述保护阀芯（600）上且位于保护阀芯上腔处设置有保护衬套（603）。

8.根据权利要求7所述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：所述保护衬套（603）与保护阀体（605）之间设置有密封圈二（604）。

9.根据权利要求1所述的用于高压防爆电磁阀的机械超/欠压保护装置，其特征在于：所述保护阀盖（602）和保护阀芯（600）之间设置有密封圈三（601）。

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