CN208204158U - 一种气液罐卧式布局的气液联动执行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，包括执行器、液压油缸和若干卧式布局的气液隔离罐，气液隔离罐包括隔离皮囊，隔离皮囊的开口密封安装在进出气口或进出液口上，将罐体内腔隔离为气体腔和液体腔。本实用新型采用带隔离皮囊的气液隔离罐代替传统气液罐（气液非隔离罐），颠覆了气液联动执行器只能垂直或倾斜向上安装的方式，由于对液压油和进出气口进行了有效隔离，理论上可实现任意角度安装，甚至倒立安装。解决了气液联动执行器中气液罐只能够垂直或者倾斜朝上布置的局限，有效降低了气液执行器的高度，降低了包装和运输成本，也对优化气液联动阀室空间资源和站场气液联动阀的布局产生积极的影响。

Description

一种气液罐卧式布局的气液联动执行器

技术领域

本实用新型涉及气液联动执行器领域，具体涉及一种气液罐卧式布局的气液联动执行器。

背景技术

气液联动执行器是长输天然气阀室的关键设备和主要设备之一，广泛用于石油、天然气管线等管道上，作为破管故障紧急切断装置或管线破裂紧急保护装置（带管线破裂紧急切断系统）。气液联动执行器能够自动监测管线压力并实现自动关阀。在长输管线，化工危险品管道输送等方面非常重要。长输管道由于施工、地震、火灾等异常原因发生管道破裂、泄漏、爆炸等紧急情况的时候自动切断，减少和降低事故风险、避免灾难事态进一步扩大，从而把整个事故危害、危险降到最低。

经济迅速发展、工业化快速推进，中国对油气资源的需求量也日益攀升。据统计，全球陆上天然气有99％都依靠管道输送。在我国，天然气管道建设始于20世纪70年代，但发展缓慢；从2000年开始，以西气东输工程一线为标志的天然气管道建设进入大发展时期，累计投产管道里程超过16000km；“十二五”期间，我国天然气管道建设又迎来了一个新的高潮，先后建成或建设了以西气东输二线、西气东输三线、中缅天然气管道为标志的大型骨干天然气管道，预计新投产的管道里程将超过21000km(不含城市管网)，超过了之前年份的总和。随着天然气这种清洁能源逐渐在我国工业和民用方面被广泛推广和普及，中国石油天然气股份有限公司(以下简称中国石油)按照国家能源战略规划，还将建设西气东输三线、四线、五线以及多座配套地下储气库。油气管道输送的不仅是“工业的血液”，其走向还关系到国家安全、经济发展和世界地缘政治关系。

纵观现代天然气管道技术发展的特点：长远距离输送（已经开工建设的中俄东线天然气管道中国段管道3170公里，俄罗斯段近4000公里）；输送管道直径持续扩大，目前管线达到1400mm；输送压力等级高，以10MPa和12MPa为主；管输送流量大。油气工业安全问题也日益受到国家和社会的重视。对于频发的油气管网爆炸、化工厂爆炸等事故，大家已颇有余悸，如何减少安全事故，成为各界关注的重点。在油气领域里，安全无小事。当然，油气安全问题也是世界性的问题。

这就要求干线管道每隔150～170km设置一座压气站，以保持管道高压大流量输送；每隔30km设置一座阀室，以备紧急时刻和管道维修时截断使用。

气液联动执行器是组成阀室气液联动截断阀的主要设备，可以利用管道输送的气体介质压力作为执行器工作的动力源，驱动阀门动作，实现开阀或关阀。气液联动执行器工作原理简单、控制安全可靠、环境适应性强，能够满足户外苛刻的全天候天气条件。该产品直接利用管道天然气作为动力气源。

气液联动执行器必须有可靠的扭矩驱动，正常运行时，截断阀长期处于全开位置，事故的紧急状况需要在短时间内可靠动作完成阀门关闭。

输气管道气液联动截断阀的作用重大，却长期处于备而不用的状况，且不便于检查维修。因此，对它的质量和工作可靠性有严格要求。

前些年这些设备的核心技术、产品定价权以及后续技术服务均被少数发达国家所掌握，开展相关设备国产化研制和推广应用，无论是对天然气管道建设运营企业，还是对装备制造企业，都具有显著的紧迫性。

气液联动执行器是气液联动截断阀开启关闭的控制执行机构，一般包括执行装置主体、气液（转换）罐、储气罐、气动控制系统、手动泵、就地阀位指示器、机械限位装置、联轴器、调速装置，需要时还应包括：电磁阀、电子控制单元、供电系统以及正确操作执行机构所需的其它任何装置组成。

