CN106051192B - 一种防沉砂平板闸阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防沉砂平板闸阀，包括保护盖、阀杆、转动手柄、支架、阀盖、连接螺栓、密封圈组、阀体、挡砂环、闸板、防砂挡板、清洗孔、左外阀座、右外阀座、左内阀座和右内阀座，左外阀座和右外阀座对称安装，左内阀座和右内阀座相应安装在左外阀座和右外阀座内侧，两个挡砂环分别安装于左外阀座和左内阀座连接处、右外阀座和右内阀座连接处的两个挡砂环安装槽中；所述防砂挡板为长方形结构，上端设有一个圆孔，其内径与内阀座内侧相同，防砂挡板套设于内阀座内侧端，防砂挡板两边为弧形，与阀体内侧紧密贴合；阀体的圆柱形阀腔底部设有清洗孔。本发明通过设置防砂挡板和挡砂环，防止泥浆进入腔体，并通过设置清洗孔来清洗阀体。

Description

一种防沉砂平板闸阀

技术领域

本发明涉及一种平板闸阀，尤其涉及一种防止阀腔内产生沉砂的平板闸阀。

背景技术

在油气田开发过程中，平板闸阀是油气生产系统的通用部件，也是井口装置、采油树和管汇系统中控制油气开关的关键单元设备，闸板、阀座的拆卸不需要专用拉拔工具，并具有可靠性高、体积小、操作简单、性能维护简便等特点。但传统平板闸阀由于设计结构的原因，存在着以下几个突出问题：用于石油井口作业中的平板阀在使用中还存在大量的问题：1、运行时细小的沙砾很容易进入到阀体的阀腔内，导致阀门使用较短时间出现关不紧现象，影响阀门工作；2、目前的阀门仅能实现单向密封，密封效果不佳，沙砾易进入到阀腔内，阀门存泥浆现象严重，使得阀门的使用寿命不长；3、阀门扳手键容易磨损，设计尺寸过小，易磨损；4、阀门丝杠变形现象严重，可能时阀门关闭时，开关力矩过大；5、阀门轴承偶有损坏，可能是安装问题；6、波形弹簧内沉泥严重，基本失去原有作用，原因为泥浆颗粒能进入。

针对这些问题，目前，国内外很多机构都对平板闸阀的结构和材料进行了一些改良，并取得一定学术成果，如申请号为201510433963.5的《水下防砂用平板闸阀》、申请号为201220312239.9的《防砂阀》申请号为201120335099.2的《一种防砂平板阀》等，但这些阀门依然无法完全解决前述问题，尤其是最基本的防沉砂和后期的清洗方面，其效果依然有待提高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，在传统的Z23Y-700阀门的基础上，设计出一种防沉砂平板闸阀，通过改良其内部结构，设置挡砂环，使其能更好的实现防沉砂和密封的效果。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种防沉砂平板闸阀，由保护盖、阀杆、转动手柄、支架、阀盖、连接螺栓、密封圈组、阀体、外阀座、挡砂环、内阀座、闸板、防砂挡板、清洗孔组成；

所述转动手柄安装于阀杆上端的梯形螺纹中，阀杆上端顶部安装有保护盖，阀杆下端依次穿过支架和阀盖与闸板相连接，阀体上端通过连接螺栓连接阀盖；

所述阀体外形为矩形，阀体横向中部设有圆柱形流道，阀体纵向中部设有从上到下的圆柱形阀腔，在圆柱形流道与圆柱形阀腔的接触面，圆柱形流道向内向外放大生成台阶，形成左右两个安装槽，阀盖下端设有锥形段内腔，与圆柱形阀腔连接；

外阀座包括左外阀座和右外阀座，两者形状相同，内阀座包括左内阀座和右内阀座，两者形状相同，左外阀座和右外阀座分别对称安装于流道上的左右两个安装槽中，左内阀座和右内阀座相应对称安装在左外阀座和右外阀座内侧，左外阀座和左内阀座连接处、右外阀座和右内阀座连接处的台阶构成挡砂环安装槽，两个挡砂环分别安装于左外阀座和左内阀座连接处、右外阀座和右内阀座连接处的两个挡砂环安装槽中，所述挡砂环为环状结构，其中一侧边缘设有倒角，倒角侧朝向外侧安装；

