CN104676039A - 一种自力式气液两相液位控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自力式气液两相液位控制阀，包括气液筒、阀体、阀杆、阀芯、浮筒、气阀座和液阀座，浮筒位于气液筒内，阀杆固定于浮筒内，阀杆的底端与阀芯固定，气液筒与阀座固定，阀体上有气液混合出口，气阀座和液阀座分别设置于阀体内上下部，阀芯分别与气阀座和液阀座可解除式插接，气液混合腔与气液混合出口连通，阀体内气液混合腔与气体腔和液体腔可解除式相通，阀芯与气体腔和液体腔封闭式相抵或开启式连通，气液筒气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通，阀体分别与气液混合罐密封连通并分别连接有计量装置。本发明结构简单、解决现有技术中的矛盾，可靠地实现液位控制同时气液两相分离计量。

Description

一种自力式气液两相液位控制阀

技术领域

本发明涉及一种液位控制阀，特别是涉及一种自力式气液两相液位控制阀。

背景技术

目前，油田地面工程建设过程中，根据现场工况，经常用到气液分离，分别通过气体流量计、质量流量计进行气液计量。计量后气、液混合进入油气混输系统。本发明就是解决气液分离、混合过程中，保证液位高度，从而保证了气液分离。

在传统自力式液位控制机构中，承压要求较高时，经常出现浮球壁厚，浮球过重，浮力不足；壁厚小，浮力满足要求，但浮球承压能力不够的矛盾。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种结构简单、解决了承压要求高时，浮球过重、浮力不足；壁厚小、浮力虽然满足要求，但是浮球承压能力不够的矛盾，保证液位高度，保证气液分离并可靠、精确地实现气液两相分离计量的自力式气液两相液位控制阀。

本发明的一种自力式气液两相液位控制阀，包括气液筒、阀体、阀杆、阀芯、浮筒、气阀座和液阀座，可上下浮动的所述浮筒位于密封的所述气液筒内，所述阀杆纵向穿过所述浮筒并固定于所述浮筒内，所述阀杆的底端与所述阀芯固定，所述气液筒与所述阀体固定，所述阀体上设置有气液混合出口，所述气阀座和所述液阀座分别设置于阀体内的上不和下部位置处，所述阀芯分别与所述气阀座和所述液阀座可解除式插接或分离，所述阀体内设置有气体腔、液体腔和气液混合腔，所述气液混合腔与所述气液混合出口连通，所述气液混合腔与所述气体腔和液体腔通过阀芯与气阀座和液阀座可解除式插接而可解除式相通，阀芯与所述气体腔和所述液体腔封闭式相抵或开启式连通，所述气液筒的上部和下部分别与气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通，所述阀体上部和下部分别与所述气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通并分别连接有计量装置。

本发明的一种自力式气液两相液位控制阀还可以是：

所述浮筒中央固定有空心管，所述阀杆穿过所述空心管，所述阀杆顶端固定于所述空心管的顶端，所述阀杆和所述空心管和所述气阀座之间设置有平衡弹簧，所述平衡弹簧的顶端位置可调地固定于所述空心管内，所述平衡弹簧的底端与所述气阀座固定。

所述平衡弹簧通过调节杆和调节螺母可调节地固定在所述空心管内，所述调节杆顶端固定在所述浮筒顶端，所述调节杆底端与所述阀杆顶端固定，所述调节杆与所述调节螺母螺纹连接，所述平衡弹簧的顶端与调节螺母固定，所述平衡弹簧的底端与所述气阀座顶部固定。

所述调节杆顶端通过锁紧螺母固定在浮筒的所述空心管的顶端，所述空心管穿过所述浮筒并与所述浮筒焊接固定。

所述阀体包括外阀体和内阀体，所述外阀体上部和底部分别与所述气液混合罐的气体区域和液体区域相连通，所述气液混合腔位于所述内阀体内，所述内阀体与所述气阀座的下部和所述液阀座的上部固定，所述外阀体分别与所述气阀座的上部和所述液阀座的下部固定，所述气体腔由所述外阀体、内阀体和所述气阀座之间区域围成，所述液体腔由所述外阀体、内阀体和所述液阀体之间区域围成。