气液罐是构成气液执行器、实现功能的一个重要系统组成部分。气液执行器源自外界的高压动力受控气体在控制信号作用下，通过气动控制系统进入相应的液控转换回路——气液罐。在这里实现动力和介质传递的气液转换，由液体介质利用等压传递原理，实现气液同步传动作用于阀门驱动装置的液压油缸，从而操控阀门。在整个气液控制系统工作运行过程中，气液罐既是气液两相媒介介质变换的转换罐、也是实现气相动力转变为液相动力传递的转换罐。

气液联动执行器控制回路中，目前采用的气液罐就是一个普通的承压元件内装液压油，气液罐内部气相与液相之间没有隔离，进入气液罐的高压气体和液体介质直接接触。传统的气液罐（气液非隔离罐）应用到阀门执行器中时，由于气液不隔离，为了避免液压油倾倒进入进出气口导致液压油溢出，阀门执行器在设计、布局、包装、运输、安装、使用等过程中只能垂直布置或倾斜朝上布置，不能实现任意角度安装，这极大地限制了此类型产品的应用范围和运输、安装的便捷性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，用带有气液隔离皮囊的气液隔离罐替换现有气液罐，使得液压系统与气动回路完全隔离，气液罐能够任意角度安装而不会出现液压油溢出的问题，优化气液联动执行器的整体布局和空间占用、降低气液联动执行器的整体高度，节约安装空间，提高运输、安装、使用便捷性。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，包括执行器、液压油缸和若干卧式布局的气液隔离罐，所述的气液隔离罐包括罐体、隔离皮囊、设置在所述罐体一端的进出气口和设置在所述罐体另一端的进出液口，进出气口分别连接气动控制系统；

所述隔离皮囊的开口密封安装在所述进出气口上，隔离皮囊将罐体内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为气体腔，外部为液体腔；或者，所述隔离皮囊的开口密封安装在所述进出液口上，隔离皮囊将罐体内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为液体腔，外部为气体腔；

所述液压油缸包括缸体和活塞杆，所述缸体通过缸座安装在执行器的箱体上，活塞杆穿过缸座与执行器的动作输入端联动；

所述气液隔离罐通过挂架卧式安装在执行器的箱体上，气液隔离罐的进出液口均与缸体连通。

所述的进出气口和进出液口均设有连接接头，所述隔离皮囊通过密封组件与所述连接接头相连。

所述密封组件包括设置在所述连接接头上的多个凸棱以及卡箍，卡箍架空卡接于相邻凸棱之间，所述隔离皮囊的开口密封夹紧于凸棱与卡箍之间。

所述气液隔离罐的进出气口还设置有用于实时监测其内部压力的压力表。

所述气液隔离罐的进出液口还设置有液体过滤装置，进出液口外部管道上设置有调压阀。

本实用新型的有益效果是：

在气液联动执行器的正常生产制造、安装调试、操作使用、运输维护过程中，将内置有隔离皮囊的新型气液隔离罐来替代传统气液罐。采用新型气液隔离罐后的新型气液执行器，不改变原有控制回路的动作原理和传动形式，管线及储气罐的动力气体的驱动压力仍然通过新型气液隔离罐等压传递到执行器液压回路和油缸，气体控制驱动回路的与液压驱动回路液体之间实现等压传递或传动，但动力气体与液压油由于隔离皮囊作用，两种不同介质不再在气液罐直接接触，实现皮囊内外彻底隔离。采用气液隔离罐的气液联动执行器颠覆了气液联动执行器的只能够垂直安装或倾斜向上安装的传统安装方式，不再由于气液罐内液压油没有隔离，以至于产品只能够进行垂直包装运输、垂直安装使用。理论上可实现任意角度安装，甚至倒立安装。这极大地扩展了该类型产品应用适应范围和运输、安装的便捷性。

具体的，在其它条件相同的情况下，采用卧式布局的气液联动执行器不仅优化了执行器各部分空间布局，有效的降低了气液执行器的高度，调整了气液执行器的空间占用；也解决了传统气液联动执行器在设计、布局、包装、运输、安装、使用等过程中气液罐只能够垂直布置或者倾斜朝上布置的局限；同时减少了包装箱的原材料使用，以及运输集装箱的体积占用，降低了包装成本和运输成本；也对优化气液联动阀室空间资源和站场气液联动阀的布局产生了积极的影响。

传统有些执行器由于阀门和执行器在工厂组装调试后整体尺寸超高不能够进行整体运输，不得不拆散运输，到目的地后再重新组装，现场条件恶劣，现场再组装必然会产生相应吊装设备投入、人力资源投入、时间投入及施工安装作业风险等多方面问题。这些问题也将因为卧式布局带来的优势得到改善，产生的效果更是不可估量。

在采用卧式布局气液隔离罐的气液联动执行器之后，根据型号不同，气液执行器的高度可降低50%左右，体积可以减小30%到50%。气液执行器的包装尺寸可同步降低高度50%，包装箱材料可减少近40%。由于减少包装箱高度带来的包装箱材料成本、运输成本大约降低30%。

