CN201462116U - 一种燃气安全切断阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃气安全切断阀，包括主阀和控制器，所述主阀包括阀体、阀座、阀芯、阀杆、阀套、膜垫和橡胶膜片，橡胶膜片为传动机构，阀杆、阀芯和阀座为执行机构，所述控制器为气动控制器，主阀和控制器之间经导压管相联结，由外部进入的气体介质经所述气动控制器控制并决定是否经由导压管进入所述控制气室，密闭的控制气室保持原压或升压，膜片和阀杆保持原样或向下运动压缩所述弹簧，并使阀芯保持开启或立即关闭状态。本实用新型的气体介质进入控制气室后，主阀控制气室压力差增大，破坏了正常状态下的动态平衡，使阀芯下移贴紧阀座，迅速切断气流，达到“超压即关”，密封零泄漏的效果，可靠性和使用寿命大大提高。

Description

一种燃气安全切断阀

技术领域

本实用新型涉及燃气阀门技术领域，确切地说涉及一种燃气安全切断阀。

背景技术

众所周知，由于燃气(包括天燃气、人工煤气及液化石油气)特有的理化特性，泄漏时很容易引起中毒、爆炸及火灾，给人们的生命财产造成了极大的危害和损失。比较传统的减压阀，只有减压、调压的作用，没有自动开关的功能，每次通断气源都要靠人为地操作。由于人们的健忘性及侥幸心理，往往在使用后没有及时关闭气源，这样就会给安全留下隐患，而一旦出现燃气泄漏的话，就极易引发各种燃气事故，缺少安全保障。随着技术的更新，市面上出现了紧急切断燃气输送管道的阀门，该类阀门当燃气事故发生或因工作需要关闭阀门时，采用电磁切断控制器的线圈瞬时通电，此时控制阀杆组件下落的动铁芯在磁力作用下退出限位杆卡槽，同时限位杆在主弹簧作用下退出阀杆卡槽，从而带动阀盘总成下落，阀门关闭并处于自锁状态，此时撤去电源，阀门仍自锁，不会重新打开。当需要人工复位时向上提拉复位把手阀盘向上阀门打开至限位杆在限位弹簧的作用下卡到阀杆卡槽内，动铁芯在动铁芯弹簧的作用下卡到限位杆卡槽，无需用电保持阀门常开状态。该阀门除控制切断时用电，其他时间不消耗电能，操作简单应用较广，但是该阀门对于输送压力较大的中压管道由于切断后阀盘上的压力大手动复位困难。

与本实用新型较接近的一种现有技术如下：授权公告号为CN2101914U，授权公告日为1992年4月15日的中国专利文献公开了一种配以可燃气体报警器在可燃气体泄漏时能自动阻断气源的装置，由转阀、阀体、弹簧、杠杆、继电器等组成，其特征在于：转阀、阀体中间有通孔相连，经过研磨的锥形面配合，转阀能相对于阀体旋转，转阀下部套有压簧，上部套有扭簧，扭簧一端固定在转阀的手轮上，另一端固定在定位螺钉上，阀体有定位螺钉，穿入转阀手轮部分的弧形槽内，杠杆套在杠杆支座的转轴上，并有一个扭簧，使杠杆一端与转阀(手轮部分的凹陷相扣，杠杆的另一端与继电器的动片相连，杠杆支座，继电器固定在阀体上；正常状态时转阀由杠杆相扣，保持正常供气状态，在可燃气体泄漏到一定浓度时，可燃气体报警器输出电信号接通继电器，使杠杆与转阀脱扣，转阀在扭簧作用下旋转90°，从而阻断了气源的通道，克服了报警器只报警、漏气源继续漏气的缺陷，是一种实用有效的安全装置。(另这种安全切断阀作为一种保证调压器以及燃气用户安全的安全保护装置，当监控处的气体压力高于相应的设定的切断压力时，安全切断阀迅速动作切断气流，防止事故发生。该类安全切断阀由监控装置、切断机构、阀头行程显示器、复位装置和执行器等部件组成。切断阀正常运行情况下，下游监控处气体的压力通过信号管反馈作用在监控膜上的压力与预先设定的弹簧作用在监控膜上的压力达到比较精确的平衡，执行器与切断机构中的杠杆保持扣上，阀头一直处于完全开启状态。当由设备故障或其它原因引起下游气体压力升高时，作用在监控膜上的压力与弹簧力不平衡将带动撞杆向右轴向移动触动切断机构，使杠杆与限位钩脱开，同时阀头在主弹簧的作用下迅速切断气流。)但上述传统杠杆脱扣式结构安全切断阀存在一下缺陷：

