CN104728476A - 单向阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单向阀，所述单向阀包括：阀体；第一级单向阀，设置在所述阀体中；第二级单向阀，设置在所述阀体中并与所述第一级单向阀串联。进一步地，所述第一级单向阀的出口为所述第二级单向阀的入口，并且所述第一级单向阀的出口位于所述阀体中。本发明在一个单向阀中设置两级单向阀，即使其中一级单向阀失效，另外一级单向阀也会起到作用，不会产生大的泄露，相比单级单向阀的失效，本发明的单向阀能够减少发生大的渗漏的问题。

Description

单向阀

技术领域

本发明涉及一种单向阀。

背景技术

气井在采气的过程中需要往井下套管或输气管线内加注一些液态药剂，管道内压力的范围为1Mpa-25Mpa；本单向阀安装于加注口，停止加注药剂时用于防止液体返流。

由于药剂注入的动力源---柱塞泵的脉动特性，导致药剂注入时单向阀处于不断开闭的脉动状态，容易导致密封面失效从而使单向阀寿命大大降低。

目前气井加注药剂所用的单向阀属于直通式单向阀，密封型式采用端面密封或锥面密封，密封面有软密封和硬密封等，都不能很好地适用于该工况。

端面密封型式的单向阀采用了端面(橡胶垫)软密封，制造容易，适用范围广；但对于类似气井加注药剂等(高压、频繁脉动、杂质)工况而言并不是很适用。

一是停止加注时杂质容易卡住密封面导致密封不严；

二是单向阀工作时频繁脉动式开闭，易导致密封垫疲劳变形，并在高压等复杂流态下密封垫翻起，从而单向阀失效发生大的泄漏。

但是如果采用直通式锥面密封及球面密封单向阀，这两种单向阀密封面都属于硬密封，相对于端面(橡胶垫)软密封，使用寿命较长，但是这两种硬密封方式，要么锥面密封为一段较小长度的环形锥面，要么球面硬密封的密封为环形线密封，密封效果不如端面(橡胶垫)软密封，都普遍存在密封不严(有一定的渗漏)。

综上所述，现有技术中至少存在以下问题：现有的单向阀存在因密封面失效而导致发生大的泄漏的问题。

发明内容

本发明提供一种单向阀，以解决现有的单向阀存在因密封面失效而导致发生大的泄漏的问题。

为此，本发明提出一种单向阀，所述单向阀包括：

阀体；

第一级单向阀，设置在所述阀体中；

第二级单向阀，设置在所述阀体中并与所述第一级单向阀串联。

进一步地，所述第一级单向阀的出口为所述第二级单向阀的入口，并且所述第一级单向阀的出口位于所述阀体中。

进一步地，所述第一级单向阀包括：设置在所述阀体中的中间阀座、设置在所述阀体中并位于第一级单向阀入口处的第一阀芯、以及抵压在所述中间阀座与第一阀芯之间的第一弹簧。

进一步地，所述第二级单向阀包括：设置在所述中间阀座上的第二阀芯、以及抵压在所述中间阀座与第二阀芯之间的第二弹簧；

所述第二阀芯与所述第一阀芯分别位于所述中间阀座的两端；

所述第一阀芯与所述第二阀芯共用所述中间阀座。

进一步地，所述第一阀芯为球形，所述第二阀芯为筒形，所述第二阀芯包括：圆环形侧壁、设置在所述圆环形侧壁一端的端壁、以及设置在所述圆环形侧壁另一端的开口，所述圆环形侧壁上设有贯穿侧壁的通孔，所述端壁通过面接触密封所述第二级单向阀的入口。

进一步地，所述单向阀还包括：滤网，设置在所述第二级单向阀的出口处。

进一步地，所述中间阀座上设有环形槽，所述环形槽中安装有O型圈，所述环形槽深度大于O型圈的线径，且所述O型圈与环形槽为过盈装配。

进一步地，所述第一级单向阀还包括：对所述第一阀芯导向的一级导向筒，所述一级导向筒位于所述中间阀座之外并位于所述阀体之内，所述第一弹簧和第一阀芯位于所述一级导向筒之内，所述一级导向筒的两端开设有延伸至所述一级导向筒的外侧面的过流槽。