所述防砂挡板设有两块，防砂挡板为长方形结构，上端设有一个圆孔，其内径与内阀座内侧端外径相同，防砂挡板套设于内阀座内侧端，防砂挡板两边为弧形，与阀体内侧紧密贴合，防砂挡板下端倒圆角；

阀体的圆柱形阀腔底部设有与侧边外部连接的内小外大的两级阶梯型通孔，外侧台阶上设有内螺纹。

进一步的，所述闸板的上端采用卡口结构，阀杆下端的突出部分卡入闸板上端的卡口实现连接固定，闸板下端中部设有与流道直径相同的通孔，闸板上端边缘为梯形结构，下端也设有一小段梯形段；闸板与左内阀座和右内阀座接触贴合，接触表面光滑，其配合间隙为0.3～0.5mm；闸板两侧面各设有两个螺纹孔，与侧面的限位板连接使其在阀腔中保持竖直上下运动。

进一步的，所述挡砂环宽度略小于挡砂环安装槽宽度，其间隙宽度为0.01～0.05mm。

进一步的，所述清洗孔上设有配套使用的堵头，堵头形状也为两级台阶，内侧台阶上设有两个密封圈安装槽，外侧台阶设有与清洗孔配套的外螺纹。

进一步的，所述左内阀座外圆周从左到右设有台阶一，台阶二，台阶三共3处台阶，所述台阶二直径大于台阶一和台阶三，台阶一和台阶二的台阶面为向右倾斜的锥形结构，台阶一外表面设有2个密封圈安装槽，内表面设有与左外阀座配合的挡砂环安装槽。

进一步的，所述左外阀座内圆周从左到右设有台阶四和台阶五共2处台阶，所述台阶四内表面中部设有安装槽，右端设有与左内阀座配合的挡砂环安装槽，台阶四左侧表面设有2个密封圈安装槽。

进一步的，所述密封圈组包括O型密封圈、增压式密封垫片、唇型盘根，唇型盘根安装在支架内侧。

进一步的，所述内阀座、外阀座、闸板、挡砂环、防砂挡板的连接面接触口，均设有倒角，倒角角度为45～60度。

进一步的，所述内阀座、外阀座、闸板、挡砂环、防砂挡板的连接面，在相应的密封圈安装槽内均设有O型密封圈。

本发明的优点在于：

1、通过设置带有安装间隙的挡砂环，能允许微量液体通过，而不允许超过0.05mm的泥浆颗粒通过，保证密封圈不被泥浆塞满而失去弹性作用，又不会形成真空，保证密封圈持续压缩提供足够预紧力密封；

2、设置防砂挡板，防止泥浆进入阀体腔内，避免出现泥浆凝结等情况；

3、通过设置清洗口，对泵体的阀腔进行清洗并排出污水，防止阀腔内可能出现的少量残余泥浆。

附图说明

图1是本发明的结构示意图主视图；

图2是本发明的结构示意图左视图；

图3是图1的A区域细节放大图；

图4是防砂挡板的结构示意图；

图5是挡砂环的结构示意图。

图中：1、保护盖，2、转动手柄，3、阀杆，4、支架，5、阀盖，6、连接螺栓，7、O型密封圈，8、阀体，9、左外阀座，10、左内阀座，11、挡砂环，12、闸板，13、防砂挡板，14、右外阀座，15、右内阀座，16、堵头，17、限位板。

具体实施方式

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、图2所示，一种防沉砂平板闸阀，由保护盖1、阀杆3、转动手柄2、支架4、阀盖5、连接螺栓6、密封圈组、阀体8、外阀座、挡砂环11、内阀座、闸板12、防砂挡板13、清洗孔16组成；

所述转动手柄2安装于阀杆3上端的梯形螺纹中，阀杆3上端顶部安装有保护盖1，阀杆3下端依次穿过支架4和阀盖5与闸板12相连接，阀体8上端通过连接螺栓连接阀盖5。

所述阀体8外形为矩形，阀体8横向中部设有圆柱形流道，阀体8纵向中部设有从上到下的圆柱形阀腔，在圆柱形流道与圆柱形阀腔的接触面，圆柱形流道向内向外放大生成台阶，形成左右两个安装槽，阀盖5下端设有锥形段内腔，与圆柱形阀腔连接；阀体8内表面镀有硬质合金，以增加内表面的耐磨性，保证密封效果。

