CN103147717B - 一种紧急切断阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧急切断阀，包括阀体和执行机构，执行机构控制阀体的开启或关闭；还包括检测机构；检测机构检测阀体内的压力，检测机构根据压力控制执行机构关闭阀体。将紧急切断阀的阀体安装在天然气井的井口，阀体内的压力即为天然气井井口的压力，检测机构检测天然气井井口的压力。检测机构中设置井口压力的安全范围，当检测到的井口压力超出安全范围时，检测机构即控制执行机构关闭阀体。在天然气的开采过程中，此紧急切断阀能够时时检测天然气井井口的压力，当井口的压力超出安全范围时，能够快速关闭天然气井，降低安全隐患，提高开采过程的安全性。

Description

一种紧急切断阀

技术领域

本发明涉及天然气开采技术领域，特别是涉及一种紧急切断阀。

背景技术

天然气是储存在地底深处的可燃性气体，是一种清洁、方便、高效的燃料，也是一种重要的化工原料，具有较高的经济价值。

在天然气的开采过程中，优质的天然气井的开采过程比较稳定，较少的开采工艺即可获得具有使用价值的天然气。随着天然气的不断开采，优质的天然气井逐渐减少，需要不断增加开采工艺才能够获得具有使用价值的天然气，随着开采工艺的不断增加，逐渐降低了天然气开采过程的稳定性和安全性。

对非优质的天然气井进行开采时，天然气井井口的压力很不稳定，井口压力变化过大时，不但对天然气的开采过程有较大影响，还会导致安全事故。在目前的开采过程中，操作人员不能时时监控天然气井井口的压力变化，当井口的压力变化到危险范围时，不能及时关闭天然气井，存在严重的安全隐患。

因此，如何提高天然气井开采过程的安全性，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧急切断阀，该紧急切断阀能够在天然气井井口的压力变化到危险范围时，关闭天然气井，提高天然气开采过程中的安全性。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种紧急切断阀，包括阀体和执行机构，所述执行机构控制所述阀体的开启或关闭；还包括检测机构；所述检测机构检测所述阀体内的压力，所述检测机构根据所述压力控制所述执行机构关闭所述阀体。

优选地，所述检测机构包括压力检测端、压力表和压力传感器；所述压力检测端安装在所述阀体内，并将检测到的压力传递给所述压力表和所述压力传感器，所述压力传感器控制所述执行机构。

优选地，所述执行机构包括平衡板、限位开关和复位机构；所述限位开关由转轴安装，逆时针转动关闭所述阀体，复位转动开启所述阀体；所述平衡板的端部抵顶所述限位开关的左端，并与所述转轴位于同一水平面；所述压力传感器能够控制所述平衡板的端部向下移动；所述复位机构能够使得所述限位开关复位转动。

优选地，所述限位开关的右端具有斜面；所述复位机构包括复位按钮和复位块，所述复位按钮驱动所述复位块向下移动；所述限位开关的右端转到上侧时，所述斜面接触所述复位块的下端。

优选地，所述执行机构还包括电动驱动齿轮、手动驱动齿轮和执行齿轮，所述电动驱动齿轮和所述手动驱动齿轮均与所述执行齿轮连接，所述执行齿轮控制所述阀体的开启或关闭；所述限位开关的转动能够驱动所述电动驱动齿轮和所述手动驱动齿轮二者之一。

优选地，所述电动驱动齿轮由电动驱动机构驱动，所述电动驱动机构包括第一电机、第二电机、相啮合的齿轮和齿条；所述第一电机驱动所述齿轮，所述第二电机驱动所述电动驱动齿轮；所述限位开关转动时能够启动所述第一电机的正转开关或反转开关；所述齿条能够触发所述第二电机的正转开关或反转开关。

