低压触发型压杆失稳井口关断阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种低压触发型压杆失稳井口关断阀，其主要部件包括活塞、阀体、阀瓣、阀座、挡块、阀杆、阀盖、弹簧、弹簧挡片、细长杆、杆笼、杆帽、复位螺栓等。此关断阀具有一个与外界连通的活塞结构，其关断触发机构依据压杆失稳原理进行设计。当管道内压力高于特定点时，细长杆承受的轴向力低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定，流体可以流过阀瓣与阀杆之间的空腔，阀门处于打开状态。当管道内的压力降至低于特定点时，细长杆承受的载荷超过其压杆失稳临界载荷，压杆发生失稳，其有效长度会瞬间减小，阀杆会在弹簧的推力作用下向上移动，使阀瓣进入阀座而关闭阀门切断流体。阀门结构简单，只有两个运动部件，具有很高的可靠性。
【专利说明】低压触发型压杆失稳井口关断阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及天然气采输井场中用于保障场站设备或输气管安全的低压触发井口安全关断阀。
【背景技术】
[0002]在天然气采输井场地面安装有控制天然气输出的低压触发型井口安全关断阀。这是因为下游管道、阀门或设备的失效或断裂会引起管道内压力的降低，在这种情况下天然气会排出到大气中，既污染了大气，又存在引起火灾和爆炸的隐患，并造成经济损失。此安全关断阀的作用是当管路压力下降到一定值时关闭天然气通路，从而减少天然气的泄漏，减轻大气污染，减小火灾隐患和经济损失。
[0003]目前大多数井口安全关断阀由关断阀和液压控制系统两部分组成。通常情况下液压控制系统的各个功能部件是分别独立安装的，部件与部件之间采用管线进行连接。这样一来，就造成了各部件之间的连接管线长、连接接头多的局面，使得潜在泄漏点明显增多。另外，关断阀本身的运动部件也较多。这些因素都会造成整个关断阀系统的可靠性下降。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种低压触发型压杆失稳井口关断阀。此阀门的触发机构依据压杆失稳原理进行设计，当管道压力低于特定点时，在管道压力和弹簧力的共同作用下压杆发生失稳，从而触发阀门的关断，关断精度高，而且省去了传统阀门的液压控制系统。同时，阀门本身的结构也非常简单，只有两个运动部件，具有很高的可靠性。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]一种低压触发型压杆失稳井口关断阀，其主要部件包括活塞、阀体、阀瓣、阀座、挡块、阀杆、阀盖、弹簧、弹簧挡片、细长杆、杆笼、杆帽、复位螺栓等。阀门的工作原理描述如下:阀杆受到三个力的共同作用，分别是细长杆的支撑力、活塞的压力和弹簧的推力。其中细长杆的支撑力和活塞的压力的方向均为向下，弹簧的推力方向向上，这三个力的平衡和失衡是触发阀门打开和关闭的因素。当管道内压力高于特定点时，细长杆承受的轴向力低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定。细长杆的支撑力和活塞的压力这两个向下的力与弹簧向上的推力达到平衡，流体可以流过阀瓣与阀杆之间的空腔，阀门处于打开状态。当管道内的压力开始下降时，活塞的压力也会随之下降，而弹簧力是不变的，故细长杆的支撑力会随着压力的下降而增大。当管道内的压力降至低于特定点时，细长杆承受的载荷超过其压杆失稳临界载荷，压杆发生失稳，其有效长度会瞬间减小。此时阀杆会在弹簧的推力作用下向上移动，使阀瓣进入阀座，形成密封从而关闭阀门切断流体。
[0007]细长杆是低压触发型压杆失稳井口关断阀的触发部件，其本身能够感知管道压力是否低于特定点，并在管路压力低于特定点时发生失稳从而触发阀门的关闭。细长杆和弹簧在功能上代替了目前井口安全阀中使用的复杂的液压控制系统。
[0008]本发明的有益效果如下:[0009]1.低压触发型压杆失稳井口关断阀采用细长杆作为触发部件，细长杆的失稳遵循欧拉公式，使得本发明具有较高的触发精度；
[0010]2.低压触发型压杆失稳井口关断阀结构简单，只有两个运动部件-阀杆和弹簧，运动可靠性和密封可靠性更高；
[0011]3.低压触发型压杆失稳井口关断阀关闭后的复位过程也就是细长杆的更换过程，整个过程操作时间短，且无需特殊工具，简单易行。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图1为本发明涉及的低压触发型压杆失稳井口关断阀的主要结构；
[0013]附图2为本发明涉及的低压触发型压杆失稳井口关断阀在压力高于特定点时工作的示意图；
[0014]附图3为本发明涉及的低压触发型压杆失稳井口关断阀在压力低于特定点而触发关断时的意图；
[0015]附图4为本发明涉及的低压触发型压杆失稳井口关断阀复位过程的示意图。【具体实施方式】
