本發(fā)明屬于自動閥門技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可以提供雙重保護的在壓力超過設(shè)定值時自動開啟或關(guān)閉的由雙作用氣動執(zhí)行器驅(qū)動的閥門系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了保護壓力管道、壓力容器以及它們上下游的裝置與設(shè)備，通常需要配置在超壓工況下能夠自動開啟或關(guān)閉的閥門系統(tǒng)。在以往的實踐中，經(jīng)常使用由壓力變送器、控制系統(tǒng)、兩位五通道電磁閥、雙作用氣動執(zhí)行器和主閥門組成的自動閥門系統(tǒng)實現(xiàn)超壓工況下的自動啟閉。

其中的壓力變送器用于檢測壓力管道或者壓力容器中的壓力，并輸出信號至控制系統(tǒng)，當(dāng)壓力超過設(shè)定值時，控制系統(tǒng)會發(fā)出指令改變安裝于雙作用氣動執(zhí)行器供氣管路的電磁閥的供電狀態(tài)，進而改變電磁閥氣流通道的狀態(tài)，從而使氣動執(zhí)行器動作，達到開啟或關(guān)閉主閥門的目的。

其中使用的執(zhí)行器是雙作用執(zhí)行器，該類執(zhí)行器設(shè)有兩個氣室，動力氣源可分別進入兩個氣室，在兩個氣室的壓力產(chǎn)生的推力差值作用下主閥門動作。

與雙作用氣動執(zhí)行器相匹配的電磁閥是一種兩位五通道換向閥門，該類電磁閥通常由電磁部件和兩位五通道閥門本體組成。電磁部件由電磁線圈和磁芯等部件組成，閥門本體由閥芯、閥體和彈簧等部件組成。兩位是指閥芯相對于閥體有兩個工作位置。當(dāng)電磁線圈通電或斷電時，電磁力和彈簧力的共同作用將使閥芯從一個工作位置動作至另外一個工作位置，進而改變電磁閥內(nèi)部的通道，達到控制動力氣源按所需通道進出氣動執(zhí)行器的目的。

使用壓力變送器、控制系統(tǒng)、兩位五通道電磁閥、雙作用氣動執(zhí)行器和主閥門共同實現(xiàn)超壓時閥門自動啟閉的主要潛在風(fēng)險在于，如果壓力變送器失效，或者壓力變送器與控制系統(tǒng)之間的信號傳輸失效，或者電磁閥的供電出現(xiàn)問題，就可能出現(xiàn)壓力已經(jīng)超過設(shè)定壓力，氣動執(zhí)行器卻未使主閥門如期動作的情形，給壓力管道、壓力容器以及它們上下游的裝置與設(shè)備帶來威脅。因此，如何提高該自動閥門系統(tǒng)的可靠性，確保超壓時主閥門能夠如期動作一直是業(yè)界努力的方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的自動閥門系統(tǒng)可靠性不高的缺陷，本發(fā)明提供一種可提供雙重保護的雙作用氣動執(zhí)行器驅(qū)動的自動閥門系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種可提供雙重保護的雙作用氣動執(zhí)行器驅(qū)動的自動閥門系統(tǒng)，包括主管道、主閥門、雙作用氣動執(zhí)行器、第一兩位五通閥和第二兩位五通閥，所述的主閥門設(shè)置在所述主管道上，并將所述主管道分隔為上游管道和下游管道，所述的雙作用氣動執(zhí)行器與所述主閥門連接，用于控制所述主閥門的啟閉；

所述第一兩位五通閥包括第一進口、第一出口、第二出口、第一放空口和第二放空口，所述第一進口與動力氣源連接，所述第二兩位五通閥包括第二進口、第三出口、第四出口、第三放空口和第四放空口，所述第二進口與所述第一出口連接，所述第三出口與所述雙作用氣動執(zhí)行器的第一腔體連接，所述第四出口與所述雙作用氣動執(zhí)行器的第二腔體連接，所述第四放空口與第二出口連接；所述第一兩位五通閥和第二兩位五通閥其中一個為兩位五通電磁閥，另一個為兩位五通換向閥；

所述的上游管道上設(shè)置有壓力變送器和控制器，所述壓力變送器用于檢測所述上游管道內(nèi)的壓力，所述控制器根據(jù)所述壓力變送器檢測到的壓力值控制所述兩位五通電磁閥的工作狀態(tài)；所述兩位五通換向閥的壓力腔體通過連通管與所述上游管道連接。

