CN112303056B - 一种乳化液泵站安全阀自动调压装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳化液泵站安全阀自动调压装置及其使用方法，属于乳化液泵站自动控制设备技术领域，包括：两个气控单向阀；一个气控单向阀上连接有增压缸和两位三通电磁阀，且增压缸上连接有三位四通电磁阀；另一个气控单向阀上连接有两位两通电磁阀、压力传感器和气控安全阀，且压力传感器和气控安全阀连接；其中，两个气控单向阀之间连接，增压缸均与两个气控单向阀连接。本方案中设计的气控式安全阀解决了乳化液泵站大流量安全阀弹簧的设计加工难度大，和工作过程中弹簧磨损造成的调压不准确问题。

Description

一种乳化液泵站安全阀自动调压装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及乳化液泵站自动控制设备技术领域，具体涉及一种乳化液泵站安全阀自动调压装置及其使用方法。

背景技术

乳化液泵站是用来向综采工作的液压支架或普采工作面的单体液压支柱输送压力液体的动力设备。它主要由乳化液箱和乳化液泵组(两组)及液压控制系统组成。目前乳化液泵站系统常用卸载阀来控制系统压力，安全阀用来保护系统不能超压运行。在公开号为CN110513344A适用于乳化液泵站系统的大流量充气式溢流阀的专利中，提出了一种利用充气式蓄能器来代替传统溢流阀中的弹簧来实现阀芯随压力的开启和关闭，并且通过阀芯组件中的推杆设计，实现了大流量乳化液泵站系统的流量和压力的无级调节。但是在实际使用时，蓄能器内的气体会随着温度的变化而产生变化，而且都会存在气体缓慢泄漏的问题，需要隔一段时间就对蓄能器进行人工充气。因此该专利提出的方案，无法满足压力的自动调整，而且也不能保证压力的恒定。

国内综采的采高已经达到8.8米，立柱以及千斤顶的直径大，对于泵的流量要求也大。乳化液泵站的安全阀采用的是溢流阀，目前常用的溢流阀结构是利用弹簧的伸缩来实现阀芯的开启与关闭，弹簧的设计加工难度比较大，特别是应用于大流量的时候，弹簧的加工精度和成本都会大幅度地增加。而且起安全作用的溢流阀，弹簧长时间处于压缩状态，随着时间的加长，弹簧的刚度会变小，造成安全阀的调定压力变小，这时就需要人工去调整弹簧的压缩量，但是人工调整会存在误差，使调定压力偏大或使偏小，对乳化液泵站的使用造成严重的影响。

因此，根据上述现象发明一种乳化液泵站安全阀自动调压装置，代替人工调整压力，完成乳化液泵站安全阀的自动化调压。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种乳化液泵站安全阀自动调压装置及其使用方法。

一方面，本发明提供了一种乳化液泵站安全阀自动调压装置，所述装置包括：两个气控单向阀；

一个气控单向阀上连接有增压缸和两位三通电磁阀，且增压缸上连接有三位四通电磁阀；

另一个气控单向阀上连接有两位两通电磁阀、压力传感器和气控式安全阀，且压力传感器和气控式安全阀连接；

其中，两个气控单向阀之间连接，增压缸均与两个气控单向阀连接。

进一步地，所述三位四通电磁阀、两位三通电磁阀和两位两通电磁阀的进气口均与气源出口连接。

更进一步地，所述增压缸包括：A2腔、分别设置于A2腔两侧的A1腔和A3腔；

所述A1腔和A2腔均与三位四通电磁阀配合连接，A3腔与两个气控单向阀配合连接。

更进一步地，所述气控式安全阀包括：阀体，以及内嵌于阀体的阀芯和履带接头座；

所述阀芯和履带接头座之间设有气压腔；

所述阀体下端与泵站P口连接，且阀芯下端与泵站P口相接触；

所述气压腔与连接有压力传感器的气控单向阀连接，且气压腔与压力传感器连接。

更进一步地，履带接头座位于阀芯上方，且所述阀芯下端侧壁与阀体内壁之间设有油箱。

更进一步地，所述履带接头座上端与阀体上端表面卡接，下端与阀体内部之间设有密封圈。

更进一步地，所述密封圈包括：内层密封圈和套接在内层密封圈外表面的外层密封圈。

更进一步地，所述内层密封圈的外表面圆周上设有限位凸起，外测密封圈的内表面圆周上限位凹槽。

另一方面，本发明提供了一种乳化液泵站安全阀自动调压装置的工作方法，所述方法包括：冲压过程和调压过程；

冲压过程：气源采用井下提供的压缩气体；

增压缸对井下气体进行增压，然后增压后气体冲入气压腔，作用在阀芯上端，形成气压力；泵站P口的压力作用在阀芯下端，形成液压力，正常工作时，阀芯不动；泵站P口压力超载时，阀口打开，泵站泄压；