进一步地，所述第二级单向阀还包括：对所述第二阀芯导向的二级导向筒，所述二级导向筒位于所述中间阀座之外并位于所述阀体之内，所述第二弹簧和第二阀芯位于所述二级导向筒之内，所述二级导向筒的外侧面设有多条导流作用的长条形孔。

进一步地，所述第一级单向阀还包括：设置在所述阀体中的入口端阀座，所述入口端阀座位于所述阀体的入口端并位于所述阀体与所述第一阀芯之间，所述入口端阀座与所述阀体为可拆卸连接。

本发明在一个单向阀中设置两级单向阀，即使其中一级单向阀失效，另外一级单向阀也会起到作用，不会产生大的泄露，相比单级单向阀的失效，本发明的单向阀能够减少发生大的渗漏的问题。

进而，本发明相对于两个单独的单向阀的串联，能够减少两个单独的单向阀分别连接到工作管路的安装次数，本发明只需一次安装即可代替两个单独的单向阀的两次安装，节约了安装时间，减少了在安装两个单独的单向阀时，连接两个单独的单向阀所需的中间的连接管和密封件，减少了泄露的机会，降低了人员的维护难度和使用成本。

进而，本发明的单向阀中，第一级单向阀的出口为所述第二级单向阀的入口，相对于两个单独的单向阀的串联，本发明避免了液体从两个单独的单向阀流向工作管路过程中，由于从一个单向阀的出口进入到另外一个单向阀的入口过程中，还要经过中间的连接管而发生的流道截面变化而产生的脉冲现象或震动、或者流道过长而产生的脉冲现象或震动，尤其对于输送高压液体的单向阀，本发明更能减少脉冲现象，更能减少与柱塞泵使用时，发生的脉冲(脉动)现象或震动，有利于增加单向阀的使用寿命和其他设备的稳定，增加整个工作管路的安全性。

进而，第一级单向阀与所述第二级单向阀的阀芯共用所述中间阀座，即本发明的单向阀为单向阀，但只需要一个阀座，减少了体积、长度、重量和成本。

进而，本发明的单向阀还包括：滤网，设置在所述第二级单向阀的出口处，这样，能够过滤杂质，防止杂质污染密封面，增加了密封的安全性。

附图说明

图1为本发明第一实施例的单向阀的外部立体结构示意图；

图2为本发明第一实施例的单向阀的外部主视方向的结构示意图；

图3为图2的B-B剖视图；

图4为本发明第一实施例的单向阀的一级导向筒和二级导向筒的示意图；

图5为本发明第二实施例的单向阀的剖视图。

图6为本发明第二实施例的单向阀的第一个角度的立体分解结构示意图，其中，去除了阀体，阀盖。

图7为本发明第二实施例的单向阀的第二个角度的立体分解结构示意图，其中，去除了阀体，阀盖。

附图标号说明：

1阀体 2第一阀芯 3第一弹簧 4一级导向筒 5密封垫 6中间阀座 7-O型圈8二级导向筒 9第二阀芯 10第二弹簧 11垫片 12滤网 13垫片 14密封垫片 15阀盖 20入口端阀座 25密封垫片 40过流槽 41环形槽 60第一级单向阀的出口80长条形孔 91端壁 92通孔 100第一级单向阀 200第二级单向阀

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。

如图1、图2和图3所示，本发明提出一种单向阀，所述单向阀包括：

阀体1，阀体1可以具有与工作管路连接的接口，以便连接在工作管路(工作管路例如为油管或水管)上；

第一级单向阀100，设置在所述阀体1中；

第二级单向阀200，设置在所述阀体1中并与所述第一级单向阀100串联，第二级单向阀200设置在第一级单向阀100的下游，流体(例如为液体)从单向阀的进口P1进入，从单向阀的出口P2流出的过程则为:流体从单向阀的进口P1也就是进入第一级单向阀100的进口进入第一级单向阀100，然后从第一级单向阀100的出口流出，再进入第二级单向阀200的入口，然后从第二级单向阀200的出口也就是单向阀的出口P2流出。