進一步地，所述的第一兩位五通閥為兩位五通電磁閥，所述第二兩位五通閥為兩位五通換向閥。

作為上述技術(shù)方案的一種替換，所述的第一兩位五通閥為兩位五通換向閥，所述第二兩位五通閥為兩位五通電磁閥。兩位五通電磁閥和兩位五通換向閥位置可以互換，達到相同的效。

進一步地，當(dāng)?shù)谝粌晌晃逋ㄩy處于工作位一時，所述第一進口與第一出口連通，所述第二出口與第二放空口連通；當(dāng)?shù)谝粌晌晃逋ㄩy處于工作位二時，所述第一進口與第二出口連通，所述第一出口與第一放空口連通；當(dāng)?shù)诙晌晃逋ㄩy處于工作位一時，所述第二進口與第三出口連通，所述第四出口與第四放空口連通；當(dāng)?shù)诙晌晃逋ㄩy處于工作位二時，所述第二進口與第四出口連通，所述第三出口與第三放空口連通；

作為優(yōu)選，所述的兩位五通換向閥為壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥。

進一步地，所述的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥包括閥芯組件、換向缸、桿籠、氣缸和細長桿，所述閥芯組件內(nèi)設(shè)置在所述換向缸內(nèi)，所述桿籠和氣缸分別設(shè)置在所述換向缸的兩端，所述桿籠和所述換向缸之間設(shè)置有閥蓋，所述閥芯組件一端穿過所述閥蓋并延伸至所述桿籠內(nèi)，所述細長桿支撐設(shè)置在所述桿籠與閥芯組件之間，所述閥芯組件另一端設(shè)置有活塞頭，所述活塞頭位于所述氣缸內(nèi)，所述氣缸的腔體形成所述兩位五通換向閥的壓力腔，所述連通管一端與所述氣缸的腔體連通。當(dāng)壓力變送器、控制器、兩位五通電磁閥失效或信號傳輸失效時，兩位五通電磁閥不會隨上游管道內(nèi)介質(zhì)的壓力變化而改變工作狀態(tài)，兩位五通電磁閥處于工作位一，動力氣源直接導(dǎo)通至兩位五通換向閥，此時兩位五通換向閥作用如下(以第一兩位五通閥為兩位五通電磁閥，第二兩位五通閥為兩位五通換向閥為例)：當(dāng)連通管內(nèi)介質(zhì)的壓力(即上游管道內(nèi)介質(zhì)的壓力)低于整定壓力時，介質(zhì)通過活塞頭和閥芯組件傳遞至細長桿的力小于細長桿的臨界載荷，細長桿穩(wěn)定，細長桿的軸向推力使閥芯組件處于工作位置一，動力氣源動力由第三出口通入雙作用氣動執(zhí)行器的第一腔體，第二腔體依次與第四出口、第四放空口、第二出口、第二放空口連通處于放空狀態(tài)，主閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)連通管內(nèi)介質(zhì)的壓力(即上游管道內(nèi)介質(zhì)的壓力)高于整定壓力時，介質(zhì)通過活塞頭和閥芯組件傳遞至細長桿的力高于細長桿的臨界載荷，細長桿失穩(wěn)并喪失承載能力，閥芯組件在介質(zhì)壓力的推動下運動至工作位置二，動力氣源通道被切換，動力氣源由第一進口、第一出口、第二進口和第四出口，進入雙作用氣動執(zhí)行器的第二腔體，第一腔體內(nèi)的氣體依次經(jīng)過第三出口和第三放空口并放空，雙作用氣動執(zhí)行器動作，雙作用氣動執(zhí)行器動作帶動主閥門開啟，上游管道和下游管道連通。

作為上述技術(shù)方案的另一種替換，所述的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥包括閥芯組件、換向缸、膜片、桿籠和細長桿，所述的換向缸一端設(shè)置有膜腔，另一端設(shè)置所述桿籠，所述膜片設(shè)置在所述膜腔內(nèi)，并將膜腔分隔為相對封閉的兩部分；所述閥芯組件設(shè)置在所述換向缸內(nèi)，其一端抵靠在所述膜片上，另一端延伸至所述桿籠內(nèi)，所述的細長桿支撐設(shè)置在所述閥芯組件和桿籠之間，所述膜腔遠離所述閥芯組件的部分形成所述兩位五通換向閥的壓力腔，所述的連通管一端與所述膜腔遠離所述閥芯組件的部分連通。其作用原理與上述方案類似，區(qū)別在于，上游管道內(nèi)介質(zhì)的壓力通過膜片和閥芯組件傳遞至細長桿，閥芯組件工作原理與上述技術(shù)方案相同。

