CN105202236B - 高温潜油电泵安全阀 - Google Patents

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Abstract

高温潜油电泵安全阀，属于安全阀技术领域，特别是涉及一种能够有效解决高温水平井或斜井潜油电泵密封防护的高温潜油电泵安全阀。本发明提供一种在高温情况下能够保证阀门密封性、稳定性可靠的高温潜油电泵安全阀。本发明包括壳体，在所述壳体内设置有阀体，在壳体与阀体之间设置有O型密封圈；在阀体内的下部设置有中部具有凸缘的阀座，在阀座的凸缘与阀体之间设置有密封垫，密封垫的外径大于阀座凸缘的外径；在阀座的上方设置有阀门，所述阀门为圆环形，其下端面具有刃口，阀门的刃口与密封垫相对应，阀门的内侧壁与阀座凸缘的外侧壁相接触；在阀门上方的阀体内设置有调压环，在调压环与阀门之间设置有弹簧。

Description

高温潜油电泵安全阀
技术领域
本发明属于安全阀技术领域，特别是涉及一种能够有效解决高温水平井或斜井潜油电泵密封防护的高温潜油电泵安全阀。
背景技术
安全阀是高温电潜泵金属波纹管式保护器上的一个必不可少的重要部件。金属波纹管式保护器与电机连接后，腔体是被机械密封封闭的，内部的电机油通过机械密封向井液缓慢地泄漏。电机油随温度的变化而膨胀或收缩，容积的增加或减少由波纹管提供相应的空间。波纹管的收缩或拉伸是一个非常缓慢的过程，但是注油量的多少、温度的高低都不可能完全符合设计状态，特别是升温速度很快时，由于电机油粘性大和流动阻尼的影响，波纹管的响应速度跟不上电机油的膨胀速度，于是腔内压力瞬间急剧上升，当超过波纹管的抗压强度或机组壳体的抗压强度时，机组就会损坏，因此，安装安全阀是完全必要的。
通常，现有的安全阀阀门多为针阀型式，这种阀门在弹簧压紧力较小的情况下稳定性很差，重复性也不好，针阀结构不能保证高温电机的可靠密封。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种在高温情况下能够保证阀门密封性、稳定性可靠的高温潜油电泵安全阀。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种高温潜油电泵安全阀，包括壳体，在所述壳体内设置有阀体，在壳体与阀体之间设置有O型密封圈；在阀体内的下部设置有中部具有凸缘的阀座，在阀座的凸缘与阀体之间设置有密封垫，密封垫的外径大于阀座凸缘的外径；在阀座的上方设置有阀门，所述阀门为圆环形，其下端面具有刃口，阀门的刃口与密封垫相对应，阀门的内侧壁与阀座凸缘的外侧壁相接触；在阀门上方的阀体内设置有调压环，在调压环与阀门之间设置有弹簧。
所述密封垫采用具有弹性的耐高温的橡胶板。
本发明的有益效果：
1、由于本发明的阀门为圆环形，其下端面具有刃口，这就弥补了弹簧压紧力不大的缺点；
2、由于本发明的密封垫采用具有弹性的耐高温的橡胶板，就可以利用橡胶板的压痕变形，使密封更加可靠；
3、本发明的阀门和阀座的配合保证了阀门开闭过程的灵活性，使每次闭合都能落在原来的压痕上，从而使密封万无一失。
附图说明
图1为本发明的高温潜油电泵安全阀的结构示意图；
图中：1-调压环，2-弹簧，3-阀体，4-阀门，5-阀座，6-O型密封圈，7-密封垫，8-壳体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明：
如图1所示，一种高温潜油电泵安全阀，包括壳体8，在所述壳体8内设置有阀体3，在壳体8与阀体3之间设置有O型密封圈6，O型密封圈6用于阀体3与壳体8的密封；在阀体3内的下部设置有中部具有凸缘的阀座5，在阀座5的凸缘与阀体3之间设置有密封垫7，密封垫7的外径大于阀座5凸缘的外径，所述密封垫7采用具有弹性的耐高温的橡胶板；在阀座5的上方设置有阀门4，所述阀门4为圆环形，其下端面具有刃口，阀门4的刃口与密封垫7相对应，阀门4的内侧壁与阀座5凸缘的外侧壁相接触；在阀门4上方的阀体3内设置有调压环1，调压环1用于调节弹簧2的压紧力，在调压环1与阀门4之间设置有弹簧2。
对安全阀的要求就是要安全可靠，腔内压力达到设定值时阀门4开启泄压，低于设定值时阀门4关闭，保证密封。
本发明的阀门4的刃口宽度较窄，利用较窄的刃口宽度，虽然弹簧2压紧力不是很大，却能产生较大压强，阀门4压在具有一定弹性的耐高温的密封垫7上，使密封垫7产生一定深度的压痕变形，以保证密封可靠。阀门4的直径d值较大，弹簧2压紧力处在阀门4直径d圆范围内，保证了稳定性更加可靠。阀门4从闭合到最大开度的整个行程都沿着阀座5导向滑动，阀门4和阀座5的配合间隙和粗糙度都在控制范围内，以保证阀门4开闭过程的灵活性，从而保证每次闭合都能落在密封垫7的原来压痕上，保证密封万无一失。
机组在井下处于一个平衡的系统中，安全阀的工作状态和在地面是一样的。为了分析方便，假定井下压力为零，即安全阀处于零压系统中。
1)安全阀开启压力的设定：
安全阀的开启压力须满足下面的不等式：
W＞P开＞U (1)
式中：
W-壳体的抗压强度，MPa；
P开-阀门开启压力，MPa；
U-壳体腔内最大压力，MPa。
为了保证最低的抗压强度，W的数值可由试验测得，一般之比值应大于2.5以上。
壳体腔内最大压力须小于阀门开启压力，比值根据这些数据就可以确定安全阀的开启压力。
2)弹簧压紧力的确定：
弹簧的压紧力与阀门开启压力是平衡的，
P弹＝P开S (2)
式中：
P弹-弹簧压紧力，N；
P开-阀门开启压力，MPa；
S-阀门受力面积，mm2；
d-阀门直径，mm。
实际上阀门开启压力很小，如果阀门的受力面积也小，那么弹簧的压紧力也是很小的。太小的弹簧压紧力相对于质量较大的阀门，很难保证可靠密封，特别是在振动较大的情况下密封更为困难。
将(3)式代入(2)式得：
在式中，P开已确定，P弹只与d2成正比，所以欲得到较大的弹簧压紧力，可加大阀门的直径，使得到的压紧力与阀门重量相比较，阀门的重量可以忽略不计，这样振动就不会影响密封效果了。

Claims (2)

1.一种高温潜油电泵安全阀，其特征在于包括壳体，在所述壳体内设置有阀体，在壳体与阀体之间设置有O型密封圈；在阀体内的下部设置有中部具有凸缘的阀座，在阀座的凸缘与阀体之间设置有密封垫，密封垫的外径大于阀座凸缘的外径；在阀座的上方设置有阀门，所述阀门为圆环形，其下端面具有刃口，阀门的刃口与密封垫相对应，阀门的内侧壁与阀座凸缘的外侧壁相接触，阀门沿着阀座的凸缘导向滑动；在阀门上方的阀体内设置有调压环，在调压环与阀门之间设置有弹簧，所述阀门的直径大于所述弹簧的直径，所述弹簧的压紧力处在所述阀门与阀座接触面所在的圆的范围内。
2.根据权利要求1所述的高温潜油电泵安全阀，其特征在于所述密封垫采用具有弹性的耐高温的橡胶板。
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