CN107504234B - 一种天然气井口紧急切断装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天然气井口紧急切断装置，包括助力机构、触发机构和阀门，触发机构包括爆破针型控制机构和锁止机构，爆破针型控制机构包括超压控制和亏压控制两种触发状态，任意一种触发状态均能使锁止机构移动，锁止机构带动助力机构控制阀门通断。本发明使用爆破针作为触发元件，具有精度高和速度快的特点。

Description

一种天然气井口紧急切断装置
技术领域
本发明涉及天然气井口安全保障技术，特别是一种天然气井口紧急切断装置。
背景技术
井口紧急切断装置是天然气井口的一道安全保障，当井口介质压力超过设定的高限压力时，井口紧急切断装置自动关闭，防止下游设备因压力过载而被破坏；当井口介质压力低于设定的低限压力时，井口紧急切断装置自动关闭，防止系统设备被破坏。
市场上现有的产品主要采用弹簧作为触发部件，CN201202436Y公开了一种天然气井口紧急切断装置及其自动控制装置，由紧急切断装置和自动控制装置构成，紧急切断装置包括一多弹簧活塞式气动执行机构，一套筒式高压切断装置，多弹簧活塞式气动执行机构通过支架和联轴器与筒式高压切断装置刚性连接；自动控制装置包括波登管压力开关、单电控电磁阀、自动过滤排水阀、减压阀、阀组、24VDC电源和隔爆盒，其中，压力开关串接于24VDC电源和单电控电磁阀线圈之间，单电控电磁阀进气端经自动过滤排水阀，减压阀、阀组接被控天然气；出气端接紧急切断装置的多弹簧活塞式气动执行机构。现有技术中存在如下缺陷：1)精度低；2)在介质力与弹簧力之间寻找平衡，故切断速度较慢；3)结构复杂、成本高。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种切断速度快、精度高、结构简单、成本低的天然气井口紧急切断装置。
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种天然气井口紧急切断装置，包括阀门、助力机构、触发机构、气液转换装置和供油系统，所述阀门和气液转换装置安装在管线上，所述触发机构触发助力机构控制阀门的通断，所述触发机构包括爆破针型控制机构和锁止机构，所述爆破针型控制机构分别与供油系统和气液转换装置相连接，所述爆破针型控制机构包括超压控制先导阀和亏压控制先导阀，所述超压控制先导阀包括超压控制液压缸和超压控制爆破针，所述超压控制爆破针与所述超压控制液压缸的外伸活塞杆相连，当管线流体压力升高时，所述超压控制液压缸的外伸活塞杆在所述超压控制液压缸内的油压推动下使所述亏压控制爆破针失稳弯曲；所述亏压控制先导阀包括亏压控制液压缸、亏压控制弹簧和亏压控制爆破针，所述亏压控制爆破针与所述超压控制液压缸的外伸活塞杆相连，所述亏压控制弹簧感知所述亏压控制液压缸内的油压，当管线流体压力正常时，所述亏压控制弹簧处于压缩储能状态，当管线流体压力持续降低时，所述亏压控制弹簧由压缩态释放，使所述亏压控制爆破针失稳弯曲，所述超压控制先导阀和亏压控制先导阀中的任意一个触发均能使锁止机构触发进而控制阀门的通断；所述气液转换装置将管线内的较高的气压转换为较低的油压，所述供油系统为爆破针型控制机构和气液转换装置的油压功能部件供油。
进一步的，所述锁止机构包括两个锁止转臂和一个锁止元件，所述两个锁止转臂的一端均与助力机构相接触，所述两个锁止转臂的另一端与锁止元件相接触，所述锁止元件与所述爆破针型控制机构相连，并由爆破针型控制机构控制。
进一步的，所述助力机构包括箱体，所述箱体内设有外伸活塞杆，所述外伸活塞杆上套有弹簧或者是说外伸活塞杆的一端与箱体之间设有弹簧，所述外伸活塞杆上安装有拔叉机构，所述外伸活塞杆的另一端与两个锁止转臂的一端相接触，所述锁止转臂用于维持弹簧的形变状态。
进一步的，所述气液转换装置是活塞式气液转换装置或膜片式气液转换装置。