有益效果：本申請中主管道上并聯(lián)設(shè)置兩位五通電磁閥系統(tǒng)和兩位五通換向閥來獨立觸發(fā)自動閥門系統(tǒng)動作，即使兩位五通電磁閥系統(tǒng)中的兩位五通電磁閥、壓力變送器、控制系統(tǒng)或其之間信息傳遞失效，兩位五通換向閥也會觸發(fā)自動閥門系統(tǒng)動作，作為整個壓力系統(tǒng)提供的第二重保護，使得自動閥門系統(tǒng)更加可靠。

附圖說明

圖1為兩位五通電磁閥處于工作位一、兩位五通換向閥位于工作位一時，自動閥門系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一兩位五通閥為兩位五通電磁閥，第二兩位五通閥為兩位五通換向閥；

圖2為兩位五通電磁閥處于工作位二、兩位五通換向閥位于工作位一時，自動閥門系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一兩位五通閥為兩位五通電磁閥，第二兩位五通閥為兩位五通換向閥；

圖3為兩位五通電磁閥處于工作位一、兩位五通換向閥位于工作位二時，自動閥門系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一兩位五通閥為兩位五通電磁閥，第二兩位五通閥為兩位五通換向閥；

圖4為實施例1中兩位五通換向閥處于工作位置一時結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實施例1中兩位五通換向閥處于工作位置二時結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為實施例2中兩位五通換向閥處于工作位置一時結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實施例2中兩位五通換向閥處于工作位置二時結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為兩位五通電磁閥處于工作位一、兩位五通換向閥位于工作位一時，自動閥門系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一兩位五通閥為兩位五通換向閥，第二兩位五通閥為兩位五通電磁閥；

圖9為兩位五通電磁閥處于工作位二、兩位五通換向閥位于工作位一時，自動閥門系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一兩位五通閥為兩位五通換向閥，第二兩位五通閥為兩位五通電磁閥；

圖10為兩位五通電磁閥處于工作位一、兩位五通換向閥位于工作位二時，自動閥門系統(tǒng)處于開啟狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖，其中第一兩位五通閥為兩位五通換向閥，第二兩位五通閥為兩位五通電磁閥。

圖中1.上游管路，2.下游管路，3.雙作用氣動執(zhí)行器，31.第一腔體，32.第二腔體，4.主閥門，5.兩位五通電磁閥，51.電磁閥進口，52.第一電磁閥出口，53.第二電磁閥出口，54.第一電磁閥放空口，55.第二電磁閥放空口，6.兩位五通換向閥，601.換向閥進口，602.第一換向閥出口，603.第二換向閥出口，604.第一換向閥放空口，605.第二換向閥放空口，61.換向缸，62.閥芯組件，63.細長桿，64.桿籠，65.膜腔，66.膜片，67.氣缸，68.活塞頭，69.閥蓋，7.連通管，8.動力氣源，9.壓力變送器，91.控制器。

具體實施方式

實施例1

如圖1～3所示，一種可提供雙重保護的雙作用氣動執(zhí)行器驅(qū)動的自動閥門系統(tǒng)，包括主管道、主閥門4、雙作用氣動執(zhí)行器3、第一兩位五通閥和第二兩位五通閥，所述的主閥門4設(shè)置在所述主管道上，并將所述主管道分隔為上游管道1和下游管道2，所述的雙作用氣動執(zhí)行器3與所述主閥門4連接，用于控制所述主閥門4的啟閉；

所述第一兩位五通閥包括第一進口、第一出口、第二出口、第一放空口和第二放空口，所述第一進口與動力氣源8連接，所述第二兩位五通閥包括第二進口、第三出口、第四出口、第三放空口和第四放空口，所述第二進口與所述第一出口連接，所述第三出口與所述雙作用氣動執(zhí)行器3的第一腔體31連接，所述第四出口與所述雙作用氣動執(zhí)行器3的第二腔體32連接，所述第四放空口與第二出口連接；