外阀座和内阀座的材料均为12Cr3喷焊Ni基合金，外阀座包括左外阀座9和右外阀座14，两者形状相同，内阀座包括左内阀座10和右内阀座15，两者形状相同，左外阀座9和右外阀座14分别对称安装于流道上的左右两个安装槽中，左内阀座10和右内阀座15相应对称安装在左外阀座9和右外阀座14内侧，左外阀座9和左内阀座10连接处、右外阀座14和右内阀座15连接处的台阶构成挡砂环安装槽，两个挡砂环11分别安装于左外阀座9和左内阀座10连接处、右外阀座14和右内阀座15连接处的两个挡砂环安装槽中，所述挡砂环11为环状结构，其中一侧边缘设有倒角，倒角侧朝向外侧安装，其材料为12Cr3；所述左内阀座10外圆周从左到右设有台阶一，台阶二，台阶三共3处台阶，所述台阶二直径大于台阶一和台阶三，台阶一和台阶二的台阶面为向右倾斜的锥形结构，台阶一外表面设有2个密封圈安装槽，内部安装有2个69×3.55mm尺寸的O型密封圈7，内表面设有与左外阀座配合的挡砂环安装槽；所述左外阀座9内圆周从左到右设有台阶四和台阶五共2处台阶，所述台阶四内表面中部设有安装槽，右端设有与左内阀座10配合的挡砂环安装槽，台阶四左侧表面设有2个密封圈安装槽，内部安装有2个54.5×3.55mm尺寸的O型密封圈7，所述挡砂环11宽度略小于挡砂环安装槽宽度，其间隙宽度为0.01～0.05mm。

所述防砂挡板13设有两块，防砂挡板为长方形结构，上端设有一个圆孔，其内径与内阀座内侧端外径相同，防砂挡板13套进并焊接于内阀座内侧端，防砂挡板13两边为弧形，与阀体8内侧紧密贴合，防止泥浆进入阀腔，防砂挡板13下端倒圆角，使其便于安装。

阀体8的圆柱形阀腔底部设有与侧边外部连接的内小外大的两级阶梯型通孔，外侧台阶上设有内螺纹，所述清洗孔上设有配套使用的堵头17，堵头17形状也为两级台阶，内侧台阶上设有两个密封圈安装槽，配套有5×1.8mm尺寸的O型密封圈7，外侧台阶设有与清洗孔配套的外螺纹。

所述闸板12的上端采用卡口结构，阀杆3下端的突出部分卡入闸板12上端的卡口实现连接固定，闸板12下端中部设有与流道直径相同的通孔，闸板12上端边缘为梯形结构，其梯形斜边的角度与阀盖5的锥形内腔斜边的角度相同，能使其上移之后尽量与内腔贴合，不浪费空间，下端也设有一小段梯形段，便于安装，闸板12左右两面与左内阀座10和右内阀座15接触贴合，接触表面光滑，粗糙度不超过Ra1.6，其配合间隙为0.3～0.5mm；闸板12两侧面各设有两个螺纹孔，与侧面的限位板17连接使其在阀腔中保持竖直上下运动，限位板17外侧边为弧形结构，与阀体8的圆柱形阀腔贴合接触以实现径向固定。

所述内阀座、外阀座、闸板12、挡砂环11、防砂挡板13的连接面接触口，均设有倒角，倒角角度为45～60度，所述内阀座、外阀座、闸板12、挡砂环11、防砂挡板13的连接面，在相应的密封圈安装槽内均设有O型密封圈7。

本发明在使用过程中，操作转动手柄2，使闸板12上下移动，在隔断状态下，闸板12下行到接近阀体8的圆柱形阀腔底部，闸板12中部的通孔上边缘在内阀座通孔的下方，下边缘不超过防砂挡板13底边，此时液体从阀体8横向中部的圆柱形流道左侧进入，遇闸板12阻断，液体从挡砂环11的安装间隙中可进入左外阀座9和左内阀座10之间并挤压O型密封圈7，使其不形成真空，保证O型密封圈7持续压缩提供足够预紧力密封，而大于0.05mm的砂砾不能进入安装间隙，O型密封圈7不会被泥浆塞满而失去弹性作用，闸板12与防砂挡板13配合，阻止泥浆进入阀腔，防止泥浆沉降到阀腔中。