优选地，所述第一电机的正转开关和反转开关分别为上撬板和下撬板；所述限位开关逆时针转动触发所述上撬板，复位转动触发所述下撬板。

优选地，所述齿条两端具有限位导向套，使所述齿条具有两个极限位置，所述齿条的两个极限位置分别能够触发所述第二电机的正转开关和反转开关。

优选地，所述手动驱动齿轮由手动驱动机构驱动，所述手动驱动机构包括启动组件、旋转手柄和预紧力储存机构；所述旋转手柄为所述预紧力储存机构提供预紧力，所述预紧力储存机构连接并驱动所述手动驱动齿轮，所述启动组件能够断开或结合所述预紧力储存机构与所述手动驱动齿轮的连接；所述限位开关逆时针转动能够使所述启动组件结合所述预紧力储存机构与所述手动驱动齿轮的连接。

优选地，所述阀体为球阀阀体，包括具有通孔和安装轴的球体，所述安装轴与所述通孔垂直，所述安装轴水平并与所述执行齿轮同轴且同步转动。

本发明提供的紧急切断阀，包括阀体和执行机构，执行机构控制阀体的开启或关闭；还包括检测机构；检测机构检测阀体内的压力，检测机构根据压力控制执行机构关闭阀体。

将紧急切断阀的阀体安装在天然气井的井口，阀体内的压力即为天然气井井口的压力，检测机构检测天然气井井口的压力。检测机构中可以设置井口压力的安全范围，当检测到的井口压力超出安全范围时，检测机构即控制执行机构关闭阀体。

在天然气的开采过程中，此紧急切断阀能够时时检测天然气井井口的压力，当井口的压力超出安全范围时，能够快速关闭天然气井，降低安全隐患，提高开采过程的安全性。

具体的，检测机构包括压力检测端、压力表和压力传感器；压力检测端安装在阀体内，并将检测到的压力传递给压力表和压力传感器，压力传感器控制电动驱动机构。压力表可以显示井口压力的大小，压力传感器根据压力检测端传递的压力控制执行机构。

执行机构包括电动驱动齿轮、手动驱动齿轮和执行齿轮，电动驱动齿轮和手动驱动齿轮均能够驱动执行齿轮，执行齿轮能够直接控制阀体的开启或关闭；电动驱动齿轮由电动驱动机构控制，手动驱动齿轮由手动驱动机构控制。

阀体可以为球阀阀体，包括具有通孔和安装轴的球体，安装轴与通孔垂直，安装轴水平并与执行齿轮同轴且同步转动。安装轴转动过程中，球体带动通孔转动，当通孔处于水平位置时，阀体开启；当通孔处于竖直位置时，阀体关闭。

附图说明

图1为本发明所提供的紧急切断阀一种具体实施方式的结构示意图；

图2为图1所示的紧急切断阀的执行机构一种具体实施方式的部分结构的示意图；

图3为图2所示的执行机构的另一部分结构的示意图；

图4为图1所示的紧急切断阀的电动驱动机构的第一直流电机的机构示意图；

图5为图4所示的电动驱动机构的部分结构的示意图；

图6为图1所示的紧急切断阀的手动驱动机构一种具体实施方式的结构示意图；

图7为图1所示的紧急切断阀的阀体一种具体实施方式的剖视图；

图8为图7所示的阀体的A-A向的剖视图。

其中，图1至图8中的附图标记如下：

阀体1；球体11；通孔12；安装轴13；

执行机构2；平衡板21；限位开关22；复位机构23；复位按钮231；复位块232；转轴24；电动驱动齿轮25；手动驱动齿轮26；执行齿轮27；

电动驱动机构3；第一电机35；下撬板351；上撬板352；齿轮36；齿条37；限位导向套38；竖梁39；

检测机构4；压力检测端41；压力表42；压力传感器43；

手动驱动机构5；启动组件51；旋转手柄52。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种紧急切断阀，该紧急切断阀能够在天然气井井口的压力变化到危险范围时，关闭天然气井，提高天然气开采过程中的安全性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，文中出现的方位词上、下、水平、竖直、左端、右端均以附图为标准，应当理解，本文中所采用的方位词不应当限制本专利的保护范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的紧急切断阀一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种紧急切断阀，包括阀体1和执行机构2，执行机构2控制阀体1的开启或关闭；还包括检测机构4；检测机构4检测阀体1内的压力，检测机构4根据压力控制执行机构2关闭阀体1。

