CN212131469U - 一种间歇式井口用紧急切断阀 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种间歇式井口用紧急切断阀，包括阀门、执行机构和控制单元，所述执行机构安装在所述阀门的上方，所述阀门包括阀杆和复位弹簧，所述执行机构包括驱动电机、凸轮机构和离合机构，所述控制单元控制所述驱动电机转动，所述驱动电机通过所述离合机构驱动所述凸轮机构，使所述凸轮机构间歇性的带动所述阀杆向上提升，从而开启所述阀门，通过所述复位弹簧带动所述阀杆复位从而使得所述阀门关闭。本申请通过控制单元对阀门处的压力信号或时间信号进行分析处理，使得阀门开关压力值作为超欠压保护值可以满足任何区间的设定且重复度极高，并且调整超欠压保护值不需要更换任何配件，便可通过控制单元进行设定。

Description

一种间歇式井口用紧急切断阀

技术领域

本申请涉及紧急切断阀技术领域，特别涉及一种间歇式井口用紧急切断阀。

背景技术

紧急切断阀主要是安装在采气(油)装置的井口或管线上，用于防止井口或管线突然的升压或降压，造成管线爆裂或危害下游设备的，目前市场上主要的紧急切断阀有机械自力式、电磁式、液压自力式三种结构。其中，机械自力式紧急切断阀，设定的超欠压保护值范围较小，重复精度低，需要定期更换超欠压控制弹簧，远程开阀需要两个电机配合操作，导致功耗大且成本较高；磁式紧急切断阀因安装现场环境限制，现场只有12V左右的低压电源。因此造成电磁阀的无法提供较大的推力，只能缩小阀门的流道小，从而也带来了阀门的流阻特别大，冬季易结冰，阀门无法动作的问题；液压自力式紧急切断阀因自身结构限制，体积很大，结构复杂安装维护不便。如果要实现远程开阀，需配置泵、电机等驱动设备，导致功耗大且成本较高。此外，因采气(油)装置井口开采后期产量降低或管线压力本来就低，用户只需要定期开关阀门，不需要超欠压控制，因此现有的切断阀无法满足用户后期的使用要求。

实用新型内容

本申请的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种间歇式井口用紧急切断阀。

为实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：

一种间歇式井口用紧急切断阀，包括阀门、执行机构和控制单元，所述执行机构安装在所述阀门的上方，所述阀门包括阀杆和复位弹簧，所述执行机构包括驱动电机、凸轮机构和离合机构，所述控制单元控制所述驱动电机转动，所述驱动电机通过所述离合机构驱动所述凸轮机构，使所述凸轮机构间歇性的带动所述阀杆向上提升，从而开启所述阀门，通过所述复位弹簧带动所述阀杆复位从而使得所述阀门关闭。

可选的，所述执行机构还包括棘轮机构和传动轴，所述棘轮机构与所述凸轮机构分别安装在所述传动轴上，所述传动轴通过齿轮与所述离合机构传动连接，从而在所述驱动电机的驱动下转动，带动所述凸轮机构间歇性的提升所述阀杆。

可选的，所述执行机构还包括电子阀位开关反馈器，所述电子阀位开关反馈器与所述棘轮机构相邻设置，并通过滚动轴承与所述阀杆实现联动。

可选的，所述执行机构还包括机械阀位置指示器和提升手柄，所述提升手柄通过齿轮与所述传动轴传动连接，所述机械阀位置指示器安装在所述阀杆的上方并与所述阀杆实现联动。

可选的，所述阀门还包括阀体、阀瓣、阀座和旁通管路，所述阀瓣位于所述阀体的顶部并套装在所述阀杆上，所述阀座位于所述阀体的内部并套装在所述阀杆上用于与所述阀瓣进行配合，从而共同实现所述阀门的流道的通断，所述复位弹簧位于所述阀体的底部并套装在所述阀杆上，并能够在所述阀杆的作用下被压缩发生弹性形变，所述旁通管路安装在所述阀体的侧壁上。

可选的，所述控制单元包括控制处理器和压力传感器，所述压力传感器的一端与所述阀门相连接，所述压力传感器的另一端与所述控制处理器相连接，所述控制处理器安装在内部防护罩的上方并控制所述驱动电机的开启和关闭。

可选的，所述内部防护罩通过底板安装在所述阀门的上方并将所述执行机构部分遮盖，并且所述执行机构的提升手柄露出在所述内部防护罩的外部。

可选的，在所述底板上还安装有外部防护罩，所述外部防护罩将所述执行机构全部遮盖，所述提升手柄露出在所述外部防护罩的外部，在所述外部防护罩上设置有观察控所述控制处理器和所述执行机构的机械阀位置指示器的窗口。

