CN104563960A - 一种防沙阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防沙阀，包括阀体、阀座和闸板，所述阀体具有容纳所述闸板的中腔和供介质流通的通道，所述阀座包括两个内阀座和两个外阀座，两个所述外阀座嵌设在所述通道内，两个所述内阀座固定设置在所述闸板的两侧并分别嵌设在两个所述外阀座内，两个所述内阀座的下部具有竖直向下延伸的防沙板，所述内阀座具有与所述闸板贴紧的内侧密封面、与所述外阀座贴紧的外侧密封面，所述内侧密封面与所述防沙板的内侧表面之间形成台阶，所述外侧密封面上沿径向延伸贯通开设有多个凹槽。相较于现有技术，发明的防沙阀能够有效地实现阀前密封，防止砂砾进入阀门中腔，使阀门工作更可靠，延长阀门的使用寿命。

Description

一种防沙阀

技术领域

本发明涉及一种闸阀，尤其是一种应用与油井设备的压裂井口和含沙量较大的管汇，起到防沙作用的防沙阀。

背景技术

防沙阀是为泥浆、沙、水泥等混合物及压裂、酸化工作环境下设计的一种特殊结构的阀门，这种特殊的使用环境要求防沙阀应具备可靠的阀前密封效果。现有防沙阀结构大体相同，但仍存在许多不足和亟待改进之处，其中阀前密封不稳定导致的密封失效，使砂砾进入到阀体中腔，严重影响阀门使用寿命和更换频率，造成不必要的资源浪费。

中国专利申请号为201310331130.9的发明专利申请，公开了一种防沙阀，通过在阀体中嵌设两个外阀座和两个内阀座，在内阀座的下部设置防沙板，并在内外阀座之间设置隔环，以达到防止砂砾进入阀腔的目的。但是，这种防沙阀的防沙挡板与内阀座的内侧密封面齐平，当闸板向下运行关闭阀门时，闸板与防沙板之间紧密贴合，阀体通道的介质压力无法进入阀腔，不能有效实现阀前密封，防沙挡板并不能有效地阻止砂砾进入阀腔，影响了阀门使用寿命。 而且现有的防沙阀并没有防沙维护设计，砂砾进入阀门后不能排除，阀门只能报废。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的首先是提供一种能够有效实现阀前密封，防止砂砾进入阀体的防沙阀。

为了达到上述目的，本发明提供一种防沙阀，包括阀体、阀座和闸板，所述阀体具有容纳所述闸板的中腔和供介质流通的通道，所述阀座包括两个内阀座和两个外阀座，两个所述外阀座嵌设在所述通道内，两个所述内阀座固定设置在所述闸板的两侧并分别嵌设在两个所述外阀座内，两个所述内阀座的下部具有竖直向下延伸的防沙板，其特征在于：所述内阀座具有与所述闸板贴紧的内侧密封面、与所述外阀座贴紧的外侧密封面，所述内侧密封面与所述防沙板的内侧表面之间形成台阶，所述外侧密封面上沿径向延伸贯通开设有多个凹槽。

优选地，多个所述的凹槽在所述外侧密封面上沿周向均匀间隔分布。

优选地，所述凹槽的数量为3~6个。所述凹槽的宽度和深度尺寸主要依据砂砾的粒径来设置，只要砂砾无法从凹槽中通过即可。

由于采用两个内阀座和两个外阀座的设计，两个内阀座的外侧密封面上设置有凹槽，可以保证在阀体中腔进压时，内、外阀座之间能够均匀地受压力作用下各自向外撑开，内阀座压紧闸板，外阀座压紧阀体，从而使阀前密封比压大于必须比压，使介质不能进入中腔，从而有效地实现阀前密封。

防沙板和内阀座的内侧密封面之间形成台阶，当闸板向下运行关闭闸门时，闸板和防沙板之间具有少许间隙，可保证阀座的密封比压满足设计要求，有效阻止阀门在开启或关闭状态时，砂砾进入到阀体的中腔。