将上述紧急切断阀的阀体1安装在天然气井的井口，阀体1内的压力即为天然气井的井口压力，检测机构4检测天然气井的井口压力，可以时时监控天然气井井口压力的变化情况。

检测机构4中可以设置井口压力的安全范围，当检测到的井口压力超出安全范围时，检测机构4可以控制执行机构2关闭阀体1，同时，检测机构4也可以发出井口压力超出安全范围的信号。

天然气井井口的压力恢复正常后，可以通过执行机构2开启阀体1，恢复天然气井的正常开采工作。

在天然气的开采过程中，此紧急切断阀能够时时检测天然气井井口的压力，当井口的压力超出安全范围时，能够快速关闭阀体，截断天然气井，降低安全隐患，提高开采过程的安全性。

具体的，检测机构4可以包括压力检测端41、压力表42和压力传感器43；压力检测端41安装在阀体1内，并将检测到的压力传递给压力表42和压力传感器43。

压力传感器43可以根据天然气井井口压力的安全范围设置，当井口压力超出安全范围时，压力传感器43能够控制执行机构2关闭阀体1；压力表42可以显示检测到的井口压力，可以便于操作人员时时检测。

请参考图2和图3，图2为图1所示的紧急切断阀的执行机构一种具体实施方式的部分结构的示意图，图3为图2所示的执行机构的另一部分结构的示意图。

一种优选的实施方式中，执行机构2包括平衡板21、限位开关22和复位机构23；限位开关22由转轴24安装，逆时针转动关闭阀体1，复位转动开启阀体1；平衡板21的端部抵顶限位开关22的左端，并与转轴24位于同一水平面；压力传感器43能够控制平衡板21的端部向下移动；复位机构23能够使得限位开关22复位转动。

平衡板21与转轴24位于同一水平面时，平衡板21端部抵顶限位开关22的左端，限位开关22能够保持平衡。当压力传感器43接收的井口压力异常时，控制平衡板21的端部向下移动，限位开关22左端的下侧将受到向右的力，限位开关22逆时针转动，关闭阀体1，截断天然气井。

井口压力恢复正常后，可以利用复位机构使限位开关22复位转动开启阀体1。如图2所示，平衡板21也可以由转轴安装，其两端分别设置弹簧保持平衡板21水平，压力传感器43可以减小或增大一侧弹簧的压力，平衡板21失去平衡时，触发限位开关22。

具体的，限位开关22的右端具有斜面；复位机构23包括复位按钮231和复位块232，复位按钮231驱动复位块232向下移动；限位开关22的右端转到上侧时，斜面接触复位块232的下端。

按下复位按钮231后，复位快232将向下移动，其端部将沿着限位开关22的斜面移动，则此过程中，限位开关22将顺时针复位转动，限位开关22转到起始位置时，平衡板21与限位开关22可以重新恢复起始的平衡状态。

进一步优选的实施方式中，执行机构2还包括电动驱动齿轮25、手动驱动齿轮26和执行齿轮27，电动驱动齿轮25和手动驱动齿轮26均与执行齿轮27连接，执行齿轮27控制阀体1的开启或关闭；限位开关22的转动能够驱动电动驱动齿轮25和手动驱动齿轮26二者之

电动驱动齿轮25和手动驱动齿轮26二者均可以直接与执行齿轮27相啮合；也可以一者与执行齿轮27直接啮合，另一者与执行齿轮27间接啮合；或是二者均与执行齿轮27间接啮合。图3中，电动驱动齿轮25和手动驱动齿轮26均通过多级齿轮传动驱动执行齿轮27。