所述外阀体一侧设置有气进口，所述气液混合出口位于所述外阀体的另一侧，所述外阀体底部设置有液进口，所述气进口与所述气液混合罐的气体区域的气出口通过两者之间的气体输入管道连通，所述液进口与所述气液混合罐的液体区域的液出口通过两者之间的液体输入管道连通。

所述计量装置包括质量流量计和气体流量计，所述质量流量计设置于所述液出口与所述液进口之间的液体输入管道上，所述气体流量计设置于所述气出口与所述气进口之间的气体输入管道上。

所述阀芯包括位于上部的气阀芯和位于下部的液阀芯以及连接所述气阀芯和所述液阀芯的连杆，所述连杆位于所述气液混合腔内，所述气阀芯与所述气阀座可解除式相抵或远离而关闭或开启所述气体腔与所述气液混合腔的连通，所述液阀芯与所述液阀座可解除式相抵或远离而关闭或开启所述液体腔与所述气液混合腔的连通。

所述气液筒上部向外延伸设置有气连接口，所述气液筒下部向外延伸设置有液连接口，所述气连接口与所述气液混合罐的气体区域通过设置于所述气液混合罐上的气位口连通，所述液连接口与所述气液混合罐的液体区域通过设置与所述气液混合罐上的液位口连通。

所述气液筒为柱形筒体，所述筒体顶端设置有法兰盖，所述法兰盖与所述筒体顶端密封固定。

本发明的一种自力式气液两相液位控制阀，包括气液筒、阀体、阀杆、阀芯、浮筒、气阀座和液阀座，可上下浮动的所述浮筒位于密封的所述气液筒内，所述阀杆纵向穿过所述浮筒并固定于所述浮筒内，所述阀杆的底端与所述阀芯固定，所述气液筒与所述阀体固定，所述阀体上设置有气液混合出口，所述气阀座和所述液阀座分别设置于阀体内的上不和下部位置处，所述阀芯分别与所述气阀座和所述液阀座可解除式插接或分离，所述阀体内设置有气体腔、液体腔和气液混合腔，所述气液混合腔与所述气液混合出口连通，所述气液混合腔与所述气体腔和液体腔通过阀芯与气阀座和液阀座可解除式插接而可解除式相通，阀芯与所述气体腔和所述液体腔封闭式相抵或开启式连通，所述气液筒的上部和下部分别与气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通，所述阀体上部和下部分别与所述气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通并分别连接有计量装置。这样使用时，当气液混合罐液位过高时，由于气液筒的上部和下部分别与气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通，因此气液筒内的液位升高，气液筒内的浮筒上升，带动与之固定的阀杆上升，阀杆上升的过程中带动与阀杆固定的阀芯上升，阀芯上升则使得固定于阀体上部的气阀座与阀芯之间的开度逐渐减小并最终阀芯与气阀座插接进而关闭阀体内的气体腔与气液混合腔的连通，同时阀芯上升使得固定于阀体下部的液阀座与阀芯之间的插接接触即开启液体腔与气液混合腔的连通并在阀芯上升过程中逐渐增大阀芯与液阀座之间的开度，这样从气液混合罐内输入阀体的气体是减流量输入，而输入阀体的液体则是增流量输入，这样使得气液混合罐内的液位逐渐降低。当气液混合罐液位过低时，由于气液筒的上部和下部分别与气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通，因此气液筒内的液位降低，气液筒内的浮筒下降，带动与之固定的阀杆下降，阀杆下降的过程中带动与阀杆固定的阀芯下降，阀芯下降则使得固定于阀体上部的气阀座与阀芯插接解除进而开启气体腔与气液混合腔的连通并随着阀芯继续下降使得两者之间的开度逐渐增大，同时阀芯下降使得固定于阀体下部的液阀座与阀芯之间的开度逐渐减小并最终阀芯与液阀座插接进而关闭阀体内的液体腔与气液混合腔的连通，这样从气液混合罐内输入阀体的气体是增流量输入，而输入阀体的液体则是减流量输入，这样使得气液混合罐内的液位逐渐上升。这样可以保证气液分离，而且在混合过程中保证液位高度，同时解决了现有技术中的矛盾，这样的自力式气液两相液位控制阀可以用于系统压力较高的工况，浮筒面积比较大、而且气液双向的作用下，抗压能力高，浮筒壁厚可以较大，而阀杆穿过浮筒中部并固定在浮筒上，因此浮力也可以满足要求。相对于现有技术而言具有的优点是：结构简单、解决了承压要求高时，浮球过重、浮力不足；壁厚小、浮力虽然满足要求，但是浮球承压能力不够的矛盾，保证液位高度，保证气液分离并可靠、精确地实现气液两相分离计量。

