压差控制截断泄放装置及压差控制截断系统实用新型专利

专利名称：压差控制截断泄放装置及压差控制截断系统

专利类型：实用新型专利

专利申请号：CN202011052802.9

专利申请（专利权）人：中国石油天然气股份有限公司
权利人地址：北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦

专利发明（设计）人：李博文,戴丽娟,崔书林,李权,马连喜

专利摘要：本申请提供了一种压差控制截断泄放装置及压差控制截断系统，属于管道安全技术领域。通过在阀体中设置两个对称的阀腔，并在两个阀腔中对称设置阀芯和弹性件，使该装置可以对上游和下游的天然气均具有截断和泄放作用，具体地，在弹性件上下游压差为零或者较小时，弹性件处于自由状态，圆盘处于第一端口和套筒之间，从而圆盘位置保持不变，上下游压差也不变；如果电磁阀关闭不严，导致电磁阀上游的天然气缓慢泄漏到电磁阀、本装置和超压切断阀之间的管道内，由于本装置上下游的压差较小，本装置中的圆盘会保持不变或者仅仅是略微移动，使上下游的空间始终保持连通，上游的天然气可以通过该通道流动至下游，从而不会造成超压切断阀的误切断动作。

主权利要求：
1.一种压差控制截断泄放装置，其特征在于，所述装置包括：阀体(1)、两个阀芯(2)和两个弹性件(3)；
所述阀体(1)具有对称的两个阀腔，每个阀腔具有第一端口(11)和第二端口(12)，所述阀腔内设有阀芯(2)和弹性件(3)，所述阀芯(2)和所述弹性件(3)相连接；
所述阀芯(2)包括：依次连接的第一圆环(21)、圆盘(22)和第二圆环(23)，所述第一圆环(21)上具有径向的第一开口，所述圆盘(22)上具有连通外壁和靠近所述第二圆环(23)的端面的流体通道(221)，所述第二圆环(23)上具有径向的第二开口，所述圆盘(22)的直径大于所述第一圆环(21)和所述第二圆环(23)的直径，所述第一开口、所述圆盘(22)和阀腔的内壁之间的缝隙、所述第二开口之间形成用于流体流动的通道；
所述阀体(1)的内壁上具有套筒(13)，所述弹性件(3)位于所述套筒(13)中，且所述套筒(13)的端部用于卡止所述圆盘(22)，所述弹性件(3)处于自由状态时，所述圆盘(22)位于所述第一端口(11)和所述套筒(13)之间；
所述圆盘(22)中的流体通道(221)包括：多条第一通道(2211)和至少一条第二通道(2212)；多条所述第一通道(2211)沿径向呈放射形分布；所述第二通道(2212)连通至少一条所述第一通道(2211)和圆盘(22)的靠近所述第二圆环(23)的端面。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀体(1)还包括：两个阀套(14)；
所述套筒(13)的外壁上设有环状凸起；
两个所述阀套(14)对称连接在所述套筒(13)的两端，并与所述环状凸起相抵。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述套筒(13)和所述阀套(14)之间具有O型圈(15)和密封挡板(16)；
所述密封挡板(16)的第一端与所述环状凸起相抵，所述O型圈(15)位于所述密封挡板(16)的第二端。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阀体(1)的外壁上还具有标识环(17)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆盘(22)上靠近所述第二圆环(23)的棱部具有第一倒角(222)；
所述套筒(13)上具有相对应的第二倒角(131)。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二圆环(23)和所述弹性件(3)之间通过卡止套(24)连接；
