CN104791526B - 机械式超高压超低压紧急截断阀 - Google Patents

机械式超高压超低压紧急截断阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气田井口阀门维护技术领域，具体公开了一种机械式超高压超低压紧急截断阀，包括阀体、主阀芯、拨叉、滑块、滑轮、气缸、气缸弹簧和直线推杆电机，拨叉设在直线推杆电机的推杆端部，主阀芯设有与拨叉位置对应的开启自锁卡槽和关闭自锁卡槽，气缸、滑块和气缸弹簧依次连接，且气缸的伸缩方向与直线推杆电机的伸缩方向相垂直，滑块设有一条滑槽和一个圆弧形的凹口，直线推杠电机的推杆穿过滑块的滑槽，滑轮设在直线推杆电机的推杆上，滑轮与滑块的凹口相接触配合，滑块在凹口的两端设有定位卡槽。本发明实现了在气田井口超压和欠压的情况下，不需要通电，截断阀能够以机械控制的方式自动关闭。

Description

机械式超高压超低压紧急截断阀
技术领域
本发明涉及气田井口阀门维护技术领域，尤其涉及一种机械式超高压超低压紧急截断阀。
背景技术
目前，气田井口普遍存在位置偏僻和交通不便等问题，且随着气田产建规模的增大，气田井数量也越来越多，所以，就出现了现场井口阀门维护工作量较大等问题，人工开关井已不能适应这种情况。
现有技术中通常采用如下两种方式来解决上述问题：一种是通过电磁阀进行控制调节，调节进气口和卸荷口的开启和关闭，在阀芯主弹簧的作用力下，达到阀门的开启和关闭，超低压保护功能是通过在井口电台上RTU上增加自诊断功能，设置超压和欠压范围，根据油压传感器信号变化到超欠压值后RTU自动指挥电磁阀关闭，这种电磁阀的阀体和阀盖上均需要加工进气孔和卸荷孔(直径基本在6mm左右)，大大的增加了加工难度和成本，且在无电的情况下不能进行阀门的关闭；另一种是通过液压方式进行控制阀门的开启和关闭，主要包括液压执行机构、手动液压泵、控制组件和一个反向闸阀，此系统可以通过多种方式来启动关断动作，最常见的是采用压力先导阀来感应管道压力，当管道压力超过或低于指定控制范围时进行关断运作，这种系统增加了液压控制部分，器价格稍高，且还要注意液压油的防冻问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种机械式超高压超低压紧急截断阀，以实现在气田井口超压和欠压的情况下，不需要通电，截断阀能够以机械控制的方式自动关闭。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机械式超高压超低压紧急截断阀，包括阀体和主阀芯，还包括拨叉、滑块、滑轮、气缸、气缸弹簧和直线推杆电机，所述拨叉设在所述直线推杆电机的推杆端部，所述主阀芯设有与所述拨叉位置对应的开启自锁卡槽和关闭自锁卡槽，所述气缸、滑块和气缸弹簧依次连接，且所述气缸的伸缩方向与所述直线推杆电机的伸缩方向相垂直，所述滑块设有一条滑槽和一个圆弧形的凹口，所述直线推杆电机的推杆穿过所述滑块的滑槽，所述滑轮设在所述直线推杆电机的推杆上，所述滑轮与所述滑块的凹口相接触配合，所述滑块在凹口的两端设有定位卡槽。
优选地，所述机械式超高压超低压紧急截断阀还包括齿条、齿轮轴、离合器、大齿轮、小齿轮和主电机，所述齿条设在所述主阀芯上，所述齿轮轴与所述齿条配合，所述离合器设在所述齿轮轴与所述大齿轮之间，所述大齿轮与所述小齿轮配合，所述小齿轮设在所述主电机上且由所述主电机控制其旋转。
优选地，所述气缸弹簧设有弹簧调节板，所述弹簧调节板用于调节所述气缸弹簧的弹力。
优选地，所述阀体上设有旁通阀。
优选地，所述机械式超高压超低压紧急截断阀还包括安装支架，所述安装支架设在所述阀体上，所述气缸、气缸弹簧、直线推杆电机、齿轮轴、大齿轮和主电机均设在所述安装支架上。
(三)有益效果
