CN104695900B - 智能防爆电磁阀 - Google Patents

Abstract

本发明为一种智能防爆电磁阀，包括阀体和阀盖，阀体内设有进气通道和出气通道；阀盖内设置主阀芯组件，主阀芯组件上端通过拉杆连接阀芯提升机构，拉杆下端固定在主阀芯组件上端，该拉杆上端向上伸出该阀盖顶部并与阀芯提升机构连接。阀芯提升机构设置在护罩内，该护罩固定在阀盖顶部；该护罩的上方装有竖直设置的电机，该电机的输出轴与阀芯提升机构连接；电机位于控制箱内，控制箱固定在护罩的上方，该控制箱内还设有锂电池和控制板，控制箱侧壁设有显示屏，控制箱外侧设有给锂电池充电的太阳能板。本发明可独立完成现场开、关阀的功能控制，不需依赖井口其它现有设备，提高控制可靠性。

Description

智能防爆电磁阀

技术领域

本发明是关于一种用于气井井口的阀门，尤其涉及一种智能防爆电磁阀。

背景技术

随着我国天然气的大力推广应用，电磁阀作为安全切断阀广泛应用于气井井口。但是，传统的电磁阀的阀芯开启高度有限，经常出现节流现象，影响了气井的产出效率。目前采用通过排空的方式提高电磁阀主阀芯的开启高度，即现场切断阀的开启通常是采用放空的形式，直接将上腔气体排到外界。采用此方案，在浪费气源、污染环境、工作量加大的同时带来很多安全隐患，尤其是高含硫井位。另外，在冬季低温状况下，传统电磁阀冻堵现象频发，各厂家生产的截断阀，均未能完全解决冬季冻堵等问题；目前井口各厂家电磁阀，都得依靠井口远传控制系统来操作，没有自己单独的控制机构，如遇连续阴雨天气或控制系统故障导致的馈电等现象，远程操作将无法实现，也就失去了截断阀远程或自动控制阀的功效。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种智能防爆电磁阀，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能防爆电磁阀，可独立完成现场开、关阀的功能控制，不需依赖井口其它现有设备，提高控制可靠性。

本发明的另一目的在于提供一种智能防爆电磁阀，以解决冻堵现象。

本发明的再一目的在于提供一种智能防爆电磁阀，实现上、下游管线压力的数据采集，并能解决向外排空的问题，可安全将高压气流卸到下游。

本发明的目的是这样实现的，一种智能防爆电磁阀，包括一阀体和一设置在所述阀体上方的阀盖，所述阀体内水平设有一进气通道和一出气通道；所述阀盖内设置一主阀芯组件，所述主阀芯组件上端通过一拉杆连接一阀芯提升机构，所述拉杆下端固定在主阀芯组件上端，该拉杆上端向上伸出该阀盖顶部并与所述阀芯提升机构连接；所述阀芯提升机构设置在一护罩内，该护罩固定在所述阀盖顶部；该护罩的上方装有竖直设置的电机，该电机的输出轴与所述阀芯提升机构连接；所述电机位于一控制箱内，所述控制箱固定在所述护罩的上方，该控制箱内还设有一锂电池和一控制板，所述控制箱侧壁设有一显示屏，所述电机、显示屏、锂电池和控制板之间电连接，所述控制箱外侧设有给锂电池充电的太阳能板。

在本发明的一较佳实施方式中，阀盖顶部固定有一提升座，该提升座围绕所述拉杆设置，该提升座上固定有一水平设置的支座，所述拉杆穿过该支座；拉杆的上部穿过一蜗轮的转动中心并与蜗轮之间螺旋传动连接，该蜗轮通过轴承转动固定在所述支座上；在蜗轮的一侧设有一能与其啮合的蜗杆，所述蜗杆通过轴承转动固定在一支架上，所述支架通过一调节螺钉能相对于支座作水平移动调节地固定在所述支座上；所述蜗轮的上端与所述电机输出轴通过联轴器连接；所述蜗轮、蜗杆构成所述阀芯提升机构。

在本发明的一较佳实施方式中，蜗轮具有一向下延伸的圆柱体，该圆柱体从上向下穿过支座，所述蜗轮与支座顶部之间设有上轴承，支座下方的圆柱体外侧螺纹连接两个上下叠置的螺母，所述支座底部与上螺母之间设有下轴承，两螺母之间设有止动垫圈。

