用于压力钢管保护阀上的机械式过速保护装置

技术领域

本发明属于与阀门领域，尤其涉及一种用于压力钢管保护阀上的机械式过速保护装置。

背景技术

水电站的引水压力钢管上通常需要设置压力钢管保护阀，其主要作用是在引水压力钢管出现破裂或爆管时，压力钢管保护阀动水关闭切断水流，防止事故进一步扩散。若压力钢管保护阀未能及时关闭，可能引发引水隧道塌方，发电机组和厂房淹没的重大事故。引水压力钢管出现破裂或爆管时，管道内的介质流速会突然升高，之前通常采用超声波流量计作为管道流速的检查设备，但是超声波流量计无法有效的规避管道内流速波动和流速分布不均的问题，易出现误动作的现象。同时超声波流量计只能给出一个电信号，需要电气控制系统的参与。在电气控制系统没电的情况下，超声波流量计将无法使压力钢管保护阀动水关闭，不能防止事故进一步扩散。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种用于压力钢管保护阀上的机械式过速保护装置，由机械式过速保护装置直接操作控制压力钢管保护阀动水关闭，触发控制精准，响应迅速，安全可靠，维护简单。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于压力钢管保护阀上的机械式过速保护装置，包括装置本体、换向阀、凸轮、翻转板、曲柄、连杆、手柄轴、触发驱动装置，所述装置本体上穿设有旋转轴，曲柄与旋转轴连接，并且曲柄的一端与连杆铰接，该连杆的另一端设有腰圆孔，前述装置本体上设有手柄轴，并且手柄轴上通过轴杆与连杆的腰圆孔连接，手柄轴上设有触发驱动装置和凸轮，凸轮的上方设有换向阀，所述翻转板一端设置在管道内，另一端与旋转轴连接。

在上述技术方案中，所述装置本体上设有箱体，所述触发驱动装置、凸轮、手柄轴均设置在箱体内。

在上述技术方案中，所述触发驱动装置包括连动套、弹簧座轴、压缩弹簧、弹簧杆、弹簧座和副轴，所述连动套穿设在手柄轴上，弹簧座轴与连动套的端部铰接，压缩弹簧穿设在弹簧杆上，弹簧杆一端穿过弹簧座轴，另一端与弹簧座连接，弹簧座可转动的连接在箱体上。

在上述技术方案中，所述弹簧杆和弹簧座之间设有调整座。

在上述技术方案中，所述手柄轴和副轴通过滚动轴承安装在箱体上。

在上述技术方案中，所述箱体内设有限位螺栓。

在上述技术方案中，所述换向阀接入液压控制系统，控制压力钢管保护阀动水关闭。

在上述技术方案中，所述曲柄上设有配重块，配重块通过螺母固定，配重块位置可调整。

在上述技术方案中，所述手柄轴上设有复位手柄。

在上述技术方案中，所述箱体上设有位置检测开关，并接入电气控制系统，输出事故报警信号。

本发明的有益效果是：该装置在管道介质流速超过设定值时，能及时可靠控制压力钢管保护阀的动水关闭，切断水流，防止事故进一步扩散，且以上操作无需电气控制系统参与；可以精确设定介质响应流速，装置触发后具有自保持功能，安全可靠，维护简单。

附图说明

图1为本发明用于压力钢管保护阀的使用示意图。

图2为本发明的介质流速检测示意图。

图3为本发明触发后的示意图。

图4为图2中A-A的剖视图。

图5为图4中B-B的示意图。

图6、7、8为本发明的三个状态示意图。

其中：1.本装置，2.重锤，3.接力器，4.压力钢管保护阀，5.换向阀，6.凸轮，7.装置本体，8.翻转板，9.曲柄，10.配重块，11.箱体，12.复位手柄，13.位置检测开关，14.连杆，15.手柄轴，16.连动套，17.弹簧座轴，18.压缩弹簧，19.弹簧杆，20.调整座，21.弹簧座，22.副轴，23.限位螺栓。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示的一种用于压力钢管保护阀上的机械式过速保护装置，包括装置本体7、换向阀5、凸轮6、翻转板8、曲柄9、连杆14、手柄轴15、触发驱动装置，所述装置本体7上穿设有旋转轴，曲柄9与旋转轴连接，并且曲柄9的一端与连杆14铰接，该连杆14的另一端设有腰圆孔，前述装置本体7上设有手柄轴15，并且手柄轴15上通过轴杆与连杆14的腰圆孔连接，手柄轴15上设有触发驱动装置和凸轮6，凸轮6的上方设有换向阀5，所述翻转板8一端设置在管道内，另一端与旋转轴连接。曲柄9和连杆14组成曲柄连杆机构，水流带动翻转板8运动，使曲柄旋转，从而带动连杆14运动，连杆14运动后将触发驱动装置启动，触发驱动装置驱动手柄轴15继续快速旋转，从而通过带动凸轮5旋转，使换向阀5工作。