进一步的，所述供油系统包括储油箱，所述储油箱上设有手动试压泵，所述储油箱与爆破针型控制机构之间设有泄压阀和止回阀。
相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明使用爆破针作为触发元件，解决了现有技术中气井口紧急切断阀存在的采用弹簧作为触发部件影响精度、及在介质力与弹簧力之间寻找平衡导致切断速度较慢的问题，具有精度高和速度快的特点。
附图说明
图1为本发明的正常工作状态示意图。
图2为本发明的超压切断示意图。
图3为本发明的亏压切断示意图。
图中：1-助力机构，2-锁止机构，3-触发机构，4-供油系统，5-气液转换装置，6-阀门，7-爆破针型控制机构，8-亏压控制先导阀，9-超压控制先导阀，11-箱体，12-拨叉机构，13-弹簧，14-外伸活塞杆，21-锁止转臂，22-锁止元件，31-亏压控制液压缸，32-亏压控制爆破针，33-亏压控制弹簧，34-超压控制液压缸，35-超压控制爆破针，41-储油箱，42-手动试压泵，43-止回阀，44-泄压阀。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
如图1所示，一种天然气井口紧急切断装置，包括助力机构、触发机构和阀门，所述阀门安装在管线上，所述触发机构触发助力机构控制阀门的通断，所述触发机构包括锁止机构、爆破针型控制机构，锁止机构安装在所述助力机构与爆破针型控制机构之间，所述爆破针型控制机构与供油系统和气液转换装置相连接，所述气液转换装置设置在管线上，气液转换装置将管线内的较高的气压转换为压力较低的油压；供油系统为爆破针型控制机构和气液转换装置的油压功能部件供油，所述锁止机构包括两个锁止转臂和锁止元件，所述两个锁止转臂的一端与助力机构相接触，所述两个对称设置的锁止转臂的另一端与锁止元件相接触，所述爆破针型控制机构包括亏压控制先导阀和超压控制先导阀，所述亏压控制先导阀包括亏压控制液压缸，所述亏压控制液压缸内设置有亏压控制活塞杆，所述亏压控制活塞杆上套有亏压控制弹簧，所述亏压控制活塞杆的一端与亏压控制爆破针的一端连接，所述亏压控制活塞杆的另一端与锁止元件相接触，所述超压控制先导阀包括超压控制液压缸，所述超压控制液压缸内设置有超压控制活塞杆，所述超压控制活塞杆的一端与超压控制爆破针的一端连接，所述超压控制活塞杆的另一端与锁止元件相接触。
所述助力机构包括箱体，所述箱体内设有外伸活塞杆，所述外伸活塞杆上套有弹簧或者是说外伸活塞杆的一端与箱体之间设有弹簧，所述外伸活塞杆上安装有拔叉机构，所述外伸活塞杆的另一端与两个锁止转臂的一端相接触，所述锁止转臂用于维持弹簧的形变状态。
所述气液转换装置是活塞式气液转换装置或膜片式气液转换装置。
所述供油系统包括储油箱，所述储油箱上设有手动试压泵，所述储油箱与爆破针型控制机构之间设有泄压阀和止回阀。
压力处于正常范围内，亏压控制爆破针和超压控制爆破针处于稳定状态，亏压控制活塞杆和超压控制活塞杆对称稳定在锁止元件的两侧，两个锁止转臂作用于锁止元件上，并将助力机构的外伸活塞杆锁死，进而使助力机构的弹簧处于压缩储能状态，此时阀门处于全开启状态。
如图2所示，介质压力高于设定的高限压力时，超压控制爆破针在介质力的作用下失稳弯曲，超压控制先导阀发生动作，超压控制活塞杆带动锁止元件发生位移，锁止转臂失去锁止元件的约束，进而释放了助力机构的弹簧，弹簧由压缩态释放带动拨叉机构旋转，进而带动阀门由开启状态切换为关闭状态，实现紧急关断功能。
如图3所示，介质压力低于设定的低限压力时，亏压控制爆破针在亏压控制弹簧力的作用下失稳弯曲，亏压控制先导阀发生动作，亏压控制活塞杆带动锁止元件发生位移，锁止转臂失去锁止元件的约束，进而释放了助力机构的弹簧，弹簧由压缩态释放带动拨叉机构旋转，进而带动阀门由开启状态切换为关闭状态，实现紧急关断功能。