所述卡止套(24)的端部的内壁上具有卡止台，所述卡止台用于卡止所述弹性件(3)，所述卡止套能够在所述套筒(13)内滑动。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二圆环(23)上还连接有第三圆环(25)；
所述第三圆环(25)的直径与所述卡止台适配，用于插入所述卡止台内；
所述第二圆环(23)的直径大于所述第三圆环(25)的直径。
8.一种压差控制截断系统，其特征在于，所述系统包括：如权利要求1‑7任一项所述的压差控制截断泄放装置，以及超压切断阀、针型阀、电磁阀；
所述超压切断阀连接在天然气管道中；
所述针型阀、所述电磁阀和所述压差控制截断泄放装置相连，所述针型阀与所述超压切断阀上游的天然气管道连通，所述压差控制截断泄放装置与所述超压切断阀下游的天然气管道连通；
所述超压切断阀上的控制单元连接在所述电磁阀和所述压差控制截断泄放装置之间。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：过滤器；
所述过滤器连接于所述针型阀和所述电磁阀之间。 说明书 : 压差控制截断泄放装置及压差控制截断系统技术领域[0001] 本申请涉及管道安全技术领域，特别涉及一种压差控制截断泄放装置及压差控制截断系统。背景技术[0002] 天然气的输送管道中，每隔一段距离，都会安装压差控制截断系统，该系统的结构如下：管道上安装超压切断阀，超压切断阀中的控制单元通过单向阀与管道的下游连通，其中，单向阀仅允许天然气沿由下游到上游的方向流动。在管道下游压力突升时，超压切断阀可以基于上述压力变化而切断天然气的传输，防止超压切断阀上游的天然气继续补充到其下游。在上述结构中，超压切断阀的控制单元还通过电磁阀连接管道的上游，当该电磁阀被打开时，管道上游的天然气大量补充到超压切断阀的控制单元处，也可以使超压切断阀断开。[0003] 然而，电磁阀在长时间使用后，由于结构的磨损，可能会关闭不严，导致上游的天然气缓慢泄漏到超压切断阀的控制单元处，造成超压切断阀的误切断动作。发明内容[0004] 本申请实施例提供了一种压差控制截断泄放装置及压差控制截断系统，能够在电磁阀磨损后，避免超压切断阀的误切断动作。该技术方案如下：[0005] 一方面，提供了一种压差控制截断泄放装置，该装置包括：阀体、两个阀芯和两个弹性件；[0006] 该阀体具有对称的两个阀腔，每个阀腔具有第一端口和第二端口，该阀腔内设有阀芯和弹性件，该阀芯和该弹性件相连接；[0007] 该阀芯包括：依次连接的第一圆环、圆盘和第二圆环，该第一圆环上具有径向的第一开口，该圆盘上具有连通外壁和靠近该第二圆环的端面的流体通道，该第二圆环上具有径向的第二开口，该圆盘的直径大于该第一圆环和该第二圆环的直径，该第一开口、该圆盘和阀腔的内壁之间的缝隙、该第二开口之间形成用于流体流动的通道；[0008] 该阀体的内壁上具有套筒，该弹性件位于该套筒中，且该套筒的端部用于卡止该圆盘，该弹性件处于自由状态时，该圆盘位于该第一端口和该套筒之间。[0009] 在一种可能设计中，该阀体还包括：两个阀套；[0010] 该套筒的外壁上设有环状凸起；[0011] 两个该阀套对称连接在该套筒的两端，并与该环状凸起相抵。[0012] 在一种可能设计中，该套筒和该阀套之间具有O型圈和密封挡板；[0013] 该密封挡板的第一端与该环状凸起相抵，该O型圈位于该密封挡板的第二端。[0014] 在一种可能设计中，该阀体的外壁上还具有标识环。[0015] 在一种可能设计中，该圆盘中的流体通道包括：多条第一通道和至少一条第二通道；[0016] 多条该第一通道沿径向呈放射形分布；[0017] 该第二通道连通至少一条该第一通道和圆盘的靠近该第二圆环的端面。