附图说明

图1本发明自力式气液两相液位控制阀实施例示意图。

图2本发明自力式气液两相液位控制阀实施例应用示意图。

图号说明

1…外阀体                 2…内阀体               3…液阀座

4…液阀芯                 5…气阀座               6…阀杆

7…气液筒                8…平衡弹簧             9…浮筒

10…调节螺母             11…锁紧螺母            12…法兰盖

13…气阀芯               14…气连接口            15…液连接口

16…气进口               17…液进口              18…气液混合腔

19…气液混合出口         20…连杆                21…气位口

22…液位口               23…气液混合罐          24…气出口

25…气液进口             26…液出口              27…气体流量计

28…质量流量计           29…空心管              30…调节杆

具体实施方式

下面结合附图的图1至图2对本发明的一种自力式气液两相液位控制阀作进一步详细说明。

本发明的一种自力式气液两相液位控制阀，请参考图1至图2，包括气液筒7、阀体、阀杆6、阀芯、浮筒9、气阀座5和液阀座3，可上下浮动的所述浮筒9位于密封的所述气液筒7内，所述阀杆6纵向穿过所述浮筒9并固定于所述浮筒9内，所述阀杆6的底端与所述阀芯固定，所述气液筒7与所述阀体固定，所述阀体上设置有气液混合出口19，所述气阀座5和所述液阀座3分别设置于阀体内的上不和下部位置处，所述阀芯分别与所述气阀座5和所述液阀座3可解除式插接或分离，所述阀体内设置有气体腔、液体腔和气液混合腔18，所述气液混合腔18与所述气液混合出口19连通，所述气液混合腔18与所述气体腔和液体腔通过阀芯与气阀座5和液阀座3可解除式插接而可解除式相通，阀芯与所述气体腔和所述液体腔封闭式相抵或开启式连通，所述气液筒7的上部和下部分别与气液混合罐23的气体区域和液体区域密封连通，所述阀体上部和下部分别与所述气液混合罐23的气体区域和液体区域密封连通并分别连接有计量装置。这样使用时，当气液混合罐23液位过高时，由于气液筒7的上部和下部分别与气液混合罐23的气体区域和液体区域密封连通，因此气液筒7内的液位升高，气液筒7内的浮筒9上升，带动与之固定的阀杆6上升，阀杆6上升的过程中带动与阀杆6固定的阀芯上升，阀芯上升则使得固定于阀体上部的气阀座5与阀芯之间的开度逐渐减小并最终阀芯与气阀座5插接进而关闭阀体内的气体腔与气液混合腔18的连通，同时阀芯上升使得固定于阀体下部的液阀座3与阀芯之间的插接接触即开启液体腔与气液混合腔18的连通并在阀芯上升过程中逐渐增大阀芯与液阀座3之间的开度，这样从气液混合罐23内输入阀体的气体是减流量输入，而输入阀体的液体则是增流量输入，这样使得气液混合罐23内的液位逐渐降低。当气液混合罐23液位过低时，由于气液筒7的上部和下部分别与气液混合罐23的气体区域和液体区域密封连通，因此气液筒7内的液位降低，气液筒7内的浮筒9下降，带动与之固定的阀杆6下降，阀杆6下降的过程中带动与阀杆6固定的阀芯下降，阀芯下降则使得固定于阀体上部的气阀座5与阀芯插接解除进而开启气体腔与气液混合腔18的连通并随着阀芯继续下降使得两者之间的开度逐渐增大，同时阀芯下降使得固定于阀体下部的液阀座3与阀芯之间的开度逐渐减小并最终阀芯与液阀座3插接进而关闭阀体内的液体腔与气液混合腔18的连通，这样从气液混合罐23内输入阀体的气体是增流量输入，而输入阀体的液体则是减流量输入，这样使得气液混合罐23内的液位逐渐上升。这样可以保证气液分离，而且在混合过程中保证液位高度，同时解决了现有技术中的矛盾，这样的自力式气液两相液位控制阀可以用于系统压力较高的工况，浮筒9面积比较大、而且气液双向的作用下，抗压能力高，浮筒9壁厚可以较大，而阀杆6穿过浮筒9中部并固定在浮筒9上，因此浮力也可以满足要求。相对于现有技术而言具有的优点是：结构简单、解决了承压要求高时，浮球过重、浮力不足；壁厚小、浮力虽然满足要求，但是浮球承压能力不够的矛盾，保证液位高度，保证气液分离并可靠、精确地实现气液两相分离计量。