调压过程：预先对气压腔进行压力参数的设定，通过压力传感器检测气压腔内的压力进行检测；

未达设定压力时：

系统先向A3腔内充气，然后增压缸进行增压动作，A3腔内气体通过气控单向阀进入气压腔，然后增压缸退回，电磁铁c失电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀排入大气中，往复进行此流程，直到气压腔的压力达到压力传感器的设定值；

高于设定值时：

压力传感器检测气压腔内的气体压力升高，电磁铁d得电，A气压腔内的多余气体通过气控单向阀先排入A3腔及管路内；

如果气压腔内的气体压力下降到压力传感器的设定值，那么电磁铁d失电，电磁铁b得电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀排入大气中。

10根据权利要求9所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置的使用方法，其特征在于，所述方法还包括对复测过程：

复测时还高于设定值时：

如果气压腔内的气体压力仍高于压力传感器的设定值，那么电磁铁d失电，电磁铁b得电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀先排入大气中；然后电磁铁b失电，电磁铁d得电，气压腔内的多余气体通过气控单向阀先排入A3腔及管路内，往复进行此工作循环，直到气压腔内的气体压力达到压力传感器的设定值。

本发明的优点：

首先，本方案中设计的气控式安全阀解决了乳化液泵站大流量安全阀弹簧的设计加工难度大，和工作过程中弹簧磨损造成的调压不准确问题；其次，通过设置的自动调压系统代替人工进行调压，提高了乳化液泵站的自动化水平；再者，设置的压力传感器，可以及时的对气控式安全阀进行压力的调节，从而实现精确的控制安全的工作状态，进而提高了乳化液泵站的精确控制；另外，本方案中设置的气控式安全阀配合压力传感器，可以实现压力的调节，通过复测空气腔的压力的步骤和具体操作方法，从而更加精确的保证气控式安全阀的压力调节。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例的自动调压系统示意图；

图2是本发明实施例的气控式安全阀示意图。

附图标记：

1为三位四通电磁阀，2为增压缸，3为气控单向阀，4为两位三通电磁阀，5为两位两通电磁阀，6为压力传感器，7为气控式安全阀，7-1为履带接头座，7-2为阀体，7-3为密封圈，7-4为气压腔，7-5为阀芯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

参见图1至图2，如图1至图2所示，一种乳化液泵站安全阀自动调压装置，包括：自动调压系统和与自动调压系统配合连接的气控式安全阀；

自动调压系统包括：两个气控单向阀3；

一个气控单向阀3上连接有增压缸2和两位三通电磁阀4，且增压缸2上连接有三位四通电磁阀1；

另一个气控单向阀3上连接有两位两通电磁阀5、压力传感器6和气控式安全阀7，且压力传感器6和气控式安全阀7连接；

其中，两个气控单向阀3之间连接，增压缸2均与两个气控单向阀3连接。

需要说明的是，本方案是针对乳化液泵站安全阀使用过程中，由于弹簧刚度变化或磨损，人工调压不准确的问题，设计了一种乳化液泵站安全阀自动调压装置，可以代替人工进行调压，提高了乳化液泵站的自动化水平。

其中，自动调压系统用于控制气控式安全气阀的工作状态，而气控式安全阀用于乳化液泵站的压力调节。通过将二者结合，一方面，代替了现使得弹簧进行压力调节，从而避免了弹簧刚度较弱、弹性减弱以及自身的磨损等问题；另一方面，利用自动调节系统控制气控式安全阀进行调压，可通过远控操作计算机即可实现乳化液泵站的压力调节，从而解决了人工现场进行调压的问题，既提高了人工的安全，有实现了精准的调节压力。

另外，气控单向阀也称单向锁阀或保压阀或可控单向阀。用于防止气体反向流动。必需给气控单向阀一个气信号气控单向阀便打开.介质便可双向流动. 此阀在系统中用于改变气动回路中介质的流动方向.控制执行元件的开启或停止. 常用于锁紧气缸的回路控制，在正常情况下气缸，伸缩自如，但在外部气源突然失压，气控单向阀立即动作，封死气路，防止气缸气腔内的压缩空气外泄，此时气缸保持压力，从而起到安全保护作用。气控单向阀的具体连接方式和工作原理详见现有技术此处不再赘述，

本方案中的主要是将气控单向阀的应用到设计的自动调压系统整个过程中去，具体连接方式不是本发明主要发明点，而设置的自动调压系统整体的电路图才是本发明的主要发明点之一。