[0018] 在一种可能设计中，该圆盘上靠近该第二圆环的棱部具有第一倒角；[0019] 该套筒上具有相对应的第二倒角。[0020] 在一种可能设计中，该第二圆环和该弹性件之间通过卡止套连接；[0021] 该卡止套的端部的内壁上具有卡止台，该卡止台用于卡止该弹性件，该卡纸套能够在该套筒内滑动。[0022] 在一种可能设计中，该第二圆环上还连接有第三圆环；[0023] 该第三圆环的直径与该卡止台适配，用于插入该卡止台内；[0024] 该第二圆环的直径大于该第三圆环的直径。[0025] 一方面，提供了一种压差控制截断系统，该系统包括：如上述任一种可能设计中提供的压差控制截断泄放装置，以及超压切断阀、针型阀、电磁阀；[0026] 该超压切断阀连接在天然气管道中；[0027] 该针型阀、该电磁阀和该压差控制截断泄放装置相连，该针型阀与该超压切断阀上游的天然气管道连通，该压差控制截断泄放装置与该超压切断阀下游的天然气管道连通；[0028] 该超压切断阀上的控制单元连接在该电磁阀和该压差控制截断泄放装置之间。[0029] 在一种可能设计中，该系统还包括：过滤器；[0030] 该过滤器连接于该针型阀和该电磁阀之间。[0031] 本申请实施例提供的技术方案，通过在阀体中设置两个对称的阀腔，并在两个阀腔中对称设置阀芯和弹性件，使该装置可以对上游和下游的天然气均具有截断和泄放作用，具体地，在弹性件上下游压差为零或者较小时，弹性件处于自由状态，圆盘处于第一端口和套筒之间，从而圆盘位置保持不变，上下游压差也不变；如果电磁阀关闭不严，导致电磁阀上游的天然气缓慢泄漏到电磁阀、本装置和超压切断阀之间的管道内，由于本装置上下游的压差较小，本装置中的圆盘会保持不变或者仅仅是略微移动，使上下游的空间始终保持连通，上游的天然气可以通过该通道流动至下游，从而不会造成超压切断阀的误切断动作。附图说明[0032] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0033] 图1是本申请实施例提供的一种压差控制截断泄放装置的结构示意图；[0034] 图2是本申请实施例提供的一种压差控制截断泄放系统的结构示意图。[0035] 附图中的各零件的标号说明如下：[0036] 1‑阀体；[0037] 11‑第一端口；[0038] 12‑第二端口；[0039] 13‑套筒；[0040] 131‑第二倒角；[0041] 14‑阀套；[0042] 15‑O型圈；[0043] 16‑密封挡板；[0044] 17‑标识环；[0045] 2‑阀芯；[0046] 21‑第一圆环；[0047] 22‑圆盘；[0048] 221‑流体通道；[0049] 2211‑第一通道；[0050] 2212‑第二通道；[0051] 222‑第一倒角；[0052] 23‑第二圆环；[0053] 24‑卡止套；[0054] 25‑第三圆环；[0055] 3‑弹性件。具体实施方式[0056] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。[0057] 图1是本申请实施例提供的一种压差控制截断泄放装置的结构示意图，请参见图1，该装置包括：阀体1、两个阀芯2和两个弹性件3；该阀体1具有对称的两个阀腔，每个阀腔具有第一端口11和第二端口12，该阀腔内设有阀芯2和弹性件3，该阀芯2和该弹性件3相连接；该阀芯2包括：依次连接的第一圆环21、圆盘22和第二圆环23，该第一圆环21上具有径向的第一开口，该圆盘22上具有连通外壁和靠近该第二圆环23的端面的流体通道221，该第二圆环23上具有径向的第二开口，该圆盘22的直径大于该第一圆环21和该第二圆环23的直径，该第一开口、该圆盘22和阀腔的内壁之间的缝隙、该第二开口之间形成用于流体流动的通道；该阀体1的内壁上具有套筒13，该弹性件3位于该套筒13中，且该套筒13的端部用于卡止该圆盘22，该弹性件3处于自由状态时，该圆盘22位于该第一端口11和该套筒13之间。