当打开阀门时，操作转动手柄2，使闸板12上移，闸板12中部的通孔与左内阀座10和右内阀座15联通，此时泥浆依然不会进入阀腔，当有少量细颗粒的砂砾随着闸板12的上下运动进入阀腔后，在定期维护清洗作业中可旋开堵头16，注入清水进行清洗，反复几次即可将阀腔清洁干净。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，本发明并不局限于上述方式，在不脱离本发明原理的前提下，还能进一步改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种防沉砂平板闸阀，包括保护盖、阀杆、转动手柄、支架、阀盖、连接螺栓、密封圈组、阀体，其特征在于，还包括外阀座、挡砂环、内阀座、闸板、防砂挡板、清洗孔；

所述转动手柄安装于阀杆上端的梯形螺纹中，阀杆上端顶部安装有保护盖，阀杆下端依次穿过支架和阀盖与闸板相连接，阀体上端通过连接螺栓连接阀盖；

所述阀体外形为矩形，阀体横向中部设有圆柱形流道，阀体纵向中部设有从上到下的圆柱形阀腔，在圆柱形流道与圆柱形阀腔的接触面，圆柱形流道向内向外放大生成台阶，形成左右两个安装槽，阀盖下端设有锥形段内腔，与圆柱形阀腔连接；

外阀座包括左外阀座和右外阀座，两者形状相同，内阀座包括左内阀座和右内阀座，两者形状相同，左外阀座和右外阀座分别对称安装于流道上的左右两个安装槽中，左内阀座和右内阀座相应对称安装在左外阀座和右外阀座内侧，左外阀座和左内阀座连接处、右外阀座和右内阀座连接处的台阶构成挡砂环安装槽，两个挡砂环分别安装于左外阀座和左内阀座连接处、右外阀座和右内阀座连接处的两个挡砂环安装槽中，所述挡砂环为环状结构，其中一侧边缘设有倒角，倒角侧朝向外侧安装；

所述防砂挡板设有两块，防砂挡板为长方形结构，上端设有一个圆孔，其内径与内阀座内侧端外径相同，防砂挡板套设于内阀座内侧端，防砂挡板两边为弧形，与阀体内侧紧密贴合，防砂挡板下端倒圆角；

阀体的圆柱形阀腔底部设有与侧边外部连接的内小外大的两级阶梯型通孔，外侧台阶上设有内螺纹；

所述清洗孔上设有配套使用的堵头，堵头形状也为两级台阶，内侧台阶上设有两个密封圈安装槽，外侧台阶设有与清洗孔配套的外螺纹；

所述闸板的上端采用卡口结构，阀杆下端的突出部分卡入闸板上端的卡口实现连接固定，闸板下端中部设有与流道直径相同的通孔，闸板上端边缘为梯形结构，下端也设有一小段梯形段；闸板与左内阀座和右内阀座接触贴合，接触表面光滑，其配合间隙为0.3～0.5mm；闸板两侧面各设有两个螺纹孔，与侧面的限位板连接使其在阀腔中保持竖直上下运动；

所述挡砂环宽度略小于挡砂环安装槽宽度，其间隙宽度为0.01～0.05mm；

所述左内阀座外圆周从左到右设有台阶一，台阶二，台阶三共3处台阶，所述台阶二直径大于台阶一和台阶三，台阶一和台阶二的台阶面为向右倾斜的锥形结构，台阶一外表面设有2个密封圈安装槽，内表面设有与左外阀座配合的挡砂环安装槽。

2.根据权利要求1所述的一种防沉砂平板闸阀，其特征在于，所述左外阀座内圆周从左到右设有台阶四和台阶五共2处台阶，所述台阶四内表面中部设有安装槽，右端设有与左内阀座配合的挡砂环安装槽，台阶四左侧表面设有2个密封圈安装槽。

3.根据权利要求1所述的一种防沉砂平板闸阀，其特征在于，所述密封圈组包括O型密封圈、增压式密封垫片、唇型盘根，唇型盘根安装在支架内侧。

4.根据权利要求1所述的一种防沉砂平板闸阀，其特征在于，所述内阀座、外阀座、闸板、挡砂环、防砂挡板的连接面接触口，均设有倒角，倒角角度为45～60度。

5.根据权利要求1所述的一种防沉砂平板闸阀，其特征在于，所述内阀座、外阀座、闸板、挡砂环、防砂挡板的连接面，在相应的密封圈安装槽内均设有O型密封圈。