1.传统杠杆脱扣式结构安全切断阀的执行器与切断机构的杠杆保持扣上，使主阀开启，采用的是机械挂钩式，时间久后造成限位钩磨损，使主阀完全开启的稳定性和精度产生变差，且使用寿命也不长。

2.传统安全切断阀脱扣后，阀头在主弹簧作用下切断气流，由于弹簧力很大，阀头与阀座猛烈撞击对密封面损坏，且噪音大。

3.传统安全切断阀的复位开启须用专用工具使限位钩与杠杆扣上，由于机械磨损的原因，工复位困难，稍不注意无法扣牢；阀头落下撞击阀座会发出很大的噪声，影响操作者的身心健康。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种可靠性高，使用寿命长，噪音小，复位简单的燃气安全切断阀，本实用新型的超压气体介质进入控制气室后，主阀控制气室压力增大，克服弹簧向上推力，使阀芯下移贴紧阀座，迅速切断气流，达到“超压即关”，密封零泄漏的效果，可靠性和使用寿命大大提高。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种燃气安全切断阀，包括主阀和控制器，所述主阀包括阀体、阀座、阀芯、阀杆、阀套、弹簧、膜垫和橡胶膜片。橡胶膜片为传动机构，阀杆、阀芯和阀座为执行机构，所述控制器为气动控制器，其特征在于：

a、所述阀套内腔的圆柱台阶处与阀芯外表面的圆柱台阶处配合，阀套上端面与膜垫配合处、以及阀套内腔与阀杆外径配合处分别设置有O形圈，阀座内腔直径与所述圆柱台阶处中较小的那一端的直径一致，所述阀杆中心设有当主阀工作时阀芯上下端面积压差为阀杆面积与调节压力的乘积并处于平衡状态的平衡孔；

b、所述膜垫为蝶形的圆盘，膜垫中部开孔，橡胶膜片置于膜垫上，橡胶膜片和阀体的上阀盖形成密闭的控制气室，在阀杆上套有位于阀套和橡胶膜片之间的弹簧，弹簧推力使主阀常开；

主阀和控制器之间经导压管相联结，由外部进入的气体介质经所述气动控制器控制并决定是否经由导压管进入所述控制气室，密闭的控制气室保持原压或升压，橡胶膜片和阀杆保持原样或向下运动压缩所述弹簧，并使阀芯保持开启或立即关闭状态。

所述气动控制器包括第二阀体、第二阀芯、活塞轴杆、中阀盒、第二上阀盖、第二弹簧、进气阀和排泄阀，所述排泄阀与所述控制气室相通，进气阀设有通孔与主阀上膜室相通。所述第二阀芯的密封面积大于活塞轴杆的截面积，第二弹簧的设定力等于第二阀芯的密封面积与介质压力的乘积，活塞上腔，活塞上腔受力面积等于活塞面积减去轴杆的截面积。