在本发明的一较佳实施方式中，提升座为一侧铣掉半圆的半圆柱体形，该提升座中央设有容置所述蜗轮及螺母的容置空间；在提升座被铣平的端面上通过一定位螺钉与一指示杆的一端铰接，所述拉杆上通过螺钉固定一指示座，该指示座上设有一供指示杆穿过的穿孔，所述指示杆穿过该指示座伸向拉杆的另一侧，所述指示杆的另一端为自由端。

在本发明的一较佳实施方式中，主阀芯组件包括一主阀芯，所述主阀芯上端通过螺钉、一上盖与拉杆下端固定连接；所述主阀芯下端通过螺钉、一主阀芯压盖与一平衡杆上端固定，该平衡杆下端穿过所述阀体的内腔向下伸入到一压盖内，所述压盖固定在阀体的底部；所述主阀芯压盖与主阀芯间装有主密封圈；所述主阀芯的侧面外圆套设有一镶套，该镶套材料为憎水性材料。

在本发明的一较佳实施方式中，阀体内的进气通道和出气通道之间通过一马蹄形气道相连通；所述阀体上端分别设有与进气通道相通的平衡孔、与出气通道相通的卸荷孔，所述平衡孔与卸荷孔内分别设有平衡套与卸荷套；所述阀体内与主阀芯密封配合处采用锥形结构。

在本发明的一较佳实施方式中，主阀芯上部与阀盖之间形成主阀芯上腔，所述主阀芯下部与阀体之间形成主阀芯下腔，该主阀芯下腔与出气通道相通；所述阀盖内设有用于连通平衡孔和主阀芯上腔的平衡气道、用于连通卸荷孔和主阀芯上腔的卸荷气道；所述卸荷气道上设有一能控制该卸荷气道打开和关闭的电磁头启闭装置；所述阀盖的顶部分别设有一用于检测平衡气道内压力的平衡压力变送器、一用于检测卸荷气道内压力的卸荷压力变送器；所述平衡压力变送器和卸荷压力变送器分别通过连通气道与平衡气道、卸荷气道连通。

由上所述，本发明的智能防爆电磁阀通过设置锂电池、电机、控制板、太阳能板及显示屏，可独立完成现场开、关阀的功能控制，不需依赖井口其它现有设备，提高控制可靠性。主阀芯的侧面外圆套设有憎水性材料制成的镶套，这种材料本身不易润湿，防止了恶劣气候下的冰冻堵现象，且阀体中进气通道和出气通道之间通过马蹄形气道相连通，避免了水合物的停留或积水，也可防止冻堵的发生。在阀体上设置平衡孔与卸荷孔，在阀盖内设置平衡气道及卸荷气道与主阀芯上腔相通，并设置压力变送器，实现上、下游管线压力的数据采集，并在卸荷气道上设置能控制该卸荷气道打开和关闭的电磁头启闭装置，使开阀过程形成先导模式，以解决向外排空的问题，可安全将高压气流卸到下游。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为本发明智能防爆电磁阀的一侧结构剖视图。

图2：为本发明智能防爆电磁阀的另一侧结构剖视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本发明提供了一种智能防爆电磁阀100，包括一阀体1和一设置在阀体1上方的阀盖2，阀体1内水平设有一进气通道101和一出气通道102，阀体1两端的进气通道101和出气通道102分别通过法兰3与上下游管线连接。阀盖2内设置一主阀芯组件(即截断装置)，主阀芯组件上端通过一拉杆4连接一阀芯提升机构，拉杆4下端固定在主阀芯组件上端，该拉杆4上端向上伸出该阀盖2顶部并与阀芯提升机构连接。阀芯提升机构设置在一护罩5内，该护罩5固定在阀盖2顶部；该护罩5的上方装有竖直设置的电机6，该电机6的输出轴与阀芯提升机构连接。电机6位于一控制箱7内，控制箱7固定在护罩5的上方，该控制箱7内还设有一锂电池8和一控制板9，控制箱7侧壁设有一显示屏10，电机6、显示屏10、锂电池8和控制板9之间电连接，控制箱7外侧设有给锂电池8充电的太阳能板11。