本发明的一种自力式气液两相液位控制阀，请参考图1至图2，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述浮筒9中央固定有空心管29，所述阀杆6穿过所述空心管29，所述阀杆6顶端固定于所述空心管29的顶端，所述阀杆6和所述空心管29和所述气阀座5之间设置有平衡弹簧8，所述平衡弹簧8的顶端位置可调地固定于所述空心管29内，所述平衡弹簧8的底端与所述气阀座5固定。这样，在浮筒9上升或下降的过程中，平衡弹簧8可以平衡掉一部分浮筒9的重力，使得浮筒9最大浮力＝2*(浮筒9重力–平衡弹簧8力)。此时，阀芯向上、向下移动的最大力都为浮筒9最大浮力的一半，满足阀芯开关的要求。另外，由于平衡弹簧8的顶端位置可调地固定于空心管29内，因此，可以根据不同的工况需要，调节平衡弹簧8的压缩量，进而调节平衡弹簧8平衡掉浮筒9重力的比例，进而使用不同需要的工况要求。进一步优选的技术方案为所述平衡弹簧8通过调节杆30和调节螺母10可调节地固定在所述空心管29内，所述调节杆30顶端固定在所述浮筒9顶端，所述调节杆30底端与所述阀杆6顶端固定，所述调节杆30与所述调节螺母10螺纹连接，所述平衡弹簧8的顶端与调节螺母10固定，所述平衡弹簧8的底端与所述气阀座5顶部固定。使用时，旋转调节杆30，由于调节杆30与调节螺母10旋转调节杆30，因为调节杆30与调节螺母10螺纹连接，因此调节螺母10随着调节杆30的旋转上升或者下降，进而可以调整平衡弹簧8的压缩量。当然还可以是其他的弹簧调整装置，只要是能够调整平衡弹簧8的压缩量即可。上面描述的平衡弹簧8位置调整结构的优点是结构简单、成本低、调整方便，而且能够保证平衡弹簧8调整的平稳性。更进一步优选的技术方案为所述调节杆30顶端通过锁紧螺母11固定在浮筒9的所述空心管29的顶端，所述空心管29穿过所述浮筒9并与所述浮筒9焊接固定。这样固定更加牢固而且成本低。

