CN109139963A - 一种煤层气专用联动控制球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤层气专用联动控制球阀，包括：阀体、阀芯、连接在阀芯上的阀杆、气流通道、固定在阀体上且与气流通道连接的液压传动机构、设于阀体和阀芯之间的第一密封副、设于阀体与阀杆之间的第二密封副；所述液压传动机构包括：与所述气流通道连通的气囊、设在气囊外部的油缸、与所述油缸连通的活塞油腔、设于活塞油腔内的活塞、两端分别固定在活塞和活塞油腔上的弹簧、一端与活塞连接且另一端与所述阀杆连接的连杆机构，采用该联动控制球阀，实现联动控制球阀的开闭，避免了紧急情况下来不及手动关闭球阀而造成安全事故的发生，提高了球阀的安全性能。

Description

一种煤层气专用联动控制球阀

技术领域

本发明涉及球阀制造技术领域，特别是涉及一种煤层气专用联动控制球阀。

背景技术

煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属于洁净、优质能源和化工原料。

煤层气的开采一般有两种方式：一是地面钻井开采；二是井下瓦斯抽放系统抽出,地面钻井开采的煤层气和抽放瓦斯都是可以利用的，在煤层气开采和输送中球阀是必不可少的部件设备，由于煤层气空气浓度达到5%-16%时，遇明火就会爆炸，并且，煤层气直接排放到大气中，其温室效应约为二氧化碳的21倍，对生态环境破坏性极强，因此在煤层气开采和输送过程中，对管道、阀门的密封性要求极高，同时，对煤层气等管道破裂、泄漏、爆炸等安全事故的防范也是煤层气开采和输送中必须考虑的重要问题。

在煤层气开采和输送中常用的阀门主要是气动阀，根据阀芯的形状不同可分为球型阀门、V型阀门等，球型阀是节流阀的一种，目前的球型阀大多采用手动控制或者采用外部机械控制阀的打开或关闭，由于煤层气开采具有一定的安全风险，在出现管道破裂、泄漏、爆炸等情况下来不及手动或借助外部机械关闭球阀，使煤层气开采和输送的安全防范能力不足。

发明内容

本发明旨在提供一种煤层气专用联动控制球阀，以解决现有技术中的球阀大多采用手动控制或者外部机械控制阀的打开或关闭，煤层气开采时出现管道破裂、泄漏、爆炸等情况下来不及手动或借助外部接线关闭球阀，煤层气开采和输送安全防范能力不足的问题。

为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：提供一种煤层气专用联动控制球阀，包括：阀体、阀芯、连接在阀芯上的阀杆、气流通道、固定在阀体上且与气流通道连接的液压传动机构、设于阀体与阀芯之间的第一密封副、设于阀体与阀杆之间的第二密封副；所述液压传动机构包括：与所述气流通道连通的气囊、设在气囊外部的油缸、与所述油缸连通的活塞油腔、设于活塞油腔内的活塞、两端分别固定在活塞和活塞油腔上的弹簧、一端与活塞连接且另一端与所述阀杆连接的连杆机构。

进一步地，所述油缸的侧方设有油泵；所述油泵给所述液压传动机构供油。

进一步地，所述油缸下端设第三密封副；所述第三密封副与所述阀体与油缸密封连接。

进一步地，所述活塞油腔上固定连接有卡环；所述弹簧一端与所述活塞固定连接，另一端固定在所述卡环上。

进一步地，所述油缸与所述活塞油腔之间采用油管连通。

进一步地，所述油管上设有油压表。

进一步地，所述油压表上设有报警器。

进一步地，所述连杆机构由拉动杆和转动臂组成；所述拉动杆与所述转动臂转动连接；所述拉杆转动连接在活塞上；所述转动臂与所述阀杆键连接。

进一步地，所述阀杆上设有限位块。

进一步地，所述阀体由两半阀体对接而成；所述两半阀体采用螺栓紧固。

本发明的有益效果是：通过在球阀的阀体上设置连通气流通道的液压传动机构，当气流通道内的气流稳定或气压一定时，液压传动机构对球阀阀杆起支撑作用，使球阀保持打开，气流通道正常运行；当气流通道内的气压因管道泄漏等情况气压减小时，液压传动机构由于油压的减小而传动带动阀杆旋转，使球阀关闭，实现联动控制球阀的开闭，避免了紧急情况下来不及手动关闭球阀而造成安全事故的发生，提高了球阀的安全性能。

