CN103244705B - 新型超高压大流量排气阀 - Google Patents

Abstract

一种新型超高压大流量排气阀，包括密封体、阀芯、排气管，所述阀芯安装在密封体内部，该阀芯上部的密封体中安装压座，该压座由高压法兰固定，所述排气管固定在该高压法兰中并和所述压座的内腔贯通；所述阀芯上部和压座之间设有径向大间隙密封结构。本发明应用在钢管水压试验机上后，不但节约了大口径钢管水压的排气时间，提高了水压试验时的生产效率；更为革命性的是排气阀的使用寿命和密封可靠性得到了保证，同时也大大的减轻了钢管水压试验机密封模具的重量。

Description

新型超高压大流量排气阀

技术领域

本发明涉及石油钻采及冶金等机械设备领域，具体涉及一种钢管生产或再加工后水压试验用的新型超高压大流量排气阀。

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2800多万吨，其中产量的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排气阀的寿命和高压时的密封可靠性；图3为常规排气阀结构示意图，主要由液缸11、液缸座12、高压法兰13、阀座14、阀芯15、高压密封圈16、密封体17及排气管18等组成。当需要排气时，液缸推动阀芯向下运动，阀座下部的液体经过阀芯与阀座的环形空间通过高压法兰及排气管排空，排气完成后液缸拉动阀芯向上运动使其锥面与阀座锥面形成高压密封，将阀座下部的液体封闭在密封体内，完成排气阀的功能。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，提高其耐磨性，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、工作寿命比较短；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，密封体和高压法兰的外形尺寸也会相应的加大，使得整个试压头结构笨重。因此必须研制一种新型高寿命的超高压大流量排气阀，解决钢管水压试验机排气阀在高压工况下可靠性差、寿命低下的瓶颈性技术难题。

发明内容

本发明提供一种新型超高压大流量排气阀，主要应用在钢管水压试验机设备上，能使钢管在水压试验的过程中实现给钢管快速排气的目的，同时在钢管升入高压区时将超高压区与排气端低压区单向隔离，起单向阀的作用。

为了实现超高压大流量快速排气目的，本发明采取的技术方案为：一种新型超高压大流量排气阀，包括密封体、阀芯、排气管，所述阀芯安装在密封体内部，该阀芯上部的密封体中安装压座，该压座由高压法兰固定，所述排气管固定在该高压法兰中并和所述压座内腔贯通；所述阀芯上部和压座之间设有径向大间隙密封结构。

所述阀芯上部和压座之间设的间隙密封结构为弹性径向大间隙密封圈套在压座中，使阀芯外圆柱面与弹性径向大间隙密封圈内圆环面形成环形流道。

所述弹性径向大间隙密封圈密封阀芯后与密封体的通道形成第一封闭区域a、与所述压座上部通道形成排空区b；而该弹性径向大间隙密封圈外周与密封体内部通道形成第二封闭区域c。

所述压座和密封体上部之间设有高压密封圈Ⅰ，所述阀芯下部和密封体下部之间设有高压密封圈Ⅱ而使所述阀芯和密封体之间形成上、下超高压静密封。

本发明主要应用在钢管水压试验机设备上，能使钢管在水压试验的过程中实现给钢管快速排气的目的，同时在钢管升入高压区时将超高压区a与排气端排空区b单向隔离，起单向阀的作用。阀芯采用哑铃型内平衡结构后。具有承压能力高、密封可靠和使用寿命长的优点，集成到排气端钢管密封模具后，具有结构轻巧的特点。

所述的钢管如油套管、油气输送管、锅炉管、裂化钢管、核能钢管及其它特殊合金钢管。

附图说明

图1为本发明实施快速排气实施例的结构示意图；

图2 为本发明实施超高压耐压和单向阀实施例的结构示意图；

图1、图2中：1—密封体；2—阀芯；3—高压密封圈Ⅱ；4—弹性径向大间隙密封圈；5—压座；6—高压密封圈Ⅰ；7—高压法兰；8—钢管；9—排气管；10—钢管密封模具