[0058] 下面对该装置的工作原理进行详述：[0059] 在上述装置中，阀体1作为整个装置的外壳，具有保护其中的零件的作用，可以是浇注成型的筒状零件，其内腔中用于流体流动，且阀体1的两端用于连接在引压管上，通过引压管，该装置连接在超压切断阀的上游和下游的管道上。[0060] 两个阀芯2和两个弹性件3分别都是对称设置，因此，无论是当该装置的上游和下游之间的压强差为正、负或零时，该装置均能实现截断和泄放作用。下面基于该装置中处于上游的阀芯2和弹性件3以及处于下游的阀芯2和弹性件3，介绍该装置的工作原理。[0061] 工况1：正常工作。[0062] 在将该装置安装完成后，该装置的上游通过三通管路分别连接电磁阀和超压切断阀上的控制单元，在正常工作情况下，该装置的上游和下游之间的压差为零，该装置能够起到管路的作用，也即是该装置上下游之间的天然气可以自由流通。[0063] 工况2：下游压力逐渐上升。[0064] 如果该装置下游的管道压力逐渐上升，该装置中的处于下游的阀芯2和弹性件3可能会略微向上游移动，但仍能保持上下游的连通，因此，下游的天然气可以补充到上游，由于上设有的三通管路区域是密封状态，于是该三通管路区域的压力会随下游上升，直至达到超压切断阀上的控制单元所对应的预设压强范围，该控制单元控制超压切断阀执行切断动作，使超压切断阀上游的天然气不再能够流向下游，实现超压切断阀的正常功能。[0065] 工况3：电磁阀被打开。[0066] 在生产过程中，在紧急情况下，为了断开天然气管道中的天然气的输送过程，操作人员可以通过控制电磁阀来实现。具体地，通过控制电磁阀打开，电磁阀上游的天然气大量输送至三通管路区域，造成该装置中的上游的阀芯2和弹性件3受到较大的压力，弹性件3被压缩，阀芯2向套筒13方向移动，直至与套筒13相抵，该装置中的主要通道被封堵，不能再大规模泄压。于是三通管路区域内的压强上升至达到切断阀上的控制单元所对应的预设压强范围，该控制单元控制超压切断阀执行切断动作，使超压切断阀上游的天然气不再能够流向下游，实现手动控制超压切断阀的切断过程。[0067] 工况4：电磁阀失效。[0068] 如果该装置上游的电磁阀失效，天然气较为缓慢的泄漏至三通管路中，该装置中的处于上游的阀芯2和弹性件3可能会略微向下游移动，但仍能保持上下游的连通，因此，由电磁阀泄漏至三通管路中的天然气可以继续通过该装置缓慢流动至下游，从而使三通管路中的压强不会持续升高，也就达不到超压切断阀上的控制单元所对应的预设压强范围，因此，在电磁阀失效的情况下，该超压切断阀不会执行误切断动作。[0069] 工况5：超压切断阀复位。[0070] 在超压切断阀执行切断动作之后，若电磁阀处于闭合状态，由于该装置的两个阀芯2的圆盘22中存在连通外壁和靠近该第二圆环23的端面的流体通道221，因此，该流体通道221可以允许三通管路中的天然气缓慢释放至下游，当三通管路中的天然气压强低于预设压强范围，超压切断阀复位。[0071] 本申请实施例提供的装置，通过在阀体1中设置两个对称的阀腔，并在两个阀腔中对称设置阀芯2和弹性件3，使该装置可以对上游和下游的天然气均具有截断和泄放作用，具体地，在弹性件3上下游压差为零或者较小时，弹性件3处于自由状态，圆盘22处于第一端口11和套筒13之间，从而圆盘22位置保持不变，上下游压差也不变；如果电磁阀关闭不严，导致电磁阀上游的天然气缓慢泄漏到电磁阀、本装置和超压切断阀之间的管道内，由于本装置上下游的压差较小，本装置中的圆盘22会保持不变或者仅仅是略微移动，使上下游的空间始终保持连通，上游的天然气可以通过该通道流动至下游，从而不会造成超压切断阀的误切断动作。[0072] 下面对该装置各部分结构及工作原理进行详述：[0073] 在一种可能设计中，该阀体1还包括：两个阀套14；该套筒13的外壁上设有环状凸起；两个该阀套14对称连接在该套筒13的两端，并与该环状凸起相抵。