[0016]一种低压触发型压杆失稳井口关断阀，其主要部件包括活塞1、阀体2、阀瓣3、阀座4、挡块5、阀杆6、阀盖7、弹簧8、弹簧挡片9、细长杆10、杆笼11、杆帽12、复位螺栓13。如图1所示。其中细长杆10是低压触发型压杆失稳井口关断阀的触发部件，它和弹簧8的共同作用在功能上代替了传统井口关断阀的液压控制系统。
[0017]本发明的【具体实施方式】是:阀杆6的上端与细长杆10连接，同时阀杆6穿过弹簧
8、挡块5和阀瓣3，并在下端与活塞I连接。活塞I的上表面承受阀体2腔内的介质压力，活塞I的下表面与外界环境连通。因为阀体2腔内的压力大于腔外的环境压力，活塞I受到的压力的合力向下，对阀杆6产生向下的拉力作用。弹簧8对阀杆6有向上的推力作用。细长杆10对阀杆6有向下的支撑力作用。
[0018]当管道内压力高于特定点时，细长杆10承受的支撑力低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定，细长杆10的支撑力和活塞I受到的压力这两个向下的力与弹簧8向上的推力达到平衡，流体可以流过阀瓣3与阀杆6之间的空腔而流向下游管道，阀门处于打开状态。如图2所示。
[0019]当管道内的压力开始下降时，活塞I受到的向下的压力也会随之下降，而弹簧8的力是不变的，故细长杆10的支撑力会随着压力的下降而增大。当管道内的压力降至低于特定点时，细长杆10承受的轴向载荷超过其压杆失稳临界载荷时，压杆发生失稳，其有效长度会瞬间减小。此时阀杆6会在弹簧8的推力作用下向上移动，使阀瓣3进入阀座4，形成密封而切断流体，从而关闭阀门。如图3所示。
[0020]当系统压力恢复正常后，可按如下步骤对低压触发型压杆失稳井口关断阀进行复位:(1)关闭上游管道的阀门；(2)将复位螺栓13从挂钩上取下，经过阀体2下面的通气孔插入阀杆6下端的螺纹孔，顺时针旋转，直到阀杆6向下移动到可以更换细长杆10的位置，如图4所示；(3)拧下杆帽12，取下已经失稳的细长杆10并更换新的细长杆，拧紧杆帽12 ；
(4)检查无误后，首先打开上游管道阀门，然后再将复位螺栓13逆时针旋转并取下，挂回挂钩，此时低压触发型压杆失稳井口关断阀就复位到开启状态了。
[0021]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特种和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0022]本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可以被其它等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
[0023]本发明并不局限于前述的【具体实施方式】。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
【权利要求】
1.一种低压触发型压杆失稳井口关断阀，其主要部件包括活塞(I)、阀体(2)、阀瓣(3)、阀座(4)、挡块(5)、阀杆(6)、阀盖(7)、弹簧(8)、弹簧挡片(9)、细长杆(10)、杆笼(11)、杆帽(12)、复位螺栓(13)，其特征在于:控制关断阀是否关断的部件是细长杆(10)和弹簧(8)，由细长杆(10)的压杆失稳触发阀门关断。
2.根据权利要求1所述的低压触发型压杆失稳井口关断阀，其中阀杆(6)的上端与细长杆(10)连接，同时阀杆(6)穿过弹簧(8)、挡块(5)和阀瓣(3)，并在下端与活塞⑴连接。
3.根据权利要求1所述的低压触发型压杆失稳井口关断阀，其中活塞(I)的上表面在阀体(2)腔内承受介质压力，下表面与外界大气连通。
4.根据权利要求1所述的低压触发型压杆失稳井口关断阀，其中当管道内压力高于特定点时，细长杆(10)承受的载荷低于其压杆失稳临界载荷，压杆保持稳定，细长杆10的支撑力和活塞I受到的压力这两个向下的力与弹簧8向上的推力达到平衡，流体可以流过阀瓣与阀杆之间的空腔而流向下游管道，阀门处于打开状态。
5.根据权利要求1所述的低压触发型压杆失稳井口关断阀，其中当管道内压力低于特定点时，细长杆(10)承受的轴向载荷超过其压杆失稳临界载荷时，压杆发生失稳，其有效长度会瞬间减小，此时阀杆(6)会在弹簧⑶的推力作用下向上移动，使阀瓣(3)进入阀座(4)，形成密封而切断流体 ，从而关闭阀门。
【文档编号】E21B34/02GK103470217SQ201210186583
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年6月8日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】刘海亮, 王磊, 王福凯 申请人:刘海亮, 王磊, 王福凯