图3为现有排气阀结构示意主视图。

图3中：11—液缸；12—液缸座；13—高压法兰；14—阀座；15—阀芯；16—高压密封圈；17—密封体；18—排气管。

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1-2，一种新型超高压大流量排气阀，包括密封体1、阀芯2、高压密封圈Ⅰ6、弹性径向大间隙密封圈4、压座5、高压密封圈Ⅱ3、高压法兰7、排气管9。所述阀芯2安装在密封体1内部，弹性径向大间隙密封圈4套在压座5中，排气管9固定在高压法兰7上，高压法兰7通过螺钉与压座5固定形成一个整体被螺钉固定在密封体1上；密封体1与钢管密封模具10联接后形成一个整体。

安装在内部的阀芯2、高压密封圈Ⅱ3与密封体1形成一道超高压静密封，压座5、高压密封圈Ⅰ6与密封体1形成另一道超高压静密封，起到防止液体外漏的作用；压座5中的弹性径向大间隙密封圈4在高压液的作用下径向向内收缩后内环表面抱住阀芯外圆柱面形成了超高压密封，从而产生了三个压力区：排气b区、第一、第二封闭区域a、c即第一、第二高压区a、c。结构如图1所示。

本发明快速排气实施例工作过程：在生产过程中，根据生产工艺流程和控制指令，当钢管需要快速排气时，阀芯2和弹性径向大间隙密封圈4处于初始状态，即弹性径向大间隙密封圈4内部环空面和阀芯2上端外圆柱面形成较大的流道（Dn≥100mm），此时第一高压区a中携带大量空气的液体（Pmax≤0.6MPa）快速流入到b区，b区的液体通过排气管后排空，实现了快速排气的目的。

本发明承受超高压压力及单向阀密封实施例工作过程：在生产过程中，根据控制指令，当钢管完成快速排气后，在第二高压区c的高压液体压缩作用下弹性径向大间隙密封圈4变形收缩，使得弹性径向大间隙密封圈4内圆柱面与阀芯2上端外圆柱表面完全贴合密封，此时a区和b区被完全隔离；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。使排气阀的高压密封可靠性和使用寿命得到了有力的保证，实施过程如图2所示。

本发明提供的超高压、大流量排气阀技术应用在钢管水压试验机上， 减少了钢管水压时的排气时间，提高了水压试验时的生产效率；更为革命性的是排气阀的使用寿命和密封可靠性得到了保证。

Claims (3)

1.一种新型超高压大流量排气阀，包括密封体、阀芯、排气管，其特征在于：所述阀芯（2）安装在密封体（1）内部，该阀芯（2）上部的密封体（1）中安装压座（5），该压座（5）由高压法兰（7）固定，所述排气管（9）固定在该高压法兰（7）中并和所述压座的内腔贯通；所述阀芯（2）上部和压座（5）之间设有径向大间隙密封结构；所述压座（5）和密封体（1）上部之间设有高压密封圈Ⅰ（6），所述阀芯（2）下部和密封体（1）下部之间设有高压密封圈Ⅱ（3）从而使所述阀芯（2）和密封体（1）之间形成上、下超高压静密封。

2.根据权利要求1所述的一种新型超高压大流量排气阀，其特征在于：所述阀芯（2）上部和压座（5）之间设的间隙密封结构为弹性径向大间隙密封圈（4）套在压座（5）中，使阀芯（2）外圆柱面与弹性径向大间隙密封圈（4）内圆环面形成环形流道。

3.根据权利要求2所述的一种新型超高压大流量排气阀，其特征在于：所述弹性径向大间隙密封圈（4）密封阀芯（2）后与密封体（1）的通道形成第一封闭区域a、与所述压座（5）内腔形成排空区b；而该弹性径向大间隙密封圈（2）外周与密封体（1）内部通道形成第二封闭区域c。