附图说明

图1为本实用新型卧式布局气液联动结构示意图一；

图2为本实用新型卧式布局气液联动结构示意图二；

图3为本实用新型气液隔离罐的结构示意图；

图4为隔离皮囊密封安装在进出气口上的结构示意图；

图5为隔离皮囊密封安装在进出液口上的结构示意图；

图6为连接隔离皮囊与连接接头的密封组件的结构示意图；

图7为直线行程气液联动执行器的结构示意图；

图8为角行程气液联动执行器的结构示意图；

图9为传统气液联动执行器原理示意图；

图10为本实用新型气液联动执行器原理示意图；

图中，1-执行器，1.1-拨叉，2-液压油缸，2.1-缸体，2.2-活塞杆，2.3-缸座，2.4-活塞，3-气液隔离罐，3.1-罐体，3.2-隔离皮囊，3.3-进出气口，3.4-进出液口，3.5-连接接头，3.6-凸棱，3.7-卡箍，3.8-压力表，3.9-液体过滤装置，3.10-调压阀，3.11-关断阀，3.12-液压油通道，4-挂架。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-10，本实用新型提供一种技术方案：

如图1和图2所示，一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，包括执行器1、液压油缸2和若干卧式布局的气液隔离罐3，所述气液隔离罐3通过挂架4卧式安装在执行器1的箱体上，气液隔离罐3的进出液口3.4均与缸体2.1连通（图中未示出）。

之所以气液罐能够采用卧式布局，是由于采用了带隔离皮囊3.2的气液隔离罐3，具体的，如图3-图5所示，所述的气液隔离罐3包括罐体3.1、隔离皮囊3.2、设置在所述罐体3.1一端的进出气口3.3和设置在所述罐体3.1另一端的进出液口3.4，进出气口3.3分别连接气动控制系统（图10中示出）。

气液隔离罐3的一种实施例，如图3和图4所示，隔离皮囊3.2的开口密封安装在所述进出气口3.3上，隔离皮囊3.2将罐体3.1内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为气体腔，外部为液体腔。

气液隔离罐3的另一种实施例，如图5所示，隔离皮囊3.2的开口密封安装在所述进出液口3.4上，隔离皮囊3.2将罐体3.1内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为液体腔，外部为气体腔。

无论隔离皮囊3.2怎样充装，在压力的作用下，气液隔离罐3内液体介质与气体介质既可通过弹性皮囊3.2实现气液隔离、又可进行弹性接触，皮囊的弹性收缩力小、可忽略。在气液联动执行器进行气动工作的时候，把带压的气源压力通过本装置实现等压传递和柔性传动给后一级的液压系统或者液压驱动油缸，彻底消除了系统内高压气体与作为传动介质的液压油之间的直接接触、相互交融，解决了因罐体3.1倾斜或倒置导致的液压油从进出气口3.3溢出的问题。

如图4和图5所示，罐体3.1上端还可以设置实时监测其内部压力的压力表3.8和连接气动控制系统的接口。罐体3.1内的进出液口3.4处设置有液体过滤装置3.9，用来过滤液体比如液压油的杂质，进出液口3.4外部管道上设置有调压阀3.10，用于调节液体（液压油）的流量，从而控制压力释放的速度，确保弹性运动过程和动作速度精确可控。连接接头3.5上还设置了关断阀3.11，用于随时关闭或开启气液隔离罐。

作为优选实施例，如图6所示，进出气口3.3和进出液口3.4均设有连接接头3.5，连接接头3.5上设置了多个凸棱3.6和卡箍3.7，卡箍3.7架空卡接于相邻凸棱之间，隔离皮囊3.2的开口密封夹紧于凸棱3.6与卡箍3.7之间。隔离皮囊3.2的开口部与凸棱3.6接触贴合，增大了摩擦力，皮囊开口不容易从接头上滑落，同时卡箍3.7和凸棱3.6的配合实现多重线密封，密封效果好。当然此种密封连接的结构不局限与这一种，能实现固定密封效果的组件都是可行的。

如图7所示为直线行程气液联动执行器，所述液压油缸2包括缸体2.1和活塞杆2.2，所述缸体2.1通过缸座2.3安装在执行器1的箱体上，活塞杆2.2穿过缸座2.3与执行器1的输入轴直线行程联动。

如图8所示为角行程气液联动执行器，所述液压油缸2包括缸体2.1和活塞杆2.2，所述缸体2.1通过缸座2.3安装在执行器1的箱体上，活塞杆2.2穿过缸座2.3与执行器1的拨叉1.1联动。