为了实现更好的密封效果，所述内阀座和所述外阀座之间设有至少两个内部O型密封圈，所述内阀座的外圆周面上靠近所述外侧密封面的边缘设有第一O型圈安装台阶，其中一个所述内部O型密封圈套在所述第一O型圈安装台阶上，所述第一O型圈安装台阶在靠近所述外侧密封面的外侧还套设有第一金属挡圈。

所述外阀座和所述阀体之间设有至少两个外部O型密封圈，所述阀体内具有嵌设所述外阀座的安装槽，所述外阀座的外圆周面与所述安装槽接触的部分设有第二O型圈安装台阶，其中一个外部O型密封圈套在所述第二O型圈安装台阶上，所述第二O型圈安装台阶在靠近所述中腔的内侧还套设有第二金属挡圈，另一个外部O型密封圈设在所述外阀座的轴向外侧的端面与阀体之间。

两个外部O型密封圈中靠近介质流通的通道的外部O型密封圈可保证阀门在低压状态下，通过O型密封圈的预紧力实现低压密封，防止砂砾进入到外阀座和阀体之间。

第一金属挡圈和第二金属挡圈的作用都是使阀门在半开半闭状态时，介质压力进入中腔后可推动金属挡圈挤压O型密封圈，实现径向密封。

本发明还设有排沙结构设计，具体地为：所述阀体上还固定有阀盖，所述阀盖上开设有与所述中腔连通的上排沙孔；所述阀体的下部还设有与所述中腔连通的下排沙孔。在正常使用时，上排沙孔和下排沙孔中塞有润滑器，当中腔中有砂砾堆积后，可将润滑器拆除，然后向上排沙孔中吹气，将砂砾从下排沙孔中吹出，从而将中腔中的砂砾排除。

作为本发明进一步的改进，所述闸板上螺纹连接有阀杆，所述阀杆的上端向上伸出所述阀盖，所述阀盖上固设有轴承座，所述轴承座内设有阀杆转换接头，所述阀杆转换接头上设有手轮；所述阀杆转换接头由轴承可转动地支撑在所述轴承座中，所述阀杆转换接头的下部开设有阀杆连接孔，所述阀杆通过销轴连接在所述阀杆连接孔中并且所述阀杆的上端顶在所述阀杆转接头上。采用这样的设计后，阀门带压开启过程中，轴承可以承受轴向载荷，阀杆的轴向力作用在阀杆转换接头上，销轴不承受阀杆轴向力对销轴的剪切，只承受阀门的扭矩对销轴的剪切。因此，采用这种设计后阀杆的直径可以大幅减小，同时延长了销轴的使用寿命。

附图说明

图1为本发明防沙阀的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖面图。

图3为图1中的K部放大图。

图4为本发明中的内阀座的结构示意图。

图5为图4的B-B向剖面图（包含防沙板）。

附图中：1—防沙板，2—内部O型密封圈，3—内阀座，31—内侧密封面，32—外侧密封面，33—凹槽，34—第一O型圈安装台阶，4—外部O密封圈，5—第一金属挡圈，6—第二金属挡圈，7—闸板，8—密封环，9—阀盖，91—上排沙孔，10—阀杆，11—润滑器，12—填料，13—填料压盖，14—销轴，15—O型圈，16—手轮，17—轴承座，18—轴承，19—阀杆转换接头，20—防尘圈，21—油杯，22—螺柱，23—螺母，24—T型头，25—外阀座，251—第二O型圈安装台阶，26—外部O型密封圈，27—阀体，271—安装槽，272—下排沙孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

请参阅图1至图4，一种防沙阀，包括阀体27、阀座和闸板7，所述阀体具有容纳闸板7的中腔和供介质流通的通道，所述阀座包括两个内阀座3和两个外阀座25。两个外阀座25嵌设在所述通道内，两个内阀座3固定设置在闸板7的两侧并分别嵌设在两个外阀座25内。两个内阀座3的下部具有竖直向下延伸的防沙板1。内阀座3具有与闸板7贴紧的内侧密封面31、与外阀座25贴紧的外侧密封面32，所述内侧密封面31与所述防沙板7的内侧表面之间形成台阶，所述外侧密封面上沿径向延伸贯通开设有多个凹槽33。