當(dāng)?shù)谝粌晌晃逋ㄩy處于工作位一時，所述第一進口與第一出口連通，所述第二出口與第二放空口連通；當(dāng)?shù)谝粌晌晃逋ㄩy處于工作位二時，所述第一進口與第二出口連通，所述第一出口與第一放空口連通；當(dāng)?shù)诙晌晃逋ㄩy處于工作位一時，所述第二進口與第三出口連通，所述第四出口與第四放空口連通；當(dāng)?shù)诙晌晃逋ㄩy處于工作位二時，所述第二進口與第四出口連通，所述第三出口與第三放空口連通；本實施例中第一兩位五通閥為兩位五通電磁閥5，第二兩位五通閥為兩位五通換向閥6(以進口與動力氣源8直接連接的兩位五通閥為第一兩位五通閥，其中第一進口即為電磁閥進口51、第一出口為第一電磁閥出口52、第二出口為第二電磁閥出口53、第一放空口為第一電磁閥放空口54、第二放空口為第二電磁閥放空口55；第二進口為換向閥進口601、第三出口為第一換向閥出口602、第四出口為第二換向閥出口603、第三放空口為第一換向閥放空口604、第四放空口為第二換向閥放空口605)；

所述的上游管道1上設(shè)置有壓力變送器9和控制器91，所述壓力變送器9用于檢測所述上游管道1內(nèi)的壓力，所述控制器91根據(jù)所述壓力變送器9檢測到的壓力值控制所述兩位五通電磁閥5的工作狀態(tài)；所述兩位五通換向閥6的壓力腔體通過連通管7與所述上游管道1連接。

所述的兩位五通換向閥6為壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥。具體地，如圖4和5所示，所述的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥包括閥芯組件62、換向缸61、桿籠64、氣缸67和細長桿63，所述閥芯組件62內(nèi)設(shè)置在所述換向缸61內(nèi)，所述桿籠64和氣缸67分別設(shè)置在所述換向缸61的兩端，所述桿籠64和所述換向缸61之間設(shè)置有閥蓋69，所述閥芯組件62一端穿過所述閥蓋69并延伸至所述桿籠64內(nèi)，所述細長桿63支撐設(shè)置在所述桿籠64與閥芯組件62之間，所述閥芯組件62另一端設(shè)置有活塞頭68，所述活塞頭68位于所述氣缸67內(nèi)，所述氣缸67的腔體形成所述兩位五通換向閥6的壓力腔，所述連通管7一端與所述氣缸67的腔體連通。

工作原理：壓力變送器9檢測到上游管道1內(nèi)壓力，并將信號傳送至控制器91，當(dāng)檢測到的壓力小于預(yù)定值時，控制器91不改變兩位五通電磁閥5的工作狀態(tài)，主閥門4保持關(guān)閉狀態(tài)，如圖1所示；當(dāng)檢測到的壓力超過預(yù)定值時，控制器91發(fā)出指令改變兩位五通電磁閥5的供電狀態(tài)，進而使其閥芯從工作位一變換至工作位二，兩位五通換向閥6保持工作位一，如圖2所示，動力氣源8經(jīng)過第一兩位五通閥的第一進口、第二出口、第四放空口和第四出口進入雙作用氣動執(zhí)行器3的第二腔體32中，第一腔室31內(nèi)的氣體依次經(jīng)過第三出口、第二進口、第一出口和第一放空口并放空，雙作用氣動執(zhí)行器3帶動主閥門4動作，進而打開主閥門4。

