CN103321607A - 一种双层笼套双柱塞笼式节流阀 - Google Patents

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李悦钦
兰晓冬
郭龙龙
冯春宇
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Abstract

本发明涉及一种双层笼套双柱塞笼式节流阀，主要由底座、双层笼套、活塞盘根盒、外活塞头、内活塞头、外阀杆、内阀杆、活塞、阀杆盘根盒、外压盖、内压盖、阀体等组成，所述底座安装于阀体出口流向的锥面处，在外层笼套左端的径向方向上均布有多排节流孔，在内层笼套右端的径向方向上也均布有多排节流孔；外层笼套与内层笼套上的节流孔在径向方向上相互错开；将双层笼套固定于底座和活塞盘根盒之间的环形空腔内，外柱塞总成由所述的外活塞头、外阀杆和活塞构成，并通过外活塞头调节外层笼套的开度；内活塞总成由内活塞头和内阀杆构成，并通过内活塞头调节内层笼套开度。本发明结构紧凑、有效的降低采气成本、制造简单，安装方便。

Description

一种双层笼套双柱塞笼式节流阀
技术领域
本发明涉及用于天然气井口对流体进行节流降压的一种双层笼套双柱塞笼式节流阀，属于石油机械装备。
背景技术
天然气井口的压力和流量通常很高，为满足天然气集输管线的集输要求，必须对井口的天然气进行节流降压。用于天然气井口节流降压的阀门种类较多，不同的工况条件下使用的阀门并不相同，笼式节流阀仅为其中一种结构形式的节流阀。
笼式节流阀的主要类型有两种，一是内笼套式，二是外笼套式。无论哪一种，都是以“水压能量消耗”原理为基础，同时利用阀套在内笼套上滑动（或柱塞在外笼套内滑动）产生不同的过流面积来达到控制流量与压力的目的。节流阀中的零件可分为易损件和非易损件，其中笼套、底座和活塞头为易损件，其余为非易损件。易损件由于长时间受到高速流体的冲刷，失效较快，寿命较短，须定期更换，而非易损件则无须定期更换或无须更换。同时，易损件相对于整个阀门造价来说，成本较低，而非易损件中的阀体由于工艺复杂，制造困难，使得阀体造价昂贵，占整个节流阀制造成本的80%，故减少节流阀阀体的使用个数是降低采气成本的有效手段之一。现阶段，国内在用的笼式节流阀均为单层笼套，即在笼套上仅有一层按一定规律排布节流孔。在某些井口压力较高的气田，若在集输管线之前仅安装一只笼式节流阀，则节流之后的压力亦可能大于集输管线所能承受的最大压力，为满足集输条件，通常采用两只或两只以上的节流阀进行压力降低，这样就大大增加了采气成本，故研制一种能够在同一只阀体中产生两级节流效果的节流阀具有重大意义。
发明内容
本发明的目的在于克服上述在高压井口采气须采用多只节流阀降压的问题，提供一种双层笼套双柱塞笼式节流阀，两只柱塞分别控制内外层节流孔的开度，实现将高压井口压力降低到集输管线能够承受的压力范围内。
本发明的技术方案：
本发明一种双层笼套双柱塞笼式节流阀，主要由底座、双层笼套、活塞盘根盒、外活塞头、内活塞头、外阀杆、内阀杆、活塞、阀杆盘根盒、外压盖、内压盖、阀体等组成。所述底座安装于阀体出口流向的锥面处，为节流后的天然气提供导向并为双层笼套提供支撑；所述双层笼套分为外层笼套和内层笼套，在外层笼套左端的径向方向上均布有多排节流孔，在内层笼套右端的径向方向上也均布有多排节流孔；外层笼套与内层笼套上的节流孔在径向方向上相互错开；所述活塞盘根盒通过螺纹与阀体连接，将双层笼套固定于底座和活塞盘根盒之间的环形空腔内，同时限制了双层笼套的轴向位移和周向转动；所述外压盖通过螺纹与阀体相连，将阀杆盘根盒固定于活塞盘根盒和外压盖之间；所述内压盖通过螺纹安装于外压盖上，为防尘圈提供安装位置；双柱塞由外柱塞总成和内柱塞总成构成，外柱塞总成由所述的外活塞头、外阀杆和活塞构成，外活塞头和外阀杆通过螺纹连接到活塞上，外柱塞总成穿过活塞盘根盒和阀杆盘根盒，通过外阀杆左端的螺纹与执行机构相连，外柱塞总成在执行机构带动下沿轴向左右运动，并通过外活塞头调节外层笼套的开度；内活塞总成由内活塞头和内阀杆构成，内活塞头通过螺纹连接到内阀杆上，内柱塞总成穿过外柱塞总成，通过内阀杆左端的螺纹与执行机构相连，内柱塞总成在执行机构带动下沿轴向左右运动，并通过内活塞头调节内层笼套开度。
工作时，从井底出来的高压高流量天然气通过节流阀进口进入安装双层笼套的环形空间，高压气体通过外层笼套节流孔进入双层笼套之间的环形空间，此过程中气体膨胀，压力降低，并通过外活塞总成调节外层节流孔过流面积达到调节流量的目的。外层笼套与内层笼套之间的低压气体（相对井口高压气体）再次通过内层笼套节流孔进入笼套中心的环形空间，此过程气体再次膨胀，压力再次降低，并通过内活塞总成调节内层节流孔过流面积以控制流量，最后经节流降压的气体流向集输管道。
本发明的优点是：1、相对于多节流阀串联而言，本节流阀具有结构小、结构紧凑等特点；2、使用一只此结构的节流阀就可以达到两只或两只以上原结构节流阀节流效果，减少了非易损件的使用，有效的降低了采气成本；3、仿真结果表明，在相同的条件下，此结构的节流阀相对于单次节流阀降压效果更加明显；4、制造简单，安装方便。
附图说明
图1为本发明一种双层笼套双柱塞笼式节流阀的装配示意图；
图2为本发明的双层笼套示意图；
图3为本发明的外柱塞总成示意图；
图4为本发明的内柱塞总成示意图；
图5为本发明的活塞盘根盒正视图；
图6为图5的左视图；
图7为本发明的底座示意图。
图中：1.底座，2.双层笼套，3.外活塞头，4.活塞盘根盒，5.活塞，6.阀杆盘根盒，7.外压盖，8.内压盖，9.外阀杆，10.内阀杆，11.内活塞头，12.阀体，13.阀体进口，14.阀体出口，15.外层笼套，16.内层笼套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明一种双层笼套双柱塞笼式节流阀，主要由底座1，阀体12，双层笼套2，活塞盘根盒4，阀杆盘根盒6，外压盖7，内压盖8，外活塞头3、活塞5、外阀杆9，内活塞头11、内阀杆10组成。
所述底座1安装于阀体12出口流向的锥面处，为节流后的天然气提供导向并为双层笼套2提供支撑；双层笼套2分为外层笼套15和内层笼套16，在外层笼套15左端的径向方向上均布有多排节流孔，在内层笼套16右端的径向方向上也均布有多排节流孔，内外层笼套上的节流孔在径向方向上相互错开；活塞盘根盒4通过螺纹与阀体12连接，将双层笼套2固定于底座1和活塞盘根盒4之间的环形空腔内，同时限制了双层笼套2的轴向位移和周向转动；外压盖7通过螺纹与阀体12相连，将阀杆盘根盒6固定于活塞盘根盒4和外压盖7之间；内压盖8通过螺纹安装于外压盖7上，为防尘圈提供安装位置；由外活塞头3、活塞5和外阀杆9组成的外活塞总成穿过外压盖7和活塞盘根盒4，外阀杆9另一端与执行机构相连，通过连接螺纹将旋转运动转变为轴向运动带动外活塞总成延轴线运动，从而通过外活塞头3调节外层笼套节流孔的过流面积，达到控制流量的目的；由内活塞头11和内阀杆10组成的内活塞总成穿过活塞5和外阀杆9与执行机构连接，通过连接螺纹将旋转运动转变为轴向运动带同内活塞总成延轴线运动，通过内活塞头11调节内层笼套节流孔的过流面积，达到控制流量的目的。
工作原理：从井底出来的高压高流量天然气通过节流阀进口进入安装双层笼套2的环形空间，高压气体通过外层笼套节流孔进入双层笼套之间的环形空间，此过程中气体膨胀，压力降低，并通过外活塞总成调节外层节流孔过流面积达到调节流量的目的。外层笼套与内层笼套之间的低压气体（相对井口高压气体）再次通过内层笼套节流孔进入笼套中心的环形空间，此过程气体再次膨胀，压力再次降低，并通过内活塞总成调节内层节流孔过流面积以控制流量，最后节流降压后的气体流向集输管道。

