超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種閥門(mén)，更具體的涉及一種在壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)能夠自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉的低溫工況閥門(mén)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了保護(hù)壓力管道、壓力容器以及它們上下游的裝置與設(shè)備，經(jīng)常需要設(shè)置在超壓工況下能夠自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉的閥門(mén)。在以往的實(shí)踐中，通常使用壓力變送器檢測(cè)壓力管道或者壓力容器中的壓力，壓力變送器輸出信號(hào)至控制系統(tǒng)，當(dāng)壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出指令改變安裝于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)供氣管路的電磁閥的供電狀態(tài)，進(jìn)而改變電磁閥氣流通道的狀態(tài)，從而使氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，達(dá)到開(kāi)啟或關(guān)閉閥門(mén)的目的。
[0003]使用壓力變送器、電磁閥、氣動(dòng)執(zhí)行器、主閥門(mén)和控制系統(tǒng)共同實(shí)現(xiàn)超壓工況下自動(dòng)啟閉閥門(mén)的主要潛在風(fēng)險(xiǎn)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(hào)傳輸出現(xiàn)問(wèn)題，或者電磁閥的供電出現(xiàn)問(wèn)題，就可能出現(xiàn)壓力已經(jīng)超過(guò)設(shè)定壓力，氣動(dòng)執(zhí)行器卻未使主閥門(mén)如期動(dòng)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(shè)備帶來(lái)威脅。
[0004]本實(shí)用新型主要由氣動(dòng)執(zhí)行器、支架、低溫開(kāi)關(guān)閥、引壓管、壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥、細(xì)長(zhǎng)桿、氣罐、單向閥和儀表風(fēng)管線等部件組成。其中，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥的設(shè)計(jì)基于壓桿穩(wěn)定和壓桿失穩(wěn)的原理。壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥承受介質(zhì)壓力。當(dāng)介質(zhì)壓力大于設(shè)定值時(shí)，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥改變儀表風(fēng)驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行器的方向，從而實(shí)現(xiàn)了超壓工況下低溫開(kāi)關(guān)閥的自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉。在此應(yīng)用中，基于壓桿穩(wěn)定和壓桿失穩(wěn)原理設(shè)計(jì)的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥實(shí)現(xiàn)了壓力變送器、電磁閥和控制系統(tǒng)三者的功能。
[0005]經(jīng)查，目前沒(méi)有以壓桿穩(wěn)定和壓桿失穩(wěn)原理為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的在超壓工況下自動(dòng)動(dòng)作的低溫閥門(mén)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型涉及的超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)，其主要部件包括氣動(dòng)執(zhí)行器1、支架2、低溫開(kāi)關(guān)閥3、引壓管4、壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5、細(xì)長(zhǎng)桿6、儲(chǔ)氣罐7、單向閥8和儀表風(fēng)管線9等部件。
[0007]其中，引壓管4的功能是將低溫開(kāi)關(guān)閥3的上游介質(zhì)與壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的腔體相連通，使壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯承受來(lái)自低溫開(kāi)關(guān)閥3上游介質(zhì)壓力產(chǎn)生的載荷。該載荷將傳遞至細(xì)長(zhǎng)桿6，使得細(xì)長(zhǎng)桿6承受一個(gè)與低溫開(kāi)關(guān)閥3上游介質(zhì)壓力線性正相關(guān)的軸向載荷。
[0008]當(dāng)來(lái)低溫開(kāi)關(guān)閥3上游的壓力低于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿6承受的載荷小于臨界載荷而保持穩(wěn)定，細(xì)長(zhǎng)桿6的軸向推力使壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯處于工作位置一，此時(shí)儀表風(fēng)按照使得低溫開(kāi)關(guān)閥3保持正常閥位狀態(tài)的方式流經(jīng)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5而進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器I。