如图4所示，内阀座3的外侧密封面32上沿径向开设有4个凹槽33在外侧密封面32上沿周向均匀间隔分布。

如图5所示，所述台阶沿所述内阀座的轴向落差为H。

由于采用两个内阀座3和两个外阀座25的设计，两个内阀座3的外侧密封面32上设置有凹槽33，可以保证在阀体27中腔进压时，内、外阀座之间能够均匀地受压力作用下各自向外撑开，内阀座3压紧闸板7，外阀座25压紧阀体27，从而使阀前密封比压大于必须比压，使介质不能进入中腔，从而有效地实现阀前密封。

防沙板1和内阀座3的内侧密封面31之间形成台阶，当闸板7向下运行关闭闸门时，闸板7和防沙板之间具有少许间隙，间隙尺寸为所述台阶的轴向落差H的大小。这个间隙可保证阀座的密封比压满足设计要求，有效阻止阀门在开启或关闭状态时，砂砾进入到阀体的中腔。

如图3所示，内阀座3和外阀座25之间设有两个内部O型密封圈2，内阀座3的外圆周面上靠近外侧密封面32的边缘设有第一O型圈安装台阶34，其中一个内部O型密封圈2套在第一O型圈安装台阶34上，第一O型圈安装台阶34在靠近外侧密封面32的外侧还套设有第一金属挡圈5。

外阀座25和阀体27之间设有两个外部O型密封圈4，所述阀体内具有嵌设外阀座25的安装槽271，外阀座25的外圆周面与安装槽271接触的部分设有第二O型圈安装台阶251，其中一个外部O型密封圈4套在第二O型圈安装台阶41上，第二O型圈安装台阶251在靠近所述中腔的内侧还套设有第二金属挡圈6，另一个外部O型密封圈4设在外阀座25的轴向外侧的端面与阀体27之间。

两个外部O型密封圈4中靠近介质流通的通道的外部O型密封圈可保证阀门在低压状态下，通过O型密封圈的预紧力实现低压密封，防止砂砾进入到外阀座25和阀体27之间。第一金属挡圈5和第二金属挡圈6的作用都是使阀门在半开半闭状态时，介质压力进入中腔后可推动金属挡圈挤压O型密封圈，实现径向密封。

本实施例的阀体27上还固定有阀盖9，阀盖9上开设有与中腔连通的上排沙孔91，阀体27的下部还设有与中腔连通的下排沙孔272。在正常使用时，上排沙孔91和下排沙孔27中塞有润滑器11，当中腔中有砂砾堆积后，可将润滑器11拆除，然后向上排沙孔91中吹气，将砂砾从下排沙孔272中吹出，从而将中腔中的砂砾排除。

本实施例中，闸板7上螺纹连接有阀杆10，阀杆10的上端向上伸出阀盖9，阀盖9上固设有轴承座17，轴承座17内设有阀杆转换接头19，阀杆转换接头19上设有手轮16。阀杆转换接头19由上下两个轴承18可转动地支撑在轴承座17中，19阀杆转换接头的下部开设有阀杆连接孔，阀杆10通过销轴14连接在所述阀杆连接孔中并且阀杆10的上端顶在阀杆转接头19上。

本实施例的防沙阀装配过程描述如下。

首先，将防沙板1焊接在内阀座3的外圆周面上，再将内部O型密封圈2和第一金属挡圈5装在内阀座上，将内阀座3装入外阀座25上，再将外部O型密封圈4、26装在外阀座25的外圆周面和轴向端面上，将第二金属挡圈6装在外阀座25上后再把外阀座25连同内阀座5装入阀体27的一侧，另一侧亦相同。再将闸板7装入到两个内阀座3的中间位置后，装入用于螺纹连接阀杆10的T型头24。

