CN105135011B - 一种机械式安全截断阀装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械式安全截断阀装置，它主要由压力检测装置、平衡装置、限位脱扣装置、自关闭阀门、手动开启装置组成。所述压力检测装置主要由活塞缸、大活塞、大活塞密封板、密封圈、引压孔、小活塞、密封圈、螺钉、密封板、低压弹簧、挡圈、螺母、调节螺钉、高压弹簧组成，用于高压和低压的同时检测；所述平衡装置主要由第一轴、滚动轴承、第二轴、平衡杆、弹簧组成；限位脱扣装置主要由第三轴、限位杆、弹簧组成，主要用于限制阀杆伸出的作用；自关闭阀门主要由阀、通道、外筒、弹簧、挡圈、阀杆组成；手动开启装置主要用于阀门关闭后手动开启阀门时使用。本发明结构简单新颖，工作可靠；在超过高压和低于低压的情况下自动关闭阀门。

Description

一种机械式安全截断阀装置

技术领域

本发明涉及一种机械式安全截断阀装置，应用于天然气或原油输送保护设备安全的新型机械式截断阀，属于石油天然气开采的装备技术领域。

背景技术

针对目前石油天然气输送管线长，输送过程中的任何异常情况均可能造成石油天然气输送管线上压力增高或降低，压力增大严重时造成输送设备损坏，管线爆裂等，压力低时，可能是管网爆裂或泄漏，为保障石油天然气输送过程中的正常生产，目前，国内外大多采用安装安全截断阀的方式来保障石油天然气生产设备的安全及泄漏，现有安全截断阀的开启采用气压或液压作为驱动，由于气源或液压源均需要独立的驱动系统提供压力，如电源或天然气井的气源作为驱动能源，使得安全截断阀的结构复杂，对于无人值守的石油天然气井站，因安全截断装置的结构复杂，安装应用困难，大多无人值守井站未安装安全截断装置而直接进行输送，给输送安全带来极大的隐患。本发明能够较好的解决目前石油天然气生产输送过程中安全问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术不足，为石油天然气生产及输送管线提供一种机械式安全截断阀装置，使供应源的压力保持在一定范围内，实现在规定压力范围内石油天然气供应，当输送管线的压力低于允许的低限压力值或高于允许的高限压力值时，能够自动关闭石油天然气的供应源；当输送管线压力超过设定的高限值时，自动关闭供应源，可以达到保护后端设备不会因为压力过高而引起后端设备的损坏；当输送管线的压力低于设定的低限压力值时，自动关闭供应源，可以防止因设备故障造成的泄漏、环境污染、资源浪费等。

本发明一种机械式安全截断阀装置，主要由压力检测装置、平衡装置、限位脱扣装置、自关闭阀门、手动开启装置组成。所述压力检测装置主要由活塞缸、大活塞、大活塞密封板、密封圈、引压孔、小活塞、密封圈、螺钉、密封板、低压弹簧、挡圈、螺母、调节螺钉、高压弹簧组成，用于高压和低压的同时检测；所述平衡装置主要由第一轴、滚动轴承、第二轴、平衡杆、弹簧组成；通过调节螺钉使平衡杆在无外力作用时能够保持阀门处于开启状，弹簧用于复位时，平衡杆自动恢复到平衡位置的作用；限位脱扣装置主要由第三轴、限位杆、弹簧组成，主要用于限制阀杆伸出的作用，防止阀门自动关闭，弹簧用于阀门开启时，限位脱扣装置自动将阀杆回复到限位的状态；自关闭阀门主要由阀、通道、外筒、弹簧、挡圈、阀杆组成，不工作时，阀门平常处于关闭状态；手动开启装置主要由螺杆、螺母、手轮组成，主要用于阀门关闭后手动开启阀门时使用；手动开启装置通过电动机驱动来实现阀门开启。

