本發(fā)明涉及一種用于閥門開啟和關閉的驅動裝置及采用該驅動裝置的閥門，尤其是一種平板閘閥用隔膜式氣動執(zhí)行裝置和安全閥。

背景技術：

平板閘閥在石油和天然氣的開采井口裝置、石油和天然氣的輸送管線、成品油的輸送管線和貯存設備等石油工業(yè)各階段的硬件設備上都有著廣泛應用。為滿足不同功能和適應不同工況、支援、補給條件，平板閘閥有多種驅動方式，如：手動、單作用液動、雙作用液動、隔膜氣動和活塞氣動等。

氣動隔膜執(zhí)行器與平板閘閥對接后組成的安全閥特別適于井口安全閥應用、輸送管線、總管閥和收集管線，此外也可用作套管安全閥和存儲閥。氣動隔膜執(zhí)行器的優(yōu)點是重量輕、易維護，可在陸地、近海平臺或人員難以長時間駐守提供支持的惡劣環(huán)境下多年無故障使用。

隨著隔膜執(zhí)行器的應用逐步加深，目前市場上的隔膜執(zhí)行器在設計和裝配上仍然有很大的改進空間，例如：做通徑試驗時的微調、隔膜缸與隔膜片的密封形式、倒密封試驗結構。中國發(fā)明專利CN201310102937.5公開了一種平板閘閥用氣動隔膜驅動裝置，就存在這樣的缺陷：在做通徑微調時，只能通過增加和減少填料壓蓋上的墊片來實現調節(jié)；倒密封檢測孔與注脂孔共用，在左閥桿和閥蓋倒密封試驗時，必須先將填料取出，十分麻煩。

由此可見，采用現有技術的氣動隔膜執(zhí)行器與平板閘閥組成安全閥，存在以下缺陷：

1）做通徑試驗進行微調時，目前的解決方法是在執(zhí)行器下限位處設置墊片（Drift Shim），通過增加和減少墊片來實現調節(jié)；這樣做的缺點是每次增加或減少墊片都要對連接桿、閥桿機構進行拆卸，費時費力；

2）隔膜缸與隔膜的密封性能的增強，目前大多是在隔膜的結構上進行改造，譬如通過在隔膜的密封面上設置凸臺等結構來解決密封問題，這樣做的缺點是實現同樣的密封效果時螺栓的載荷會更大，且密封的預緊力完全靠隔膜片橡膠自身實現，當環(huán)境溫度降低時，橡膠的彈性及延展性會顯著下降，降低或完全沒有預緊力，密封不可靠；

3）安全閥在做閥桿和閥蓋倒密封試驗時必須先將填料取出，這樣增加很多裝配及試驗成本。

技術實現要素：

有鑒于此，為了解決現有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種更便于通徑試驗時進行調節(jié)，隔膜密封更可靠，倒密封檢測更方便且成本更低的氣動隔膜執(zhí)行器，以及采用該氣動隔膜執(zhí)行器的安全閥。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種氣動隔膜執(zhí)行器，包括缸體、設置在所述缸體內的隔膜和隔膜支撐座，所述缸體的下部設有與平板閘閥的閥蓋固定連接的下支座，所述下支座上設有彈簧，所述彈簧的上端設有彈簧座，所述彈簧座上設有與所述平板閘閥的閥桿連接的連接桿，所述閥蓋上還設有填料以及填料壓蓋，其特征在于：所述連接桿的下部的外圓周面上螺紋連接有可上下調節(jié)固定位置的調節(jié)螺母，所述調節(jié)螺母的下端具有與所述填料壓蓋相抵的抵頂面；所述閥蓋內設有支撐所述填料的倒密封臺階，所述閥桿從所述倒密封臺階中活動穿過，所述閥桿和所述倒密封臺階之間設有倒密封結構，所述閥蓋上開設有內外貫通所述倒密封臺階的倒密封檢測孔，所述平板閘閥上還另外設有閥門注脂孔。

較佳地，所述倒密封結構包括設置在所述閥桿的外圓周面上的倒密封凸起和設置在所述倒密封臺階的下端開口邊緣上的倒密封斜面。較佳地，所述閥門注脂孔開設在所述閥蓋上且位于所述倒密封臺階的下方，或者開設在所述平板閘閥的閥體上。