第一级单向阀100和第二级单向阀200，都设置在所述阀体1中，第一级单向阀的出口60为所述第二级单向阀的入口，相对于两个单独的单向阀的串联，本发明避免了液体从两个单独的单向阀流向工作管路过程中，由于从一个单向阀的出口进入到另外一个单向阀的入口过程中，还要经过中间的连接管而发生的流道截面变化而产生的脉冲现象或震动、或者流道过长而产生的脉冲现象或震动，尤其对于输送高压液体的单向阀，本发明更能减少脉冲现象，更能减少与柱塞泵使用时，发生的脉冲(脉动)现象或震动，有利于增加单向阀的使用寿命和其他设备的稳定，增加整个工作管路的安全性。

如图3所示，第一级单向阀的出口60例如包括渐缩的锥形段，以更好的控制第一级单向阀100出口的流量，减少发生的脉冲(脉动)现象或震动。

进一步地，如图3所示，所述第一级单向阀100包括：设置在所述阀体中的中间阀座6、设置在所述阀体1中并位于第一级单向阀入口处的第一阀芯2、以及抵压在所述中间阀座6与第一阀芯2之间的第一弹簧3。第一弹簧3例如为压缩弹簧，通过第一弹簧3可以实现第一级单向阀100的单向开关或复位作用。

进一步地，如图3所示，所述第二级单向阀200包括：设置在所述中间阀座上的第二阀芯9、以及抵压在所述中间阀座6与第二阀芯9之间的第二弹簧10；第二弹簧10例如为压缩弹簧，起复位作用，所述第二阀芯9与所述第一阀芯2分别位于所述中间阀座6的两端；所述第一阀芯与所述第二阀芯共用所述中间阀座6，中间阀座6分别支撑第一级单向阀的阀芯与所述第二级单向阀的阀芯，这样，一方面，能够使得第一级单向阀的出口为所述第二级单向阀的入口，减少脉冲，另一方面，也减少了阀座的使用，方便了制作安装，减少了体积、长度、重量和成本。

进一步地，如图3所示，所述第一阀芯2为球形，例如，第一级单向阀100的阀芯为氧化陶瓷球(强度高于钢)，球面为硬密封，不易磨损，使用寿命长。所述第二阀芯为筒形或者为一端封闭的筒形，这样，第二级单向阀为端面阀芯，端面为软密封。这样，本发明的单向阀为一个球形阀芯的单向阀与一个筒形阀芯的单向阀的串联，第一级单向阀100为球形的硬密封，第二级单向阀为端面的软密封，二者相互配合，既能够弥补硬密封容易发生少许渗漏的缺点，又能够弥补软密封使用寿命短、长时间使用后也发生大面积泄漏的缺点。这两种阀芯组合方式，相对于两个同种类的阀芯的串联，能够起到更好的密封效果。

如图3和图6、图7所示，所述第二阀芯9包括：圆环形侧壁、设置在所述圆环形侧壁一端(第一级单向阀的出口60处)的端壁91、以及设置在所述圆环形侧壁另一端的开口，所述圆环形侧壁上设有贯穿侧壁的通孔92，所述端壁91通过面接触(与O型圈7配合形成密封)密封所述第二级单向阀的入口(第一级单向阀的出口60处)。密封时，O型圈7在阀座6的环形槽和第二阀芯9的环形平面之间接近密闭的空间内压缩，O型圈7的变形受到密闭空间限制，不易损坏且对疲劳形变不敏感，密封效果好。端面阀芯(第二阀芯9)的密封面为一环形平面，环形平面宽度与阀座环形槽宽度为间隙配合。第二级单向阀的密封件为标准O型圈，易于购买，更换方便，材料可以根据压力选择(高压用氟橡胶、低压用丁晴橡胶)