所述弹簧为复位弹簧，所述第二弹簧为调节弹簧。

主阀的阀体下端由下盖封闭，阀体的上端连接上阀盖。

所述气动控制器还包括与所述第二上阀盖连接的端盖和贯穿于所述端盖内的调节螺杆，所述调节螺杆的底端与所述第二弹簧接触。

与传统的杠杆脱扣式结构安全切断阀和以授权公告号为CN2101914U的中国专利文献所代表的现有技术相比，本实用新型的优点表现在：

1、现有技术中，传统杠杆脱扣式结构安全切断阀的执行器与切断机构的杠杆保持扣上，使主阀开启，采用的是机械挂钩式，时间久后造成限位钩磨损，使主阀完全开启的稳定性和精度产生变差，且使用寿命也不长。而本实用新型的气体介质进入控制气室后，主阀控制气室压力增大，克服弹簧向上推力，使阀芯下移贴紧阀座，迅速切断气流，达到“超压即关”，密封零泄漏的效果，可靠性和使用寿命大大提高。

2、现有技术中，传统安全切断阀脱扣后，阀头在主弹簧作用下切断气流，由于弹簧力很大，阀头与阀座猛烈撞击对密封面损坏，且噪音大；本实用新型主阀控制气室的气压是逐渐增大的，阀芯向下关闭阀门的动作也是很平缓的，噪音小、密封面使用寿命长。

3、现有技术中，传统安全切断阀的复位开启须用专用工具手工使限位钩与杠杆扣上，由于机械磨损的原因，手工复位困难，稍不注意无法扣牢，阀头落下撞击阀座会发出很大的噪声，影响操作者的身心健康。而本实用新型复位开启只需关闭进气阀手柄、开启排泄阀手柄，即可恢复正常工作，简单易行。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：

图1为本实用新型关闭状态结构图

图2为本实用新型开启状态结构图

图3为控制器的结构图

图中标记：

1、阀体，2、阀座，3、阀芯，4、阀杆，5、平衡孔，6、弹簧，7、阀套，8、膜垫，9、橡胶膜片，10、指示杆，11、指示盘，12、调节螺杆，13、端盖，14、第二上阀盖，15、第二弹簧，16、中阀盒，17、活塞轴杆，18、第二阀芯，19、第二阀体，20、进气阀，21、排泄阀，22、导压孔，23、导压管，24、控制气室，25、放气口，26、接下游信号源，27、气体介质进口。

具体实施方式

实施例1

本实用新型公开了一种燃气安全切断阀，包括主阀和控制器，主阀采用高进低出，气体介质不直接冲刷密封面，所述主阀包括阀体1、阀座2、阀芯3、阀杆4、弹簧6、阀套7、膜垫8和橡胶膜片9，橡胶膜片9为传动机构，阀杆4、阀芯3和阀座2为执行机构，所述控制器为气动控制器，常用的气动控制器即可，所述阀套7内腔的圆柱台阶处与阀芯3外表面的圆柱台阶处配合，圆柱台阶为圆柱状，只是一端直径大，一端直径小，其结合部就形成了台阶，市面上有出售的圆柱型台阶螺丝，本实用新型中圆柱台阶型与圆柱形台阶螺栓的形状基本相同.阀套7上端面与膜垫8配合处、以及阀套7内腔与阀杆4外径配合处分别设置有O形圈，阀座2内腔直径与所述圆柱台阶处中较小的那一端的直径一致，所述阀杆4中心设有当主阀工作时阀芯3上下端面积压差为阀杆4面积与调节压力的乘积并处于平衡状态的平衡孔5；所述膜垫8为蝶形的圆盘，膜垫8中部开孔，橡胶膜片9置于膜垫8上，橡胶膜片9和阀体1的上阀盖形成密闭的控制气室24，在阀杆4上套有位于阀套7和橡胶膜片9之间的弹簧6，弹簧6推力使主阀常开；主阀和控制器之间经导压管23相联结，由外部进入的气体介质经所述气动控制器控制并决定是否经由导压管23进入所述控制气室，密闭的控制气室24保持原压或升压，(主阀控制气室24关闭时压力为橡胶膜片9有效面积与阀杆4面积之差乘以设定压力减去弹簧6向上推力)气室橡胶膜片9和阀杆4保持原样或向下运动压缩所述弹簧6，并使阀芯3保持开启或立即关闭状态.