所述倒密封檢測孔包括內外連通的通孔段和螺紋孔段，所述倒密封檢測孔內設有密封所述通孔段的密封件和壓緊固定所述密封件的螺釘。

在一具體實施例中，所述密封件為鋼球，所述螺釘的尾部對應所述鋼球開設有限位凹槽。

較佳地，所述調節(jié)螺母上還設有將所述調節(jié)螺母與所述連接桿鎖緊連接的連接件。

更佳地，所述閥蓋的上端設有環(huán)形的臺階，所述臺階的內側具有與所述連接桿的下端面對應的內側臺階面，所述臺階的外側具有與所述調節(jié)螺母的抵頂面對應的外側臺階面。在具體實施例中，所述內側臺階面的高度高于所述外側臺階面的高度。

其中，所述缸體包括上隔膜缸和下隔膜缸，所述上隔膜缸具有上密封邊，所述下隔膜缸具有下密封邊，所述隔膜的邊緣夾在所述上密封邊和所述下密封邊之間并通過螺栓貫穿連接所述上密封邊、所述隔膜和所述下密封邊，所述上密封邊具有從內至外向上傾斜的上密封面，所述下密封邊具有從內之外向下傾斜的下密封面。

較佳地，所述上密封面向上傾斜的角度為1度至2度；所述下密封面向下傾斜的角度為1度至2度。

為了增加密封面的有效接觸面積，提升密封性能，所述上密封面的內側與所述隔膜密封接觸的位置設有上螺紋水線，所述下密封面的內側與所述隔膜接觸的位置設有下螺紋水線。

本發(fā)明的還提供了一種安全閥，包括平板閘閥，所述平板閘閥包括閥體、閥桿、閥蓋和閘板，其特征在于：所述安全閥還包括以上所述的氣動隔膜執(zhí)行器，所述下支座固定在所述閥蓋上，所述閥桿的下端與所述閘板連接，其上端穿過所述閥蓋和所述填料壓蓋后與所述連接桿螺紋連接。

本發(fā)明的氣動隔膜執(zhí)行器用于有發(fā)生故障自趨安全要求的平板閘閥，可用于失效關閉和失效開啟兩種安全閥，即當出現緊急情況時驅使閘板自行歸位（安全位置）。相較于現有技術，本發(fā)明的有益效果是：

（1）在連接桿上增加調節(jié)螺母，能夠快速方便地在閥門關閉時微調閘板高度位置，使閥門達到通徑檢驗合格狀態(tài)；

（2）倒密封試驗時，倒密封檢測孔僅用于倒密封試驗，并不用于向閥門內注脂，測試時不需要取出填料，更加方便。

（3）進一步的改進中對隔膜缸的密封邊采用斜面設計，使隔膜缸的密封邊具有一定的變形量，螺栓連接后增強了隔膜缸和隔膜之間的預緊力，有利于密封和螺栓防松。

附圖說明

圖1為本發(fā)明氣動隔膜執(zhí)行器與平板閘閥組成的安全閥的剖面結構示意圖（省略閥體和閘板）。

圖2為圖1的I部放大示意圖。

圖3為本發(fā)明氣動隔膜執(zhí)行器的缸體與隔膜的密封結構示意圖。

圖4為本發(fā)明氣動隔膜執(zhí)行器與平板閘閥組成的安全閥的進行通徑調節(jié)前的示意圖。

圖5為本發(fā)明氣動隔膜執(zhí)行器與平板閘閥組成的安全閥的進行通徑調節(jié)后的示意圖。

附圖中：1-隔膜支撐座，2-彈簧座，3-連接桿，4-凹口鎖緊螺釘，5-調節(jié)螺母，6-彈簧，7-填料壓蓋，8-填料，9-閥蓋，10-閥桿，11-上隔膜缸，12-螺栓，13-螺母，14-隔膜，15-下隔膜缸，16-凹口鎖緊螺釘，17-鋼球，18-閘板。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式進行詳細說明。