液压油缸2和调压阀3.10通过液压油通道3.12相连，液压油缸2包括缸体2.1、活塞2.4、缸座2.3和活塞杆2.2，气液隔离罐3的进出液口3.4通过液压油通道3.12与液压油缸2连通，所述活塞2.4将缸体2.1隔离为第一缸体和第二缸体，第一缸体和第二缸体分别通过液压油通道3.12连通对应气液隔离罐3的进出液口3.4。

当右侧气液隔离罐增加气压时，右侧的隔离罐内隔离皮囊3.2膨胀，右侧隔离罐内液压油被挤出，右侧的液压油缸缸体内进油，同时左侧气液隔离罐气压降低，左侧隔离罐内隔离皮囊3.2收缩，左侧的液压油缸缸体内的液压油挤入左侧气液隔离罐内，液压油缸2内的活塞2.4推动活塞杆2.2向左运动。

当左侧气液隔离罐增加气压时，左侧的隔离罐内隔离皮囊3.2膨胀，左侧隔离罐内液压油被挤出，左侧的液压油缸缸体内进油，同时右侧气液隔离罐气压降低，右侧隔离罐内隔离皮囊3.2收缩，右侧的液压油缸缸体内的液压油挤入右侧气液隔离罐内，液压油缸2内的活塞2.4推动活塞杆2.2向右运动。

如图10所示，气液联动执行器的缸体左右两端分别连接气液隔离罐，气液隔离罐的进出气口处安装有隔离皮囊，隔离皮囊内充入气体，上述两个气液隔离罐的进出气口分别与气动控制系统连接；图9为传统的角行程气液联动执行器，本实施例与传统的角行程气液联动执行器的控制原理区别在于：在气液罐内安装有隔离皮囊，工况1：气动控制系统控制右侧气液隔离罐进气，其隔离皮囊扩张压缩油液，使活塞右端油压增加，同时左侧气液隔离罐排气，其隔离皮囊收缩，使活塞左端油压降低，液压油缸的活塞推动活塞杆向左侧运动，活塞杆推动拨叉打开阀门。工况2：气动控制系统控制左侧气液隔离罐进气，其隔离皮囊扩张压缩油液，使活塞左端油压升高，液压油缸的活塞推动活塞杆向右侧做回缩运动，活塞杆带动拔叉反向活动关闭阀门。

以上实施例中的高压气体可以为氮气或者其它许可的、可排放气体，其贮存在密闭的球形气室内，液体可以是油液或其他液体，氮气的压力随外载荷的大小而变化，加上使用了有弹性的隔离皮囊，使得气液隔离罐具有变刚度的特性，同时起液力减振器的作用更加明显。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，其特征在于，包括执行器（1）、液压油缸（2）和若干卧式布局的气液隔离罐（3），所述的气液隔离罐（3）包括罐体（3.1）、隔离皮囊（3.2）、设置在所述罐体（3.1）一端的进出气口（3.3）和设置在所述罐体（3.1）另一端的进出液口（3.4），进出气口（3.3）分别连接气动控制系统；

所述隔离皮囊（3.2）的开口密封安装在所述进出气口（3.3）上，隔离皮囊（3.2）将罐体（3.1）内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为气体腔，外部为液体腔；或者，所述隔离皮囊（3.2）的开口密封安装在所述进出液口（3.4）上，隔离皮囊（3.2）将罐体（3.1）内腔隔离为气体腔和液体腔，内部为液体腔，外部为气体腔；

所述液压油缸（2）包括缸体（2.1）和活塞杆（2.2），所述缸体（2.1）通过缸座（2.3）安装在执行器（1）的箱体上，活塞杆（2.2）穿过缸座（2.3）与执行器（1）的动作输入端联动；

所述气液隔离罐（3）通过挂架（4）卧式安装在执行器（1）的箱体上，气液隔离罐（3）的进出液口（3.4）均与缸体（2.1）连通。

2.根据权利要求1所述的一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，其特征在于，所述的进出气口（3.3）和进出液口（3.4）均设有连接接头（3.5），所述隔离皮囊（3.2）通过密封组件与所述连接接头（3.5）相连。

3.根据权利要求2所述的一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，其特征在于，所述密封组件包括设置在所述连接接头（3.5）上的多个凸棱（3.6）以及卡箍（3.7），卡箍（3.7）架空卡接于相邻凸棱（3.6）之间，所述隔离皮囊（3.2）的开口密封夹紧于凸棱（3.6）与卡箍（3.7）之间。

4.根据权利要求1所述的一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，其特征在于，所述气液隔离罐（3）的进出气口（3.3）还设置有用于实时监测其内部压力的压力表（3.8）。

5.根据权利要求1所述的一种气液罐卧式布局的气液联动执行器，其特征在于：所述气液隔离罐（3）的进出液口（3.4）还设置有液体过滤装置（3.9），进出液口（3.4）外部管道上设置有调压阀（3.10）。