本发明的机械式超高压超低压紧急截断阀实现了在气田井口超压和欠压的情况下，不需要通电，截断阀能够以机械控制的方式自动关闭，实现了气田井口超压和单井采气管线泄漏或爆管的自动截断功能，使可以预见的风险可控，并将风险可带来的损失降到最低，这种紧急截断阀的超高压超低压功能均由机械方式来完成，能够在无电源的情况下进行超压欠压保护，并且能够在电机的带动下进行阀门的开启，实现了在无人值守的情况下进行自动开启和关闭，另外，阀芯行程加大，减少了风沙等对主阀芯的磨损，延长了使用寿命，阀芯的上下腔是联通的，不需要密封，阀体和阀门取消了进气孔和卸荷孔的加工，降低了阀门、阀体和阀芯加工时的加工难度、加工精度要求及总体成本，同时，还可以实现远程开关阀。
附图说明
图1为本发明实施例的机械式超高压超低压紧急截断阀的前视图；
图2为本发明实施例的机械式超高压超低压紧急截断阀的后视图。
图中，1：直线推杆电机；2：大齿轮；3：气缸弹簧；4：小齿轮；5：旁通阀；6：主阀芯；7：齿条；8：齿轮轴；9：主电机；10：阀体；11：拨叉；12：气缸；13：滑块；14：离合器；15：弹簧调节板；16：滑轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1、2所示，本实施例的机械式超高压超低压紧急截断阀包括：阀体10、主阀芯6、拨叉11、滑块13、滑轮16、气缸12、气缸弹簧3、直线推杆电机1、齿条7、齿轮轴8、离合器14、大齿轮2、小齿轮4、主电机9、弹簧调节板15、旁通阀5和安装支架(附图中未标出)。
所述安装支架安装在阀体10上，气缸12、气缸弹簧3、直线推杆电机1、齿轮轴8、大齿轮2和主电机9等均安装在所述安装支架上，即通过所述安装支架安装在阀体10上。
拨叉11设在直线推杆电机1的推杆端部，主阀芯6设有沿其轴向上下布置的开启自锁卡槽和关闭自锁卡槽，所述开启自锁卡槽和关闭自锁卡槽与拨叉11的位置相对应，拨叉11能够在主阀芯6开启和关闭时分别卡在所述开启自锁卡槽和关闭自锁卡槽中；气缸12、滑块13和气缸弹簧3沿气缸12的伸缩方向依次连接，且气缸12的伸缩方向与直线推杆电机1的伸缩方向相垂直，滑块13的中间设有一条沿气缸12的伸缩方向的滑槽，直线推杆电机1的推杆穿过滑块13的滑槽且滑块13能够沿气缸12的伸缩方向滑动，滑块13朝向直线推杆电机1的一侧设有一个圆弧形的凹口，滑轮16设在直线推杆电机1的推杆上，滑轮16与滑块13的凹口相接触配合，滑块13在凹口的两端设有与滑轮15对应的定位卡槽。
齿条7沿主阀芯6的轴向设在主阀芯6上，齿轮轴8与齿条7配合，齿轮轴8的轴线垂直于主阀芯6的轴线，离合器14设在齿轮轴8的一段与大齿轮2的一侧之间，大齿轮2与小齿轮4配合，小齿轮4设在主电机9上且由主电机9控制其旋转。
气缸弹簧3设有弹簧调节板15，或者说，弹簧调节板15设在气缸弹簧3与所述安装支架之间，弹簧调节板15用于调节气缸弹簧3的弹力。
旁通阀5设在阀体10上。
本实施例的机械式超高压超低压紧急截断阀与管线连接后，机械和电控部分均调试好，直接由控制系统进行阀门的开启和关闭，一切正常后，通过弹簧调节板15调试气缸弹簧3的弹力，使高压和低压与管线压力相匹配，然后就可进行正常工作。
本实施例的机械式超高压超低压紧急截断阀的工作过程如下：
紧急截断阀在正常工作的情况下，当下游压力大于设定的最高压力时(即超高压时)，气缸12推动滑块13向右移动，压缩气缸弹簧3，当滑块13向右移动的过程中，滑轮16到达滑块13的圆弧形的凹口的端部时，拨叉11从主阀芯6的开启自锁卡槽中脱出，主阀芯6在主弹簧的作用下，带动齿条7，齿条7带动齿轮轴8转动(此时，由于大齿轮2和离合器14的一半固定在一起，与齿轮轴8之间安装轴承，故齿轮轴8转动时，由于不通电，离合器14断开，齿轮轴8旋转只带动另一半离合器14转动)，使得主阀芯6向下移动，直到主阀芯6关闭，同时，滑轮16进入滑块13的凹口端部的定位卡槽中，拨叉11在弹簧的作用下进入主阀芯6的关闭自锁卡槽中，主阀芯6自锁。
