CN102797433B - 一种差动式深水防喷器控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种差动式深水防喷器控制阀，属于深水石油钻采设备领域。该差动式深水防喷器控制阀包括电磁控制阀和导向阀两部分，电磁控制阀安装在导向阀内部。在电磁控制阀内部固定有电磁控制模块，电磁控制阀阀体上有三条油路，它们的通断由安装在三条油路交汇处的阀芯的位置来控制。本发明的优点是电磁控制阀阀芯下端和铁芯上端同时受到高压工作液的作用形成差动式结构，差动式结构可避免使用高压工作液时弹簧的刚度要求过高和工作液压力波动对电磁控制阀静态性能影响的问题。电磁控制阀的铁芯和阀芯两端都有工作压力，可提高整个液压控制系统的响应速度，且便于模块化安装，阀体的大部分材料由不锈钢制成，耐腐蚀性好，工作可靠，寿命长。

Description

一种差动式深水防喷器控制阀

技术领域

本发明属于深水石油钻采设备领域，涉及一种差动式深水防喷器控制阀。 

背景技术

由于世界石油资源紧缺，特别是陆上石油资源越来越少，各国将眼光纷纷投向海洋。但是由于国内海洋石油钻采装备制造业发展非常缓慢，随着工作水深的日益增加，国内各企业现有的设备越来越满足不了海上开发的需要了。而且海洋钻采的各种设备大都依赖井口，成本高，同时受到技术上的很多限制。 

目前，国内市场上的各种阀件主要用于陆地石油钻采设备，而用于大洋深水处恶劣环境的石油钻采井控装置上的阀件基本处于空白。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种差动式深水防喷器控制阀。 

本发明的原理是：差动式深水防喷器控制阀由导向阀和电磁控制阀组成。电磁控制阀安装在导向阀内部，电磁控制阀是两位三通阀。由外围控制系统控制电磁控制阀的工作状态，通电时电磁控制阀处于供油状态，同时供给导向阀工作所需的液压，导向阀供给深水防喷器工作所需的液压，深水防喷器启动。外围控制系统断电时，电磁控制阀复位，导向阀工作腔内部的工作液体通过电磁控制阀放入大海。 

本发明具有如下优点： 

1.该差动式深水防喷器控制阀的电磁控制部分的阀芯与铁芯设计成差动式，高压工作液同时作用在阀芯下端与铁芯上端，两端面的压力互相抵消，解决超高工作液时弹簧力不够的难题和工作液波动对电磁控制阀静态特性影响的问题。 

2.该差动式深水防喷器控制阀的结构紧凑，导向阀上只有供给和导向两个油口，便于个油路集成设计，电磁控制阀整体安装在导向阀内部，便于模块化安装。 

3.该差动式深水防喷器控制阀的核心部件是电磁控制阀，电磁控制阀设计成差动式结构，电磁控制阀整套系统固定密封安装在导向阀内，电磁控制阀阀体不直接受深水的压力，各密封部位采用金属与非金属圆周面密封技术，属于静密封，寿命长，密封可靠，可利用高压小流量导向阀控制高压大流量流体； 