本发明的智能防爆电磁阀通过太阳能板给锂电池充电，锂电池给电机通电来控制阀门开关，显示屏显示阀位状态、电池电量，可独立完成开、关阀的功能控制，不需依赖井口其它现有设备，解决新井数字化控制未安装到位的安全生产问题。

进一步，阀盖2顶部固定有一提升座12，该提升座12围绕拉杆4设置，该提升座12上通过螺钉固定有一水平设置的支座13，拉杆4穿过该支座13；拉杆4的上部穿过一蜗轮14的转动中心并与蜗轮14之间螺旋传动连接，该蜗轮14通过轴承转动固定在支座13上。在蜗轮14的一侧设有一能与其啮合的蜗杆15，蜗杆15通过轴承转动固定在一支架16上，支架16通过一调节螺钉17固定在支座13上，且支架16能相对于支座13作水平移动，即通过松、紧调节螺钉17的方式使支架16相对于支座13作水平移动，从而分别实现蜗杆15与蜗轮14之间的手动啮合和分离。蜗轮14的上端与电机输出轴通过联轴器18连接，电机输出轴通过平键与联轴器18连接装配，联轴器18另一端与蜗轮14通过螺钉固定连接；其中，蜗轮14、蜗杆15构成阀芯提升机构。

进一步，蜗轮14具有一向下延伸的圆柱体，该圆柱体从上向下穿过支座13，蜗轮14与支座13顶部之间设有上轴承，支座13下方的圆柱体外侧螺纹连接两个上下叠置的螺母19，支座13底部与上螺母之间设有下轴承，两螺母19之间设有止动垫圈，防止螺母松动。

进一步，提升座12为一侧铣掉半圆的半圆柱体形，提升座12中央设有容置蜗轮14及螺母19的容置空间。位于阀芯提升机构下方，且在提升座12被铣平的端面上通过一定位螺钉与一指示杆20的一端铰接，即在提升座12被铣平的端面上位于拉杆4一侧的位置设有螺钉孔，用定位螺钉铰接固定指示杆20的一端，拉杆4上通过螺钉固定一指示座21，该指示座21上设有一供指示杆20穿过的穿孔，指示杆20穿过该指示座21伸向拉杆4的另一侧，指示杆20的另一端为自由端，通过拉杆4在开关阀过程中的上下移动，带动指示杆20移动，通过指示杆20自由端的位置显示阀的开关状态。

进一步，主阀芯组件包括一主阀芯22，主阀芯22上端通过螺钉、上盖23与拉杆4下端固定连接；主阀芯22下端通过螺钉、主阀芯压盖24与一平衡杆25上端固定，该平衡杆25下端穿过阀体1的内腔向下伸入到一压盖26内，压盖26固定在阀体1的底部；主阀芯压盖24与主阀芯22间装有主密封圈27，主密封圈27通过主阀芯压盖24及螺钉压紧在主阀芯22下端，压紧后需保证主密封圈27压缩后尺寸在要求范围内。主阀芯22的侧面外圆套设有一镶套28(见图2)，该镶套28材料为憎水性(也可以叫做疏水性)材料，这种材料本身不易润湿，防止了恶劣气候下的冰冻堵现象。

进一步，阀体1内的进气通道101和出气通道102之间通过一马蹄形气道29相连通，从阀体1的上端往下看，该马蹄形气道29的截面为马蹄形，避免了水合物的停留或积水，防止冻堵的发生。阀体1上端分别设有与进气通道101相通的平衡孔、与出气通道102相通的卸荷孔，平衡孔与卸荷孔内分别设有平衡套30与卸荷套31；阀体1内与主阀芯22密封配合处采用锥形结构。

