超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本實用新型涉及一種閥門，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，當壓力超過設定值時，控制系統會自動發出指令使閥門開啟或者關閉。
[0003]使用壓力變送器和控制系統共同實現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之間的信號傳輸出現問題，或者控制系統與閥門之間的信號傳輸出現問題，就可能出現壓力已經超過設定值，閥門卻未如期動作的情形，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]本實用新型主要由彈簧式執行器、開關閥、鎖止機構、壓桿型組件和壓力連通管組成。其中壓桿型組件是整個自動閥門的先導觸發機構，該先導觸發機構的設計基于壓桿穩定和壓桿失穩的原理，其先導活塞承受來自上游管道內的壓力載荷，此載荷經過先導閥桿加載在細長桿上，當管道內的介質壓力產生的作用力低于細長桿的臨界載荷時，細長桿處于穩定狀態，細長桿的軸向推力使先導閥桿和先導活塞處于工作位置一，此時，與先導活塞固定連接為一體的鎖止卡槽將兩個鎖止搖臂卡住，使得鎖止搖臂將執行器推桿頂住，開關閥處于正常閥位；當介質壓力產生的作用力超過細長桿的臨界載荷時，細長桿失穩彎曲而喪失承載能力，細長桿作用在先導閥桿上的軸向推力消失，介質壓力會推動先導活塞和先導閥桿移動至工作位置二，在此過程中，壓桿型組件的先導閥桿會帶動與之固定為一體的鎖止卡槽移動直至鎖止卡槽失去對鎖止搖臂的約束作用，此時，執行器推桿在執行器彈簧的推動作用下推動鎖止搖臂旋轉，鎖止搖臂將不再頂住執行器推桿，在彈簧的驅動下，開關閥將由正常閥位改變為非正常閥位，從而實現了超壓工況下閥門的自動開啟或者關閉。
[0005]在此應用中，基于壓桿穩定和壓桿失穩原理設計的壓桿型組件實現了壓力變送器和控制系統兩者的功能，整個系統無需傳感器和信號傳輸，設計簡單，安全可靠。
【發明內容】
[0006]本實用新型涉及的超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門，其主要由彈簧式執行器、開關閥、鎖止機構(由鎖止卡槽和兩個鎖止懸臂組成)、壓桿型組件和壓力連通管組成。其中壓力連通管的功能是將開關閥的上游與壓桿型組件的壓力腔相連通，使壓桿型組件的先導活塞承受來自開關閥上游的壓力。
[0007]其中，壓桿型組件是整個自動閥門的先導觸發機構，其主要部件包括螺帽、桿籠、細長桿、先導閥體、先導閥桿、先導活塞、鎖止卡槽等。該先導機構基于壓桿穩定和壓桿失穩原理設計，具有兩個工作位置。決定該機構處于哪一個工作位置的部件是細長桿，細長桿安裝于先導閥體的外部，一端與先導閥桿相接，另一端與安裝于桿籠的螺帽相接，當細長桿發生失穩彎曲時，壓桿型組件的狀態由工作位置一改變為工作位置二。
[0008]當開關閥上游管道內介質壓力低于設定壓力時，即壓桿型組件壓力腔內的壓力低于設定壓力，此時細長桿承受的載荷小于其臨界載荷而壓桿穩定，細長桿的軸向推力使先導閥桿和先導活塞處于工作位置一，此時與先導活塞固定連接為一體的鎖止卡槽將兩個鎖止搖臂卡住，鎖止搖臂不會發生旋轉，使得鎖止搖臂將執行器推桿頂住，執行器推桿不會發生軸向直線運動，開關閥處于正常閥位。
[0009]當開關閥上游管道內介質壓力高于設定壓力時，即壓桿型組件壓力腔內的壓力高于設定壓力，此時細長桿承受的載荷將超過其臨界載荷而壓桿失穩而喪失承載能力，其作用在先導閥桿上的推力會驟然降低，介質壓力會推動先導活塞和先導閥桿移動至工作位置二，在此過程中，壓桿型組件的先導閥桿會帶動與之固定為一體的鎖止卡槽移動直至鎖止卡槽失去對鎖止搖臂的約束作用，執行器推桿在執行器彈簧的推動作用下推動鎖止搖臂旋轉，鎖止搖臂將不再頂住執行器推桿，在彈簧的驅動下，開關閥將由正常閥位改變為非正常閥位(若正常工況下開關閥處于全開位，則超壓工況下開關閥應自動關閉，閥位變為全關位;若正常工況下開關閥處于全關位，則超壓工況下開關閥應自動開啟，閥位變為全開位)，從而實現了超壓時閥門的自動開啟或者關閉。