可选的，所述控制处理器根据计时器与预设的时间比对并发送相应的控制命令，实现阀门的定时开关，所述控制处理器通过远程控制程序，向所述控制处理器发送开阀或关阀的指令，通过所述控制处理器控制所述驱动电机带动所述凸轮机构转动，实现所述阀门的远程开关。

可选的，所述执行机构设置有温度感应器，在阀门或井场温度升高至临界温度的情况下，所述控制处理器根据反馈的温度信号控制所述驱动电机转动，带动阀门关闭，并且在所述执行机构内部设有备用电源。

本申请的一种间歇式井口用紧急切断阀通过控制单元对阀门处的压力信号或时间信号进行分析处理，使得阀门开关压力值作为超欠压保护值可以满足任何区间的设定且重复度极高，并且调整超欠压保护值不需要更换任何配件，便可通过控制单元进行设定，同时，本申请的执行机构通过采用机械式的离合机构以及凸轮机构进行间歇式传动，具有结构简单体积小巧，有利于整体化的设计现场安装和维护。

附图说明

图1是本申请实施例的阀门和执行机构的结构示意图；

图2是本申请实施例的执行机构的结构示意图；

图3是本申请实施例的执行机构的另一视角的结构示意图；

图4是本申请实施例的执行机构的另一视角的结构示意图；

图5是本申请实施例的阀门和执行机构的另一视角的结构示意图；

图6是本申请实施例的内部防护罩的结构示意图；

图7是本申请实施例的内部防护罩的另一视角的结构示意图；

图8是本申请实施例的内部防护罩的结构示意图；

图9是本申请实施例的内部防护罩的另一视角的结构示意图。

附图标记

1-阀门，11-阀体，12-阀瓣，13-阀座，14-阀杆，15-复位弹簧，16-旁通管路，2-执行机构，21-驱动电机，22-凸轮机构，23-机械阀位置指示器，24-提升手柄，25-棘轮机构，26-离合机构，27-电子阀位开关反馈器，28-传动轴，29-滚动轴承，31-控制处理器，32-压力传感器，4-内部防护罩，5-外部防护罩，6-底板。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

本申请提供一种间歇式井口用紧急切断阀，如图1和图2所示，包括阀门1、执行机构2和控制单元，所述执行机构2安装在所述阀门1的上方，所述阀门1包括阀杆14和复位弹簧15，所述执行机构2包括驱动电机21、凸轮机构22和离合机构26，所述控制单元采集井口压力并根据预设的阀门开关压力值控制所述驱动电机21转动，所述驱动电机21通过所述离合机构26驱动所述凸轮机构22，使所述凸轮机构22间歇性的带动所述阀杆14向上提升，从而开启所述阀门1，所述复位弹簧15套装在所述阀杆14上并在所述阀杆14的作用下发生形变，通过所述复位弹簧15带动所述阀杆14复位从而使得所述阀门1关闭。

本申请的间歇式井口用紧急切断阀的工作过程为，所述控制单元采集阀门1处的压力信号或时间信号进行分析处理，根据预设的阀门开关压力值发送相应的开关动作命令，从而控制所述驱动电机21带动凸轮机构22转动至所述凸轮机构22的凸点位置，阀门1即可实现全开，然后所述驱动电机21继续带动凸轮机构22转动并越过所述凸轮机构22的凸点位置，并在所述复位弹簧15的作用下实现阀门1的快速关闭。

本申请通过控制单元对阀门1处的压力信号或时间信号进行分析处理，使得阀门开关压力值作为超欠压保护值可以满足任何区间的设定且重复度极高，并且调整超欠压保护值不需要更换任何配件，便可通过控制单元进行设定，同时，本申请的执行机构2通过采用机械式的离合机构26以及凸轮机构22进行间歇式传动，具有结构简单体积小巧，有利于整体化的设计现场安装和维护。

在本申请的一个实施例中，如图2至图4所示，所述执行机构2还包括棘轮机构25和传动轴28，所述棘轮机构25与所述凸轮机构22分别安装在所述传动轴28上，所述传动轴28通过齿轮与所述离合机构26传动连接，从而在所述驱动电机21的驱动下转动，带动所述凸轮机构22间歇性的提升所述阀杆14，同时，所述棘轮机构25用于锁定防止所述凸轮机构22倒转，保证了所述阀门1的自动开关。