Claims (2)

1.一种双层笼套双柱塞笼式节流阀，主要由底座（1），阀体（12），双层笼套（2），活塞盘根盒（4），阀杆盘根盒（6），外压盖（7），内压盖（8），外活塞头（3）、活塞（5）、外阀杆（9），内活塞头（11）、内阀杆（10）组成，其特征在于：所述底座（1）安装于阀体（12）出口流向的锥面处，双层笼套（2）分为外层笼套（15）和内层笼套（16），在外层笼套（15）左端的径向方向上均布有多排节流孔，在内层笼套（16）右端的径向方向上也均布有多排节流孔；活塞盘根盒(4)通过螺纹与阀体(12)连接，将双层笼套（2）固定于底座（1）和活塞盘根盒（4）之间的环形空腔内，同时限制了双层笼套（2）的轴向位移和周向转动。
2.根据权利要求1所述的一种双层笼套双柱塞笼式节流阀，其特征在于：由外活塞头（3）、活塞（5）和外阀杆（9）组成的外活塞总成穿过外压盖（7）和活塞盘根盒（4），外阀杆（9）另一端与执行机构相连，通过连接螺纹将旋转运动转变为轴向运动带动外活塞总成延轴线运动，从而通过外活塞头（3）调节外层笼套节流孔的过流面积；由内活塞头（11）和内阀杆(10)组成的内活塞总成穿过活塞（5）和外阀杆（9）与执行机构连接，通过连接螺纹将旋转运动转变为轴向运动带同内活塞总成延轴线运动，通过内活塞头（11）调节内层笼套节流孔的过流面积，达到控制流量的目的。
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