[0010]在細長桿發生壓桿失穩而開關閥自動動作且壓力管道內的壓力恢復正常后，可以使用復位手輪向復位連桿施加外力，直至其恢復到初始位置，進而使開關閥恢復到正常閥位。此時，執行器推桿對鎖止搖臂不再有推動作用，兩個鎖止搖臂會在小彈簧的拉力作用下收攏。然后，通過對先導閥桿施加外力將先導閥桿、先導活塞連同鎖止卡槽恢復至工作位置一(即初始位置)，并更換新的細長桿。最后移除復位手輪(以免下次動作時妨礙開關閥的正常動作)，整個閥門完成復位。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型涉及的超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門的主要結構圖；
[0012]圖2為本實用新型涉及的超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門正常狀態時的示意圖；
[0013]圖3為本實用新型涉及的超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門觸發時的示意圖；
[0014]圖4為本實用新型涉及的超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門復位過程的示意圖；
[0015]圖5為本實用新型涉及的超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門復位結束的示意圖；
【具體實施方式】
[0016]超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門，主要由彈簧式執行器、開關閥、鎖止機構(由鎖止卡槽和兩個鎖止懸臂組成)、壓桿型組件和壓力連通管組成。具體而言其主要部件包括復位手輪1、復位連桿2、執行器彈簧4、執行器活塞5、執行器推桿6、撥叉機構7、執行器缸體8、鉸鏈9、小彈簧1、鎖止搖臂11、軸承12、鎖止卡槽13、先導活塞14、先導閥桿15、先導閥體16、桿籠17、細長桿18、螺帽19、開關閥下游管道20、開關閥閥桿21、開關閥22、開關閥上游管道23、壓力連通管24。
[0017]其中先導活塞14、先導閥桿15、先導閥體16、桿籠17、細長桿18、螺帽19組成壓桿型組件25，是整個超壓時由壓桿失穩觸發動作的自動閥門的先導觸發機構。該先導觸發機構是基于壓桿穩定和壓桿失穩原理設計，具有兩個工作位置。決定該機構處于哪一個工作位置，進而決定整個自動閥門是否動作的部件是細長桿18，細長桿18安裝于先導閥體16的外部，一端與先導閥桿15相接，另一端與安裝于桿籠17的螺帽19相接。當細長桿18發生失穩彎曲時，壓桿型組件25的狀態由工作位置一改變為工作位置二，進而觸發開關閥22由正常閥位改變為非正常閥位。
[0018]其中開關閥22控制著開關閥上游管道23和開關閥下游管道20內介質的流通。
[0019]其中壓力連通管24的功能是將開關閥22的上游與壓桿型組件25的壓力腔相連通，使壓桿型組件25的先導活塞14承受來自開關閥22上游的壓力。
[0020]其中執行器活塞5—端與執行器彈簧4相連，另一端與執行器推桿6相連，執行器推桿6還與撥叉機構7相連，在執行器推桿6作直線運動時，可以帶動撥叉機構7進而改變開關閥22的閥位狀態；當開關閥22處于正常閥位時，即當兩個鎖止搖臂11處于閉合狀態時，執行器推桿6的另外一端與兩個鎖止搖臂11接觸，執行器推桿6在水平方向的運動會受到限制。
[0021]其中鎖止搖臂11一端固定在鉸鏈9上，使其能夠繞鉸鏈9在一定范圍內作旋轉運動，另外一端裝有軸承12。當細長桿18處于壓桿穩定狀態時，細長桿18的軸向推力會使先導閥桿15、先導活塞14以及鎖止卡槽13處于工作位置一，此時鎖止卡槽13與軸承12接觸，將兩個鎖止搖臂11卡住，阻止了鎖止搖臂11的旋轉運動，兩個鎖止搖臂11處于閉合狀態而將執行器推桿6頂住，執行器推桿6不會發生軸向直線運動，執行器彈簧4的彈性勢能無法釋放，開關閥22處于正常閥位。
[0022]在細長桿18失穩彎曲而喪失承載能力后，其作用在先導閥桿15上的推力會驟然降低，介質壓力會推動先導活塞14和先導閥桿15移動至工作位置二，在此過程中，壓桿型組件25的先導閥桿15會帶動與之固定為一體的鎖止卡槽13移動直至鎖止卡槽13失去對鎖止搖臂11的約束作用，執行器推桿6在執行器彈簧4的推動作用下推動鎖止搖臂11旋轉，鎖止搖臂11將不再頂住執行器推桿6，執行器推桿6在執行器彈簧4的推動作用下移動，通過撥叉機構7將開關閥22開啟或關閉。
[0023]其中軸承12安裝在鎖止搖臂11的端部，