进一步地，如图3所示，所述单向阀还包括：滤网12，设置在所述第二级单向阀200的出口P2处。这样，有效阻止出口杂质污染密封面，增加了密封的安全性。对于出口无杂质返流(紊流)的工况，可以省略掉过流作用的垫片11、不锈钢丝滤网12和调节作用的垫片13；加长二级导向套8和使阀盖15出口孔小于第二弹簧10外径即可。

进一步地，如图3所示，所述中间阀座6上设有环形槽，所述环形槽中安装有O型圈7，所述环形槽深度大于O型圈的线径，且所述O型圈与环形槽为过盈装配,使O型圈7不易被介质紊流所冲出或翻出环形槽，密封效果较好，增加了第二级单向阀200的使用寿命。O型圈7的变形受到密闭空间限制，不易损坏且对疲劳形变不敏感。如果O型圈7损坏，第二级单向阀失效后，第一级单向阀为硬密封，仅会发生少许渗漏；可以避免大面积泄漏发生，更换O型圈即可。

进一步地，如图3和图4所示，所述第一级单向阀100还包括：对所述第一阀芯导向的一级导向筒4，所述一级导向筒4位于所述中间阀座6之外并位于所述阀体1之内，所述第一弹簧3和第一阀芯2位于所述一级导向筒4之内，所述一级导向筒的两端开设有延伸至所述一级导向筒的外侧面的过流槽40。球面阀芯(第一阀芯1)与一级导向筒4间隙配合，可沿轴向自由活动；一级导向筒4两边开有过流槽40，一级导向筒圆柱面开有环形槽41，过流槽40和环形槽41例如可以连通。

进一步地，如图3和图4所示，所述第二级单向阀还包括：对所述第二阀芯导向的二级导向筒8，所述二级导向筒8位于所述中间阀座6之外并位于所述阀体1之内，所述第二弹簧10和第二阀芯9位于所述二级导向筒8之内，所述二级导向筒8的外侧面设有多条导流作用的长条形孔80。端面阀芯(第二阀芯9)与二级导向筒8间隙配合，可沿轴向自由活动。

进一步地，图5、图6和图7为本发明第二实施例的单向阀的结构，如图5所示，该实施例的单向阀与图3所示的单向阀的主要区别在于：所述第一级单向阀100还包括：设置在所述阀体中的入口端阀座20，所述入口端阀座20位于所述阀体的入口端P1处，并位于所述阀体1与所述第一阀芯2之间，所述入口端阀座20与所述阀体1为可拆卸连接，以作为易损件，以便更换。在入口端阀座20与阀体1之间设置一个密封垫片25，以便密封。

如图1和图3所示，本发明还设有与阀体1套接的阀盖15，以便安装和拆卸以及保护各级阀芯。阀盖15例如可以连接工作管路，第二级单向阀200的出口P2或整个单向阀的出口P2可以位于阀盖15的端部。

本发明的单向阀中，两级单向阀之间、单向阀本体与外界之间，设有聚四氟乙烯制成的密封垫5和垫片14，这些聚四氟乙烯垫在接近密闭的空间压缩密封，压缩量小，不向内挤压而影响介质过流和安装，密封效果好。

本发明的单向阀可以用于气井在采气的过程中，井下套管或输气管线内加注一些液态药剂的工况下，由于有了滤网，可以避免：由于气井流体普遍含有不少杂质(沙、尘、碎屑等为主)，单向阀关闭前杂质容易随返流(或紊流)污染密封面，从而导致单向阀密封不严的现象。

本发明的一级导向筒或二级导向筒开泄流槽加工容易，通流面积大，且第一或第二导向筒中的阀芯与导向筒之间小间隙配合，相对于普通单向阀，阀芯运动时不易跑偏。

本例实施使用时，图3中，P1口为进液口(本发明的单向阀的进口)，可以通过高压管路与高压泵出口连接；高压泵进液口之前可以串接一个过滤器，以保证从P1口进入单向阀的介质干净无杂质。

