CN108194648A - 一种紧急切断阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀体技术领域，尤其涉及一种紧急切断阀，包括阀体、切断结构和控制结构，切断结构包括锁紧组件和连杆组件，锁紧组件包括固定套、压紧套和滚珠，连杆组件包括翘板和摆杆部件，阀体包括阀杆和与阀杆端部连接的复位组件，阀杆自上而下依次穿过压紧套和固定套；压紧套的下端面和固定套的上端面接触，且接触面在靠近阀板的边沿处设有三角缺口，阀杆上对应三角缺口处设有凹口，滚珠位于三角缺口和凹口形成的空间中；翘板一端与压紧套连接，翘板另一端与摆杆部件接触；控制结构与摆杆部件连接，以控制摆杆部件摆动。本发明通过采用多种原理的控制结构可实现多重模式紧急截断功能，且各种模式相互独立，通过与切断结构的配合，使阀体集成度高。

Description

一种紧急切断阀

技术领域

本发明涉及阀体技术领域，尤其涉及一种紧急切断阀。

背景技术

目前随着我国天然气大力推广应用，带动了管路输送控制元件市场需求的快速增长，目前西南油气田气井井口使用的紧急截断闸阀，大都采用液动控制系统，油温变化引起油粘度变化很大程度上影响了控制的精度。同时高压下直接驱动的方式导致截断装置体积比较庞大，造价昂贵，安装维保不方便。

井口地面安全控制系统具有逻辑控制功能，当井场高温、火灾、井口及生产管线的超高低压、管线泄漏等影响地面安全的因素时，控制系统可以自动实施逻辑顺序紧急关断和远程紧急关断，同时也可以根据生产工艺需求，实施生产工艺关断。根据气田气井管理的需要，进行高压防爆电磁控制紧急切断阀研究。

现场地面截断安全阀采用液压控制系统，通过液压传动控制主弹簧，作用于闸板进行开关阀。其采用蓄能器储能提供动力源，维持系统压力稳定；并采用手动泵进行蓄能器补压。采用此方案，利用直动的开启方式，造成开启扭矩大，必须采用较大功率的动力才能够实现阀门的开启。且采用液动控制系统，因常年温度的变化导致油温变化，引起油粘度变化很大程度上影响了控制的精度。同时采用液压传动成本高、维护复杂。

现场气动地面安全截断阀，由弹簧及驱动气缸组成，通过控制驱动气源推动气缸作往复运动，从而控制主弹簧，作用于闸板进行开关阀。其采用现场空压机进行增压提供动力源，手动通过自带氮气增压装置进行控制。采用此方案，因气泵增压过程较慢，造成阀门开启时间过长；紧急切断功能完全依赖外界电源以及气源，如遇新井数传不到位或电力不足的情况，势必造成紧急切断功能失效，不能有效保护管线的正常生产。同时采用外界气源作为动力源使用条件局限，手动氮气装置需重复充气，使用不方便且成本高昂。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决现有的紧急切断阀集成度低，可靠性差，成本高的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种紧急切断阀，包括阀体、切断结构和控制结构，所述切断结构包括锁紧组件和连杆组件，所述锁紧组件包括固定套、压紧套和滚珠，所述连杆组件包括翘板和摆杆部件，所述阀体包括阀杆和与所述阀杆端部连接的复位组件，所述阀杆自上而下依次穿过所述压紧套和所述固定套；所述压紧套的下端面和所述固定套的上端面接触，且接触面在靠近所述阀板的边沿处设有三角缺口，所述阀杆上对应所述三角缺口处设有凹口，所述滚珠位于所述三角缺口和所述凹口形成的空间中；所述翘板一端与所述压紧套连接，另一端与所述摆杆部件接触；所述控制结构与所述摆杆部件连接，以控制所述摆杆部件摆动。

其中，所述摆杆部件包括滚轮、支撑杆、推杆和第一弹簧件，所述支撑杆的上端与所述滚轮连接，所述支撑杆的下端与所述阀体转动连接，所述第一弹簧件一端固定，另一端与所述支撑杆上所述滚轮的连接端连接，所述推杆与所述支撑杆交叉连接，所述控制结构与所述推杆连接，所述翘板与所述滚轮接触。