使用时，该装置配合重锤2、接力器3和压力钢管保护阀4一起作用。

在上述技术方案中，所述装置本体7上设有箱体11，所述触发驱动装置、凸轮6、手柄轴15均设置在箱体11内。

如图4所示，所述触发驱动装置包括连动套16、弹簧座轴17、压缩弹簧18、弹簧杆19、弹簧座21和副轴22，所述连动套16穿设在手柄轴15上，弹簧座轴17与连动套16的端部铰接，压缩弹簧18穿设在弹簧杆19上，弹簧杆19一端穿过弹簧座轴17，另一端与弹簧座21连接，弹簧座21可转动的连接在箱体11上。连动套16、弹簧座轴17、弹簧杆19之间也是一套连杆机构，一般状态时，连动套16、弹簧座轴17、弹簧杆19处于一条直线，即为该连杆机构的运动死点处，当手柄轴15转动后，触发该连杆机构，压缩弹簧18的弹力驱动连动套16快速旋转，使凸轮6旋转，使换向阀5得到换向信号。

手柄轴16在快速旋转过程中，由于连杆14的端部设有腰圆孔，因此，与连杆14的腰圆孔连接的轴杆随着手柄轴15快速运动过程中，不会收到连杆14的阻碍，防止连杆14和其它机构对手柄轴15的运动产生影响，从而降低该装置的灵敏性。

在上述技术方案中，所述弹簧杆19和弹簧座21之间设有调整座20。调整座20通过螺纹与弹簧杆19连接，通过调节调整座21的位置，改变压缩弹簧18的弹力，适应不同的弹簧力大小要求。

在上述技术方案中，所述手柄轴15和副轴22通过滚动轴承安装在箱体11上。

如图5所示，所述箱体11内设有限位螺栓23。限位螺栓23用于限制连动套16的运动，连动套16受到压缩弹簧18的弹力时只能向上运动，并且在复位手柄12进行复位操作时，简单方便，不用反复寻找触发驱动机构的运动死点。

在上述技术方案中，所述换向阀5接入液压控制系统，控制压力钢管保护阀4动水关闭。

在上述技术方案中，所述曲柄9上设有配重块10，配重块10通过螺母固定，配重块10位置可调整。

在上述技术方案中，所述手柄轴15上设有复位手柄12。

在上述技术方案中，所述箱体11上设有位置检测开关13，并接入电气控制系统，输出事故报警信号。位置检测开关13用于检测轴杆的位置，当该装置被触发后，手柄轴15带动轴杆大幅度运动，位置检测开关13测得该动作后将信号发送给电气控制系统。

如图6、图7和图8所示，本装置使用时分为3个状态：正常状态、触发状态、复位前状态。

正常状态：当介质流速小于设定值时，介质冲击翻转板8的作用力小，不能克服配重块10产生的力矩，翻转板8、曲柄9、配重块10等不动作。

采用CFD数值模拟技术和流体实验对配重块的平衡力矩进行精准校核，同时可以根据现场介质流态情况进行微调。使得装置的介质流速响应设定值准确，确保压力钢管保护阀能够及时有效响应。

触发状态：当介质流速等于或大于设定值时，介质冲击翻转板8的作用力将克服配重块10产生的力矩，翻转板8、曲柄9、配重块10等动作，带动连杆14动作使手柄轴15旋转，将弹簧杆19带离死点平衡位置，在压缩弹簧18的驱动下连动套16运动至弹簧杆19与弹簧座轴17形成的极限位置，手柄轴15的旋转将使换向阀5完成换向动作，控制压力钢管保护阀4进行关闭动作，在重锤2重力势能的作用下完成关阀动作。无需电气控制系统参与，能够有效可靠的切断水流，保护引水压力钢管、水电站机组和厂房的安全。同时使位置检测开关13接通，报警信号给出，上传至控制系统。

触发驱动装置利用运动机构死点位置，采用压缩弹簧储能方式，机构触发后释放弹簧弹力势能，驱动运动机构动作。触发机构和驱动机构分离，同时可根据管道直径调整翻转板的长度，使其处于管道介质流动稳定的区域。介质冲击翻转板的作用力稳定，使得装置具有很好的抗干扰能力，压力钢管保护阀4不会有误动作的情况发生。

复位前状态：装置触发后，介质流速小于设定值时，在配重块10的作用下，配重块10和翻转板8将回到初始位置，但在压缩弹簧18的作用下手柄轴15、连动套16、弹簧座轴序号17、弹簧杆19等不动作，换向阀5处于换向状态，位置检测开关13处于接通状态。压力钢管保护阀4持续处于关阀状态，只有在故障排除后，操作复位手柄序号12将手柄轴15、连动套16、弹簧座轴序号17、弹簧杆19等复位至初始状态，此时本装置1将回到正常状态。在此之后压力钢管保护阀4才能进行开阀动作。

本装置1触发后自保持，直到故障排除后手工复位装置。这样压力钢管保护阀4可以更好的保护引水压力钢管、水电站机组和厂房的安全。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。