本发明的一种自力式气液两相液位控制阀，请参考图1至图2，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述阀体包括外阀体1和内阀体2，所述外阀体1上部和底部分别与所述气液混合罐23的气体区域和液体区域相连通，所述气液混合腔18位于所述内阀体2内，所述内阀体2与所述气阀座5的下部和所述液阀座3的上部固定，所述外阀体1分别与所述气阀座5的上部和所述液阀座3的下部固定，所述气体腔由所述外阀体1、内阀体2和所述气阀座5之间区域围成，所述液体腔由所述外阀体1、内阀体2和所述液阀体之间区域围成。这样结构的阀体能够实现气体腔、液体腔、气液混合腔18的完美划分，使得阀体单一阀体即可实现本发明的目的，而不需要使用多个其他配件构成气体腔、液体腔和气液混合腔18，进而精简了设备部件，使得设备占用空间尽可能小，成本尽可能低。进一步优选的技术方案为所述外阀体1一侧设置有气进口16，所述气液混合出口19位于所述外阀体1的另一侧，所述外阀体1底部设置有液进口17，所述气进口16与所述气液混合罐23的气体区域的气出口24通过两者之间的气体输入管道连通，所述液进口17与所述气液混合罐23的液体区域的液出口26通过两者之间的液体输入管道连通。这样，通过气进口16和气出口24以及气体输入管道的对接和连通，实现了气体腔和气液混合罐23的气体区域的连通，通过液进口17和液出口26以及液体输入管道的对接和连通，实现了液体腔和气液混合罐23的液体区域的连通。当然还可以使用其他的连通方式，只要是能够将气体腔和气体区域连通，液体腔与液体区域连通即可。更进一步优选的技术方案为所述计量装置包括质量流量计28和气体流量计27，所述质量流量计28设置于所述液出口26与所述液进口17之间的液体输入管道上，所述气体流量计27设置于所述气出口24与所述气进口16之间的气体输入管道上。这样，气体流量计27和质量流量计28可以分别计量输入阀体的气体和液体的流量，实现气体和液体的分离计量。

本发明的一种自力式气液两相液位控制阀，请参考图1至图2，在前面描述的技术方案的基础上还可以是：所述阀芯包括位于上部的气阀芯13和位于下部的液阀芯4以及连接所述气阀芯13和所述液阀芯4的连杆20，所述连杆20位于所述气液混合腔18内，所述气阀芯13与所述气阀座5可解除式相抵或远离而关闭或开启所述气体腔与所述气液混合腔18的连通，所述液阀芯4与所述液阀座3可解除式相抵或远离而关闭或开启所述液体腔与所述气液混合腔18的连通。这样的气阀芯13和液阀芯4可以实现在阀杆6的作用下联动，使得气阀芯13和气阀座5之间的启闭和开度大小调节与液阀芯4和液阀座3之间的启闭和开度大小调节相反，进而实现液位控制和气液分离计量。还可以是所述气液筒7上部向外延伸设置有气连接口14，所述气液筒7下部向外延伸设置有液连接口15，所述气连接口14与所述气液混合罐23的气体区域通过设置于所述气液混合罐23上的气位口21连通，所述液连接口15与所述气液混合罐23的液体区域通过设置与所述气液混合罐23上的液位口22连通。这样可以实现气液筒7内的压力和液面位置与气液混合罐23内的压力和液面位置一致，进而在气液混合罐23内液面过高或过低时，保证气液筒7内液面过高或过低，进而使得浮筒9上升或下降，带动阀杆6和阀芯上升或下降，调整进入阀体的液体和气体的流量大小，实现气液混合罐23内的液面控制和气液分离计量。还可以是所述气液筒7为柱形筒体，所述筒体顶端设置有法兰盖12，所述法兰盖12与所述筒体顶端密封固定。这样，实现了筒体的密封，保证在气液筒7内的压力和液体表面不会受到外界空气和其他因素的影响。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：包括气液筒、阀体、阀杆、阀芯、浮筒、气阀座和液阀座，可上下浮动的所述浮筒位于密封的所述气液筒内，所述阀杆纵向穿过所述浮筒并固定于所述浮筒内，所述阀杆的底端与所述阀芯固定，所述气液筒与所述阀体固定，所述阀体上设置有气液混合出口，所述气阀座和所述液阀座分别设置于阀体内的上不和下部位置处，所述阀芯分别与所述气阀座和所述液阀座可解除式插接或分离，所述阀体内设置有气体腔、液体腔和气液混合腔，所述气液混合腔与所述气液混合出口连通，所述气液混合腔与所述气体腔和液体腔通过阀芯与气阀座和液阀座可解除式插接而可解除式相通，阀芯与所述气体腔和所述液体腔封闭式相抵或开启式连通，所述气液筒的上部和下部分别与气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通，所述阀体上部和下部分别与所述气液混合罐的气体区域和液体区域密封连通并分别连接有计量装置。