其中，所述控制结构包括防火组件，所述防火组件包括第一气缸，所述第一气缸的活塞压力腔与连接所述阀体的生产管线连通，且在其与所述生产管线连通的通路处填充易熔合金，所述第一气缸的活塞杆与所述推杆连接。

其中，所述控制结构还包括电控组件，所述电控组件包括直线电机和控制器，所述直线电机与所述推杆连接，所述控制器控制所述直线电机的启停。

其中，所述控制结构还包括压力组件，所述压力组件包括第二气缸，所述第二气缸的活塞杆与所述推杆连接。

其中，所述复位组件包括提升器和第二弹簧件，所述阀杆的上端与所述提升器连接，所述阀杆的下端与所述第二弹簧件连接。

其中，所述阀杆包括依次连接的上阀杆、阀板和下阀杆，所述上阀杆与所述提升器连接，所述下阀杆与所述第二弹簧件连接，所述阀板的厚度等于所述阀体的进口与出口之间的距离，且所述阀板上具有连通所述阀体的进口与出口的通孔，且所述阀板在所述通孔的两侧延所述阀杆的长度方向设置滚动件，所述滚动件与所述阀体的内壁接触。

其中，所述第一气缸的活塞杆的端部设有推板，所述推板与所述推杆连接。

其中，还包括先导结构，所述先导结构与所述阀体的进口和出口通过电磁控制连通。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明紧急切断阀的锁紧组件通过固定套、压紧套和滚珠的配合将阀体的阀杆位置固定，保证阀体所连接管线的正常运作，当管线出现需要紧急关停的状况时，控制结构控制摆杆部件摆动一定角度，翘板与摆动部件接触的一端下降，另一端翘起，从而带动压紧套上移，由于压紧套的上移，使其与固定套之间形成的三角缺口打开，滚珠离开阀杆上的凹口向三角缺口所在的一侧移动，滚珠对阀杆的限位作用减弱，在阀杆端部复位组件的作用下阀杆移动，阻断阀体的进口与出口的连通。本发明通过采用多种原理的控制结构可实现多重模式紧急截断功能，且各种模式相互独立，互不干涉，通过与切断结构的配合，使阀体集成度高，增加阀体的可靠性和稳定性，减少了现场安全生产的风险，节约了劳动成本，经济效益明显提高，同时，大大减少了井口工作人员的安全风险，同时在劳动组织优化、生产管理组织优化方面也取得较好的效果。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例紧急切断阀在正常工作状态下的结构示意图；

图2是本发明实施例紧急切断阀在紧急切断状态下的结构示意图；

图3是本发明实施例紧急切断阀的切断结构在正常工作状态下的结构示意图；

图4是本发明实施例紧急切断阀的切断结构在紧急切断状态下的结构示意图；

图5是本发明实施例紧急切断阀的摆杆部件的结构示意图；

图6是本发明实施例紧急切断阀的控制结构的结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明实施例紧急切断阀的防火组件在正常工作状态下的结构示意图；

图9是本发明实施例紧急切断阀的防火组件在紧急切断状态下的结构示意图；

图10是本发明实施例紧急切断阀的阀杆的结构示意图。

图中：1：阀体；2：切断结构；3：控制结构；11：阀杆；12：复位组件；21：锁紧组件；22：连杆组件；31：防火组件；32：电控组件；33：压力组件；111：上阀杆；112：阀板；113：下阀杆；121：提升器；122：第二弹簧件；211：固定套；212：压紧套；213：滚珠；221：翘板；222：摆杆部件；311：第一气缸；312：易熔合金；313：推板；321：直线电机；331：第二气缸；1121：通孔；1122：滚动件；2221：滚轮；2222：支撑杆；2223：推杆；2224：第一弹簧件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，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。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的紧急切断阀，包括阀体1、切断结构2和控制结构3，切断结构2包括锁紧组件21和连杆组件22，锁紧组件21包括固定套211、压紧套212和滚珠213，连杆组件22包括翘板221和摆杆部件222，阀体1包括阀杆11和与阀杆11端部连接的复位组件12，阀杆11自上而下依次穿过压紧套212和固定套211；压紧套212的下端面和固定套212的上端面接触，且接触面在靠近阀板11的边沿处设有三角缺口，阀杆11上对应三角缺口处设有凹口，滚珠213位于三角缺口和凹口形成的空间中；翘板221一端与压紧套212连接，翘板221另一端与摆杆部件222接触；控制结构3与摆杆部件222连接，以控制摆杆部件222摆动。

