CN105443815B - 膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门。其设计是基于压杆失稳的原理，介质压力作用在先导阀的膜片和阀芯组件上，并通过阀芯组件加载在细长杆上。当介质压力低于细长杆的临界载荷时，细长杆保持稳定，细长杆的轴向推力使阀芯组件处于工作位置一，此时流过先导阀内部通道的动力气源会通过气动执行器使开关阀处于正常阀位；当介质压力达到细长杆的临界载荷时，细长杆失稳而丧失承载能力，先导阀的膜片和阀芯组件在介质压力的推动下发生位移到达工作位置二，此时先导阀内部的动力通道被切换，气动执行器发生动作促使开关阀动作，开关阀将由正常阀位切换至非正常阀位。同时先导阀配合膜片使用，可以应用在需要微压触发的场合。

Description

膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门

技术领域

本发明涉及一种自动阀门，更具体的涉及一种能够在压力超过设定值时自动开启或关闭的自动 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 自动开启泄压的装置。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，从而仪表风 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、气动执行器、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，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，气动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。

本发明是基于压杆稳定和压杆失稳的原理设计的压杆失稳触发型的自动阀门，可以实现了压力 变送器、电磁阀和控制系统三者的功能，所以此应用无需任何电力，传感器的驱动，安全可靠。 同时配合膜片使用，可以应用在需要微压触发的场合。

发明内容

本发明涉及的膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门，主要部件包括开关阀、上游管道、下游 管道、压力连通管线、气动执行器、膜片、阀芯组件、仪表风连通管线、先导阀体、针笼、先 导阀盖，消音器、细长杆、螺帽和先导阀。其中，膜片、阀芯组件、仪表风连通管线、先导阀 体、针笼、先导阀盖，消音器、细长杆和螺帽组成了先导阀。细长杆是装置的触发部件，其应 用了压杆失稳的欧拉定律，其一端与阀芯组件相连，另一端与安装在针笼上的螺帽相连。

上游管道的介质压力通过压力连通管线进入先导阀内，作用于膜片与阀芯组件的组合体上，进 而通过阀芯组件作用在细长杆上。当介质压力低于设定压力时，介质压力通过阀芯组件作用在 细长杆上的轴向载荷小于细长杆的临界载荷，细长杆保持稳定，此时阀芯组件处于工作位置一， 流过先导阀的内部通道的仪表风使开关阀处于正常状态；当上游管道的介质压力达到细长杆的 临界载荷时，细长杆失稳而丧失承载能力，阀芯组件在介质压力的推动下动作至工作位置二， 流过先导阀内部的仪表风流通通道被切换，进而促使气动执行器动作使开关阀转化为非正常状 态(如果正常工况下开关阀处于全关位，则超压工况下开关阀转换为全开位；如果正常工况下开 关阀处于全开位，则超压工况下开关阀转换为全关位)。

对于本发明的自动阀门，气动执行器可以是双作用执行器(执行器通过仪表风或主管道介质的压 力将主阀开启，并需要通过仪表风或主管道介质压力实现主阀的复位)，也可以是单作用执行器 (执行器通过仪表风或主管道介质的压力将主阀开启，并在执行器本身弹簧的作用下复位)

附图说明

图1为本发明涉及的膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门的主要结构图；

图2为本发明涉及的膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门使用双作用气动执行器在正常状态 的示意图；

图3为本发明涉及的膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门使用双作用气动执行器在非正常状 态的示意图；

图4为本发明涉及的膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门使用单作用气动执行器在正常状态 的示意图；

图5为本发明涉及的膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门使用单作用气动执行器在非正常状 态的示意图；