[0009]當(dāng)來(lái)自氣動(dòng)閥門(mén)上游的壓力高于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿6承受的載荷將超過(guò)臨界載荷而失穩(wěn)彎曲，此時(shí)其有效長(zhǎng)度會(huì)瞬間大幅度變小，其作用在失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯上的推力會(huì)驟然降低，閥芯在介質(zhì)壓力會(huì)推動(dòng)下動(dòng)作至工作位置二，此時(shí)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的內(nèi)部通道會(huì)發(fā)生改變，使得儀表風(fēng)按照使閥門(mén)改變?yōu)榉钦ｉy位狀態(tài)所需要的方式進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器1，氣動(dòng)執(zhí)行器I會(huì)使得低溫開(kāi)關(guān)閥3由正常閥位改變?yōu)榉钦ｉy位(若正常工況下氣動(dòng)閥門(mén)處于全開(kāi)位，則超壓工況下氣動(dòng)閥門(mén)應(yīng)自動(dòng)關(guān)閉，閥位變?yōu)槿P(guān)位；若正常工況下氣動(dòng)閥門(mén)處于全關(guān)位，則超壓工況下氣動(dòng)閥門(mén)應(yīng)自動(dòng)開(kāi)啟，閥位變?yōu)槿_(kāi)位)，從而實(shí)現(xiàn)了超壓工況下閥門(mén)的自動(dòng)開(kāi)啟或者關(guān)閉。
[0010]無(wú)論閥芯處于工作位置一還是工作位置二，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5內(nèi)來(lái)自低溫開(kāi)關(guān)閥3上游的介質(zhì)均不會(huì)流過(guò)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5，即引壓管4和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5內(nèi)的流體始終處于不流動(dòng)的狀態(tài)。
[0011]其中，引壓管4的長(zhǎng)度不小于250mm，以保證壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5與低溫介質(zhì)之間與之間形成足夠長(zhǎng)度的隔離氣柱，使得壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5腔體內(nèi)的溫度不受低溫介質(zhì)的影響，僅由環(huán)境溫度決定。
[0012]氣動(dòng)執(zhí)行器I與壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5以及壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5與儲(chǔ)氣罐之間通過(guò)儀表風(fēng)管線9連接。儲(chǔ)氣罐7入口處設(shè)有單向閥8，使得儀表風(fēng)只能流入氣罐7，不能回流。從而保證了即便在工廠系統(tǒng)的儀表風(fēng)出現(xiàn)供應(yīng)故障時(shí)，儲(chǔ)氣罐7內(nèi)仍然可以儲(chǔ)存一定壓力和體積的儀表風(fēng)，這些儀表風(fēng)可以驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行器I打開(kāi)或關(guān)閉低溫開(kāi)關(guān)閥3。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型涉及的超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)的主要結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型涉及的超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)正常工作時(shí)的不意圖；
[0015]圖3為本實(shí)用新型涉及的超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)觸發(fā)后的示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0016]超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)，主要部件包括氣動(dòng)執(zhí)行器1、支架2、低溫開(kāi)關(guān)閥3、引壓管4、壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5、細(xì)長(zhǎng)桿6、儲(chǔ)氣罐7、單向閥8和儀表風(fēng)管線9等部件。見(jiàn)圖1。
[0017]引壓管4的功能是將低溫開(kāi)關(guān)閥3的上游介質(zhì)與壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的腔體相連通，使壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯承受來(lái)自低溫開(kāi)關(guān)閥3上游介質(zhì)壓力產(chǎn)生的載荷。該載荷將傳遞至細(xì)長(zhǎng)桿6，使得細(xì)長(zhǎng)桿6承受一個(gè)與低溫開(kāi)關(guān)閥3上游介質(zhì)壓力線性正相關(guān)的軸向載荷。