压力检测装置是通过复合活塞来检测的，在大活塞中增加一个小活塞构成，大活塞检测低限压力，小活塞检测高限压力；活塞检测的压力通过弹簧来平衡；平衡装置通过调节螺钉可以使平衡杆处于平衡位置，即滚动轴承上的受力方向正好在轴中心点；复位弹簧主要用于阀门关闭后重新打开时平衡杆自动恢复到平衡位置，截断阀阀门开启，处于正常工作状态，平衡杆的另一端安装有滚动轴承。平衡杆上的滚动轴承与限位杆组成脱扣装置，正常工作时，滚动承承受限位杆上力，防止限位杆运动，在平衡杆在失去平衡后，以滚动方式脱离限位杆(脱扣)，使脱扣时平衡杆上的摩擦力较小，通过较小推力便能够使平衡杆转动，完成脱扣动作；限位杆承受阀杆的推力，限制阀杆运动，限位杆通过转动来实现与阀杆的限位和脱离；弹簧用于阀门开启时自动复位；阀门采用的是自闭式结构，在阀杆上安装有弹簧，并将弹簧压缩储存能量，在需要关闭时，通过脱扣使限位杆释放阀杆，阀杆便在弹簧的推力作用下伸出，在阀杆推动限位后，管线中的压力将推动阀杆伸出，加速了阀门自动关闭的速度及关闭的可靠性。

限位脱扣装置上通过安装滚动轴承来减小限位脱扣装置脱开时的摩擦力，使限位脱扣装置脱开的力减小，通过较小的作用力推动限位脱扣装置，使阀门自动关闭。

当压力在设定的正常工作范围时，大活塞将被推到测压缸的底部，此时弹簧被拉长，受弹簧拉力作用，小活塞将压缩其平衡弹簧在设定的位移内，此时，大活塞的推杆和小活塞的推杆将在平衡杆平衡位置上部移动，不会推动平衡杆，平衡杆处于平衡位置，限位杆的阀杆端受到阀杆向上的推力，在脱扣端受到滚动轴承的推力作用而处于上扣状态，滚动轴承上的推力将由平衡杆的转轴承受，不会产生转动，系统处于平衡状态，此时，阀门处于开启状态，实现正常的石油天然气供应。

当压力小于设定的最小压力值时，大活塞受到的力将小于弹簧的拉力，弹簧将拉着大活塞向下运动，大活塞的推杆将推动平衡杆运动；小活塞上受到力小于其弹簧的设定力，小活塞不能推动弹簧运动到设定的最大压力值的位置，小活塞对平衡杆不起作用。

当压力高于设定的最大压力值时，大活塞受到的力将大于弹簧的拉力，大活塞将拉着其平衡弹簧运动到检测缸底部，对平衡杆不起作用；小活塞上受到的力大于其弹簧的设定力，小活塞将更多在压缩其平衡弹簧，小活塞的推杆将推动平衡杆运动。

在管线压力低于设定的最小值或高于设定的最大值时，活塞杆均向下运动，推动平衡杆向下运动，平衡杆的滚动轴承端将向上运动，使平衡杆与水平线形成一夹角，此时，限位杆对阀杆的推力与平衡杆轴线有一定角度，分力将使平衡杆的转动，当滚动轴承滚动离限位杆后，完成脱扣动作，限位杆在失去滚动轴承的约束，限位装置将推动限位功能，阀杆因失去限位作用，在弹簧力和管线内压力的推力作用下将快速伸出，阀板将跟随运动，关闭阀门，从而截断供应源，达到保护后端设备及防止因为爆管等原因发生泄漏的问题。

本发明的优点：1、结构简单新颖，工作可靠；2、不需要任何气源、液压或电作为驱动源，实现石油天然气供应源在一定压力范围内输送，为石油天然气输送管线上的设备提供安全保障；3、通过调节高压弹簧和低压弹簧的压缩量可以实现石油天然气输送管线上压力范围值的改变。4、采用双活塞式进行压力检测，在超过高压和低于低压的情况下自动关闭阀门，截断天然气或原油生产输送，切断供应源，保障输送管线在一定的压力范围内进行输送，保护天然气或原油生产设备安全。

