介質(zhì)直接作用式壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動作的自動閥門的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種自動閥門，更具體的涉及一種在壓力超過設定值時能夠自動開啟或關閉的閥門。
【背景技術】
[0002]為了保護壓力管道、壓力容器以及它們上下游的裝置與設備，經(jīng)常需要設置在超壓工況下能夠自動開啟或關閉的閥門。在以往的實踐中，通常使用壓力變送器檢測壓力管道或者壓力容器中的壓力，壓力變送器輸出信號至控制系統(tǒng)，當壓力超過設定值時，控制系統(tǒng)會發(fā)出指令改變安裝于氣動執(zhí)行機構供氣管路的電磁閥的供電狀態(tài)，進而改變電磁閥氣流通道的狀態(tài)，從而使氣動執(zhí)行機構動作，達到開啟或關閉閥門的目的。
[0003]使用壓力變送器、電磁閥、執(zhí)行器、主閥門和控制系統(tǒng)共同實現(xiàn)超壓工況下自動啟閉閥門的主要潛在風險在于，如果壓力變送器失效，或者壓力變送器與控制系統(tǒng)之間的信號傳輸出現(xiàn)問題，或者電磁閥的供電出現(xiàn)問題，就可能出現(xiàn)壓力已經(jīng)超過設定壓力，執(zhí)行器卻未使主閥門如期動作的情形，給壓力管道、壓力容器以及它們上下游的裝置與設備帶來威脅。
[0004]本發(fā)明主要由執(zhí)行器、開關閥和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥組成。其中，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥的設計基于壓桿穩(wěn)定和壓桿失穩(wěn)的原理，其活塞承受來自管道內(nèi)的介質(zhì)壓力，此載荷將加載在細長桿上，當管道內(nèi)的介質(zhì)壓力產(chǎn)生的作用力低于細長桿的臨界載荷時，細長桿穩(wěn)定，細長桿的軸向推力使先導閥活塞處于密封狀態(tài)，此時閥門處于正常閥位；當介質(zhì)壓力產(chǎn)生的作用力超過細長桿的臨界載荷時，細長桿失穩(wěn)，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥活塞瞬間向細長桿方向移動，失去密封作用，介質(zhì)通過先導閥進入執(zhí)行器，推動執(zhí)行器動作進而使閥門由正常閥位改變?yōu)榉钦ｉy位。從而實現(xiàn)了超壓工況下閥門的自動開啟或者關閉。
[0005]經(jīng)查，目前沒有以壓桿穩(wěn)定和壓桿失穩(wěn)原理為基礎設計的由介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動作的自動閥門。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明涉及的介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門主要由執(zhí)行器、支架、主閥、前端引壓管、后端引壓管、儲氣罐和先導閥組成。
[0007]前端引壓管和后端引壓管將主閥上游介質(zhì)、儲氣罐和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥連接起來。前端引壓管一端與上游管道相連，另一端與儲氣罐相連；后端引壓管一端與儲氣罐相連，另一端與壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥相連，即先導閥活塞承受的壓力為主閥上游壓力。先導閥活塞再將力傳遞給細長桿，使細長桿受到軸向的壓力作用。
[0008]在正常工況下，上游介質(zhì)的壓力小于設定壓力，細長桿上的軸向力小于細長桿失穩(wěn)的臨界力，細長桿保持直線狀態(tài)，細長桿的推力將使得先導閥的活塞與先導閥閥體密封元件緊密接觸，而使得壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥處于密封狀態(tài)。此時上游介質(zhì)無法經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥進入執(zhí)行器，主閥處于正常閥位狀態(tài)。
[0009]在非正常工況下，主閥上游介質(zhì)的壓力大于設定壓力，其產(chǎn)生的作用在細長桿上的軸向載荷大于細長桿的失穩(wěn)臨界載荷，細長桿將失穩(wěn)彎曲，其有效長度會瞬間變短，其作用在先導閥活塞上的力會驟然降低，先導閥活塞在上游介質(zhì)壓力的作用下向細長桿方向移動，先導閥開啟。上游介質(zhì)經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥進入執(zhí)行器，推動主閥從正常閥位轉(zhuǎn)動到非正常閥位。
[0010]在細長桿失穩(wěn)的瞬間，儲氣罐內(nèi)的介質(zhì)會驅(qū)動主閥開始開啟。在主閥開啟的瞬間，上游介質(zhì)的壓力會迅速下降。此時儲壓罐里儲存的介質(zhì)會同時向上游管道和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥流動。本發(fā)明的前端引壓管的直徑和后端引壓管的直徑在選取時將進行流通能力的計算，以確保從儲壓罐里經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥流向執(zhí)行器能夠保證主閥完全開啟Ο
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明涉及的介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門的主要結(jié)構圖；
[0012]圖2為本發(fā)明涉及的介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門正常工作時的示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明涉及的介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門觸發(fā)后的示意圖；
【具體實施方式】
[0014]本發(fā)明涉及的介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門主要由執(zhí)行器2、支架4、主閥5、前端引壓管6、儲氣罐9、后端引壓管10和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥13組成。其中壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥13的主要部件包括先導閥閥體11、先導閥活塞12、先導閥閥蓋14、細長桿15、桿籠16和桿帽17。如圖1所不。
[0015]前端引壓管6 —端與上游管道相連，另一端與儲氣罐9相連；后端引壓管10 —端與儲氣罐9相連，另一端與壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥13相連。經(jīng)此連接方式，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥13的閥腔中的壓力主閥4上游的介質(zhì)壓力相同，即先導閥活塞12所承受的壓力與主閥5上游的壓力相同。介質(zhì)作用在先導閥活塞12產(chǎn)生的推力傳遞給細長桿15，使細長桿15承受軸向壓載荷。