附图说明

图1是本发明提供的煤层气专用联动控制球阀的侧面剖视图；

图2是本发明提供的煤层气专用联动控制球阀中的液压传动机构的工作示意图（俯视图）；

附图标记：1-阀体，2-阀芯，3-阀杆，4-气流通道，5-液压传动机构，6-第一密封副，7-第二密封副，8-油泵，9-油管，10-油压表，11-压报警器，19-螺栓，31-，51-气囊，52-油缸，53-活塞油腔，54-活塞，55-弹簧，56-连杆机构，521-第三密封副，531-卡环，561-拉动杆，562-转动臂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的煤层气专用联动控制球阀的实施方式进行详细的描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1示出了本发明提供的煤层气专用联动控制球阀的内部结构，包括：阀体1、阀芯2、连接在阀芯2上的阀杆3、气流通道4、固定在阀体1上且与气流通道4连接的液压传动机构5、设于阀体1与阀芯2之间的第一密封副6、设于阀体1与阀杆3之间的第二密封副7；所述液压传动机构5包括：与所述气流通道4连通的气囊51、设在气囊外部的油缸52、与所述油缸52连通的活塞油腔53、设于活塞油腔53内的活塞54、两端分别固定在活塞54和活塞油腔53上的弹簧55、一端与活塞54连接且另一端与所述阀杆3连接的连杆机构56。

所述阀芯2设置在阀体1内，阀芯2为球形阀芯，球形阀芯上顶面和下底面球顶实体，中间有能够与所述球形阀芯的下半部分当球形阀芯的通孔与气流通道4连通时，该煤层气专用联动控制球阀处于打开状态，当阀芯被转动至使通孔与气流通道错开时，则该煤层气专用联动控制球阀处于关闭状态。

此处需要说明的是，上述阀杆3与所述阀芯2连接，采用键连接的紧固连接方式或者采用焊接等方式，没有特殊的限制，阀杆3与阀芯2连接，达到当操作阀杆就能够转动阀芯的目的。

所述阀体1与阀芯2之间采用第一密封副6密封。所述密封副为常用的机械密封方式，所述密封为气阀制造领域中普遍使用密封副，没有特殊的限制，阀体1与阀杆3之间采用第二密封副7进行密封，第二密封副7同样为气阀制造领域中普遍使用的密封副，没有特殊的限制，通过第一密封副和第二密封副的作用，使气流通道4内的气体在阀芯转动时不会泄露，保证了该球阀的基本通断功能的实现。

如图1所示，液压传动机构5包括有与所述气流通道4连通的气囊51，所述气囊51处于上述油缸52内，并且气囊51可以通过密封胶粘接或扎紧粘结在气流通道外侧的输气管道上。通过在油缸52中充满液体油，且当气流通道4中气体流动气压稳定时，气囊51会因为气体的压力挤压油缸内的液体油，气囊51就起到了隔离液体油与所述气流通道4中气体的作用，并且能够使油缸52中的油压与所述气流通道4内的气压关联，所述油缸52内的油压会因气流通道4内的气压影响而变化，从而实现随着气流通道4内气压的变化而变化，当气流通道内的气压减小时，气囊51内的气压减小，油缸52内的液体油由于压力的作用会填充由于气囊51因气压减小而缩小的那部分体积，因此油缸52内的油压减小，当气流通道内的气压增大时，气囊51内的气压增大，气囊51膨胀推动油腔52内的液体油压增大而推动液体油的流动（此处需要说明的是，所述气囊51可以采用如橡胶等弹性材料制成，能够容纳气体或液体，并且能够随其容纳的气体或液体的内压增大/减小而膨胀或收缩）。

所述活塞油腔53左侧腔体与上述油缸52连通，即油缸52中的液体油能够流入活塞油腔的左侧腔体内，所述活塞油腔53内设配合使用的活塞54，活塞油腔53内的液体油压增大会推动活塞54在活塞油腔内移动，并且设置有两端分别固定在活塞54和活塞油腔53上的弹簧55，弹簧55由于活塞54被推动而压缩后具有弹性势能，当活塞油腔53内的油压减小不足以压制活塞以压缩弹簧55时，由于弹簧55的回复力会使活塞54向活塞油腔53左侧腔体移动从而使活塞带动连杆运动的目的。

通过在活塞54上设置有一端与活塞54连接且另一端与所述阀杆3连接的连杆机构56，此处需要说明的是，所述连杆机构56是机械领域中普遍使用的连杆机构，如图1所示，所述连杆机构由拉动杆561和转动臂562组成；所述拉动杆561与所述转动臂562转动连接；所述拉动杆561转动连接在活塞54上；所述转动臂562与所述阀杆3键连接。连杆机56的设置，起到了随着活塞的移动带动与其键连接的阀杆3转动的目的，从而实现控制阀芯转动的目的。