在上述实施例中，所述执行机构2还包括电子阀位开关反馈器27，所述电子阀位开关反馈器27与所述棘轮机构25相邻设置，并通过滚动轴承29与所述阀杆14实现联动，从而实时监测阀门1的状态。本申请的紧急切断阀具有超欠压开关功能，通过采集井口压力数据，将压力信号同步传输到控制单元，所述控制单元根据预设的阀门开关压力值，控制驱动电机21通过离合机构26带动传动轴28和凸轮机构22转动，凸轮机构22转动时提升阀杆14从而使得阀门1开启，当凸轮转动到凸点最高的位置，所述电子阀位开关反馈器27将阀位信号反馈给控制单元，控制单元控制驱动电机21停止转动，阀门1实现全开。当需要关闭阀门1时，控制单元根据反馈的压力信号控制驱动电机21继续转动，驱动电机21带动凸轮机构22转动越过凸点最高的位置，阀门1在复位弹簧15的作用下快速关闭，控制单元备课调压按钮，可根据用户的要求设定开阀的高压和低压值。

在本申请的一个实施例中，如图2至图4所示，所述执行机构2还包括机械阀位置指示器23和提升手柄24，所述提升手柄24通过齿轮与所述传动轴28传动连接，所述机械阀位置指示器23安装在所述阀杆14的上方并与所述阀杆14实现联动用于指示阀门1的状态。本申请的紧急切断阀具有现场开关功能，如果需要现场手动开启阀门1，则按下所述提升手柄24使其与齿轮啮合并顺时针转动，观察所述机械阀位指示器23至开位即可。如果需要现场手动关闭阀门1，则要按下提升手柄24使其与齿轮啮合并顺时针转动，使得所述凸轮机构22越过凸点后，阀门1在复位弹簧15的作用下会立即关闭，同时所述观察机械阀位指示器23至关位即可。

在本申请的一个实施例中，如图1和图5所示，所述阀门1采用直通道的截止阀结构，还包括阀体11、阀瓣12、阀座13和旁通管路16，所述阀瓣12位于所述阀体11的顶部并套装在所述阀杆14上，所述阀座13位于所述阀体11的内部并套装在所述阀杆14上用于与所述阀瓣12进行配合，从而共同实现所述阀门1的流道的通断，所述复位弹簧15位于所述阀体11的底部并套装在所述阀杆14上，并能够在所述阀杆14的作用下被压缩发生弹性形变，所述旁通管路16安装在所述阀体11的侧壁上用于旁通。

在本申请的一个实施例中，如图6和图7所示，所述控制单元包括控制处理器31和压力传感器32，所述压力传感器32的一端与所述阀门1相连接用于采集井口的压力数据并转换为压力信号，所述压力传感器32的另一端与所述控制处理器31相连接用于将所述压力信号传输至所述控制处理器31，所述控制处理器31安装在内部防护罩4的上方并控制所述驱动电机21的开启和关闭，所述内部防护罩4通过底板6安装在所述阀门1的上方并将所述执行机构2部分遮盖从而便于安装和保护，所述提升手柄24露出在所述内部防护罩4的外部用于操作。

在本申请的一个实施例中，如图8和图9所示，在所述底板6上还安装有外部防护罩5，所述外部防护罩5将所述执行机构2全部遮盖从而便于安装和保护，所述提升手柄24露出在所述外部防护罩5的外部用于操作，在所述外部防护罩5上设置有用于观察控制处理器31和机械阀位置指示器23的窗口。

在本申请的一个实施例中，所述控制处理器31能够根据计时器与预设的时间比对后，发送相应的控制命令，实现阀门1的定时开关。同时，也能够通过远程控制程序，向所述控制处理器31发送开阀或关阀的指令，通过所述控制处理器31控制所述驱动电机21带动所述凸轮机构22转动，即可实现所述阀门1的远程开关。

在本申请的一个实施例中，所述执行机构2设置有温度感应器，在阀门1或井场附近失火或温度升高至临界温度(用户可自行设定但不大于120℃)的情况下，所述控制处理器31根据反馈的温度信号控制所述驱动电机21转动，带动阀门1快速关闭，其中，所述温度感应器数量及位置可根据用户指定位置安装。同时，在所述执行机构2内部设有备用电源，所述执行机构2一般采用井场的太阳能供电，在井场的太阳能电源失效的情况下，则所述备用电源立即启动，从而完全可以避免因电源问题，造成阀门1无法自动开关而造成相关损失。