當(dāng)壓力變送器9、控制器91、兩位五通電磁閥5失效或信號傳輸失效時，兩位五通電磁閥5不會隨上游管路1內(nèi)介質(zhì)的壓力變化而改變工作狀態(tài)，兩位五通電磁閥5處于工作位一，動力氣源8經(jīng)過第一進口和第一出口直接導(dǎo)通至第二兩位五通閥，此時兩位五通換向閥6作用如下：當(dāng)連通管7內(nèi)介質(zhì)的壓力(即上游管路1內(nèi)介質(zhì)的壓力)低于整定壓力時，介質(zhì)通過活塞頭68和閥芯組件62傳遞至細長桿63的力小于細長桿63的臨界載荷，細長桿63穩(wěn)定，細長桿63的軸向推力使閥芯組件62處于工作位置一，如圖4所示，動力氣源動力8由第三出口通入雙作用氣動執(zhí)行器3的第一腔體31，第二腔體32依次與第四出口、第四放空口、第二出口、第二放空口連通處于放空狀態(tài)，主閥門4處于關(guān)閉狀態(tài)，如圖1所示；當(dāng)連通管7內(nèi)介質(zhì)的壓力(即上游管路1內(nèi)介質(zhì)的壓力)高于整定壓力時，介質(zhì)通過活塞頭68和閥芯組件62傳遞至細長桿63的力高于細長桿63的臨界載荷，細長桿63失穩(wěn)并喪失承載能力，閥芯組件62在介質(zhì)壓力的推動下運動至工作位置二，如圖5所示，動力氣源8通道被切換，動力氣源8由第一進口、第一出口、第二進口和第四出口，進入雙作用氣動執(zhí)行器3的第二腔體32，第一腔體31內(nèi)的氣體依次經(jīng)過第三出口和第三放空口并放空，雙作用氣動執(zhí)行器3動作，雙作用氣動執(zhí)行器3動作帶動主閥門4開啟，上游管路1和下游管路1連通，如圖3所示。其中兩位五通換向閥6為純機械機構(gòu)，實現(xiàn)了壓力變送器9、兩位五通電磁閥5和控制器91三者的功能，能夠獨立觸發(fā)自動閥門系統(tǒng)動作，作為二重保護。

實施例2

如圖6和7所示，將實施例1中的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥替換為如下結(jié)構(gòu)，包括閥芯組件62、換向缸61、膜片66、桿籠64和細長桿63，所述的換向缸61一端設(shè)置有膜腔65，另一端設(shè)置所述桿籠64，所述膜片66設(shè)置在所述膜腔65內(nèi)，并將膜腔65分隔為相對封閉的兩部分；所述閥芯組件62設(shè)置在所述換向缸61內(nèi)，其一端抵靠在所述膜片66上，另一端延伸至所述桿籠64內(nèi)，所述的細長桿63支撐設(shè)置在所述閥芯組件62和桿籠64之間，所述膜腔65遠離所述閥芯組件62的部分形成所述兩位五通換向閥6的壓力腔，所述的連通管7一端與所述膜腔65遠離所述閥芯組件62的部分連通。其他結(jié)構(gòu)同實施例1。其作用原理與上述方案類似，區(qū)別在于，上游管道1內(nèi)介質(zhì)的壓力通過膜片66和閥芯組件62傳遞至細長桿63，閥芯組件62工作原理與上述技術(shù)方案相同。

實施例3

如圖8-10所示，與實施例1區(qū)別在于所述第一兩位五通閥為兩位五通換向閥6，所述第二兩位五通閥為兩位五通電磁閥5(其中第一進口即為換向閥進口601、第一出口為第一換向閥出口602、第二出口為第二換向閥出口603、第一放空口為第一換向閥放空口604、第二放空口為第二換向閥放空口605；第二進口為電磁閥進口51、第三出口為第一電磁閥出口52、第四出口為第二電磁閥出口53、第三放空口為第一電磁閥放空口54、第四放空口為第二電磁閥放空口55)，其他結(jié)構(gòu)同實施例1，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)實施例1的功能。

實施例4

與實施例3區(qū)別在于，將實施例3中的壓桿失穩(wěn)觸發(fā)型換向閥替換為如下結(jié)構(gòu)，包括閥芯組件62、換向缸61、膜片66、桿籠64和細長桿63，所述的換向缸61一端設(shè)置有膜腔65，另一端設(shè)置所述桿籠64，所述膜片66設(shè)置在所述膜腔65內(nèi)，并將膜腔65分隔為相對封閉的兩部分；所述閥芯組件62設(shè)置在所述換向缸61內(nèi)，其一端抵靠在所述膜片66上，另一端延伸至所述桿籠64內(nèi)，所述的細長桿63支撐設(shè)置在所述閥芯組件62和桿籠64之間，所述膜腔65遠離所述閥芯組件62的部分形成所述兩位五通換向閥6的壓力腔，所述的連通管7一端與所述膜腔65遠離所述閥芯組件62的部分連通(與實施例2中兩位五通換向閥結(jié)構(gòu)相同)。其他結(jié)構(gòu)同實施例3。其作用原理與實施例3方案類似，區(qū)別在于，上游管道1內(nèi)介質(zhì)的壓力通過膜片66和閥芯組件62傳遞至細長桿63，閥芯組件62工作原理與實施例3技術(shù)方案相同。