Claims (4)

1.一种天然气井口紧急切断装置，包括阀门、助力机构、触发机构、气液转换装置和供油系统，所述阀门和气液转换装置安装在管线上，所述触发机构触发助力机构控制阀门的通断，其特征在于所述触发机构包括爆破针型控制机构和锁止机构，所述爆破针型控制机构分别与供油系统和气液转换装置相连接，所述爆破针型控制机构包括超压控制先导阀和亏压控制先导阀，所述超压控制先导阀包括超压控制液压缸和超压控制爆破针，所述超压控制爆破针与所述超压控制液压缸的外伸活塞杆相连，当管线流体压力升高时，所述超压控制液压缸的外伸活塞杆在所述超压控制液压缸内的油压推动下使所述超压控制爆破针失稳弯曲；所述亏压控制先导阀包括亏压控制液压缸、亏压控制弹簧和亏压控制爆破针，所述亏压控制爆破针与所述亏压控制液压缸的外伸活塞杆相连，所述亏压控制弹簧感知所述亏压控制液压缸内的油压，当管线流体压力正常时，所述亏压控制弹簧处于压缩储能状态，当管线流体压力持续降低时，所述亏压控制弹簧由压缩态释放，使所述亏压控制爆破针失稳弯曲，所述超压控制先导阀和亏压控制先导阀中的任意一个触发均能使锁止机构触发进而控制阀门的通断；所述气液转换装置将管线内的较高的气压转换为较低的油压，所述供油系统为爆破针型控制机构和气液转换装置的油压功能部件供油；
所述锁止机构包括两个锁止转臂和一个锁止元件，所述两个锁止转臂的一端均钩挂在助力机构的一端，所述两个锁止转臂的另一端与锁止元件相接触，所述锁止元件与亏压控制液压缸的外伸活塞杆、超压控制液压缸的外伸活塞杆分别钩挂在一起，所述超压控制先导阀和亏压控制先导阀中的任意一个触发，均能带动锁止元件发生位移，从而导致锁止转臂失去锁止元件的约束从而释放助力机构。
2.根据权利要求1所述的一种天然气井口紧急切断装置，其特征在于所述助力机构包括箱体，所述箱体内设有外伸活塞杆，所述外伸活塞杆上套有弹簧或者外伸活塞杆的一端与箱体之间设有弹簧，所述外伸活塞杆上安装有拔叉机构，所述外伸活塞杆的另一端钩挂两个锁止转臂的一端，所述锁止转臂用于维持弹簧的形变状态。
3.根据权利要求1所述的一种天然气井口紧急切断装置，其特征在于所述气液转换装置是活塞式气液转换装置或膜片式气液转换装置。
4.根据权利要求1所述的一种天然气井口紧急切断装置，其特征在于所述供油系统包括储油箱，所述储油箱上设有手动试压泵，所述储油箱与爆破针型控制机构之间设有泄压阀和止回阀。
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Assignee: Hanzhong (Nanjing) Technology Co., Ltd

Assignor: Jiangsu Reliable Mechanical Equipment Co.,Ltd.

Contract record no.: X2020980008065

Denomination of invention: An emergency shut-off device for natural gas at wellhead

Granted publication date: 20190521

License type: Exclusive License

Record date: 20201116