請參閱圖1至圖5，本實施例的一種氣動隔膜執(zhí)行器，包括缸體、設置在缸體內的隔膜14和隔膜支撐座1， 缸體的下部設有與平板閘閥的閥蓋9固定連接的下支座，所述下支座上設有彈簧6，彈簧6的上端設有彈簧座2，彈簧座2上設有與平板閘閥的閥桿10連接的連接桿3，閥蓋9上還設有填料8以及填料壓蓋7，連接桿3的下部的外圓周面上螺紋連接有可上下調節(jié)固定位置的調節(jié)螺母5，閥蓋9內設有支撐填料8的倒密封臺階，閥桿從所述倒密封臺階中活動穿過，閥桿10和所述倒密封臺階之間設有倒密封結構，閥蓋9上開設有內外貫通所述倒密封臺階的倒密封檢測孔，所述平板閘閥上還另外設有專門用于向閥門內注脂的閥門注脂孔。倒密封結構包括設置在閥桿10的外圓周面上的倒密封凸起和設置在所述倒密封臺階的下端開口邊緣上的倒密封斜面。其中，閥門注脂孔（圖中未示）開設在閥蓋9上且位于所述倒密封臺階的下方，或者開設在平板閘閥的閥體上。

調節(jié)螺母5上還設有將調節(jié)螺母5與連接桿3鎖緊連接的連接件，本實施例中所述連接件為凹口鎖緊螺釘4。調節(jié)螺母5的上端具有與連接桿3的外周上部的臺階相抵的上端面，調節(jié)螺母5的下端具有與填料壓蓋7相抵的抵頂面。與調節(jié)螺母5對應地，閥蓋9的上端設有環(huán)形的臺階，所述臺階的內側具有與連接桿3的下端面對應的內側臺階面，所述臺階的外側具有與調節(jié)螺母5的抵頂面對應的外側臺階面，而且所述內側臺階面的高度高于所述外側臺階面的高度。

本實施例的氣動隔膜執(zhí)行器用于有發(fā)生故障自趨安全要求的平板閘閥，可用于失效關閉和失效開啟兩種安全閥，即當出現緊急情況時驅使閘板自行歸位。將上述氣動隔膜執(zhí)行器安裝到平板閘閥上后，組成了一種安全閥，該平板閘閥包括閥體、閥桿10、閥蓋9和閘板18，氣動隔膜執(zhí)行器的下支座固定在閥蓋9上，閥桿10的下端與閘板18連接，其上端穿過閥蓋9和填料壓蓋7后與連接桿3螺紋連接。該安全閥進行通徑試驗調節(jié)十分快速方便，而且能夠在不拆開填料和填料壓蓋的情況下快速檢測閥門倒密封，向閥門內注脂也很方便。

如圖2所示，倒密封檢測孔包括內外連通的通孔段和螺紋孔段，所述倒密封檢測孔內設有密封所述通孔段的密封件和壓緊固定所述密封件的螺釘。本實施例中，所述密封件為鋼球17，壓緊鋼球17的螺釘為凹口鎖緊螺釘16，所述螺釘的尾部對應鋼球17開設有限位凹槽。凹口鎖緊螺釘16擰緊后將鋼球17壓緊在螺紋孔段與通孔段的連接處，封住通孔段的外側開口，從而達到使倒密封檢測孔密封的目的。凹口鎖緊螺釘16的尾部的限位凹槽為錐型槽，能夠將鋼球17緊緊地壓住。

以下配合以失效關閉的平板閘閥來說明氣動隔膜執(zhí)行器的工作原理。

通過位于上隔膜缸11的進氣孔打入驅動氣體，驅動氣體作用于隔膜14并形成向下的推力，即執(zhí)行器驅動力；此執(zhí)行器驅動力通過隔膜支撐座1傳遞給連接桿3，而連接桿3一方面將部分執(zhí)行器驅動力通過閥桿10傳遞給閘板18，以實現開啟閘閥的目的，而另一方面將剩余部分執(zhí)行器驅動力通過彈簧座2傳遞給彈簧6以壓縮彈簧6儲備回彈力；此運動過程中執(zhí)行器驅動力要分別克服彈簧6的彈力、閥桿10與填料8的摩擦力、閥桿10在閥門介質壓力作用下的擠出力以及閘板18與閥座的摩擦力。

當泄掉上隔膜缸11中驅動氣體時，原本的作用力平衡局面被打破，由彈簧6的彈力和閥桿10的擠出力組成的回復力占據上風，分別克服閘板18與閥座摩擦力、閥桿10與填料8的摩擦力以及運動部件的自身重力，促使閥桿10帶動閘板18向上做回復運動，實現閘閥的關閉。