本发明紧急切断阀的锁紧组件通过固定套、压紧套和滚珠的配合将阀体的阀杆位置固定，保证阀体所连接管线的正常运作，当管线出现需要紧急关停的状况时，控制结构控制摆杆部件摆动一定角度，翘板与摆动部件接触的一端下降，另一端翘起，从而带动压紧套上移，由于压紧套的上移，使其与固定套之间形成的三角缺口打开，滚珠离开阀杆上的凹口向三角缺口所在的一侧移动，滚珠对阀杆的限位作用减弱，在阀杆端部复位组件的作用下阀杆移动，阻断阀体的进口与出口的连通。本发明通过采用多种原理的控制结构可实现多重模式紧急截断功能，且各种模式相互独立，互不干涉，通过与切断结构的配合，使阀体集成度高，增加阀体的可靠性和稳定性，减少了现场安全生产的风险，节约了劳动成本，经济效益明显提高，同时，大大减少了井口工作人员的安全风险，同时在劳动组织优化、生产管理组织优化方面也取得较好的效果。

其中，如图5所示，摆杆部件222包括滚轮2221、支撑杆2222、推杆2223和第一弹簧件2224，支撑杆2222的上端与滚轮2221连接，支撑杆2222的下端与阀体1转动连接，第一弹簧件2224一端固定，第一弹簧件2224另一端与支撑杆2222上滚轮2221的连接端连接，推杆2223与支撑杆2222交叉连接，控制结构3与推杆2223连接，翘板221与滚轮2221接触。紧急状况下，控制结构推动推杆，从而使推杆带动支撑杆转动一定角度，支撑杆转动的同时压缩第一弹簧件，支撑杆设置滚轮的一端因为摆动而下降一定高度，翘板与滚轮接触的一端也跟随下降，因此与压紧套连接的一端抬高，令压紧套上移。需要恢复到正常工作状态时，控制组件拉回推杆，之前被压缩的第一弹簧件弹力恢复，支撑杆回摆，滚轮旋转但仍与翘板接触将翘板顶起，翘板另一端下降并将压紧套下拉，使压紧套向固定套靠近，滚珠向阀杆所在一侧移动，同时配合复位组件将阀杆拉回正常工作状态的位置，滚珠再次进入三角缺口与阀杆凹口之间形成的区域，将阀杆位置固定锁死，切断阀恢复正常工作状态。

具体的，如图6、图7、图8和图9所示，控制结构3包括防火组件31，防火组件31包括第一气缸311，第一气缸311的活塞压力腔与连接阀体1的生产管线连通，且在其与生产管线连通的通路处填充易熔合金312，第一气缸311的活塞杆与推杆2223连接。其中，第一气缸311的活塞杆的端部设有推板313，推板313与推杆2223连接。本发明紧急切断阀具备火灾紧急截断功能。若现场出现火灾或温度突然升高，导致原本用于隔断第一气缸的活塞压力腔与生产管线连通，控制第一气缸处于常压状态，在通路上填充的易熔合金熔化，使第一气缸与生产管线接通，第一气缸的活塞杆在管线气压的推动下伸出并带动推板移动，推板推动与其连接的推杆破坏锁紧组件的平衡，起到紧急截断的作用，实现阀的紧急关闭。

其中，如图6和图7所示，控制结构3还包括电控组件32，电控组件32包括直线电机321和控制器，直线电机321与推杆2223连接，控制器控制直线电机321的启停。正常生产中，需要远程电控关闭阀门时，通过远程操作命令给电控关阀直线电机通电，直线电机通过推杆推动支撑杆，从而破坏锁紧组件对阀杆的固定支撑，阀杆在复位组件的作用下迅速移动至关阀位置，阀门完全关闭。

