CN105422965A - 介质直接作用式压杆失稳触发动作的自动阀门 - Google Patents

Abstract

本发明是一种介质直接作用式压杆失稳触发动作的自动阀门。其主要部件包括执行器、支架、主阀、前端引压管、后端引压管、储气罐和压杆失稳触发型先导阀组成，其中先导阀阀体、先导阀活塞、先导阀阀盖、细长杆、杆笼和杆帽组成的压杆失稳触发型先导阀是该自动阀门动作的触发机构。当介质压力达到设定压力时，细长杆的失稳弯曲触发型先导阀连通上游介质进入执行器的通道，上游介质可以流过压杆失稳触发型先导阀进入执行器驱动主阀动作至非正常阀位。此阀门组件可以用作紧急泄放装置或紧急关断装置。

Description

介质直接作用式压杆失稳触发动作的自动阀门

技术领域

本发明涉及一种自动阀门，更具体的涉及一种在压力超过设定值时能够自动开启或关闭的阀门。

背景技术

为了保护压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备，经常需要设置在超压工况下能够自动开启或关闭的阀门。在以往的实践中，通常使用压力变送器检测压力管道或者压力容器中的压力，压力变送器输出信号至控制系统，当压力超过设定值时，控制系统会发出指令改变安装于气动执行机构供气管路的电磁阀的供电状态，进而改变电磁阀气流通道的状态，从而使气动执行机构动作，达到开启或关闭阀门的目的。

使用压力变送器、电磁阀、执行器、主阀门和控制系统共同实现超压工况下自动启闭阀门的主要潜在风险在于，如果压力变送器失效，或者压力变送器与控制系统之间的信号传输出现问题，或者电磁阀的供电出现问题，就可能出现压力已经超过设定压力，执行器却未使主阀门如期动作的情形，给压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备带来威胁。

本发明主要由执行器、开关阀和压杆失稳触发型先导阀组成。其中，压杆失稳触发型先导阀的设计基于压杆稳定和压杆失稳的原理，其活塞承受来自管道内的介质压力，此载荷将加载在细长杆上，当管道内的介质压力产生的作用力低于细长杆的临界载荷时，细长杆稳定，细长杆的轴向推力使先导阀活塞处于密封状态，此时阀门处于正常阀位；当介质压力产生的作用力超过细长杆的临界载荷时，细长杆失稳，压杆失稳触发型先导阀活塞瞬间向细长杆方向移动，失去密封作用，介质通过先导阀进入执行器，推动执行器动作进而使阀门由正常阀位改变为非正常阀位。从而实现了超压工况下阀门的自动开启或者关闭。

经查，目前没有以压杆稳定和压杆失稳原理为基础设计的由介质直接驱动的压杆失稳触发动作的自动阀门。

发明内容

本发明涉及的介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门主要由执行器、支架、主阀、前端引压管、后端引压管、储气罐和先导阀组成。

前端引压管和后端引压管将主阀上游介质、储气罐和压杆失稳触发型先导阀连接起来。前端引压管一端与上游管道相连，另一端与储气罐相连；后端引压管一端与储气罐相连，另一端与压杆失稳触发型先导阀相连，即先导阀活塞承受的压力为主阀上游压力。先导阀活塞再将力传递给细长杆，使细长杆受到轴向的压力作用。

在正常工况下，上游介质的压力小于设定压力，细长杆上的轴向力小于细长杆失稳的临界力，细长杆保持直线状态，细长杆的推力将使得先导阀的活塞与先导阀阀体密封元件紧密接触，而使得压杆失稳触发型先导阀处于密封状态。此时上游介质无法经过压杆失稳触发型先导阀进入执行器，主阀处于正常阀位状态。

在非正常工况下，主阀上游介质的压力大于设定压力，其产生的作用在细长杆上的轴向载荷大于细长杆的失稳临界载荷，细长杆将失稳弯曲，其有效长度会瞬间变短，其作用在先导阀活塞上的力会骤然降低，先导阀活塞在上游介质压力的作用下向细长杆方向移动，先导阀开启。上游介质经过压杆失稳触发型先导阀进入执行器，推动主阀从正常阀位转动到非正常阀位。

在细长杆失稳的瞬间，储气罐内的介质会驱动主阀开始开启。在主阀开启的瞬间，上游介质的压力会迅速下降。此时储压罐里储存的介质会同时向上游管道和压杆失稳触发型先导阀流动。本发明的前端引压管的直径和后端引压管的直径在选取时将进行流通能力的计算，以确保从储压罐里经过压杆失稳触发型先导阀流向执行器能够保证主阀完全开启。