[0018]當(dāng)來(lái)低溫開(kāi)關(guān)閥3上游的壓力低于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿6承受的載荷小于臨界載荷而保持穩(wěn)定，細(xì)長(zhǎng)桿6的軸向推力使壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯處于工作位置一；當(dāng)來(lái)自氣動(dòng)閥門(mén)上游的壓力高于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿6承受的載荷將超過(guò)臨界載荷而失穩(wěn)彎曲，此時(shí)其有效長(zhǎng)度會(huì)瞬間大幅度變小，其作用在失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯上的推力會(huì)驟然降低，閥芯在介質(zhì)壓力會(huì)推動(dòng)下動(dòng)作至工作位置二。壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5閥芯的工作位置決定進(jìn)出氣動(dòng)執(zhí)行器I的儀表風(fēng)的流道和方向，進(jìn)而決定用于驅(qū)動(dòng)低溫開(kāi)關(guān)閥3的開(kāi)啟和關(guān)閉的氣動(dòng)執(zhí)行器I的動(dòng)作。無(wú)論閥芯處于工作位置一還是工作位置二，壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5內(nèi)來(lái)自低溫開(kāi)關(guān)閥3上游的介質(zhì)均不會(huì)流過(guò)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5，即引壓管4和壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5內(nèi)的流體始終處于不流動(dòng)的狀態(tài)。
[0019]其中，引壓管4的長(zhǎng)度不小于250mm，以保證壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5與低溫介質(zhì)之間與之間形成足夠長(zhǎng)度的隔離氣柱，使得壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5腔體內(nèi)的溫度不受低溫介質(zhì)的影響，僅由環(huán)境溫度決定。
[0020]氣動(dòng)執(zhí)行器I與壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5以及壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5與儲(chǔ)氣罐之間通過(guò)儀表風(fēng)管線9連接。儲(chǔ)氣罐7入口處設(shè)有單向閥8，使得儀表風(fēng)只能流入氣罐7，不能回流。從而保證了即便在工廠系統(tǒng)的儀表風(fēng)出現(xiàn)供應(yīng)故障時(shí)，儲(chǔ)氣罐7內(nèi)仍然可以儲(chǔ)存一定壓力和體積的儀表風(fēng)，這些儀表風(fēng)可以驅(qū)動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行器I打開(kāi)或關(guān)閉低溫開(kāi)關(guān)閥3。
[0021]下面以超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)作為泄放閥為例說(shuō)明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0022]在正常工況下，低溫開(kāi)關(guān)閥3上游的壓力低于設(shè)定點(diǎn)，細(xì)長(zhǎng)桿6承受的載荷小于臨界載荷而壓桿穩(wěn)定，細(xì)長(zhǎng)桿6的軸向推力使壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯處于工作位置一，此時(shí)儀表風(fēng)流經(jīng)單向閥8進(jìn)入儲(chǔ)氣罐7，并按照使得低溫開(kāi)關(guān)閥3保持關(guān)閉狀態(tài)的方式流經(jīng)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5而進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器I。見(jiàn)圖2。
[0023]在非正常工況下，低溫開(kāi)關(guān)閥3上游的壓力超過(guò)設(shè)定點(diǎn)，此時(shí)細(xì)長(zhǎng)桿6承受的載荷將超過(guò)臨界載荷而壓桿失穩(wěn)，此時(shí)其有效長(zhǎng)度會(huì)瞬間大幅度變小，其作用在壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯上的推力會(huì)驟然降低，閥芯在介質(zhì)壓力會(huì)推動(dòng)下動(dòng)作至工作位置二，此時(shí)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的內(nèi)部通道會(huì)發(fā)生改變，使得儀表風(fēng)按照開(kāi)啟閥門(mén)所需要的方式進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器1，氣動(dòng)執(zhí)行器I將會(huì)開(kāi)啟低溫開(kāi)關(guān)閥3，從而實(shí)現(xiàn)了超壓工況下閥門(mén)的自動(dòng)開(kāi)啟。見(jiàn)圖3。