附图说明

图1是一种差动式深水防喷器控制阀的结构剖面图。 

图2是差动式电磁控制阀的示意图。 

图3是差动式电磁控制阀铁芯的示意图。 

图4是差动式电磁控制阀阀芯的示意图。 

具体实施方案

参见图1、图2。本发明的差动式深水防喷器控制阀主要由电缆插头1、压盖2、上阀座3、电磁线圈座4、导磁环5、电磁线圈6、密封圈7、压缩弹簧8、排泄口9、铁芯10、导向阀供油口11、电磁阀阀芯座12、阀芯13、电磁控制阀下阀座14、背紧螺母15、背紧螺母16、导向阀前阀芯17、排泄油口18、导向阀推杆19、电磁控制阀供油口20、压盖21、导向阀后阀座22、高压大流量供油口23、径向密封圈24、压缩弹簧25、导向阀后阀芯26、导向阀阀座27、连接头28、防喷器供油口29、阀体30、电磁控制阀阀体31和电线接头32组成。电缆插头1的中心孔用于引入电磁线圈6的控制线，上阀座3上端的通孔也用于引入电磁线圈6的控制线。电缆插头1的下端的圆周部分和上阀座3上端的圆周部分都通过密封圈安装在电磁控制阀阀体31内部，防止海水流入电磁控制阀的电磁线圈6部位。在电磁控制阀阀体31与电磁阀阀芯座12之间有一个环形空间，环形空间内安装电磁线圈6和导磁环5。电磁控制阀阀体31上有三条油路，一条油口是导向阀供油口11，一条油口与电磁控制阀供油口20相连，第三条油口与排泄口9相连直接连通向大海。这三条油口的通断由安装在电磁控制阀阀芯座12内腔的阀芯13位置状态来控制。电磁控制阀阀芯座12上有三条油路分别与电磁控制阀阀体上的三个油口相连。电磁控制阀阀芯座12与上阀座3通过密封圈密封安装，防止高压工作液流入电磁线圈6部位。电磁控制阀阀芯座12外围下部通过密封圈密封安装在电磁控制阀阀体31上，用来防止三条油路上的高压油互相干扰。电磁控制阀阀芯座12内部安装有阀芯13，阀芯13的上端与安装在电磁控制阀阀芯座12上的铁芯10对心安装。阀芯13的中心孔与铁芯10的中心孔相连，阀芯13上下两端各有一个密封圈用来控制不同工作状态时的工作液。阀芯13下端有电磁控制阀下阀座14，电磁控制阀下阀座14的上端与电磁控制阀阀芯座12间密封安装。电磁控制阀下阀座14的下端有背紧螺母15，背紧螺母15用来固定电磁控制阀阀芯座12内部的零件。电磁控制阀阀芯座12下端有背紧螺母16，背紧螺母16是用来固定电磁控制阀阀体31内的部全部零件。导向阀前阀芯17安装在阀体30内部，导向阀前阀芯17与阀体30间利用密封圈以动密封形式安装，导向阀前阀芯17有中心孔，中心孔内部密封安装有导向阀推杆19，导向阀推杆19穿过导向阀阀座27，两者之间形成环形空间，导向阀阀座27密封安装在阀体30内部，导向阀阀座27上有一个油路，此油路与防喷器供油口29相连。导向阀推杆19与导向阀前阀芯17间利用密封圈以动密封形式安装。导向阀推杆19的另一端通过径向密封圈24固定密封安装有导向阀后阀芯26。导向阀后阀芯26的另一端装有压缩弹簧25，压缩弹簧25的另一端安装导向阀后阀座22。导向阀后阀座22密封安装在阀体30内，导向阀后阀座22的另一端安装压盖21。压盖21通过螺栓固定安装在阀体30上。阀体30上的防喷器供油口29与连接头28相连。连接头28通过螺栓固定安装在阀体30上。 

差动式深水防喷器控制阀的工作过程如下：参见图1，该阀是把电磁控制阀模块直接安装在钻井井控装置中的导向阀阀体内腔中。当电磁控制阀处于关闭及电磁线圈6没有得电时，阀芯13与电磁控制阀下阀座14密封接触，这时导向阀供油口23中高压工作液不能进入电磁控制阀阀芯座12的内腔及导向阀供油口11中。由于阀芯13的中心孔与铁芯10的中心孔是相连的，所以阀芯13下端的高压工作液通过阀芯13的中心孔和铁芯10的中心孔流入到铁芯10的上端，这时铁芯10的上端产生压力，铁芯10上端的压力与阀芯13下端的压力互相抵消，此时压缩弹簧8只承受与固定力约1.4陪的铁芯10与电磁控制阀阀芯座12之间的摩擦力。此时导向阀前阀芯17在防喷器工作腔内的高压大流量工作液的作用下复位，导向阀工作腔及导向阀前阀芯17另一端的工作液通过电磁控制阀阀芯座12的内腔和排泄口9流入大海。导向阀推杆19和导向阀后阀芯26在压缩弹簧15的作用下复位。同时深水防喷器工作腔内的高压大流量工作液通过防喷器供油口29、导向阀推杆19与导向阀阀座27之间的环形空间和排泄油口18流入到大海。电磁圈6得电时，铁芯10带动阀芯13在电磁力、弹簧力、摩擦力、自身重力的作用下向上移动，这时阀芯13的下端离开电磁控制阀下阀座14，同时阀芯13的上端与电磁控制阀阀芯座12密封接触，这时排泄口9和导向阀供油口11隔开，同时高压工作液通过电磁控制阀阀芯座12的腔与导向阀供油口11连通，高压工作液流入导向阀工作腔内部及导向阀前阀芯17的一端，导向阀前阀芯17在高压工作液的作用下移动，一直移动到与导向阀阀座27密封接触位置，及导向阀前阀芯17堵死排泄油口18，当导向阀前阀芯17停止运动时在压差的作用下导向阀推杆19带动导向阀后阀芯26和压缩弹簧25移动，导向阀后阀芯26离开导向阀阀座27，高压大流量供油口23中的高压大流量工作液通过导向阀推杆19与导向阀阀座27之间的环形空间、防喷器供油口29和连接头28流入防喷器工作腔内。 

Claims (3)