當閥門空載時，運動過程相對簡單，驅動器的回復力完全由彈簧6提供以克服部件摩擦力及運動部件重力，實現關閉閥門操作。

如圖1和2所示，本實施例在填料8和閥蓋9的倒密封臺階之間單獨設置倒密封檢測孔，并使用凹口鎖緊螺釘16壓緊鋼球17來實現密封。安全閥不同于手動閥，如果將倒密封檢測孔和閥門注脂孔合并使用一個注脂孔設置在填料8和閥蓋9的倒密封臺階之間，檢測倒密封時沒有問題，但當閥門空載并處于自由狀態(tài)時，注入油脂會很費力，因為在彈簧6的彈力的作用下，閥桿10和閥蓋9的倒密封處會形成一定密封比壓，在一定壓力范圍內阻礙了油脂進入閥腔的過程。而本實施例采用上述氣動隔膜執(zhí)行器的安全閥把倒密封檢測孔和閥門注脂孔分開后可很好的解決此問題。

如圖3所示，本實施例的氣動隔膜執(zhí)行器的隔膜密封形式具體描述如下：

缸體包括上隔膜缸11和下隔膜缸15，上隔膜缸11具有上密封邊，下隔膜缸15具有下密封邊，隔膜14的邊緣夾在所述上密封邊和所述下密封邊之間并通過螺栓12貫穿連接所述上密封邊、隔膜14和所述下密封邊，螺栓12與螺母13將上隔膜缸11、隔膜14和下隔膜缸15鎖緊在一起。所述上密封邊具有從內至外向上傾斜的上密封面，上密封面向上傾斜的角度a為1度至2度。下密封邊具有從內之外向下傾斜的下密封面，下密封面向下傾斜的角度與上密封面向上傾斜的角度相同，角度也是a，也是1度至2度的角度范圍。為了增加密封面的有效接觸面積，提升密封性能，所述上密封面的內側與所述隔膜密封接觸的位置設有上螺紋水線，所述下密封面的內側與所述隔膜接觸的位置設有下螺紋水線。上密封面和下密封面都設成角度為a的斜面，首先保證了密封接觸點在螺紋水線上，其次角度的存在會在螺栓12與螺母13配合壓緊上隔膜缸11、下隔膜缸15和隔膜14時使上隔膜缸11、下隔膜缸15邊緣形成一定的變形量，繼而形成了預緊力，有利于密封和螺栓12的防松效果。

相較于常規(guī)設計，在低溫狀態(tài)下橡膠彈性和延展性變低時上隔膜缸11、下隔膜缸15與隔膜14間的密封失效的可能性顯著降低。

如圖4和5所示，采用了本實施例的氣動隔膜執(zhí)行器的安全閥進行通徑試驗調節(jié)的過程及優(yōu)點描述如下：

調節(jié)螺母5、凹口鎖緊螺釘4配合連接桿3進行使用，裝配采用自下而上的裝配方式，先將閥桿10與閥門其他部分組裝完畢，將閥桿10連同閘板18下壓至最下端，即閘板18底部與閥體內底部相接處；與此同時先將連接桿3與調節(jié)螺母5通過螺紋順時針旋到靠緊位置（不要上緊，兩零件面相接觸即可），即調節(jié)螺母5的上端面與連接桿3的外周上部的臺階相接觸，而后將連接桿3與閥桿10順時針旋緊，連接桿3和閥桿10通過螺紋旋到不能再旋為止，此時狀態(tài)如圖4所示，閘板流道孔中心線M與閥體流道孔中心線N不重合（M位于N下方），此時通徑規(guī)不能穿過。現在開始調節(jié)，保持連接桿3不動，將調節(jié)螺母5按逆時針方向旋轉，調節(jié)螺母5的下端的抵頂面抵頂閥蓋9的外側臺階面，此時連接桿3在螺紋作用下開始向上運動，繼而帶動閥桿10和閘板18向上運動，待閘板流道孔中心線M與閥體流道孔中心線N相重合時，插入通徑規(guī)驗證合格后，將凹口鎖緊螺釘4旋入調節(jié)螺母5以鎖緊連接桿3和調節(jié)螺母5；此時狀態(tài)如圖5所示，整個調節(jié)過程即確定了連接桿3和調節(jié)螺母5在閥門通徑合格狀態(tài)（閘板流道孔中心線M與閥體流道孔中心線N相重合）下的相對位置。之后進行下支座和彈簧6等氣動隔膜執(zhí)行器其他部件的后續(xù)安裝，通徑調節(jié)一步到位。

相較于使用墊片進行通徑調節(jié)，本實施例的氣動隔膜執(zhí)行器調節(jié)速度快、方便、一步到位、無重復性工作。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，凡根據本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。