[0024]在細(xì)長(zhǎng)桿6發(fā)生壓桿失穩(wěn)而低溫開(kāi)關(guān)閥3自動(dòng)開(kāi)啟且壓力管道內(nèi)的壓力恢復(fù)正常后，取出已經(jīng)失穩(wěn)的細(xì)長(zhǎng)桿3，然后對(duì)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥5的閥芯施加壓力，使其恢復(fù)至工作位置一，此時(shí)儀表風(fēng)會(huì)按照關(guān)閉閥門(mén)所需要的方式進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器I從而關(guān)閉低溫開(kāi)關(guān)閥3，即使得低溫開(kāi)關(guān)閥3恢復(fù)至其正常工況下的閥位(全關(guān)位)。在低溫開(kāi)關(guān)閥3復(fù)位后，更換新的細(xì)長(zhǎng)桿6，從而完成整個(gè)復(fù)位過(guò)程。
[0025]另外，根據(jù)歐拉壓桿定律，可以通過(guò)調(diào)整細(xì)長(zhǎng)桿6其彈性模量和長(zhǎng)細(xì)比而改變其臨界載荷，進(jìn)而改變閥門(mén)自動(dòng)動(dòng)作時(shí)的設(shè)定壓力。
[0026]本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)的所有特征，或公開(kāi)的所有方法或過(guò)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。
[0027]本說(shuō)明書(shū)(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開(kāi)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(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0028]本實(shí)用新型并不局限于前述的【具體實(shí)施方式】。本實(shí)用新型擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)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(guò)程的步驟或任何新的組入口 ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)，主要部件包括氣動(dòng)執(zhí)行器(I)、支架(2)、低溫開(kāi)關(guān)閥(3)、引壓管(4)、壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥(5)、細(xì)長(zhǎng)桿￠)、儲(chǔ)氣罐(7)、單向閥(8)和儀表風(fēng)管線(9)，其特征在于:觸發(fā)流經(jīng)壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥(5)的儀表風(fēng)流道和流向發(fā)生改變進(jìn)而使閥門(mén)動(dòng)作的部件是細(xì)長(zhǎng)桿￠)，在超壓工況下由細(xì)長(zhǎng)桿(6)的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)低溫開(kāi)關(guān)閥(3)的動(dòng)作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)，其中引壓管(4)將低溫開(kāi)關(guān)閥(3)的上游介質(zhì)與壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥(5)的腔體相連通，使壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥(5)的閥芯承受來(lái)自低溫開(kāi)關(guān)閥(3)上游介質(zhì)壓力產(chǎn)生的載荷，且引壓管(4)的長(zhǎng)度不小于250mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)，其中儲(chǔ)氣罐(7)入口處設(shè)有單向閥(8)，使得儀表風(fēng)只能流入氣罐(7)，不能回流。
【專利摘要】本實(shí)用新型是一種超壓工況下由壓桿失穩(wěn)觸發(fā)動(dòng)作的低溫閥門(mén)，其主要部件包括氣動(dòng)執(zhí)行器、支架、低溫開(kāi)關(guān)閥、引壓管、壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥、細(xì)長(zhǎng)桿、儲(chǔ)氣罐、單向閥和儀表風(fēng)管線。當(dāng)來(lái)自氣動(dòng)閥門(mén)上游的壓力高于設(shè)定點(diǎn)時(shí)，細(xì)長(zhǎng)桿承受的載荷將超過(guò)臨界載荷而失穩(wěn)彎曲，此時(shí)其有效長(zhǎng)度會(huì)瞬間大幅度變小，其作用在失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥的閥芯上的推力會(huì)驟然降低，閥芯在介質(zhì)壓力推動(dòng)下使得壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥的內(nèi)部通道發(fā)生改變，此時(shí)儀表風(fēng)按照使閥門(mén)改變?yōu)榉钦ｉy位狀態(tài)所需要的方式進(jìn)入氣動(dòng)執(zhí)行器，氣動(dòng)執(zhí)行器會(huì)使得低溫開(kāi)關(guān)閥由正常閥位改變?yōu)榉钦ｉy位。此閥門(mén)可以用作緊急泄放裝置或緊急關(guān)斷裝置。
【IPC分類】F16K31-12
【公開(kāi)號(hào)】CN204477452
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520120011
【發(fā)明人】劉海亮, 張?jiān)跁? 王磊, 趙壽軍
【申請(qǐng)人】劉海亮, 張?jiān)跁? 王磊, 趙壽軍
【公開(kāi)日】2015年7月15日
【申請(qǐng)日】2015年2月28日