一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀论文和设计-刘华洁

全文摘要

涉及到旋塞阀的一种高压高频次开关锥形可调密封结构的旋塞阀，它是将阀体内的阀腔设计成锥形，旋塞和密封弧片在阀腔内且密封弧片为与阀腔相配合的外锥形，阀腔与旋塞之间依次有旋塞上密封圈、密封弧片、密封弧片定位销、弧片密封圈，密封弧片能沿着阀腔上下移动，阀腔轴线两侧各有一个第一通道和第二通道，并与阀腔相互连接，阀盖在阀腔底部并与旋塞底部连接。本实用新型适用于油气田带压作业，其密封弧片和一体式旋塞耐磨损且密封可靠，能实现高压下、高频单次开关要求，并使关键部件国产化，支撑了油田高效率、低成本开发。

主设计要求

1.一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，包括：阀体、阀盖、旋塞、旋塞帽、密封弧片、旋塞上密封圈、弧片密封圈、阀盖密封圈、旋塞下密封圈，其特征在于：阀体内的阀腔呈锥形，锥形的大端在阀腔的底部内，小端在阀腔内的上部，旋塞和密封弧片在阀腔内，阀体的内腔的阀腔轴线的两侧各有两个相对称的密封弧片，两个密封弧片的外部为与阀体内的阀腔相匹配的锥形，内部为圆柱形，旋塞的中部在两个密封弧片内，阀盖伸入阀体内的阀腔的底部的内并与旋塞的底部连接，旋塞帽与伸出阀腔外的旋塞连接，旋塞帽有两个互为90°的旋塞阀开关状态指示销，密封弧片定位销分别在阀腔和密封弧片上，密封弧片定位销分别安装在阀腔和密封弧片中，密封弧片沿阀腔移动时可限制密封弧片绕阀腔轴线转动，阀体的阀腔的阀腔轴线的两侧各有一个第一通道孔、第二通道孔，两个密封弧片和旋塞有与第一通道孔与第二通道孔同轴的联通的通孔，阀体与旋塞之间有旋塞上密封圈，阀体与密封弧片之间有弧片密封圈，阀体与阀盖之间有阀盖密封圈，阀盖与旋塞之间有旋塞下密封圈。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：阀体的阀腔的内锥面与阀腔轴线之间及密封弧片与阀腔内锥面之间的夹角各为各为锐角a，所述a值为5°-7°，两个密封弧片之间的间隙为h，h值为2-4mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：阀体的阀腔于流体通道轴线上方设置有两个沿阀腔轴线对称的阀体注脂孔，流体通道轴线下方设置两个沿阀腔轴线对称的密封弧片定位销安装孔，密封弧片定位销安装孔开口朝下，密封弧片定位销安装孔轴线与流体通道轴线成50°。

4.根据权利要求3所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：阀体的阀腔的上部和下部分别有两个台阶孔，阀腔轴线的两侧各有一个相对称的、大小相同的第一通道孔、第二通道孔。

5.根据权利要求1或2所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：两个密封弧片内部成圆柱形，截面为L形，圆柱形内表面底部形成台肩，密封弧片外表面设置一平行于外锥面的小凸台面，小凸台面距离外锥面高度为P，P为0.41~0.45mm；小凸台面上设置了垂直凸台面的弧片密封圈安装槽。

6.根据权利要求5所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：两个密封弧片沿流体通道轴线分别设置一通孔，通孔与阀体轴线两侧的第一通道孔径、第二通道孔径大小相同。

7.根据权利要求6所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：每一个密封弧片沿自身外锥面设有密封弧片定位销滑动槽，该密封弧片定位销滑动槽贯穿密封弧片外锥面，槽底面与密封弧片内圆柱面同轴。

8.根据权利要求1或2所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：旋塞沿流体通道轴线分别设置一通孔，与阀体轴线两侧的第一通道孔径、第二通道孔径大小相同。

9.根据权利要求1或2所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：所述旋塞阀上密封圈和旋塞阀下密封圈均为唇形，带有抗磨金属支撑环，安装时唇形开口朝向流体通道轴线。

10.根据权利要求6所述的一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀，其特征在于：密封弧片材质为球墨铸铁，旋塞外表面有镍磷合金镀层。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及油气田用带压作业阀门，尤其涉及一种满足高压下高频次开关的锥形可调密封结构旋塞阀。

背景技术

带压油气田作业过程中，通过闸板防喷器和平衡放喷管汇的配合，实现管柱接箍带压通过防喷器闸板，以2800米井下管柱作业为例，全过程单个旋塞阀需开关超过280次，必须保证旋塞阀高压、高频次开关的稳定性。

市面上通用的旋塞阀在高压下频繁开关磨损严重，极易失效且维修保养时拆装困难。

发明内容

本实用新型提出了一种锥形可调密封结构的旋塞阀，该旋塞阀可以通过调整自身的锥形结构保证密封间隙，确保阀门在高压环境中高频次开关后始终保持有效密封，且在维修时实现快速拆装。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