1.一种差动式深水防喷器控制阀，它由电缆插头(1)、压盖(2)、上阀座(3)、电磁线圈座(4)、导磁环(5)、电磁线圈(6)、密封圈(7)、压缩弹簧(8)、排泄口(9)、铁芯(10)、导向阀供油口(11)、电磁阀阀芯座(12)、阀芯(13)、电磁控制阀下阀座(14)、背紧螺母(15)、背紧螺母(16)、导向阀前阀芯(17)、排泄油口(18)、导向阀推杆(19)、电磁控制阀供油口(20)、压盖(21)、导向阀后阀座(22)、高压大流量供油口(23)、径向密封圈(24)、压缩弹簧(25)、导向阀后阀芯(26)、导向阀阀座(27)、连接头(28)、防喷器供油口(29)、阀体(30)、电磁控制阀阀体(31)和电线接头(32)组成，其特征在于：电缆插头(1)的中心孔用于引入电磁线圈(6)的控制线，上阀座(3)上端的通孔也用于引入电磁线圈(6)的控制线，电缆插头(1)的下端的圆周部分和上阀座(3)上端的圆周部分都通过密封圈安装在电磁控制阀阀体(31)内部，防止海水流入电磁控制阀的电磁线圈(6)部位，电缆插头(1)的下端的圆周部分和上阀座(3)上端的圆周部分有密封圈，防止海水流入电磁控制阀的电磁线圈(6)部位，在电磁控制阀阀体(31)与电磁阀阀芯座(12)之间有个环形空间，环形空间内安装电磁线圈(6)和导磁环(5)，电磁控制阀阀体上有三条油路，一条油口是导向阀供油口(11)，一条油口与电磁控制阀供油口(20)相连，第三条油口与排泄口(9)相连直接连通向大海，这三条油口的通断由安装在电磁控制阀阀芯座(12)内腔的阀芯(13)位置状态来控制，电磁控制阀阀芯座(12)上有三条油路分别与电磁控制阀阀体上的三个油口相连，电磁控制阀阀芯座(12)与上阀座(3)通过密封圈密封安装，防止高压工作液流入电磁线圈(6)部位，电磁控制阀阀芯座(12)外围下部通过密封圈密封安装在电磁控制阀阀体(31)上，用来防止三条油路上的高压油互相干扰，电磁控制阀阀芯座(12)内部安装有阀芯(13)，阀芯(13)的上端与安装在电磁控制阀阀芯座(12)上的铁芯(10)对心安装，阀芯(13)的中心孔与铁芯(10)的中心孔相连，阀芯(13)上下两端各有一个密封圈用来控制不同工作状态时的工作液，阀芯(13)下端有电磁控制阀下阀座(14)，电磁控制阀下阀座(14)的上端与电磁控制阀阀芯座(12)间密封安装，电磁控制阀下阀座(14)的下端有背紧螺母(15)，背紧螺母(15)用来固定电磁控制阀阀芯座(12)内部的零件，电磁控制阀阀芯座(12)下端有背紧螺母(16)，背紧螺母(16)是用来固定电磁控制阀阀体(31)内的部全部零件，导向阀前阀芯(17)安装在阀体(30)内部，导向阀前阀芯(17)与阀体(30)间利用密封圈以动密封形式安装，导向阀前阀芯(17)有中心孔，中心孔内部密封安装有导向阀推杆(19)，导向阀推杆(19)穿过导向阀阀座(27)，两者之间形成环形空间，导向阀阀座(27)密封安装在阀体(30)内部，导向阀阀座(27)上有一个油路，此油路与防喷器供油口(29)相连，导向阀推杆(19)与导向阀前阀芯(17)间利用密封圈以动密封形式安装，导向阀推杆(19)的另一端通过径向密封圈(24)固定密封安装有导向阀后阀芯(26)，导向阀后阀芯(26)的另一端装有的压缩弹簧(25)，压缩弹簧(25)的另一端安装导向阀后阀座(22)，导向阀后阀座(22)密封安装在阀体(30)内，导向阀后阀座(22)的另一端安装压盖(21)，压盖(21)通过螺栓固定安装在阀体(30)上，阀体(30)上的防喷器供油口(29)与连接头(28)相连，连接头(28)通过螺栓固定安装在阀体(30)上。

2.根据权利要求1所述的一种差动式深水防喷器控制阀，其特征是：电磁控制阀的阀芯与铁芯都有中心孔，阀芯与铁芯对心连接，阀芯下端的压力与铁芯上端压力互相抵消，形成差动式结构。

3.根据权利要求1所述的一种深水防喷器控制阀，其特征是：电磁控制阀安装在导向阀阀体的内部。