[0074] 在上述结构中，套筒13为筒状，其内壁的两个端部用于作为套筒13，卡止该圆盘22，该弹性件3也位于该套筒13中，两个套筒13之间的连接处的内径小于弹性件3的直径，从而卡止该弹性件3的端部。[0075] 在一种可能设计中，阀套14和套筒13之间可以通过螺纹连接，具体地，套筒13的两端均设有外螺纹，阀套14的内壁上设有相应的内螺纹，从而便于套筒13和阀套14之间的拆卸和连接。[0076] 在一种可能设计中，该套筒13和该阀套14之间具有O型圈15和密封挡板16；该密封挡板16的第一端与该环状凸起相抵，该O型圈15位于该密封挡板16的第二端。[0077] 上述O型圈15和密封挡板16共同起到密封作用，使天然气不会从套筒13和阀套14之间的间隙泄漏出来。[0078] 具体的，该O型圈15可以是由橡胶材料制成，该密封挡板16用于挡住密封圈。[0079] 在一种可能设计中，该阀体1的外壁上还具有标识环17，用于标识该装置，该标识环17可以是由塑料材质制成，外观为标识性强的颜色，例如，黄色，从而加强标识效果。[0080] 在一种可能设计中，该圆盘22中的流体通道221包括：多条第一通道2211和至少一条第二通道2212；多条该第一通道2211沿径向呈放射形分布；该第二通道2212连通至少一条该第一通道2211和圆盘22的靠近该第二圆环23的端面。[0081] 基于上述结构，在阀芯2处于与套筒13相抵的关闭状态时，第一端口11、第一开口、圆盘22与阀腔的内壁之间的缝隙、第一通道2211、第二通道2212和第二端口12之间形成用于流体流动的通道，使天然气由压强高的一端缓慢释放到压强低的一端，从而实现泄放。[0082] 在一种可能设计中，该圆盘22上靠近该第二圆环23的棱部具有第一倒角222；该套筒13上具有相对应的第二倒角131。[0083] 通过第一倒角222与第二倒角131的贴合，实现圆盘22与第二圆环23的贴合，上述倒角的设置，能够提高圆盘22和套筒13之间的密封效果，使两者处于密封状态时能够完全阻止天然气的流动。[0084] 在一种可能设计中，该第二圆环23和该弹性件3之间通过卡止套24连接；该卡止套24的端部的内壁上具有卡止台，该卡止台用于卡止该弹性件3，该卡纸套能够在该套筒13内滑动。[0085] 在上述设计中，第二圆环23连接卡止套24，卡止套24连接弹性件3，且弹性件3位于卡止套24的内部，可以对弹性件3进行扶正，从而防止弹性件3在压缩或伸长的过程中发生径向的形变或扭曲，保护弹性件3，延长弹性件3的使用寿命。在阀芯2和弹性件3移动的过程中，该卡套始终跟随移动，卡套的外壁与阀腔的内壁相对滑动。[0086] 在一种可能设计中，该弹性件3为弹簧，弹簧的内部可以使流体通过，又具有较强的抗疲劳性。[0087] 在一种可能设计中，该第二圆环23上还连接有第三圆环25；该第三圆环25的直径与该卡止台适配，用于插入该卡止台内；该第二圆环23的直径大于该第三圆环25的直径。[0088] 基于上述结构，流体可以在流经第二圆环23中的第二开口后，通过第三圆环25内腔继续流动至弹性件3的内腔中，或者沿相反方向流动，从而在不影响流体流动的前提下，第三圆环25可以起到支撑和连接作用。[0089] 上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。[0090] 本申请实施例提供的装置，通过在阀体1中设置两个对称的阀腔，并在两个阀腔中对称设置阀芯2和弹性件3，使该装置可以对上游和下游的天然气均具有截断和泄放作用，具体地，在弹性件3上下游压差为零或者较小时，弹性件3处于自由状态，圆盘22处于第一端口11和套筒13之间，从而圆盘22位置保持不变，上下游压差也不变；如果电磁阀关闭不严，导致电磁阀上游的天然气缓慢泄漏到电磁阀、本装置和超压切断阀之间的管道内，由于本装置上下游的压差较小，本装置中的圆盘22会保持不变或者仅仅是略微移动，使上下游的空间始终保持连通，上游的天然气可以通过该通道流动至下游，从而不会造成超压切断阀的误切断动作。