执行齿轮27转动能够直接控制阀体1的开启或关闭，例如，阀体1为球阀阀体时，执行齿轮27可以直接与球阀的球体11相连，并带动球体11转动，球体11转动过程中的不同位置，使阀体1处于关闭或开启的不同状态。

请参考图7和图8，图7为图1所示的紧急切断阀的阀体一种具体实施方式的剖视图，图8为图7所示的阀体的A-A向的剖视图。

具体的，阀体1可以为球阀阀体，如图7所示，球体11位于球阀阀体中心，球体11左右两边分别布置有左右密封阀座，左右密封阀座通过轴孔配合安装在阀体1中，通过弹簧将左右密封阀座的一端端面与球体11的球面贴合。

球体11具有通孔12和安装轴13，如图8所示，通孔12大小与阀体1的孔径相同，并与之同心；球体11的安装轴13分布在两边成180°布置。安装轴13与通孔12垂直，安装轴13水平并与执行齿轮27同轴且同步转动。

安装轴13转动过程中，球体11带动通孔12转动，当通孔12处于水平位置时，阀体1开启；当通孔12处于竖直位置时，阀体1关闭。

综上所示，执行机构2可以只设置电动驱动齿轮25，或者也可以只设置手动驱动齿轮26，执行机构2为上述两种结构时，限位开关22逆时针转动时，能够驱动电动驱动齿轮25或手动驱动齿轮26，均能够紧急关闭阀体1。

当然，执行机构2也可以同时设置电动驱动齿轮25和手动驱动齿轮26。当紧急切断阀处于正常的通电状态时，限位开关22逆时针转动能够启动电动驱动机构3，电动驱动机构3控制电动驱动齿轮25关闭阀体1；当紧急切断阀处于断电的状态时，限位开关22逆时针转动能够启动手动驱动机构5，手动驱动机构5的预紧力能够控制手动驱动齿轮26关闭阀体1。

请参考图4和图5，图4为图1所示的紧急切断阀的电动驱动机构的第一直流电机的机构示意图，图5为图4所示的电动驱动机构的部分结构的示意图。

进一步具体的实施方式中，电动驱动机构3包括第一电机35、第二电机、相啮合的齿轮36和齿条37；第一电机35驱动齿轮36，第二电机驱动电动驱动齿轮25。

限位开关22逆时针转动和复位转动时，其右端能够分别启动第一电机35的正转开关或反转开关；一种实施方式中，第一电机35的正转开关和反转开关分别为上撬板352和下撬板351；限位开关22逆时针转动触发上撬板352，复位转动触发下撬板351。

第一电机35将驱动齿轮36正转或反转，则与齿轮36啮合的齿条37将向上移动或向下移动。具体的，齿条37两端可以设置限位导向套38，使齿条37具有两个极限位置，齿条37上安装有竖梁39，齿条37分别位于两个极限位置时，竖梁39的端部能够分别触发第二电机（图中未示出）的正转开关或反转开关，第二电机将驱动电动驱动齿轮25正转或反转，电动驱动齿轮25的两种转动方式中，一种能够驱动执行齿轮27关闭阀体1，另一种能够驱动执行齿轮27开启阀体1。

请参考图6，图6为图1所示的紧急切断阀的手动驱动机构一种具体实施方式的结构示意图。

另一种具体的实施方式中，手动驱动机构5包括启动组件51、旋转手柄52和预紧力储存机构；旋转手柄52为预紧力储存机构提供预紧力，预紧力储存机构连接并驱动手动驱动齿轮26，启动组件51能够断开或结合预紧力储存机构与手动驱动齿轮26的连接；限位开关22逆时针转动能够使启动组件51结合预紧力储存机构与手动驱动齿轮26的连接。

通电状态时，电动驱动机构3可以满足紧急切断阀的工作要求，启动组件51断开预紧力储存机构与手动驱动齿轮26的连接；当处于断电状态时，限位开关22可以触发启动组件51，使预紧力储存机构能够驱动手动驱动齿轮26，能够实现阀体1的开启或关闭。