附图说明

图1是本发明一种机械式安全截断阀装置的结构示意图；

图2是本发明的双活塞结构安全阀工作示意图。

图中：1.通道、2.阀、3.外筒、4.弹簧、5.挡圈、6.阀杆、7.弹簧、8.螺杆、9.外壳、10.螺母、11.手轮、12.大活塞腔、13.活塞缸、14.大活塞、15.大活塞密封板、16.小活塞腔、17.无压腔、18.密封圈、19.引压孔、20.小活塞、21.小活塞无压腔、22.密封圈、23.螺钉、24.密封板、25.低压弹簧、26.挡圈、27.螺母、28.调节螺钉、29.高压弹簧、30.螺钉、31.轴、32.滚动轴承、33.轴、34.限位杆、35.轴、36.平衡杆、37.弹簧、38.引压管、39.阀兰。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作具体描述：

本发明一种机械式安全截断阀装置，主要由压力检测装置、平衡装置、限位脱扣装置、自关闭阀门、手动开启装置组成。所述压力检测装置主要由活塞缸13、大活塞14、大活塞密封板15、密封圈18、引压孔19、小活塞20、密封圈22、螺钉23、密封板24、低压弹簧25、挡圈26、螺母27、调节螺钉28、高压弹簧29、螺钉30组成，用于高压和低压的同时检测；平衡装置主要由第一轴31、滚动轴承32、第二轴33、平衡杆36、弹簧37组成；通过调节螺钉28使平衡杆在无外力作用时能够保持阀门处于开启状，弹簧37用于复位时，平衡杆自动回复到平衡位置的作用；限位脱扣装置主要由第三轴35、限位杆34、弹簧7组成，主要用于限制阀杆伸出的作用，防止阀门自动关闭，弹簧7用于阀门开启时，限位脱扣装置自动将阀杆回复到限位的状态；自关闭阀门主要由阀2、通道1、外筒3、弹簧4、挡圈5、阀杆6组成，不工作时，阀门平常处于关闭状态；手动开启装置主要由螺杆8、螺母10、手轮11组成，主要用于阀门关闭后手动开启阀门时使用；手动开启装置通过电动机驱动来实现阀门开启。

限位脱扣装置上通过安装滚动轴承32来减小限位脱扣装置脱开时的摩擦力，使限位脱扣装置脱开的力减小，通过较小的作用力推动限位脱扣装置，使阀门自动关闭。

正常运行时，阀门是开启的，阀门的阀板由阀杆6连接，整个阀杆是由限位杆34压住，同时阀杆上的弹簧4被压缩，储存能量，限位杆34的客流量一端则由平衡杆36上滚动轴承32顶住上扣，平衡杆36由调节螺钉28进行调节平衡，阀门一直处于开启状态，管线石油天然气在压力对阀杆的推力和弹簧4的推力均由限位杆承受，并限制阀杆6运动，阀杆6的推力在限位杆34上产生的扭矩，限位杆34的另一端受到滚动轴承32限制，并对滚动轴承产生径向推力，通过滚动轴承的轴传向平衡杆，平衡杆36处于平衡状态，所承受的力将直接由平衡杆36的轴33承受，在调平后，平衡杆36不会转动，阀杆6上受力的变化不会引起平衡杆36的转动，阀门一直处于开启状态。

当输送石油天然气管线内的压力低于低限压力时，由引压管38将输送管线1中的压力引到压力检测装置，当压力低于设定工作压力的最小值时，大活塞腔12中压力对大活塞14的推力将不足以克服低压弹簧25向下的拉力，大活塞14将向下运动，大活塞的活塞杆将在平衡杆36上施加一转动扭矩，此时，平衡杆36将顺时针转动，滚动轴承32端将向上运动，滚动脱离限位杆34，完成脱扣动作，在限位杆34脱扣后，限位杆34将顺时针转动，失去对阀杆6的限制，阀杆在弹簧4的推力及通道1中压力的作用下，快速伸出，带动阀板向上运动，完成截断供应源；同时通过大活塞14内的引压孔19引入的压力到小活塞腔16，在小活塞20上产生的推力将不能压缩弹簧29达设定的推力值，小活塞的推杆将不能到达平衡杆36的位置，小活塞20在压力低于设计的最小压力值时，将不起作用。