[0091] 进一步地，该第二圆环23和该弹性件3之间通过卡止套24连接；该卡止套24的端部的内壁上具有卡止台，该卡止台用于卡止该弹性件3，该卡纸套能够在该套筒13内滑动。该卡止套24可以对弹性件3进行扶正，从而防止弹性件3在压缩或伸长的过程中发生径向的形变或扭曲，保护弹性件3，延长弹性件3的使用寿命。在阀芯2和弹性件3移动的过程中，该卡套始终跟随移动，卡套的外壁与阀腔的内壁相对滑动。[0092] 图2是本申请实施例提供的一种压差控制截断泄放系统的结构示意图，请参见图2，该系统包括：如上述任一种可能设计中提供的压差控制截断泄放装置，以及超压切断阀、针型阀、电磁阀；该超压切断阀连接在天然气管道中；该针型阀、该电磁阀和该压差控制截断泄放装置相连，该针型阀与该超压切断阀上游的天然气管道连通，该压差控制截断泄放装置与该超压切断阀下游的天然气管道连通；该超压切断阀上的控制单元连接在该电磁阀和该压差控制截断泄放装置之间。[0093] 在该系统的正常工作过程中，天然气沿天然气管道流动，由超压切断阀的上游流动至下游，超压切断阀的顶部有控制单元，该控制单元通过三通管路分别连接电磁阀和该压差控制截断泄放装置，该控制单元中已设置好预设压强范围，在该三通管路中的气体压强发生变化时，该控制单元能够基于三通管路中的压强控制该超压切断阀的开闭，例如，在压强由低逐渐升高的过程中，当压强达到该预设压强范围时，也即是等于或超过该预设压强范围的最低值时，控制单元控制超压切断阀内部的切断单元进行切断动作。在不对电磁阀和压差控制截断泄放装置进行重新设置的情况下，该三通管路中的压强处于较高的水平，不会大幅降低，因此，超压切断阀保持切断状态不变。[0094] 在超压切断阀执行切断动作之后，若电磁阀处于闭合状态，由于该装置的两个阀芯2的圆盘22中存在连通外壁和靠近该第二圆环23的端面的流体通道221，因此，该流体通道221可以允许三通管路中的天然气缓慢释放至下游，当三通管路中的天然气压强低于预设压强范围，超压切断阀复位。[0095] 在一种可能设计中，该系统还包括：过滤器；该过滤器连接于该针型阀和该电磁阀之间，用于在天然气流经电磁阀之前，对其进行过滤，防止杂质堵塞电磁阀。[0096] 在一种可能设计中，该系统还包括：调压阀，用于调整该天然气管道中的压强。[0097] 上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本申请的可选实施例，在此不再一一赘述。[0098] 本申请实施例提供的系统，通过在阀体1中设置两个对称的阀腔，并在两个阀腔中对称设置阀芯2和弹性件3，使该装置可以对上游和下游的天然气均具有截断和泄放作用，具体地，在弹性件3上下游压差为零或者较小时，弹性件3处于自由状态，圆盘22处于第一端口11和套筒13之间，从而圆盘22位置保持不变，上下游压差也不变；如果电磁阀关闭不严，导致电磁阀上游的天然气缓慢泄漏到电磁阀、本装置和超压切断阀之间的管道内，由于本装置上下游的压差较小，本装置中的圆盘22会保持不变或者仅仅是略微移动，使上下游的空间始终保持连通，上游的天然气可以通过该通道流动至下游，从而不会造成超压切断阀的误切断动作。[0099] 上述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

专利地区：北京

专利申请日期：2020-09-29

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114321462B