进一步，主阀芯22上部与阀盖2之间形成主阀芯上腔32，主阀芯22下部与阀体1之间形成主阀芯下腔33，该主阀芯下腔33与出气通道102相通。阀盖2内设有用于连通平衡孔和主阀芯上腔32的平衡气道34、用于连通卸荷孔和主阀芯上腔32的卸荷气道35。卸荷气道35上设有一能控制该卸荷气道35打开和关闭的电磁头启闭装置36，电磁头启闭装置36设置在阀盖2的一侧，其内部设有由电磁头控制开闭的连通结构，该装置可以采用现有的电磁阀启闭装置，只要能通过控制使卸荷气道35打开和关闭即可，在其中一个具体实施方式中可以采用申请号为CN201210213395.4中所使用的开阀电磁头及手动开阀机构。采用上述结构的先导方式开阀，解决了现有井场上排空的问题。阀盖2的顶部分别设有一用于检测平衡气道34内压力的平衡压力变送器37、一用于检测卸荷气道35内压力的卸荷压力变送器38(见图2)；平衡压力变送器37和卸荷压力变送器38分别通过连通气道与平衡气道34、卸荷气道35连通，可采集数据并通过显示屏10显示上下游管线压力。该智能防爆电磁阀100通过太阳能板给锂电池充电，锂电池给电机通电来控制阀门开关，显示屏显示阀位状态、电池电量、上下游管线压力，其自带控制系统及上下游压力检测装置，可独立完成现场各项数据采集与功能控制，不需依赖井口其它现有设备，解决新井数字化控制未安装到位的安全生产问题。其具体操作过程如下：

一、远程开关(此时蜗轮与蜗杆通过调整调节螺钉而相互分离)

1、开阀：在平衡压力变送器37测定上游管线压力在0.5MPa-4.5MPa之间时，锂电池8给电机6通电，电机6通过联轴器18带动蜗轮14顺时针旋转，同时电磁头启闭装置36打开将主阀芯上腔32的气体卸至下游，使得上游管线压力与主阀芯上腔32的压力平衡，蜗轮14与拉杆4螺旋传动连接，蜗轮14旋转过程中拉杆4提升主阀芯22向上移动，主阀芯上腔32气压通过卸荷孔卸至下游，主阀芯22提至全开位置，电机6停止转动，电磁头启闭装置36关闭。

2、关阀：在平衡压力变送器37测定上游管线压力低于0.5MPa或高于4.5MPa时，锂电池8给电机6通电，电机6反转通过联轴器18带动蜗轮14逆时针旋转，同时电磁头启闭装置36打开，使得主阀芯上腔32的压力与上下游管线压力平衡，蜗轮14与拉杆4螺旋传动连接，蜗轮14旋转过程中拉杆4带动主阀芯22向下移动，主阀芯22到全关位置，电机6停止转动，电磁头启闭装置36关闭。

二、手动开关(此时蜗轮与蜗杆通过调整调节螺钉而相互啮合)

1、开阀：拧紧调节螺钉17使支架16相对于支座13作水平移动，使蜗轮14和蜗杆15完全啮合，用与蜗杆15配合的工具旋转蜗杆15，使蜗杆15带动蜗轮14顺时针转动，采用手动钥匙将电磁头启闭装置36打开，使得上游管线压力与主阀芯上腔32压力平衡，蜗轮14与拉杆4螺旋传动连接，蜗轮14旋转过程中拉杆4提升主阀芯22向上移动，主阀芯上腔32的气压通过卸荷孔卸至下游，主阀芯22提至全开位置，用手动钥匙关闭电磁头启闭装置36，松开调节螺钉17退出蜗杆15，使蜗轮14与蜗杆15啮合完全脱开。

2、关阀：拧紧调节螺钉17使支架16相对于支座13作水平移动，使蜗轮14和蜗杆15完全啮合，用与蜗杆15配合的工具旋转蜗杆15，使蜗杆15反转带动蜗轮14逆时针转动，手动钥匙将电磁头启闭装置36打开，使得上下游管线压力与主阀芯上腔32压力平衡，蜗轮14与拉杆4螺旋传动连接，蜗轮14旋转过程中拉杆4使主阀芯25向下移动，主阀芯25到全关位置，手动钥匙关闭电磁头启闭装置36，松开调节螺钉17退出蜗杆15，使蜗轮14与蜗杆15啮合完全脱开。