本发明的一实施例中，三位四通电磁阀1、两位三通电磁阀4和两位两通电磁阀5的进气口均与气源出口连接。

本发明的一实施例中，增压缸2包括：A2腔、分别设置于A2腔两侧的A1腔和A3腔；

A1腔和A2腔均与三位四通电磁阀1配合连接，A3腔与两个气控单向阀3配合连接。

需要说明的是，通过两位三通电磁阀进入增压缸的A3腔，电磁铁c得电时，压缩气体通过气控单向阀后，向A3腔内充气；电磁铁c失电时，停止向A3腔内充气；

气源内的压缩气体，通过三位四通电磁阀进入增压缸的A1腔和A2腔，控制增压缸动作，其中电磁铁a得电时，增压缸进行增压动作，A3腔内气体通过气控单向阀后，进入气控式安全阀的气压腔。

电磁铁b得电时，增压缸退回，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀排入大气中。

本发明的一实施例中，气控式安全阀7包括：阀体7-2，以及内嵌于阀体7-2的阀芯7-5和履带接头座7-1；

阀芯7-5和履带接头座7-1之间设有气压腔7-4；

阀体7-2下端与泵站P口连接，且阀芯7-5下端与泵站P口相接触；

气压腔7-4与连接有压力传感器6的气控单向阀3连接，且气压腔7-4与压力传感器6连接。

本发明的一实施例中，履带接头座7-1位于阀芯7-5上方，且阀芯7-5下端侧壁与阀体内壁之间设有油箱。

需要说明的是，压力传感器用于检测气压腔内的气体压力是否达到设定值或气压腔内气体泄漏。

当未达到设定值，系统先向A3腔内充气，然后增压缸进行增压动作，A3腔内气体通过气控单向阀进入气控式安全阀的气压腔，最后增压缸退回，同时电磁铁c失电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀排入大气中；

当高于到设定值，压力传感器检测气压腔内的气体压力升高，电磁铁d得电，气压腔内的多余气体通过气控单向阀先排入A3腔及管路内。如果气压腔内的气体压力下降到压力传感器的设定值，那么电磁铁d失电，然后电磁铁b得电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀排入大气中。

本发明的一实施例中，履带接头座7-1上端与阀体7-2上端表面卡接，下端与阀体7-2内部之间设有密封圈7-3。

本发明的一实施例中，密封圈7-3包括：内层密封圈和套接在内层密封圈外表面的外层密封圈。

本发明的一实施例中，内层密封圈的外表面圆周上设有限位凸起，外测密封圈的内表面圆周上限位凹槽。

实施例二

一种乳化液泵站安全阀自动调压装置及其使用方法，该方法包括：冲压过程和调压过程；

冲压过程：气源采用井下提供的压缩气体；

高压气体充入气压腔7-4，作用在阀芯上端，形成气压力；泵站P口的压力作用在阀芯下端，形成液压力，正常工作时，阀芯上端的气压力大于阀芯下端的液压力，阀芯不动，泵站P口压力超载时，阀芯下端的液压力大于阀芯上端的气压力，由于气体的可压缩性，阀芯上移，阀口打开，使泵站泄压；

调压过程：预先对气压腔7-4进行压力参数的设定，通过压力传感器检测气压腔7-4内的压力进行检测；

未达到设定压力时：

气源采用井下提供的压缩气体，电磁铁c得电时一定时间，压缩气体通过两位三通电磁阀4进入增压缸2的A3腔，同时推动增压缸2的活塞缩回，压缩气体通过气控单向阀后，向A3腔内充气；电磁铁c失电时，停止向A3腔内充气。

然后气源内的压缩气体，通过三位四通电磁阀1进入增压缸2的A1腔和A2腔，控制增压缸动作，其中电磁铁a得电一段时间，压缩气体进入A1腔，增压缸2的活塞伸出，增压缸2进行增压动作，A3腔内气体通过气控单向阀后，进入气控式安全阀7的气压腔7-4；紧接着电磁铁b得电，压缩气体进入A2腔，增压缸退回，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀4排入大气中，往复进行此流程，直到气压腔的压力达到压力传感器的设定值；

高于设定值时：

压力传感器检测气压腔7-4内的压力超过设定压力，进行泄压动作。此时两位两通电磁阀5的电磁铁d得电，气压腔7-4内的多余气体通过气控单向阀先排入A3腔及管路内。如果气压腔7-4内的压力下降到压力传感器的设定值，那么电磁铁d失电，然后电磁铁b得电一段时间，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀4排入大气中。