当下游压力小于设定的最小压力时(即超低压时)，气缸弹簧3推动滑块13向左移动，当滑块13向左移动的过程中，滑轮16到达滑块13的圆弧形的凹口的端部时，拨叉11从主阀芯6的开启自锁卡槽中脱出，主阀芯6在主弹簧的作用下，带动齿条7，齿条7带动齿轮轴8转动(此时，由于大齿轮2和离合器14的一半固定在一起，与齿轮轴8之间安装轴承，故齿轮轴8转动时，由于不通电，离合器14断开，齿轮轴8旋转只带动另一半离合器14转动)，使得主阀芯6向下移动，直到主阀芯6关闭，同时，滑轮16进入滑块13的凹口端部的定位卡槽中，拨叉11在弹簧的作用下进入主阀芯6的关闭自锁卡槽中，主阀芯6自锁。
开启紧急截断阀时，当上游压力大于5MPa时，旁通阀5打开进行泄压，当压力小于5MPa时，关闭旁通阀5，启动主阀芯，直线推杆电机1带动拨叉11移动，直到拨叉11脱出主阀芯6的关闭自锁卡槽，离合器14通电啮合，启动主电机9，主电机9的电机轴端的小齿轮4带动大齿轮2，大齿轮2通过离合器14带动齿轮轴8，齿轮轴8带动齿条7向上移动，使得主阀芯6向上移动打开，当主阀芯6到达位置后，关闭主电机9，直线推杆电机1带动拨叉11向主阀芯6移动(移动距离与开阀时移动的距离相同)，到位后，关闭直线推杆电机1，离合器14断电，主阀芯6向下稍微移动，拨叉11在弹簧的作用下进入主阀芯6的开启自锁卡槽，主阀芯6停止向下移动，阀门开启完成。
本发明的机械式超高压超低压紧急截断阀实现了在气田井口超压和欠压的情况下，不需要通电，截断阀能够以机械控制的方式自动关闭，实现了气田井口超压和单井采气管线泄漏或爆管的自动截断功能，使可以预见的风险可控，并将风险可带来的损失降到最低，这种紧急截断阀的超高压超低压功能均由机械方式来完成，能够在无电源的情况下进行超压欠压保护，并且能够在电机的带动下进行阀门的开启，实现了在无人值守的情况下进行自动开启和关闭，另外，阀芯行程加大，减少了风沙等对主阀芯的磨损，延长了使用寿命，阀芯的上下腔是联通的，不需要密封，阀体和阀门取消了进气孔和卸荷孔的加工，降低了阀门、阀体和阀芯加工时的加工难度、加工精度要求及总体成本，同时，还可以实现远程开关阀。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (5)

1.一种机械式超高压超低压紧急截断阀，包括阀体和主阀芯，其特征在于，还包括拨叉、滑块、滑轮、气缸、气缸弹簧和直线推杆电机，所述拨叉设在所述直线推杆电机的推杆端部，所述主阀芯设有与所述拨叉位置对应的开启自锁卡槽和关闭自锁卡槽，所述气缸、滑块和气缸弹簧依次连接，且所述气缸的伸缩方向与所述直线推杆电机的伸缩方向相垂直，所述滑块设有一条滑槽和一个圆弧形的凹口，所述直线推杆电机的推杆穿过所述滑块的滑槽，所述滑轮设在所述直线推杆电机的推杆上，所述滑轮与所述滑块的凹口相接触配合，所述滑块在凹口的两端设有定位卡槽。
2.根据权利要求1所述的机械式超高压超低压紧急截断阀，其特征在于，所述机械式超高压超低压紧急截断阀还包括齿条、齿轮轴、离合器、大齿轮、小齿轮和主电机，所述齿条设在所述主阀芯上，所述齿轮轴与所述齿条配合，所述离合器设在所述齿轮轴与所述大齿轮之间，所述大齿轮与所述小齿轮配合，所述小齿轮设在所述主电机上且由所述主电机控制其旋转。
3.根据权利要求2所述的机械式超高压超低压紧急截断阀，其特征在于，所述气缸弹簧设有弹簧调节板，所述弹簧调节板用于调节所述气缸弹簧的弹力。
4.根据权利要求2所述的机械式超高压超低压紧急截断阀，其特征在于，所述阀体上设有旁通阀。
5.根据权利要求2-4中任何一项所述的机械式超高压超低压紧急截断阀，其特征在于，所述机械式超高压超低压紧急截断阀还包括安装支架，所述安装支架设在所述阀体上，所述气缸、气缸弹簧、直线推杆电机、齿轮轴、大齿轮和主电机均设在所述安装支架上。
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