图3中，P2口(本发明的单向阀的出口P2)为出液口，通过接头或高压管线连接需要注入液体的管线或容器。

工作时，介质由P1口进入，介质首先顶开第一阀芯2，第一阀芯2沿着一级导向筒4运动，使第一弹簧3压缩；

接着介质通过一级导向筒4的开口槽40及外圆面的环形槽41流向中间阀座6的端口(第一级单向阀的出口60)，通过该端口，介质顶开第二阀芯9；

第二阀芯9沿着二级导向筒8运动，使第二弹簧10压缩；

接着介质通过二级导向筒8圆周均布的腰形槽(长条形孔80)，部分通过第二阀芯9四周的四个圆形的通孔92分流，最终到达过流垫片11，通过过流垫片11通孔92及四周均布的8个小孔，再流过不锈钢丝滤网12，最终从P2口排出。

由于柱塞泵的脉动特性，实际单向阀的进液出液处于间歇性进行，即单向阀不停地开启关闭循环，P2口的介质流向不时处于紊乱状态；当单向阀停止工作时，不锈钢丝滤网12将很好地挡住P2口周围的介质向另一边渗透运动，从而保证密封面不受杂质污染。

以内蒙古苏里格气田加注药剂为例，由于气田的气井一般范围比较广，数量比较多，分散，部分井距离维护部门驻地路途远(几十、上百公里)，部分井压力高、杂质含量大，以上客观原因使得普通单向阀不耐用。而上井维修费用高(除人工之外，单次上井光车辆费用一项即可达300元～400元)。本发明的刚好弥补了以上普通单向阀不耐用的问题。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种单向阀，其特征在于，所述单向阀包括：

阀体；

第一级单向阀，设置在所述阀体中；

第二级单向阀，设置在所述阀体中并与所述第一级单向阀串联。

2.如权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述第一级单向阀的出口为所述第二级单向阀的入口，并且所述第一级单向阀的出口位于所述阀体中。

3.如权利要求2所述的单向阀，其特征在于，所述第一级单向阀包括：设置在所述阀体中的中间阀座、设置在所述阀体中并位于第一级单向阀入口处的第一阀芯、以及抵压在所述中间阀座与第一阀芯之间的第一弹簧。

4.如权利要求3所述的单向阀，其特征在于，所述第二级单向阀包括：设置在所述中间阀座上的第二阀芯、以及抵压在所述中间阀座与第二阀芯之间的第二弹簧；

所述第二阀芯与所述第一阀芯分别位于所述中间阀座的两端；

所述第一阀芯与所述第二阀芯共用所述中间阀座。

5.如权利要求4所述的单向阀，其特征在于，所述第一阀芯为球形，所述第二阀芯为筒形，所述第二阀芯包括：圆环形侧壁、设置在所述圆环形侧壁一端的端壁、以及设置在所述圆环形侧壁另一端的开口，所述圆环形侧壁上设有贯穿侧壁的通孔，所述端壁通过面接触密封所述第二级单向阀的入口。

6.如权利要求2所述的单向阀，其特征在于，所述单向阀还包括：滤网，设置在所述第二级单向阀的出口处。

7.如权利要求3所述的单向阀，其特征在于，所述中间阀座上设有环形槽，所述环形槽中安装有O型圈，所述环形槽深度大于O型圈的线径，且所述O型圈与环形槽为过盈装配。

8.如权利要求3所述的单向阀，其特征在于，所述第一级单向阀还包括：对所述第一阀芯导向的一级导向筒，所述一级导向筒位于所述中间阀座之外并位于所述阀体之内，所述第一弹簧和第一阀芯位于所述一级导向筒之内，所述一级导向筒的两端开设有延伸至所述一级导向筒的外侧面的过流槽。

9.如权利要求5所述的单向阀，其特征在于，所述第二级单向阀还包括：对所述第二阀芯导向的二级导向筒，所述二级导向筒位于所述中间阀座之外并位于所述阀体之内，所述第二弹簧和第二阀芯位于所述二级导向筒之内，所述二级导向筒的外侧面设有多条导流作用的长条形孔。

10.如权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述第一级单向阀还包括：设置在所述阀体中的入口端阀座，所述入口端阀座位于所述阀体的入口端并位于所述阀体与所述第一阀芯之间，所述入口端阀座与所述阀体为可拆卸连接。