复测时还高于设定值时：

如果气压腔7-4内的气体压力仍高于压力传感器的设定值，那么两位两通电磁阀5的电磁铁d失电，然后三位四通电磁阀1电磁铁b得电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀4先排入大气中，然后三位四通电磁阀1电磁铁b失电，两位两通电磁阀5电磁铁d得电，气压腔内的多余气体通过气控单向阀先排入A3腔及管路内，往复进行此工作循环，直到气压腔7-4内的气体压力达到压力传感器的设定值，这样可以防止气压腔7-4内的气体直接泄到大气中，安全阀直接失压，造成乳化液泵站不能正常工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种乳化液泵站安全阀自动调压装置，其特征在于，包括：自动调压系统和与自动调压系统配合连接的气控式安全阀；

所述自动调压系统包括：两个气控单向阀（3）；

一个气控单向阀（3）上连接有增压缸（2）和两位三通电磁阀（4），且增压缸（2）上连接有三位四通电磁阀（1）；

另一个气控单向阀（3）上连接有两位两通电磁阀（5）、压力传感器（6）和气控式安全阀（7），且压力传感器（6）和气控式安全阀（7）连接；

其中，两个气控单向阀（3）之间连接，增压缸（2）均与两个气控单向阀（3）连接。

2.根据权利要求1所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置，其特征在于，所述三位四通电磁阀（1）、两位三通电磁阀（4）和两位两通电磁阀（5）的进气口均与气源出口连接。

3.根据权利要求2所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置，其特征在于，所述增压缸（2）包括：A2腔、分别设置于A2腔两侧的A1腔和A3腔；

所述A1腔和A2腔均与三位四通电磁阀（1）配合连接，A3腔与两个气控单向阀（3）配合连接。

4.根据权利要求3所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置，其特征在于，所述气控式安全阀（7）包括：阀体（7-2），以及内嵌于阀体（7-2）的阀芯（7-5）和履带接头座（7-1）；

所述阀芯（7-5）和履带接头座（7-1）之间设有气压腔（7-4）；

所述阀体（7-2）下端与泵站P口连接，且阀芯（7-5）下端与泵站P口相接触；

所述气压腔（7-4）与连接有压力传感器（6）的气控单向阀（3）连接，且气压腔（7-4）与压力传感器（6）连接。

5.根据权利要求4所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置，其特征在于，履带接头座（7-1）位于阀芯（7-5）上方，且所述阀芯（7-5）下端侧壁与阀体内壁之间设有油箱。

6.根据权利要求5所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置，其特征在于，所述履带接头座（7-1）上端与阀体（7-2）上端表面卡接，下端与阀体（7-2）内部之间设有密封圈（7-3）。

7.根据权利要求6所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置，其特征在于，所述密封圈（7-3）包括：内层密封圈和套接在内层密封圈外表面的外层密封圈。

8.根据权利要求7所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置，其特征在于，所述内层密封圈的外表面圆周上设有限位凸起，外层密封圈的内表面圆周上设有限位凹槽。

9.一种乳化液泵站安全阀自动调压装置的使用方法，根据权利要求8所述的一种乳化液泵站安全阀自动调压装置应用于所述方法中，其特征在于，所述方法包括：冲压过程和调压过程；

冲压过程：气源采用井下提供的压缩气体；

增压缸对井下气体进行增压，然后增压后气体冲入气压腔，作用在阀芯上端，形成气压力；泵站P口的压力作用在阀芯下端，形成液压力，正常工作时，阀芯不动；泵站P口压力超载时，阀口打开，泵站泄压；

调压过程：预先对气压腔进行压力参数的设定，通过压力传感器检测气压腔内的压力进行检测；

未达设定压力时：

系统先向A3腔内充气，然后增压缸进行增压动作，A3腔内气体通过气控单向阀进入气压腔，然后增压缸退回，两位三通电磁阀的电磁铁c失电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀排入大气中，往复进行此流程，直到气压腔的压力达到压力传感器的设定值；

高于设定值时：

压力传感器检测气压腔内的气体压力升高，两位两通电磁阀的电磁铁d得电，A气压腔内的多余气体通过气控单向阀先排入A3腔及管路内；

如果气压腔内的气体压力下降到压力传感器的设定值，那么两位两通电磁阀的电磁铁d失电，三位四通电磁阀的电磁铁b得电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀排入大气中。

10.根据权利要求9所述的乳化液泵站安全阀自动调压装置的使用方法，其特征在于，所述方法还包括对复测过程：

复测时还高于设定值时：

若气压腔内的气体压力仍高于压力传感器的设定值，那么两位两通电磁阀的电磁铁d失电，三位四通电磁阀的电磁铁b得电，A3腔及管路内的高压气体通过气控单向阀和两位三通电磁阀先排入大气中；然后三位四通电磁阀的电磁铁b失电，两位两通电磁阀的电磁铁d得电，气压腔内的多余气体通过气控单向阀先排入A3腔及管路内，往复进行此工作循环，直到气压腔内的气体压力达到压力传感器的设定值。

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