本实用新型包括：阀体、阀盖、旋塞、旋塞帽、密封弧片、旋塞上密封圈、弧片密封圈、阀盖密封圈、旋塞下密封圈，阀体内的阀腔呈锥形，锥形的大端在阀腔的底部内，小端在阀腔内的上部，旋塞和密封弧片在阀腔内，阀体的内腔的阀腔轴线的两侧各有两个相对称的密封弧片，两个密封弧片的外部为与阀体内的阀腔相匹配的锥形，内部为圆柱形，旋塞的中部在两个密封弧片内，阀盖伸入阀体内的阀腔的底部的内并与旋塞的底部连接，旋塞帽与伸出阀腔外的旋塞连接，旋塞帽有两个互为90°的旋塞阀开关状态指示销，密封弧片定位销分别安装在阀腔和密封弧片中，密封弧片沿阀腔移动时可限制密封弧片绕阀腔轴线转动，阀体的阀腔的阀腔轴线的两侧各有一个第一通道孔、第二通道孔，两个密封弧片和旋塞有与第一通道孔与第二通道孔同轴的联通的通孔，阀体与旋塞之间有旋塞上密封圈，阀体与密封弧片之间有弧片密封圈，阀体与阀盖之间有阀盖密封圈，阀盖与旋塞之间有旋塞下密封圈。

阀体的阀腔的内锥面与阀腔轴线之间及密封弧片与阀腔内锥面之间的夹角各为锐角a，所述a值为5°-7°，两个密封弧片5之间的间隙为h, h值为2-4mm。

阀体的阀腔于流体通道轴线上方设置有两个沿阀腔轴线对称的阀体注脂孔，流体通道轴线下方设置两个沿阀腔轴线对称的密封弧片定位销安装孔，密封弧片定位销安装孔开口朝下，密封弧片定位销安装孔轴线与流体通道轴线成50°。

阀体的阀腔的上部和下部分别有两个台阶孔，其中上部的第一台肩用来安装旋塞上密封圈，阀腔轴线的两侧各有一个相对称的、大小相同的第一通道孔、第二通道孔。

阀体的上表面垂直阀体安装1个旋塞帽挡销。用来限制旋塞帽在90º范围内转动。

两个密封弧片内部为圆柱形，截面为L形，圆柱形内表面底部形成台肩，密封弧片外表面设置一平行于外锥面的小凸台面，小凸台面距离外锥面高度为P，P为0.41~0.45mm；小凸台面上设置了垂直凸台面的弧片密封圈安装槽。

两个密封弧片沿流体通道轴线分别设置一中心孔，中心孔与阀体轴线两侧的第一通道孔径、第二通道孔径大小相同。

每一个密封弧片设置1个贯穿密封弧片外锥面和圆柱形内表面的密封弧片注脂孔。

每一个密封弧片沿自身外锥面设有密封弧片定位销滑动槽。密封弧片定位销滑动槽贯穿密封弧片外锥面，槽底面与密封弧片内圆柱面同轴。

所述旋塞阀上密封圈为唇形，安装在阀体上部的第一台肩孔中，带有抗磨金属支撑环，抗磨金属支撑环与旋塞接触。安装时唇形开口朝向流体通道轴线。

所述旋塞阀下密封圈为唇形，带有抗磨金属支撑环，抗磨金属支撑环与旋塞接触。安装时唇形开口朝向流体通道轴线。

旋塞沿流体通道轴线分别设置一中心孔，与阀体轴线两侧的第一通道孔径、第二通道孔径大小相同。

密封弧片材质为球墨铸铁，旋塞外表面有镍磷合金镀层。

本实用新型的积极效果为：

1、该旋塞阀适应油气田带压作业领域，通过配套带压作业平衡放喷管汇系统，实现带压作业过程中管柱环空压力的有效密封及环空介质的平衡放喷实施；

2、该旋塞阀设计的锥面耐磨密封弧片，能够实现耐久可靠密封，提高旋塞阀使用寿命；

3、该旋塞阀设计的一体式旋塞，有效避免作业过程中高压高频次开关过程中旋塞快速磨损现象；

4、该旋塞阀结构新颖、安全可靠，能够适应高压下高频次开关的要求，实现了带压作业环空井压控制关键部件国产化，抑制了进口技术及价格垄断，支撑了油气田高效率、低成本开发，填补了国内空白。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图;

图2为本实用新型旋塞阀的俯视图;

图3为本实用新型旋塞阀的图2的C-C旋转剖视图;

图4为本实用新型旋塞阀的密封弧片与旋塞配合图;

图5为本实用新型阀芯组装件结构图;

图6为本实用新型阀体左剖视图;

图7为本实用新型阀体主剖视图;

图8为本实用新型密封弧片主视图;

图9为本实用新型密封弧片俯视图;

图10为本实用新型图8中A-A剖面图;

图11为本实用新型图10中I局部放大图;

图12为本实用新型图8中B-B剖面图;