2.根据权利要求1所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述浮筒中央固定有空心管，所述阀杆穿过所述空心管，所述阀杆顶端固定于所述空心管的顶端，所述阀杆和所述空心管和所述气阀座之间设置有平衡弹簧，所述平衡弹簧的顶端位置可调地固定于所述空心管内，所述平衡弹簧的底端与所述气阀座固定。

3.根据权利要求2所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述平衡弹簧通过调节杆和调节螺母可调节地固定在所述空心管内，所述调节杆顶端固定在所述浮筒顶端，所述调节杆底端与所述阀杆顶端固定，所述调节杆与所述调节螺母螺纹连接，所述平衡弹簧的顶端与调节螺母固定，所述平衡弹簧的底端与所述气阀座顶部固定。

4.根据权利要求3所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述调节杆顶端通过锁紧螺母固定在浮筒的所述空心管的顶端，所述空心管穿过所述浮筒并与所述浮筒焊接固定。

5.根据权利要求1所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述阀体包括外阀体和内阀体，所述外阀体上部和底部分别与所述气液混合罐的气体区域和液体区域相连通，所述气液混合腔位于所述内阀体内，所述内阀体与所述气阀座的下部和所述液阀座的上部固定，所述外阀体分别与所述气阀座的上部和所述液阀座的下部固定，所述气体腔由所述外阀体、内阀体和所述气阀座之间区域围成，所述液体腔由所述外阀体、内阀体和所述液阀体之间区域围成。

6.根据权利要求5所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述外阀体一侧设置有气进口，所述气液混合出口位于所述外阀体的另一侧，所述外阀体底部设置有液进口，所述气进口与所述气液混合罐的气体区域的气出口通过两者之间的气体输入管道连通，所述液进口与所述气液混合罐的液体区域的液出口通过两者之间的液体输入管道连通。

7.根据权利要求6所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述计量装置包括质量流量计和气体流量计，所述质量流量计设置于所述液出口与所述液进口之间的液体输入管道上，所述气体流量计设置于所述气出口与所述气进口之间的气体输入管道上。

8.根据权利要求1至7任意一权利要求所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述阀芯包括位于上部的气阀芯和位于下部的液阀芯以及连接所述气阀芯和所述液阀芯的连杆，所述连杆位于所述气液混合腔内，所述气阀芯与所述气阀座可解除式相抵或远离而关闭或开启所述气体腔与所述气液混合腔的连通，所述液阀芯与所述液阀座可解除式相抵或远离而关闭或开启所述液体腔与所述气液混合腔的连通。

9.根据权利要求1至7任意一个权利要求所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述气液筒上部向外延伸设置有气连接口，所述气液筒下部向外延伸设置有液连接口，所述气连接口与所述气液混合罐的气体区域通过设置于所述气液混合罐上的气位口连通，所述液连接口与所述气液混合罐的液体区域通过设置与所述气液混合罐上的液位口连通。

10.根据权利要求1至7任意一个权利要求所述的一种自力式气液两相液位控制阀，其特征在于：所述气液筒为柱形筒体，所述筒体顶端设置有法兰盖，所述法兰盖与所述筒体顶端密封固定。