其中，如图6和图7所示，控制结构3还包括压力组件33，压力组件33包括第二气缸331，第二气缸331的活塞杆与推杆2223连接。紧急截断闸阀在具备电控紧急截断，防火紧急截断功能外，还具备机械压力紧急截断功能，在生产管线压力出现异常时，起到紧急切断管线的目的。由此本发明实现远程高压开、关及紧急超、欠压切断功能，不借助其他辅助外力，比传统机械自力式的紧急切断结构更加稳定可靠，保现场安全生产。本实施例中可设置三个第二气缸，分别用于在高压截断、中压截断和低压截断：在高压截断模式下，设置高压气缸的截断值为30MPa，当高压管线压力值超过30Mpa时，高压气缸的活塞杆推动推杆，支撑板摆动，破坏翘板支撑，滚珠脱出，阀杆在复位组件的作用下迅速关阀；在中压截断模式下，设置中压气缸的截断值为10MPa，当中压管线压力值超过10Mpa时，中压气缸活塞杆推动推杆，支撑板摆动，破坏翘板支撑，滚珠脱出，阀杆在复位组件的作用下迅速关阀；在低压截断模式下，设置低压气缸的截断值为1.6MPa，当低压管线压力值低于1.6Mpa时，低压气缸的活塞杆推动推杆，支撑板摆动，破坏翘板支撑，滚珠脱出，阀杆在复位组件的作用下迅速关阀。截断压力值可根据实际生产需要自行调节设定。

进一步的，如图1和图2所示，复位组件12包括提升器121和第二弹簧件122，阀杆11的上端与提升器121连接，阀杆11的下端与第二弹簧件122连接。第二弹簧件在阀体正常工作状态下处于拉伸状态，当处于紧急切断情况时，锁紧组件对阀杆的锁紧固定作用解除后，第二弹簧件回缩使阀杆迅速下移切断阀体的进口与出口之间的连通。提升器与阀杆的上端连接，开启截断阀正常工作是，通过提升器的驱动力将阀杆提升至最高位，阀体处于开启位置，锁紧组件将阀杆锁定，固定到最大开度位置，提升器断电并脱离阀杆。

其中，如图10所示，阀杆11包括依次连接的上阀杆111、阀板112和下阀杆113，上阀杆111与提升器121连接，下阀杆113与第二弹簧件121连接，阀板112的厚度等于阀体1的进口与出口之间的距离，且阀板112上具有连通阀体1的进口与出口的通孔1121，且阀板112在通孔1121的两侧延阀杆112的长度方向设置滚动件1122，滚动件1122与阀体1的内壁接触。阀板上设置滚动件使其运动时与阀体之间的摩擦由滚动摩擦代替滑动摩擦，进一步减小阀杆提升轴向力；阀板上的通孔在阀体正常工作状态中连通阀体的进口与出口，紧急切断时，阀杆迅速下移，通孔离开连通位置，阀板的非通孔位置落于阀体的进口与出口之间，由于阀板厚度适当可顺利将阀体的进口与出口阻断。

其中，本发明紧急切断阀还包括先导结构，先导结构与阀体1的进口和出口通过电磁控制连通。关阀状态下，在介质密封力和预紧弹簧力的共同作用下，将阀体压紧在阀板上，阀门关闭密封严实；正常生产开阀时，给先导结构瞬时通电，卸掉阀体对阀板的介质密封力，减小阀杆提升轴向力。

使用时，本发明紧急切断阀用于天然气气井井口的安全设备时，阀门利用管道天然气作为主要动力，主要包括：紧急截断闸阀、阀位指示器、测温套、测温测压套、高中低三个不同压力等级智能压力变送器、智能温度变送器、控制柜、连接用防爆电缆、防爆管路、取源管路、备用电源以及安装连接所使用的附件、备品、备件等。完善了井口安全装置的应用功能，实现了集先导、紧急截断、自检、自动控制等功能的独立产品，对气田安全生产应用更可靠，更经济。提高天然气井的利用率，尤其在新井数传不到位的情况下可放心使用。