当输送石油天然气管线内的压力低于低限压力时，由引压管38将输送管线1中的压力引到压力检测装置，当压力高于设定工作压力的最大值时，小活塞腔16中压力对小活塞20的推力将大于弹簧29设定的最大值，小活塞20将向下运动，小活塞20的活塞杆将在平衡杆36上施加一转动扭矩，此时，平衡杆36将顺时针转动，滚动轴承32端将向上运动，滚动脱离限位杆34，完成脱扣动作，在限位杆34脱扣后，限位杆34将顺时针转动，失去对阀杆6的限制，阀杆在弹簧4的推力及通道1中压力的作用下，快速伸出，带动阀板向上运动，完成截断供应源；由引压管38引入的压力到大活塞腔12，在大活塞14上产生的推力将不大于弹簧25所设定的拉力值，大活塞14的推杆将不能到达平衡杆36的位置，大活塞14在压力低于设计的最小压力值时，将不起作用。

在出现压力低于设定的最小值或高于设定的最大值后，阀门将自动关闭，重新恢复工作状态时，通过转动手轮11旋转(也可使用电动机带动)，使螺杆8向下运动，直到将阀杆全部推动最下部，此时，限位杆34受到弹簧7的作用，将逆时针转动，将限位杆34拉到垂直位置，此时，平衡杆36在弹簧37的推力作用下逆时针转动，使滚动轴承32与限位杆34接触，并上扣，限制限位杆34运动，并限制阀杆向上运动，观察管线的压力表，直到管线上的压力在所设定的工作压力的正常范围，此时，大小活塞推杆均回复到正常状态时的位置，弹簧37将平衡杆36回复到调节螺钉28接触，回到平衡状态，转动手轮11，使螺杆8回到最上端，截断阀便进入正常工作状态。

Claims (2)

1.一种机械式安全截断阀装置，主要由压力检测装置、平衡装置、限位脱扣装置、自关闭阀门、手动开启装置组成，其特征在于：所述压力检测装置主要由活塞缸(13)、大活塞(14)、大活塞密封板(15)、密封圈(18)、引压孔(19)、小活塞(20)、密封圈(22)、螺钉(23)、密封板(24)、低压弹簧(25)、挡圈(26)、预紧螺母(27)、调节螺钉(28)、高压弹簧(29)、预紧螺钉(30)组成，用于高压和低压的同时检测；平衡装置主要由第一轴(31)、滚动轴承(32)、第二轴(33)、平衡杆(36)、弹簧(37)组成；通过调节螺钉(28)使平衡杆在无外力作用时能够保持阀门处于开启状，弹簧(37)用于复位时，平衡杆自动回复到平衡位置的作用；限位脱扣装置主要由第三轴(35)、限位杆(34)、弹簧(7)组成，主要用于限制阀杆伸出的作用，防止阀门自动关闭，弹簧(7)用于阀门开启时，限位脱扣装置自动将阀杆回复到限位的状态；自关闭阀门主要由阀(2)、通道(1)、外筒(3)、弹簧(4)、挡圈(5)、阀杆(6)组成，不工作时，阀门平常处于关闭状态；手动开启装置主要由螺杆(8)、螺母(10)、手轮(11)组成，主要用于阀门关闭后手动开启阀门时使用；手动开启装置通过电动机驱动来实现阀门开启。

2.根据权利要求1所述的一种机械式安全截断阀装置，其特征在于：限位脱扣装置上通过安装滚动轴承(32)来减小限位脱扣装置脱开时的摩擦力，使限位脱扣装置脱开的力减小，通过较小的作用力推动限位脱扣装置，使阀门自动关闭。