[0016]下面以介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門作為泄壓閥使用時為例介紹本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0017]在正常工況下，主閥5上游介質(zhì)的壓力小于設定壓力，其產(chǎn)生的作用在細長桿15上的軸向載荷小于細長桿15的失穩(wěn)臨界載荷。此時細長桿15保持直線狀態(tài)，細長桿15的推力將使得先導閥的活塞12與先導閥閥體密封元件緊密接觸，而使得壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥處于密封狀態(tài)。此時上游介質(zhì)無法經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥13進入執(zhí)行器2，主閥5處于關閉狀態(tài)。如圖2所示。
[0018]在非正常工況下，主閥5上游介質(zhì)的壓力超過設定壓力，其產(chǎn)生的作用在細長桿15上的軸向載荷超過細長桿失穩(wěn)的臨界載荷。此時細長桿15失穩(wěn)彎曲，其有效長度會瞬間變短，其作用在先導閥活塞12上的力會驟然降低，先導閥活塞12在上游介質(zhì)壓力的作用下向細長桿15方向移動，先導閥13開啟。上游介質(zhì)經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥13進入執(zhí)行器2，推動主閥5從關閉狀態(tài)轉(zhuǎn)動到打開狀態(tài)，達到泄放介質(zhì)的目的。
[0019]在細長桿15失穩(wěn)的瞬間，儲氣罐9內(nèi)的介質(zhì)會驅(qū)動主閥5開始開啟。在主閥5開啟的瞬間，其上游介質(zhì)的壓力會迅速下降。此時儲壓罐9里儲存的介質(zhì)會同時向上游管道和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥13流動。前端引壓管6的直徑和后端引壓管10的直徑在選取時將進行流通能力的計算，以確保從儲壓罐9里經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥13流向執(zhí)行器2的介質(zhì)能夠保證主閥5完全開啟。
[0020]當本發(fā)明的主閥5設計為超壓工況下自動關閉時，只需要將開關閥執(zhí)行器2旋轉(zhuǎn)90度即可?！揪唧w實施方式】與開關閥5設計為超壓時自動泄放相同，在此不再贅述。
[0021]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了相互排斥的特種和/或步驟之外，均可以以任何方式組合。
[0022]本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可以被其它等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0023]本發(fā)明并不局限于前述的【具體實施方式】。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
【主權項】
1.一種介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門，其主要由執(zhí)行器(2)、支架(4)、主閥(5)、前端引壓管(6)、儲氣罐(9)、后端引壓管(10)和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥(13)組成，其中先導閥閥體(11)、先導閥活塞(12)、先導閥閥蓋(14)、細長桿(15)、桿籠(16)和桿帽(17)組成的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥(13)是該自動閥門動作的觸發(fā)機構，其主要特征在于:在超壓工況下由細長桿(15)的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)先導閥(13)的開啟進而觸發(fā)開關閥(14)的動作。2.根據(jù)權利要求1所述的介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門，其中壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥(13)的閥腔中的壓力與主閥(4)上游的介質(zhì)壓力相同，即先導閥活塞(12)所承受的壓力與主閥(5)上游的壓力相同。3.根據(jù)權利要求1所述的介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門，其中先導閥活塞(12)承受的來自介質(zhì)的推力傳遞給細長桿(15)，使細長桿(15)承受軸向壓載荷；在正常工況下，作用在細長桿(15)上的軸向載荷小于細長桿(15)的失穩(wěn)臨界載荷，細長桿(15)保持直線狀態(tài)，細長桿(15)的推力將使得先導閥的活塞(12)與先導閥閥體密封元件緊密接觸，而使得壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥(13)處于密封狀態(tài)，此時上游介質(zhì)無法經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥(13)進入執(zhí)行器(2)，主閥(5)處于關閉狀態(tài)；在非正常工況下，主閥(5)上游介質(zhì)的壓力超過設定壓力，其產(chǎn)生的作用在細長桿(15)上的軸向載荷超過細長桿(15)的失穩(wěn)臨界載荷，細長桿(15)失穩(wěn)彎曲，其有效長度會瞬間變短，其作用在先導閥活塞(12)上的力會驟然降低，先導閥活塞(12)在上游介質(zhì)壓力的作用下向細長桿(15)方向移動，先導閥(13)開啟，上游介質(zhì)經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥(13)進入執(zhí)行器(2)，推動主閥(5)動作至非正常閥位。4.根據(jù)權利要求1所述的介質(zhì)直接驅(qū)動的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型自動閥門，其中前端引壓管(6)的直徑略小于后端引壓管(10)的直徑，以確保先導閥(13)開啟后從儲壓罐(9)里經(jīng)過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥(13)流向執(zhí)行器(2)的介質(zhì)能夠保證主閥(5)完全開啟。
【專利摘要】本發(fā)明是一種介質(zhì)直接作用式壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動作的自動閥門。其主要部件包括執(zhí)行器、支架、主閥、前端引壓管、后端引壓管、儲氣罐和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥組成，其中先導閥閥體、先導閥活塞、先導閥閥蓋、細長桿、桿籠和桿帽組成的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥是該自動閥門動作的觸發(fā)機構。當介質(zhì)壓力達到設定壓力時，細長桿的失穩(wěn)彎曲觸發(fā)型先導閥連通上游介質(zhì)進入執(zhí)行器的通道，上游介質(zhì)可以流過壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型先導閥進入執(zhí)行器驅(qū)動主閥動作至非正常閥位。此閥門組件可以用作緊急泄放裝置或緊急關斷裝置。
【IPC分類】F16K31/12
【公開號】CN105422965
【申請?zhí)枴緾N201510086396
【發(fā)明人】劉海亮, 張在曉, 王磊, 趙壽軍
【申請人】江蘇瑞朗博機械設備有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年2月17日