其次，将填料12装入阀盖9后将填料压盖13旋入阀盖9，再将阀杆10反向装入阀盖9中；放一个轴承18于填料压盖13上，装入阀杆转换接头19，再装销轴14连接阀杆10和阀杆转换接头19，再放一个轴承18于阀杆转换接头19上，后再将轴承座17旋入阀盖9；将两个油杯21装入轴承座17上，同时，将防尘圈20也装在轴承座17上，再将手轮16装在阀杆转换接头19上，3个润滑器11分别装在阀体27和阀盖9相应的孔中。最后，将阀杆10的螺纹端对准T型头24，旋入后，用螺柱22和螺母23连接阀体27和阀盖9。

本实施例的防沙阀的工作过程为：如附图2所示，手轮16向左转动，通过阀杆转换接头19使轴承18向下受力，带动阀杆10转动，T型头24在阀杆螺纹的传动下，向反方向旋转，从而推动闸板7向下运动，当闸板7底面和阀体27中腔地面贴合时，阀门完全关闭 。反之，当闸板7上端面与阀盖9的顶面贴合时,阀门完全关闭。

阀门在开关状态下，介质压力从进口端进入外阀座25和内阀座3之间，将外阀座25和内阀座3撑开，使外阀座25趋向于压紧阀体27，内阀座3趋向于压紧闸板7；且进入外阀座25和内阀座3之间的介质压力使阀前密封比压大于必须比压，使介质不能进入中腔，从而有效的实现阀前密封。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种防沙阀，包括阀体、阀座和闸板，所述阀体具有容纳所述闸板的中腔和供介质流通的通道，所述阀座包括两个内阀座和两个外阀座，两个所述外阀座嵌设在所述通道内，两个所述内阀座固定设置在所述闸板的两侧并分别嵌设在两个所述外阀座内，两个所述内阀座的下部具有竖直向下延伸的防沙板，其特征在于：所述内阀座具有与所述闸板贴紧的内侧密封面、与所述外阀座贴紧的外侧密封面，所述内侧密封面与所述防沙板的内侧表面之间形成台阶，所述外侧密封面上沿径向延伸贯通开设有多个凹槽。

2.根据权利要求1所述的一种防沙阀，其特征在于：多个所述的凹槽在所述外侧密封面上沿周向均匀间隔分布。

3.根据权利要求1或2所述的一种防沙阀，其特征在于：所述凹槽的数量为3~6个。

4.根据权利要求1所述的一种防沙阀，其特征在于：所述内阀座和所述外阀座之间设有至少两个内部O型密封圈，所述内阀座的外圆周面上靠近所述外侧密封面的边缘设有第一O型圈安装台阶，其中一个所述内部O型密封圈套在所述第一O型圈安装台阶上，所述第一O型圈安装台阶在靠近所述外侧密封面的外侧还套设有第一金属挡圈。

5.根据权利要求4所述的一种防沙阀，其特征在于：所述外阀座和所述阀体之间设有至少两个外部O型密封圈，所述阀体内具有嵌设所述外阀座的安装槽，所述外阀座的外圆周面与所述安装槽接触的部分设有第二O型圈安装台阶，其中一个外部O型密封圈套在所述第二O型圈安装台阶上，所述第二O型圈安装台阶在靠近所述中腔的内侧还套设有第二金属挡圈；另一个外部O型密封圈设在所述外阀座的轴向外侧的端面与阀体之间。

6.根据权利要求1所述的一种防沙阀，其特征在于：所述阀体上还固定有阀盖，所述阀盖上开设有与所述中腔连通的上排沙孔；所述阀体的下部还设有与所述中腔连通的下排沙孔。

7.根据权利要求1所述的一种防沙阀，其特征在于：所述闸板上螺纹连接有阀杆，所述阀杆的上端向上伸出所述阀盖，所述阀盖上固设有轴承座，所述轴承座内设有阀杆转换接头，所述阀杆转换接头上设有手轮；所述阀杆转换接头由轴承可转动地支撑在所述轴承座中，所述阀杆转换接头的下部开设有阀杆连接孔，所述阀杆通过销轴连接在所述阀杆连接孔中并且所述阀杆的上端顶在所述阀杆转接头上。