[发明专利]新型压杆失稳触发型井口关断阀

说明书

技术领域

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道安全和保护的井口安全关断阀。

背景技术

在天然气采输井场地面安装有控制天然气输出的安全关断阀，当井下节流器失效，输出的天然气超压时，安全关断阀可以在特定压力点自动将天然气管道关闭，从而避免过高的压力对下游的管道或设备造成损害，起到保护下游管道和设备的作用。

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

本发明的目的是提供一种新型的井口关断阀。此关断阀的阀门本体借鉴了旋启式止回阀的结构，关断触发部件依据压杆失稳原理，由压杆失稳触发阀门的关断。关断精度高，阀门流通面积能够实现全通径，而且省去了整个阀门的液压控制系统。同时，阀门本身的结构简单，只有两个运动部件，具有很高的可靠性。

本发明的技术方案如下：

一种新型压杆失稳触发型井口关断阀，其主要部件包括阀体、阀座、阀瓣、转轴、阀盖、阀杆、细长杆、杆笼、杆帽，其中细长杆是压杆失稳触发型井口安全阀的触发部件。细长杆在受到阀杆加载的载荷作用下发生压杆失稳后，阀瓣在重力的作用下绕转轴旋转，并在流体的推动下关断阀门。

阀门的工作原理如下：阀杆受到阀体内外压差的作用，会产生一个轴向力，此轴向力将在细长杆上。在正常工况下，管道内压力低于特定点，加载在细长杆上的轴向力小于细长杆的临界载荷，压杆稳定，阀瓣上的挡片卡在阀杆的下端，阀门保持打开状态，而且阀门在打开时能够实现全通径，流阻小。在非正常工况下，管道内的压力升高至特定点之上，加载在细长杆上的轴向力将高于细长杆的临界载荷，压杆发生失稳。细长杆的有效长度将在瞬间减小，由内外压差而产生的轴向力将使阀杆产生轴向移动，此时阀瓣的挡片从阀杆的下端脱离，阀瓣在重力的作用下绕其转轴旋转，并在流体的推动下关闭阀门。

细长杆是新型压杆失稳触发型井口关断阀的触发部件，其本身能够感知管道压力是否超过特定压力点，管道压力超过特定点时发生失稳从而触发阀门的关闭。细长杆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。

本发明的有益效果如下：

1.新型压杆失稳触发型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，本发明具有较高的触发精度；

2.新型压杆失稳触发型井口关断阀借鉴了旋启式止回阀的结构，可以实现全通径流通，流阻小且容易实现管道和阀门的清理；

3.新型压杆失稳触发型井口关断阀结构简单，只有两个运动部件一阀杆和阀瓣，运动可靠性和密封可靠性更高；

4.新型压杆失稳触发型井口关断阀触发后的复位过程即为细长杆的更换过程，整个过程操作时间短，且无需特殊工具，简单易行。

附图说明

附图1为本发明涉及的新型压杆失稳触发型井口关断阀的主要结构；

附图2为本发明涉及的新型压杆失稳触发型井口关断阀在压力低于特定点时工作的示意图；

附图3为本发明涉及的新型压杆失稳触发型井口关断阀在压力高于特定点而触发关断时的示意图。

具体实施方式

一种新型压杆失稳触发型井口关断阀，其主要部件包括阀体1、阀座2、阀瓣3、转轴4、挡片5、阀盖6、阀杆7、细长杆8、杆笼9、杆帽10，如图1所示。其中细长杆8是压杆失稳触发型井口关断阀的触发部件。

本发明的具体实施方式是：阀杆7的上端与细长杆8连接，阀杆7的下端位于阀体1腔内。阀体1内外的压差会对阀杆7产生一个向上的轴向力，此轴向力加载在细长杆8上，并通过细长杆8传递到杆帽10上。

在正常工况下，阀体1内的压力低于特定点，阀杆7加载在细长杆8上的轴向载荷小于细长杆8的失稳临界载荷，细长杆8压杆稳定，细长杆8的支撑力将与阀杆7受到的轴向力相互平衡。此时阀瓣挡片5倚靠在阀杆7的下端，支撑阀瓣3悬起，介质可以全通径流过阀门，阀门处于开启位置。如图2所示。