其次，在所述油缸52的侧方设有油泵8；所述油泵8给所述液压传动机构5供油，通过油泵8给油缸52和活塞油腔53中供油，保持活塞油腔53中的油压稳定（此处需要说明的是，本发明中所述的油泵供油的量以及使油缸52和油腔53中保持的油压值是根据实际使用中气流通道4中气压的大小并配合气囊进行设定，在安装初期，调试设备以达到一定油压稳定值后就固定供油量，若气流通道4内的气压值发生变化，可以通过油泵改变供油量来达到与气流通道4内气压匹配的油压值，仅需要气流通道4内气压值与油缸52内的油压值相当，没有特定值的限制）。

本发明提供的煤层气专用联动控制球阀工作原理：当该球阀安装并调试好后，所述气流通道4内通气并气压稳定，气囊51受气压的作用处于膨胀状态，在油缸52内充入液态油并使液态油填充入活塞油腔53推动活塞54向右移动并压缩弹簧55直至活塞54通过连杆机构56带动阀杆3转动使阀芯2处于全打开状态；如图2所示，当输送煤层气的管道有破裂并出现漏气的现象时，气流通道4内的气压减小，气囊51由于气压减小而向气流通道4内收缩，使油缸52内和活塞油腔53内的油压减小，弹簧55由于活塞油腔53内油压减小而弹性回复推动活塞向左侧移动（如图2中箭头所指方向），活塞从而拉动连杆机构56以带动阀杆3转动从而使阀芯2关闭，从而隔断气流通道4，完成了该煤层气专用联动控制球阀的联动控制。

优选的，所述油缸52下端密封连接第三密封副521；所述第三密封副521与所述阀体1密封连接，通过第三密封副521的作用，保证了油缸52内油量的稳定，避免漏油现象的发生。

优选的，所述活塞油腔53上设固定连接有卡环531；所述弹簧55一端与所述活塞54固定连接，另一端固定在所述卡环531上，通过卡环531的设置，一方面起到限制活塞滑出的目的，另一方面起到了固定弹簧55的作用。

优选的，所述油缸52与所述活塞油腔53之间采用油管9连通，此处油管9可以为塑料管或者金属管道，没有特殊的限制，油管9起到连通油路的基本功能。

优选的，所述油管9上设有油压表10，所述油压表10上设有报警器11，本发明中采用的油压表10的型号为MIK-Y190，通过油压表10的设置以达到检测和控制液压传动机构中的油压的目的，同时检测油压的变化，当油压值较高时，可以通过在油压表10上设置的报警器，本发明中采用的油压报警器的型号为WJ556，当油管9内的油压值达到阈值时，油压报警器11会进行报警，以便于工作人员及时关闭阀门以切断气流通道，避免安全事故的发生。

优选的，所述阀杆3上设有限位块31，如图2所示，所述转动臂562带动阀杆3以阀杆纵轴为轴心转动，所述限位块31起到限制上述转动臂562转角大于180°的旋转，避免了转动臂因转角过大而散失拉动活塞54移动。

优选的，所述阀体1由两半阀体对接而成；所述两半阀体采用螺栓19紧固，以实现安装所述阀芯2和其他部件的目的。

以上所述仅为本发明实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种煤层气专用联动控制球阀，其特征在于，包括：阀体、阀芯、连接在阀芯上的阀杆、气流通道、固定在阀体上且与气流通道连接的液压传动机构、设于阀体与阀芯之间的第一密封副、设于阀体与阀杆之间的第二密封副；所述液压传动机构包括：连通在所述气流通道上的气囊、设在气囊外部的油缸、与所述油缸连通的活塞油腔、设于活塞油腔内的活塞、两端分别固定在活塞和活塞油腔上的弹簧、一端与活塞连接且另一端与所述阀杆连接。

2.根据权利要求1所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述油缸的侧方设有油泵；所述油泵给所述液压传动机构供油。

3.根据权利要求1所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述油缸下端设第三密封副；所述第三密封副与所述阀体与油缸密封连接。

4.根据权利要求1所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述活塞油腔上固定连接有卡环；所述弹簧一端与所述活塞固定连接，另一端固定在所述卡环上。

5.根据权利要求1所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述油缸与所述活塞油腔之间采用油管连通。

6.根据权利要求5所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述油管上设有油压表。

7.根据权利要求6所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述油压表上设有报警器。

8.根据权利要求1所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述连杆机构由拉动杆和转动臂组成；所述拉动杆与所述转动臂转动连接；所述拉杆转动连接在活塞上；所述转动臂与所述阀杆键连接。

9.根据权利要求1所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述阀杆上设有限位块。

10.根据权利要求1所述的煤层气专用联动控制阀，其特征在于：所述阀体由两半阀体对接而成；所述两半阀体采用螺栓紧固。