本申请的紧急切断阀相比于现有技术具有以下优点：首先，本申请的阀门1没有机械自力式紧急切断阀的高低压弹簧和杠杆装置，并且只有一个驱动电机21，具有结构简单、成本低、功能齐全且压力设定值任意调整的优点；其次，阀门1的部分采用直通道的截止阀结构，阀门1的流阻小，不易发生截流而造成结冰现象，导致阀门1无法动作的问题；再次，所述执行机构2在手动关阀或开阀时，因执行机构2设置有防止倒转的棘轮机构25，所以可以在任何位置停止，在转动提升手24驱动齿轮带动凸轮机构22开关阀时，因驱动电机21输出端设置有机械式的离合装置26，所以驱动力只用转动凸轮装置，带动阀门1开关，操作力很小，方便用户使用；最后，本申请的紧急切断阀能够在多种模式下随意切换，可以压力控制，也可定时开关，满足了用户在任何时期的使用要求。

上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，包括阀门(1)、执行机构(2)和控制单元，所述执行机构(2)安装在所述阀门(1)的上方，所述阀门(1)包括阀杆(14)和复位弹簧(15)，所述执行机构(2)包括驱动电机(21)、凸轮机构(22)和离合机构(26)，所述控制单元控制所述驱动电机(21)转动，所述驱动电机(21)通过所述离合机构(26)驱动所述凸轮机构(22)，使所述凸轮机构(22)间歇性的带动所述阀杆(14)向上提升，从而开启所述阀门(1)，通过所述复位弹簧(15)带动所述阀杆(14)复位从而使得所述阀门(1)关闭。

2.根据权利要求1所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，所述执行机构(2)还包括棘轮机构(25)和传动轴(28)，所述棘轮机构(25)与所述凸轮机构(22)分别安装在所述传动轴(28)上，所述传动轴(28)通过齿轮与所述离合机构(26)传动连接，从而在所述驱动电机(21)的驱动下转动，带动所述凸轮机构(22)间歇性的提升所述阀杆(14)。

3.根据权利要求2所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，所述执行机构(2)还包括电子阀位开关反馈器(27)，所述电子阀位开关反馈器(27)与所述棘轮机构(25)相邻设置，并通过滚动轴承(29)与所述阀杆(14)实现联动。

4.根据权利要求2所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，所述执行机构(2)还包括机械阀位置指示器(23)和提升手柄(24)，所述提升手柄(24)通过齿轮与所述传动轴(28)传动连接，所述机械阀位置指示器(23)安装在所述阀杆(14)的上方并与所述阀杆(14)实现联动。

5.根据权利要求1所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，所述阀门(1)还包括阀体(11)、阀瓣(12)、阀座(13)和旁通管路(16)，所述阀瓣(12)位于所述阀体(11)的顶部并套装在所述阀杆(14)上，所述阀座(13)位于所述阀体(11)的内部并套装在所述阀杆(14)上用于与所述阀瓣(12)进行配合，从而共同实现所述阀门(1)的流道的通断，所述复位弹簧(15)位于所述阀体(11)的底部并套装在所述阀杆(14)上，并能够在所述阀杆(14)的作用下被压缩发生弹性形变，所述旁通管路(16)安装在所述阀体(11)的侧壁上。

6.根据权利要求1所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，所述控制单元包括控制处理器(31)和压力传感器(32)，所述压力传感器(32)的一端与所述阀门(1)相连接，所述压力传感器(32)的另一端与所述控制处理器(31)相连接，所述控制处理器(31)安装在内部防护罩(4)的上方并控制所述驱动电机(21)的开启和关闭。

7.根据权利要求6所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，所述内部防护罩(4)通过底板(6)安装在所述阀门(1)的上方并将所述执行机构(2)部分遮盖，并且所述执行机构(2)的提升手柄(24)露出在所述内部防护罩(4)的外部。

8.根据权利要求7所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，在所述底板(6)上还安装有外部防护罩(5)，所述外部防护罩(5)将所述执行机构(2)全部遮盖，所述提升手柄(24)露出在所述外部防护罩(5)的外部，在所述外部防护罩(5)上设置有观察所述控制处理器(31)和所述执行机构(2)的机械阀位置指示器(23)的窗口。

9.根据权利要求6所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，所述控制处理器(31)根据计时器与预设的时间比对并发送相应的控制命令，实现阀门(1)的定时开关；

所述控制处理器(31)通过远程控制程序，向所述控制处理器(31)发送开阀或关阀的指令，通过所述控制处理器(31)控制所述驱动电机(21)带动所述凸轮机构(22)转动，实现所述阀门(1)的远程开关。

10.根据权利要求6所述的间歇式井口用紧急切断阀，其特征在于，所述执行机构(2)设置有温度感应器，在阀门(1)或井场温度升高至临界温度的情况下，所述控制处理器(31)根据反馈的温度信号控制所述驱动电机(21)转动，带动阀门(1)关闭，并且在所述执行机构(2)内部设有备用电源。

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