由上所述，本发明的智能防爆电磁阀通过设置锂电池、电机、控制板、太阳能板及显示屏，可独立完成现场各项数据采集与功能控制，不需依赖井口其它现有设备，提高控制可靠性。主阀芯的侧面外圆套设有憎水性材料制成的镶套，这种材料本身不易润湿，防止了恶劣气候下的冰冻堵现象，且阀体中进气通道和出气通道之间通过马蹄形气道相连通，避免了水合物的停留或积水，也可防止冻堵的发生。在阀体上设置平衡孔与卸荷孔，在阀盖内设置平衡气道及卸荷气道与主阀芯上腔相通，并设置压力变送器，并在卸荷气道上设置能控制该卸荷气道打开和关闭的电磁头启闭装置，使开阀过程形成先导模式，以解决向外排空的问题，可安全将高压气流卸到下游。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种智能防爆电磁阀，包括一阀体和一设置在所述阀体上方的阀盖，所述阀体内水平设有一进气通道和一出气通道；所述阀盖内设置一主阀芯组件，所述主阀芯组件上端通过一拉杆连接一阀芯提升机构，所述拉杆下端固定在主阀芯组件上端，该拉杆上端向上伸出该阀盖顶部并与所述阀芯提升机构连接；其特征在于：所述阀芯提升机构设置在一护罩内，该护罩固定在所述阀盖顶部；该护罩的上方装有竖直设置的电机，该电机的输出轴与所述阀芯提升机构连接；所述电机位于一控制箱内，所述控制箱固定在所述护罩的上方，该控制箱内还设有一锂电池和一控制板，所述控制箱侧壁设有一显示屏，所述电机、显示屏、锂电池和控制板之间电连接，所述控制箱外侧设有给锂电池充电的太阳能板；所述阀盖顶部固定有一提升座，该提升座围绕所述拉杆设置，该提升座上固定有一水平设置的支座，所述拉杆穿过该支座；拉杆的上部穿过一蜗轮的转动中心并与蜗轮之间螺旋传动连接，该蜗轮通过轴承转动固定在所述支座上；在蜗轮的一侧设有一能与其啮合的蜗杆，所述蜗杆通过轴承转动固定在一支架上，所述支架通过一调节螺钉能相对于支座作水平移动调节地固定在所述支座上；所述蜗轮的上端与所述电机输出轴通过联轴器连接；所述蜗轮、蜗杆构成所述阀芯提升机构。

2.如权利要求1所述的智能防爆电磁阀，其特征在于：所述蜗轮具有一向下延伸的圆柱体，该圆柱体从上向下穿过支座，所述蜗轮与支座顶部之间设有上轴承，支座下方的圆柱体外侧螺纹连接两个上下叠置的螺母，所述支座底部与上螺母之间设有下轴承，两螺母之间设有止动垫圈。

3.如权利要求2所述的智能防爆电磁阀，其特征在于：所述提升座为一侧铣掉半圆的半圆柱体形，该提升座中央设有容置所述蜗轮及螺母的容置空间；在提升座被铣平的端面上通过一定位螺钉与一指示杆的一端铰接，所述拉杆上通过螺钉固定一指示座，该指示座上设有一供指示杆穿过的穿孔，所述指示杆穿过该指示座伸向拉杆的另一侧，所述指示杆的另一端为自由端。

4.如权利要求3所述的智能防爆电磁阀，其特征在于：所述主阀芯组件包括一主阀芯，所述主阀芯上端通过螺钉、一上盖与拉杆下端固定连接；所述主阀芯下端通过螺钉、一主阀芯压盖与一平衡杆上端固定，该平衡杆下端穿过所述阀体的内腔向下伸入到一压盖内，所述压盖固定在阀体的底部；所述主阀芯压盖与主阀芯间装有主密封圈；所述主阀芯的侧面外圆套设有一镶套，该镶套材料为憎水性材料。

5.如权利要求4所述的智能防爆电磁阀，其特征在于：所述阀体内的进气通道和出气通道之间通过一马蹄形气道相连通；所述阀体上端分别设有与进气通道相通的平衡孔、与出气通道相通的卸荷孔，所述平衡孔与卸荷孔内分别设有平衡套与卸荷套；所述阀体内与主阀芯密封配合处采用锥形结构。

6.如权利要求5所述的智能防爆电磁阀，其特征在于：所述主阀芯上部与阀盖之间形成主阀芯上腔，所述主阀芯下部与阀体之间形成主阀芯下腔，该主阀芯下腔与出气通道相通；所述阀盖内设有用于连通平衡孔和主阀芯上腔的平衡气道、用于连通卸荷孔和主阀芯上腔的卸荷气道；所述卸荷气道上设有一能控制该卸荷气道打开和关闭的电磁头启闭装置；所述阀盖的顶部分别设有一用于检测平衡气道内压力的平衡压力变送器、一用于检测卸荷气道内压力的卸荷压力变送器；所述平衡压力变送器和卸荷压力变送器分别通过连通气道与平衡气道、卸荷气道连通。