实施例2

作为本实用新型一较佳实施方式，在实施例1的基础上，所述气动控制器包括第二阀体19、第二阀芯18、活塞轴杆17、中阀盒16、第二上阀盖14、第二弹簧15、进气阀20和排泄阀21，所述排泄阀21与所述控制气室24相通，所述第二阀芯18的密封面积大于活塞轴杆17的截面积，第二弹簧15的设定力等于第二阀芯18的密封面积与介质压力的乘积，活塞上腔受力面积等于活塞面积减去轴杆的截面积。所述气动控制器设计成迷宫阻尼活塞结构，密封采用硬软双质密封，主阀开启正常工作时，控制器进气阀20处于常开，排泄阀21处于常闭，第二阀芯18在第二弹簧15的弹簧6力作用下始终处于关闭密封状态。切断阀正常运行情况下，第二阀芯18处于关闭状态，无气体介质进入所述控制气室24，控制气室24内介质压力接近0值，阀芯3在介质压力和弹簧6向上作用力下，一直处于开启状态，当下游气体压力升高至设定切断压力时，第二阀芯18开启，气体介质经导压管23进入所述控制气室24，在控制气室24作用力下，橡胶膜片9和阀杆4带动阀芯3迅速关闭切断气流，控制气室24通过进气阀20上的小孔与活塞轴杆17上端相通产生背压，主阀切断后下游管道压力降低，进气阀20关闭，主阀控制气室24关闭压力保持不变，关闭起到过压安全保护作用。所述弹簧6为复位弹簧，第二弹簧15为调节弹簧。主阀的阀体1下端由下盖封闭，阀体1的上端连接上阀盖。所述气动控制器还包括与所述第二上阀盖14连接的端盖13和贯穿于所述端盖13内的调节螺杆12，所述调节螺杆12的底端与所述第二弹簧15接触。

本实用新型的工作原理如下：

如图1所示，本实用新型正常运行情况下，下游监控处气体的压力P₂通过信号管反馈作用在第二阀芯18上的压力低于预先设定第二弹簧15的弹簧6力，控制器处于关闭密封状态，无气体进入主阀的控制气室24内，控制气室24介质压力接近0值，主阀阀芯3在介质压力和复位弹簧向上作用力下，一直处于完全开启状态。

如图2所示，当由设备故障或其它原因引起下游气体压力P_d升高至设定切断压力时(切断压力通过调节螺杆12设定，顺时针旋转调节螺杆12，切断阀动作压力设定值增高，反之则降低)，P_d作用在第二阀芯18上的压力与第二弹簧15上的弹簧6力不平衡，第二阀芯18开启(由于第二阀芯18活塞面积远大于密封面积，第二阀芯18启动时密封面积转化为活塞受力面积，面积增加，上升推力大，控制器在非常接近设定压力范围内准确开启)。气体介质经导压管23进入主阀的控制气室24，在控制气室24作用力下，主阀橡胶膜片9和阀杆4带动阀芯3迅速关闭切断气流。此时主阀指示盘刻度显示关闭位置。(控制气室23向下作用力等于下游气体压力P_d乘以控制气室24的橡胶膜片9有效面积S减去阀杆4面积S_杆。主阀阀芯3设有平衡孔5，向上作用力等于介质压力P_d乘以阀杆4面积S_杆加上弹簧6力F_弹。则，主阀阀芯3关闭压力等于P_d(S-S_杆)-(P_dS_杆+F_弹)≥0，由于S远远大于S_杆，主阀阀芯3迅速下移贴紧阀座2，关闭切断介质.控制气室24通过进气阀20上的导压孔22与活塞轴杆17上端相通产生背压，主阀切断后下游管道压力降低，进气阀20关闭，主阀控制气室24关闭压力保持不变，真正实现了安全切断阀“超压即关”，密封零泄漏，使用寿命长.密封可靠性和使用寿命优于杠杆脱扣式机械结构.)