图13为本实用新型图密封弧片三维图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

参见图1-13，阀体1内的阀腔20呈锥形，锥形的大端在阀腔20的底部内，小端在阀腔20的上部，阀腔20内锥面与阀腔轴线16之间的夹角为6°，旋塞3和密封弧片5在阀腔20中，密封弧片5的外部为与阀腔20相匹配的锥形，内部为圆柱形，截面为L形，阀体1的阀腔的阀腔轴线17的两侧各有一个相对称的第一通道孔18、第二通道孔19，第一通道18与第二通道19与阀腔20相互连接，阀盖2伸入阀体1内的阀腔20的底部的两个台阶内并与旋塞3的底部连接，阀体1、密封弧片5的通孔轴线和流体通道17轴线重合，旋塞3可绕阀腔轴线16旋转，转到全开位置时，旋塞3通孔轴线和流体通道17轴线重合，第一通道孔18和第二通道孔19完全联通，流体可在第一通道孔18和第二通道孔19中自由流动，当旋塞3旋转到通孔轴线和流体通道17轴线垂直时，第一通道孔18和第二通道孔19完全隔断，流体通道被切断。阀体1和旋塞3之间安装旋塞上密封圈9、阀体1和密封弧片5之间安装弧片密封圈10、阀体1和阀盖2之间安装阀盖密封圈11、阀盖2和旋塞3之间安装旋塞下密封圈12，流体始终在阀腔20、第一通道18和第二通道19中，而不从阀体1、阀盖2、旋塞3和密封弧片5等接触连接的地方泄露。

旋塞帽4安装在旋塞3上端，采用大垫片6、旋塞紧固垫片7和旋塞紧固螺钉8将旋塞帽4压紧保证旋塞帽4与旋塞3上部连接。密封弧片5、旋塞3的中心的通孔与第一通道孔18、第二通道孔19的孔径大小相同；

转动旋塞帽4可带动旋塞3一同转动,与安装在阀体上部第一台肩21内的旋塞上密封圈12发生相互转动，此时旋塞上密封圈12上的抗磨金属支撑环能够有效的延长旋塞上密封圈12的寿命。当旋塞3转动到使第一通道孔18、第二通道孔19、旋塞3通孔和密封弧片5的通孔全部对齐并与流体通道轴线17重合时，此时旋塞帽4上的其中一个旋塞阀开关状态指示销13与旋塞帽挡销14接触时表明旋塞阀已经处于开启状态。当旋塞3转动到使第一通道孔18、第二通道孔19、密封弧片5的中心孔三者轴线和旋塞3中心孔轴线垂直时，此时旋塞帽4上的另外一个旋塞阀开关状态指示销13与旋塞帽挡销14接触时，表明旋塞阀已经处于关闭状态。以此达到提示现场工作人员的目的。

阀体1设置有2个开口背离流体通道17轴线的密封弧片定位销安装孔23，孔中安装有开口型密封弧片定位销15，图9中密封弧片5设置有密封弧片定位销滑动槽25，密封弧片5可以沿着阀体1的阀腔上下移动。

在组装旋塞阀时，先将旋塞3装入密封弧片5中，使两者台肩相接触，并将2者的中心孔轴线重合，在旋塞3上安装好旋塞下密封圈12后，同时用大垫片6、旋塞紧固垫片7和旋塞紧固螺钉8将阀盖2紧固在旋塞3上，紧固时，阀盖2上表面压紧密封弧片5下表面，在密封弧片5上安装好弧片密封圈10，在阀盖2上安装好阀盖密封圈11后成为一个阀芯组装件27。微微转动阀盖2，阀盖2推动密封弧片5和旋塞3沿着阀腔20内锥面滑动，滑动过程中直至阀芯组装件27的中心孔轴线与流体通道17轴线重合。需要维修时，将阀盖2旋出，阀盖2带动阀芯组装件27脱离阀体，实现旋塞阀的快速安装和拆卸。

将阀芯组装件27组装完后安装阀体1中，直至阀芯组装件27的中心孔轴线与流体通道17轴线重合时，两个密封弧片5之间的间距为3㎜。在此间距下，两个密封弧片5内圆柱面和旋塞3的外圆柱面保持恰当间隙，从黄油嘴26中注入润滑密封脂，润滑密封脂通过阀体1上的阀体注脂孔22再通过密封弧片5上的密封弧片注脂孔24，填满密封弧片5和旋塞3之间的间隙实现阀门的辅助密封，多余的润滑密封脂可以储存在阀盖2中的储脂槽28中。

阀芯组装件的中心孔轴线与流体通道17轴线重合时，两个密封弧片5之间的间距为3㎜，旋塞阀高频次开关后造成旋塞3磨损后，微微旋转阀盖2，阀盖2带动阀芯组装件27沿着阀体1的锥形阀腔上移，收紧密封弧片间距，使密封弧片5内圆柱面和旋塞3的外圆柱面始终保持恰当密封间隙，阀芯组装件27贴着阀腔20移动的过程中，密封弧片定位销15始终卡在密封弧片定位销滑动槽25中，密封弧片5在阀腔内上下移动而不发生转动。

密封弧片本体材料为球墨铸铁，具有润滑性，可减少旋塞阀维修润滑的次数，旋塞外表面有镍磷合金镀层以提高旋塞表面耐磨性。

设计图

一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀论文和设计

一种高压高频次开关锥形可调密封结构旋塞阀论文和设计-刘华洁

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