综上所述，本发明紧急切断阀的锁紧组件通过固定套、压紧套和滚珠的配合将阀体的阀杆位置固定，保证阀体所连接管线的正常运作，当管线出现需要紧急关停的状况时，控制结构控制摆杆部件摆动一定角度，翘板与摆动部件接触的一端下降，另一端翘起，从而带动压紧套上移，由于压紧套的上移，使其与固定套之间形成的三角缺口打开，滚珠离开阀杆上的凹口向三角缺口所在的一侧移动，滚珠对阀杆的限位作用减弱，在阀杆端部复位组件的作用下阀杆移动，阻断阀体的进口与出口的连通。本发明通过采用多种原理的控制结构可实现多重模式紧急截断功能，且各种模式相互独立，互不干涉，通过与切断结构的配合，使阀体集成度高，增加阀体的可靠性和稳定性，减少了现场安全生产的风险，节约了劳动成本，经济效益明显提高，同时，大大减少了井口工作人员的安全风险，同时在劳动组织优化、生产管理组织优化方面也取得较好的效果。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种紧急切断阀，其特征在于：包括阀体、切断结构和控制结构，所述切断结构包括锁紧组件和连杆组件，所述锁紧组件包括固定套、压紧套和滚珠，所述连杆组件包括翘板和摆杆部件，所述阀体包括阀杆和与所述阀杆端部连接的复位组件，所述阀杆自上而下依次穿过所述压紧套和所述固定套；所述压紧套的下端面和所述固定套的上端面接触，且接触面在靠近所述阀板的边沿处设有三角缺口，所述阀杆上对应所述三角缺口处设有凹口，所述滚珠位于所述三角缺口和所述凹口形成的空间中；所述翘板一端与所述压紧套连接，另一端与所述摆杆部件接触；所述控制结构与所述摆杆部件连接，以控制所述摆杆部件摆动。

2.根据权利要求1所述的紧急切断阀，其特征在于：所述摆杆部件包括滚轮、支撑杆、推杆和第一弹簧件，所述支撑杆的上端与所述滚轮连接，所述支撑杆的下端与所述阀体转动连接，所述第一弹簧件一端固定，另一端与所述支撑杆上所述滚轮的连接端连接，所述推杆与所述支撑杆交叉连接，所述控制结构与所述推杆连接，所述翘板与所述滚轮接触。

3.根据权利要求2所述的紧急切断阀，其特征在于：所述控制结构包括防火组件，所述防火组件包括第一气缸，所述第一气缸的活塞压力腔与连接所述阀体的生产管线连通，且在其与所述生产管线连通的通路处填充易熔合金，所述第一气缸的活塞杆与所述推杆连接。

4.根据权利要求3所述的紧急切断阀，其特征在于：所述控制结构还包括电控组件，所述电控组件包括直线电机和控制器，所述直线电机与所述推杆连接，所述控制器控制所述直线电机的启停。

5.根据权利要求4所述的紧急切断阀，其特征在于：所述控制结构还包括压力组件，所述压力组件包括第二气缸，所述第二气缸的活塞杆与所述推杆连接。

6.根据权利要求1所述的紧急切断阀，其特征在于：所述复位组件包括提升器和第二弹簧件，所述阀杆的上端与所述提升器连接，所述阀杆的下端与所述第二弹簧件连接。

7.根据权利要求6所述的紧急切断阀，其特征在于：所述阀杆包括依次连接的上阀杆、阀板和下阀杆，所述上阀杆与所述提升器连接，所述下阀杆与所述第二弹簧件连接，所述阀板的厚度等于所述阀体的进口与出口之间的距离，且所述阀板上具有连通所述阀体的进口与出口的通孔，且所述阀板在所述通孔的两侧延所述阀杆的长度方向设置滚动件，所述滚动件与所述阀体的内壁接触。

8.根据权利要求3所述的紧急切断阀，其特征在于：所述第一气缸的活塞杆的端部设有推板，所述推板与所述推杆连接。

9.根据权利要求1所述的紧急切断阀，其特征在于：还包括先导结构，所述先导结构与所述阀体的进口和出口通过电磁控制连通。