CN103244699B - 超高压大流量充液或灌注阀 - Google Patents

Abstract

一种超高压大流量充液或灌注阀，包括承压体、阀芯及和阀芯上端连接的液或气压缸；所述阀芯下部配装导向体，该导向体通过其下端安装的定位环及该定位环内安装的径向大间隙弹性密封圈和所述阀芯的下端形成动态超高压密封；所述径向大间隙弹性密封圈密封阀芯后其下端面和所述承压体下部通道形成一个低压区a；同时该径向大间隙弹性密封圈的外周和所述承压体内部通道形成高压区c；所述导向体通过其内上部依次安装的压套、V型组合密封及导向套和所述阀芯形成滑动超高压密封。本发明解决了大口径钢管低压灌注时间长、充液（灌注）阀使用寿命低的难题，又减轻了超高压钢管水压试验机密封模具的重量，同时大幅度的提高了水压试验机的生产效率。

Description

超高压大流量充液或灌注阀

技术领域

本发明涉及石油钻采、冶金及核能等机械设备领域，具体的说是应用于钢管生产或再加工后的水压试验中的一种超高压大流量充液或灌注阀。

背景技术

近年来，随着国家对钢管的需求量猛增，国内的钢管产量接近7000多万吨，其中产量的将近一半以上用作石油钢管，根据API规范及相关标准的要求，石油钢管必须经过水压试验合格后才能投入使用，因此石油钢管生产企业必须配套高可靠性、高速率的超高压水压试验机方可满足产能要求。对于钢管水压试验机，影响可靠性的因素主要是充液阀的寿命和高压时的密封可靠性；影响生产效率的主要因素是钢管的注水时间长。

图3为常规超高压大流量充液（灌注）阀结构示意图，主要由液（气）缸17、连杆18、法兰座19、阀座20、阀芯21、承压体22及高压密封圈23等组成。当需要灌注时，液缸通过连杆推动阀芯向下运动，阀座上部的低压水通过阀芯与阀座的环形空间进入到承压体，灌注完成后液缸通过连杆拉动阀芯向上运动使其锥面与阀座锥面形成高压密封，将阀座上部的低压水与阀座下部隔离，完成单向灌注阀的功能。从示意图中看出锥面密封结构，要求阀芯和阀座具有极高的加工精度和热处理工艺，提高耐磨性，以增加工作寿命，即使这样，在工作过程中该阀芯开和关的频次比较高，随着阀芯和阀座之间的不断磨损，锥面密封会很快失效，因此该阀的可靠性差、工作寿命短；同时为了保证大流量液体通过该阀，必须加大阀芯与阀座之间环形空间，从而使该阀结构增大，承压体和法兰座的外形尺寸也会相应的加大，使得整个承压体结构笨重。因此必须研制一种新型可靠性非常高的超高压大流量充液（灌注）阀既解决钢管水压试验机充液（灌注）阀在高压工况下可靠性差的难题，同时也解决了生产效率低下的瓶颈性技术难题。

发明内容

本发明提供了一种超高压大流量充液或灌注阀，在钢管水压试验中实现大流量快速充液，同时在钢管升入高压区时将超高压区与低压区单向隔离，起单向阀的作用。

为了实现超高压大流量充液目的，本发明采取的技术方案为：一种超高压大流量充液或灌注阀，包括承压体及其内部的阀芯、和阀芯上端连接的液或气压缸；所述阀芯下部配装导向体，该导向体下端和所述阀芯之间设有径向大间隙密封结构；所述导向体上部和所述阀芯形成滑动超高压密封配合。

所述导向体通过其下端安装的定位环及该定位环内安装的径向大间隙弹性密封圈和所述阀芯的下端形成间隙密封结构。

所述径向大间隙弹性密封圈密封阀芯后其下端面和所述承压体下部通道形成一个低压区a；同时该径向大间隙弹性密封圈的外周和所述承压体内部通道形成高压区c；所述安装在导向体中的V型组合密封密封阀芯后与承压体内部通道形成一个超高压区b。

所述导向体通过其内上部依次安装的压套、V型组合密封及导向套和所述阀芯形成滑动超高压密封配合。

所述承压体与导向体上部之间设有高压密封圈形成静止超高压密封。

本发明提供的超高压、大流量充液或灌注阀主要应用在钢管水压试验机设备上，试验过程中具有流量大、承压能力高、密封可靠和使用寿命长的优点，集成到灌注密封模具后，具有结构轻巧的特点。解决了钢管水压试验机充液（灌注）阀在高压工况下可靠性差的难题，同时也解决了水压机生产效率低下的瓶颈性技术难题。又减轻了超高压钢管水压试验机密封模具的重量，解决了大口径钢管低压灌注时间长、充液（灌注）阀使用寿命低的难题，同时大幅度的提高了水压试验机的生产效率。