具体实施方式

膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门，主要部件包括开关阀1、上游管道2、下游管道3、压 力连通管线4、气动执行器5、膜片6、阀芯组件7、仪表风连通管线8、先导阀体9、针笼10、 先导阀盖11，消音器12、细长杆13、螺帽14和先导阀15，其特征在于，开关阀1安装于上游 管道2和下游管道3之间；气动执行器5与开关阀1相连，控制着开关阀1的开启或关闭；压力 连通管线4将上游管道2与膜片6连通，使上游介质压力能作用在膜片6上；阀芯组件7一端与 膜片6相连，另一端与细长杆13相连，并安装在先导阀体9里面；针笼10一端与螺帽14相连， 另一端与先导阀盖11相连；先导阀盖11一端与针笼10相连，另一端与先导阀体9相连；消音 器12安装在先导阀体9上；仪表风连接管线8将仪表风引入先导阀体9内部，同时连接先导阀 体9和气动执行器5。其中先导阀15由膜片6、阀芯组件7、仪表风连通管线8、先导阀体9、 针笼10、先导阀盖11，消音器12、细长杆13和螺帽14组成。见图1。

下面以本自动阀门用作紧急泄放装置时介绍本发明的具体实施方式。

在正常工况下，上游管道2的介质压力低于设定压力，介质压力作用在膜片6上，并通过阀芯 组件7作用在细长杆13上的轴向载荷小于细长杆13的临界载荷，细长杆13保持稳定，此时阀 芯组件处于工作位置一，流过先导阀15的内部通道的仪表风使开关阀处于关闭状态。双作用气 动执行器形式见图2；单作用气动执行器形式见图4。

在非正常工况下，上游管道2的介质压力大于或等于设定压力，介质压力作用在膜片6上，并 通过阀芯组件7作用在细长杆13上的轴向载荷大于或等于细长杆13的临界载荷达到细长杆13 的临界载荷时，细长杆13失稳而丧失承载能力，阀芯组件7在介质压力的推动下动作至工作位 置二，流过先导阀15内部的仪表风流通通道被切换，进而促使气动执行器5动作使开关阀1 转化为开启状态。双作用气动执行器形式见图3；单作用气动执行器形式见图5。

另外，根据压杆失稳的欧拉定律，可以通过调整细长杆13弹性模量和长细比而改变其临界载荷， 进而改变装置动作时的设定压力。

当本发明的自动阀门用作紧急关断装置时，只需要将开关阀1和气动执行器5的安装方式沿竖 直轴旋转90度即可。具体实施方式与用作紧急泄放装置时相同，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 (5)

1.一种膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门，主要部件包括开关阀(1)、上游管道(2)、下游管道(3)、压力连通管线(4)、气动执行器(5)、膜片(6)、阀芯组件(7)、仪表风连通管线(8)、先导阀体(9)、针笼(10)、先导阀盖(11)、消音器(12)、细长杆(13)、螺帽(14)和先导阀(15)，其特征在于，开关阀(1)安装于上游管道(2)和下游管道(3)之间；气动执行器(5)与开关阀(1)相连，控制着开关阀(1)的开启或关闭；压力连通管线(4)将上游管道(2)与膜片(6)连通，使上游介质压力能作用在膜片(6)上；阀芯组件(7)一端与膜片(6)相连，另一端与细长杆(13)相连，并安装在先导阀体(9)里面；针笼(10)一端与螺帽(14)相连，另一端与先导阀盖(11)相连；先导阀盖(11)一端与针笼(10)相连，另一端与先导阀体(9)相连；消音器(12)安装在先导阀体(9)上；仪表风连接管线(8)将仪表风引入先导阀体(9)内部，同时连接先导阀体(9)和气动执行器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门，其先导阀(15)是整个装置的触发机构，包括膜片(6)、阀芯组件(7)、仪表风连通管线(8)、先导阀体(9)、针笼(10)、先导阀盖(11)、消音器(12)、细长杆(13)和螺帽(14)，其特征在于介质压力作用在膜片(6)上，并通过阀芯组件(7)传递到细长杆(13)上。

3.根据权利要求1所述的一种膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门，其先导阀(15)的触发部件是细长杆(13)，细长杆(13)应用了压杆失稳的欧拉定律，而且可以通过调整材料和长细比而改变其临界载荷，进而改变装置动作时的设定压力。

4.根据权利要求1所述的一种膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门，其压力连通管线(4)是将先导阀体(9)和上游管道(2)的上游相连，将上游管道(2)的介质压力引到先导阀体(9)内，并作用在膜片(6)上。

5.根据权利要求1所述的一种膜片辅助式压杆失稳触发型的自动阀门，其气动执行器(5)可以是双作用气动执行器或单作用气动执行器。