以上对本发明所提供的紧急切断阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种紧急切断阀，包括阀体(1)和执行机构(2)，所述执行机构(2)控制所述阀体(1)的开启或关闭；其特征在于，还包括检测机构(4)；所述检测机构(4)检测所述阀体(1)内的压力，所述检测机构(4)根据所述压力控制所述执行机构(2)关闭所述阀体(1)；

所述检测机构(4)包括压力检测端(41)、压力表(42)和压力传感器(43)；所述压力检测端(41)安装在所述阀体(1)内，并将检测到的压力传递给所述压力表(42)和所述压力传感器(43)，所述压力传感器(43)控制所述执行机构(2)；

所述执行机构(2)包括平衡板(21)、限位开关(22)和复位机构(23)；所述限位开关(22)由转轴(24)安装，逆时针转动关闭所述阀体(1)，复位转动开启所述阀体(1)；所述平衡板(21)的端部抵顶所述限位开关(22)的左端，并与所述转轴(24)位于同一水平面；所述压力传感器(43)能够控制所述平衡板(21)的端部向下移动；所述复位机构(23)能够使得所述限位开关(22)复位转动；

所述限位开关(22)的右端具有斜面；所述复位机构(23)包括复位按钮(231)和复位块(232)，所述复位按钮(231)驱动所述复位块(232)向下移动；所述限位开关(22)的右端转到上侧时，所述斜面接触所述复位块(232)的下端；

所述执行机构(2)还包括电动驱动齿轮(25)、手动驱动齿轮(26)和执行齿轮(27)，所述电动驱动齿轮(25)和所述手动驱动齿轮(26)均与所述执行齿轮(27)连接，所述执行齿轮(27)控制所述阀体(1)的开启或关闭；所述限位开关(22)的转动能够驱动所述电动驱动齿轮(25)和所述手动驱动齿轮(26)二者之一。

2.如权利要求1所述的紧急切断阀，其特征在于，所述电动驱动齿轮(25)由电动驱动机构(3)驱动，所述电动驱动机构(3)包括第一电机(35)、第二电机、相啮合的齿轮(36)和齿条(37)；所述第一电机(35)驱动所述齿轮(36)，所述第二电机驱动所述电动驱动齿轮(25)；所述限位开关(22)转动时能够启动所述第一电机(35)的正转开关或反转开关；所述齿条(37)能够触发所述第二电机的正转开关或反转开关。

3.如权利要求2所述的紧急切断阀，其特征在于，所述第一电机(35)的正转开关和反转开关分别为上撬板(352)和下撬板(351)；所述限位开关(22)逆时针转动触发所述上撬板(352)，复位转动触发所述下撬板(351)。

4.如权利要求3所述的紧急切断阀，其特征在于，所述齿条(37)两端具有限位导向套(38)，使所述齿条(37)具有两个极限位置，所述齿条(37)的两个极限位置分别能够触发所述第二电机的正转开关和反转开关。

5.如权利要求1所述的紧急切断阀，其特征在于，所述手动驱动齿轮(26)由手动驱动机构(5)驱动，所述手动驱动机构(5)包括启动组件(51)、旋转手柄(52)和预紧力储存机构；所述旋转手柄(52)为所述预紧力储存机构提供预紧力，所述预紧力储存机构连接并驱动所述手动驱动齿轮(26)，所述启动组件(51)能够断开或结合所述预紧力储存机构与所述手动驱动齿轮(26)的连接；所述限位开关(22)逆时针转动能够使所述启动组件(51)结合所述预紧力储存机构与所述手动驱动齿轮(26)的连接。

6.如权利要求1至5任一项所述的紧急切断阀，其特征在于，所述阀体(1)为球阀阀体，包括具有通孔(12)和安装轴(13)的球体(11)，所述安装轴(13)与所述通孔(12)垂直，所述安装轴(13)水平并与所述执行齿轮(27)同轴且同步转动。