本发明也可应用在大型液压或水压锻压设备上。所述的钢管为油套管、油气输送管、市政管道、锅炉管、石化钢管、核能钢管及其它特殊合金钢管。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明实施低压快速充液时的结构示意图；

图3 为现有超高压大流量充液或灌注阀结构示意图。

图1、2中：1—承压体；2—径向大间隙弹性密封圈；3—定位环；4—导向体；5—阀芯；6—导向套；7—V型组合密封；8—高压密封圈；9—压套；10—高压法兰；11—螺钉；12—定位法兰；13—支架；14—液或气压缸；15—钢管密封模具；16—钢管

图3中：17—液或气压缸；18—连杆；19—法兰座；20—阀座；21—阀芯；22—承压体；23—高压密封圈

具体实施方式

下面结合附图对本发明及其有益效果作进一步详细的说明。

参照图1-2，一种超高压大流量充液或灌注阀，主要由承压体1、径向大间隙弹性密封圈2、定位环3、导向体4、阀芯5、导向套6、V型组合密封7、高压密封圈8、压套9、高压法兰10、螺钉11、定位法兰12、支架13、液或气压缸14组成。所述径向大间隙弹性密封圈2采用高强度聚氨酯环形密封圈并安装在定位环3中，与安装在导向体4中的导向套6、V型组合密封7、压套9形成一个集成块后，被高压法兰10、螺钉11和高压密封圈8固定在承压体1中；安装有液或气压缸14的支架13被固定在高压法兰10上，液或气压缸14通过定位法兰12将阀芯5联接在一起，使得液或气压缸14的活塞杆与定位法兰12、阀芯5形成一件整体运动部件；承压体1与钢管密封模具15联接后形成一个整体。安装在承压体1内部的导向体4与高压密封圈8实现了静止超高压密封，防止液体向外泄露，而导向体4中的V型组合密封7与阀芯5之间始终实现滑动超高压密封，定位环3中的径向大间隙弹性密封圈2在c区高压液的作用下径向向内收缩内表面抱住阀芯5外圆柱面形成了超高压密封，从而产生了三个压力区：低压区a用于充液、超高压区b及高压区c。参照图1。

本发明快速充液实施例工作过程：在生产过程中，根据生产工艺流程和控制指令，当钢管需要快速充液时，液或气压缸14的活塞杆缩回带动阀芯5向上运动，使得阀芯5下端外圆柱面完全脱离径向大间隙弹性密封圈2内部环空面，形成较大的流道（Dn≥245mm）此时a区的大量低压液体（Pmax≤0.6MPa）快速流入到b区，b区的液体通过密封模具15后进入了待试钢管16，实现了低压快速充液的目的。实施过程如图2所示。

本发明超高压区与低压区隔离，起单向阀实施例工作过程：在生产过程中，根据控制指令，当钢管完成快速充液后，液或气压缸14的活塞杆伸出推动阀芯5向下运动，使得阀芯5下端外圆柱面与径向大间隙弹性密封圈2内圆柱面处于同一水平位置， c区的高压液体作用压缩径向大间隙弹性密封圈2变形收缩，使得径向大间隙弹性密封圈2内圆柱面与阀芯5下端外圆柱表面完全贴合密封，此时a区和b区被完全隔离，a区为低压区（Pmax≤0.8MPa），b区为高压区；b区在外来液体的作用下压力不断升高，当b区的液体压力与c区的液体压力相同后，c区与b区的压力同时上升，达到人工设定的压力（Pmax≤130MPa））为止。实施过程如图1所示。

Claims (3)

1.一种超高压大流量充液或灌注阀，包括承压体及其内部的阀芯、和阀芯上端联接的液或气压缸；其特征在于：所述阀芯（5）下部配装导向体（4），该导向体（4）下端和所述阀芯（5）之间设有径向大间隙密封结构；所述导向体（4）上部和所述阀芯（5）形成滑动超高压密封配合；所述导向体（4）通过其下端安装的定位环（3）及该定位环（3）内安装的径向大间隙弹性密封圈（2）和所述阀芯（5）的下端形成径向大间隙密封结构；所述径向大间隙弹性密封圈（2）密封阀芯（5）后其下端面和所述承压体（1）下部通道形成一个低压区a；同时该径向大间隙弹性密封圈（2）的外周和所述承压体（1）内部通道形成高压区c；安装在导向体（4）中的V型组合密封（7）密封阀芯（5）后与承压体（1）内部通道形成一个超高压区b。

2.根据权利要求1所述的一种超高压大流量充液或灌注阀，其特征在于：所述导向体（4）通过其内上部依次安装的压套（9）、V型组合密封（7）及导向套（6）和所述阀芯（5）形成滑动超高压密封配合。

3.根据权利要求1所述的一种超高压大流量充液或灌注阀，其特征在于：所述承压体（1）与导向体（4）上部之间设有高压密封圈（8）形成静止超高压密封。