当设备故障排除，本实用新型需要复位恢复正常工作时，关闭进气阀20手柄，缓慢开启排泄阀21手柄，排泄口与主阀控制气室24相通，排放控制气室24的气体，气室介质压力排放到很低时，作用在主阀阀芯3上的介质力P_dS_杆和弹簧6力F_弹，推动阀芯3向上，主阀打开，又恢复到正常工作状态。此时主阀指示盘升起，刻度处于开启位置。与此同时，主阀控制气室24的气体一部分通过控制器出口上的导压孔22流入控制器活塞的上腔，使活塞上下两端产生面积压差失去平衡，在较小弹簧6力作用下，第二阀芯18关闭密封。至此整个复位过程结束，本实用新型又恢复正常工作。

本实用新型不限于上述实施例，根据上述实施例的描述，本领域的普通技术人员还可作出一些显而易见的改变，但这些改变均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种燃气安全切断阀，包括主阀和控制器，所述主阀包括阀体(1)、阀座(2)、阀芯(3)、阀杆(4)、阀套(7)、膜垫(8)和橡胶膜片(9)，橡胶膜片(9)为传动机构，阀杆(4)、阀芯(3)和阀座(2)为执行机构，所述控制器为气动控制器，其特征在于：

a、所述阀套(7)内腔的圆柱台阶处与阀芯(3)外表面的圆柱台阶处配合，阀套(7)上端面与膜垫(8)配合处、以及阀套(7)内腔与阀杆(4)外径配合处分别设置有O形圈，阀座(2)内腔直径与所述圆柱台阶处中较小的那一端的直径一致，所述阀杆(4)中心设有当主阀工作时阀芯(3)上下端面积压差为阀杆(4)面积与调节压力的乘积并处于平衡状态的平衡孔(5)；

b、所述膜垫(8)为蝶形的圆盘，膜垫(8)中部开孔，橡胶膜片(9)置于膜垫(8)上，橡胶膜片(9)和阀体(1)的上阀盖形成密闭的控制气室(24)，在阀杆(4)上套有位于阀套(7)和橡胶膜片(9)之间的弹簧(6)；

主阀和控制器之间经导压管(23)相联结，由外部进入的气体介质经所述气动控制器控制并决定是否经由导压管(23)进入所述控制气室(24)，密闭的控制气室(24)保持原压或升压，橡胶膜片(9)和阀杆(4)保持原样或向下运动压缩所述弹簧(6)，并使阀芯(3)保持开启或立即关闭状态。

2.根据权利要求1所述的一种燃气安全切断阀，其特征在于：所述气动控制器包括第二阀体(19)、第二阀芯(18)、活塞轴杆(17)、中阀盒(16)、第二上阀盖(14)、第二弹簧(15)、进气阀(20)和排泄阀(21)，所述排泄阀(21)与所述控制气室(24)相通，所述第二阀芯(18)的密封面积大于活塞轴杆(17)的截面积，第二弹簧(15)的设定力等于第二阀芯(18)的密封面积与介质压力的乘积，活塞上腔受力面积等于活塞面积减去轴杆的截面积。

3.根据权利要求1所述的一种燃气安全切断阀，其特征在于：所述弹簧(6)为复位弹簧。

4.根据权利要求2所述的一种燃气安全切断阀，其特征在于：所述第二弹簧(15)为调节弹簧。

5.根据权利要求1所述的一种燃气安全切断阀，其特征在于：主阀的阀体(1)下端由下盖封闭，阀体(1)的上端连接上阀盖。

6.根据权利要求2所述的一种燃气安全切断阀，其特征在于：所述气动控制器还包括与所述第二上阀盖(14)连接的端盖(13)和贯穿于所述端盖(13)内的调节螺杆(12)，所述调节螺杆(12)的底端与所述第二弹簧(15)接触。

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