附图说明

图1为本发明涉及的介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门的主要结构图；

图2为本发明涉及的介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门正常工作时的示意图；

图3为本发明涉及的介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门触发后的示意图；

具体实施方式

本发明涉及的介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门主要由执行器2、支架4、主阀5、前端引压管6、储气罐9、后端引压管10和压杆失稳触发型先导阀13组成。其中压杆失稳触发型先导阀13的主要部件包括先导阀阀体11、先导阀活塞12、先导阀阀盖14、细长杆15、杆笼16和杆帽17。如图1所示。

前端引压管6一端与上游管道相连，另一端与储气罐9相连；后端引压管10一端与储气罐9相连，另一端与压杆失稳触发型先导阀13相连。经此连接方式，压杆失稳触发型先导阀13的阀腔中的压力主阀4上游的介质压力相同，即先导阀活塞12所承受的压力与主阀5上游的压力相同。介质作用在先导阀活塞12产生的推力传递给细长杆15，使细长杆15承受轴向压载荷。

下面以介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门作为泄压阀使用时为例介绍本发明的具体实施方式。

在正常工况下，主阀5上游介质的压力小于设定压力，其产生的作用在细长杆15上的轴向载荷小于细长杆15的失稳临界载荷。此时细长杆15保持直线状态，细长杆15的推力将使得先导阀的活塞12与先导阀阀体密封元件紧密接触，而使得压杆失稳触发型先导阀处于密封状态。此时上游介质无法经过压杆失稳触发型先导阀13进入执行器2，主阀5处于关闭状态。如图2所示。

在非正常工况下，主阀5上游介质的压力超过设定压力，其产生的作用在细长杆15上的轴向载荷超过细长杆失稳的临界载荷。此时细长杆15失稳弯曲，其有效长度会瞬间变短，其作用在先导阀活塞12上的力会骤然降低，先导阀活塞12在上游介质压力的作用下向细长杆15方向移动，先导阀13开启。上游介质经过压杆失稳触发型先导阀13进入执行器2，推动主阀5从关闭状态转动到打开状态，达到泄放介质的目的。

在细长杆15失稳的瞬间，储气罐9内的介质会驱动主阀5开始开启。在主阀5开启的瞬间，其上游介质的压力会迅速下降。此时储压罐9里储存的介质会同时向上游管道和压杆失稳触发型先导阀13流动。前端引压管6的直径和后端引压管10的直径在选取时将进行流通能力的计算，以确保从储压罐9里经过压杆失稳触发型先导阀13流向执行器2的介质能够保证主阀5完全开启。

当本发明的主阀5设计为超压工况下自动关闭时，只需要将开关阀执行器2旋转90度即可。具体实施方式与开关阀5设计为超压时自动泄放相同，在此不再赘述。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特种和/或步骤之外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可以被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (4)

1.一种介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门，其主要由执行器(2)、支架(4)、主阀(5)、前端引压管(6)、储气罐(9)、后端引压管(10)和压杆失稳触发型先导阀(13)组成，其中先导阀阀体(11)、先导阀活塞(12)、先导阀阀盖(14)、细长杆(15)、杆笼(16)和杆帽(17)组成的压杆失稳触发型先导阀(13)是该自动阀门动作的触发机构，其主要特征在于：在超压工况下由细长杆(15)的压杆失稳触发先导阀(13)的开启进而触发开关阀(14)的动作。

2.根据权利要求1所述的介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门，其中压杆失稳触发型先导阀(13)的阀腔中的压力与主阀(4)上游的介质压力相同，即先导阀活塞(12)所承受的压力与主阀(5)上游的压力相同。

3.根据权利要求1所述的介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门，其中先导阀活塞(12)承受的来自介质的推力传递给细长杆(15)，使细长杆(15)承受轴向压载荷；在正常工况下，作用在细长杆(15)上的轴向载荷小于细长杆(15)的失稳临界载荷，细长杆(15)保持直线状态，细长杆(15)的推力将使得先导阀的活塞(12)与先导阀阀体密封元件紧密接触，而使得压杆失稳触发型先导阀(13)处于密封状态，此时上游介质无法经过压杆失稳触发型先导阀(13)进入执行器(2)，主阀(5)处于关闭状态；在非正常工况下，主阀(5)上游介质的压力超过设定压力，其产生的作用在细长杆(15)上的轴向载荷超过细长杆(15)的失稳临界载荷，细长杆(15)失稳弯曲，其有效长度会瞬间变短，其作用在先导阀活塞(12)上的力会骤然降低，先导阀活塞(12)在上游介质压力的作用下向细长杆(15)方向移动，先导阀(13)开启，上游介质经过压杆失稳触发型先导阀(13)进入执行器(2)，推动主阀(5)动作至非正常阀位。

4.根据权利要求1所述的介质直接驱动的压杆失稳触发型自动阀门，其中前端引压管(6)的直径略小于后端引压管(10)的直径，以确保先导阀(13)开启后从储压罐(9)里经过压杆失稳触发型先导阀(13)流向执行器(2)的介质能够保证主阀(5)完全开启。