[发明专利]适用于低压工况的由压杆失稳触发动作的自动阀门

说明书

技术领域

本发明涉及一种阀门，更具体的涉及一种在低压或超低压工况下能够自动开启或关闭的阀门。

背景技术

为了保护压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备，经常需要设置在超压工况下能够自动开启或关闭的阀门。在以往的实践中，通常使用压力变送器检测压力管道或者压力容器中的压力，压力变送器输出信号至控制系统，当压力超过设定值时，控制系统会自动发出指令使阀门开启或者关闭。

使用压力变送器和控制系统共同实现超压工况下自动启闭阀门的主要潜在风险在于，如果压力变送器失效，或者压力变送器与控制系统之间的信号传输出现问题，或者控制系统与阀门之间的信号传输出现问题，就可能出现压力已经超过设定值，阀门却未如期动作的情形，给压力管道、压力容器以及它们上下游的装置与设备带来威胁。

本发明主要由阀杆驱动器、角行程阀门、摇臂、摇臂中枢、止位器、活塞、活塞杆、顶杆、顶杆导向器、细长杆、杆帽、杆帽夹持器和引压管组成。其中细长杆是控制整个自动阀门开启或关闭的核心触发部件，该触发部件的设计基于压杆稳定和压杆失稳的原理。细长杆的轴线与杆帽、顶杆、活塞杆的轴线在同一条直线上。活塞承受来自上游管道内的介质压力，此压力载荷经过活塞杆、摇臂和顶杆加载在细长杆上。当加载于细长杆上的轴向作用力低于细长杆的临界载荷时，细长杆处于直线稳定状态，细长杆的轴向反推力传递至顶杆，并与介质经活塞作用到活塞杆上的推力共同维持摇臂处于平衡状态，阀杆驱动器对摇臂的反推力经过摇臂中枢中心，因而对摇臂的旋转力臂为零，不影响摇臂平衡。此时，摇臂不会发生旋转，其通过特殊设计的锁止结构将阀杆驱动器卡住，角行程阀门处于正常阀位；当加载于细长杆上的轴向作用力超过细长杆的临界载荷时，细长杆失稳弯曲而丧失承载能力，细长杆作用在顶杆上的轴向反推力消失，介质压力会推动活塞和活塞杆移动，并推动具有特殊锁止结构的摇臂围绕摇臂中枢旋转，直至摇臂失去对阀杆驱动器的约束作用。此时，阀杆驱动器在执行器弹簧和执行器推杆作用下旋转，进而带动阀杆将角行程阀门由正常阀位改变为非正常阀位，从而实现了超压工况下阀门的自动开启或者关闭。

在此应用中，基于压杆稳定和压杆失稳原理设计的核心触发部件细长杆与活塞、活塞杆、顶杆、顶杆导向器、杆帽、杆帽夹持器、摇臂、摇臂中枢等部件协同作用，实现了压力变送器和控制系统两者的功能，整个系统无需传感器和信号传输，设计简单，安全可靠，尤其适用于低压或超低压等介质动力较弱的工况。

发明内容

本发明涉及的超压时由压杆失稳触发动作的自动阀门，其主要由阀杆驱动器、角行程阀门、摇臂(带有特殊设计的锁止结构)、摇臂中枢、止位器、活塞、活塞杆、顶杆、顶杆导向器、杆帽、杆帽夹持器、细长杆和引压管组成。

其中，引压管的功能是将角行程阀门的上游管道与活塞缸压力腔相连通，使活塞承受来自角行程阀门上游管道内的介质压力。

其中，细长杆是控制整个自动阀门开启或关闭的核心触发部件，该触发部件的设计基于压杆稳定和压杆失稳的原理，具有直线稳定和失稳弯曲两个工作状态，并决定自动阀门处于正常或非正常阀位，其一端与顶杆相连，另一端与安装于杆帽夹持器内的杆帽相接。

其中，摇臂具有特殊设计的锁止结构，其与阀杆驱动器的接触面是以摇臂中枢的旋转中心为圆心的圆弧面。阀杆驱动器对摇臂的作用力会通过摇臂中枢的旋转中心，所以阀杆驱动器作用在摇臂上的作用力对摇臂的旋转力臂是零，其不会引起摇臂的转动。即使当摇臂主动做微小旋转运动时，阀杆驱动器也不会产生任何转动。另外，摇臂上设计了沟槽，而且沟槽宽度大于阀杆驱动器上与其接触的部位宽度，当摇臂围绕摇臂中枢旋转一定角度后，阀杆驱动器上被摇臂卡住的部位会从摇臂的沟槽中滑出，直至摇臂释放对阀杆驱动器的约束作用。此时，阀杆驱动器在执行器推杆和执行器弹簧作用下旋转，进而带动阀杆改变角行程阀门的阀位。

其中，由执行器推杆、执行器弹簧和执行器支点组成的执行器机构，其作用在于当摇臂围绕摇臂中枢旋转一定角度并释放对阀杆驱动器的约束时推动阀杆驱动器的转动。所有可为阀杆驱动器提供旋转扭矩的机构，或者角行程阀门的偏心阀瓣结构受到介质作用力的主动旋转均可以在本专利中采用，而不局限于本专利中作为示意使用的推杆、弹簧和拨叉结构。