CN106321870A - 一种同轴式多级浮子阀芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种同轴式多级浮子阀芯，包括多级依次增大并连接的阀芯组件；所述每级阀芯组件包括阀笼罩、与阀笼罩活动连接的阀芯；所述阀笼罩底部设置有流通阀孔；除一级阀芯组件的阀芯外，其余每级阀芯组件的阀芯上端固定在上一级阀芯组件的阀笼罩底部，且其余每级阀芯内均设置有流通道并与上一级阀笼罩的流通阀孔连通，并且所有阀芯在下端均设置有和本级阀笼罩流通阀孔适配的堵塞头。采用本发明能够有效对排液流量进行控制。

Description

一种同轴式多级浮子阀芯

技术领域

本发明涉及油气田开采技术领域，具体涉及一种同轴式多级浮子阀芯。

背景技术

液位控制在石油化工生产以及其它各种行业的生产装置中广泛存在。最简单的液位控制就是采用人工监视控制方式，较为高级的是采用智能电动阀气动阀控制方式。这里要介绍的是浮子阀的控制方式，在电动、气动方式中，浮子只作为信号开关在使用，不直接驱动阀开关动作。申请人在之前开发并申请的中国专利《气液固三相分离器的浮子平衡自动排液阀》（CN201320732583.8），是浮子直接驱动进行液位控制的成功应用。

该类控制阀最显然的特点就是控制的零滞后，不需要信号、转换、指令、执行、动作过程等中间环节，阀的开度随液位实时调整，结构简化、控制迅捷、安全可靠。但在后续工作与研发中该类控制阀同时存在一定缺点：驱动力受制于浮子体积大小尺寸，阀芯开关动作需要克服一定的作阻力（包括阀门前后压差对阀芯的作用），前后压差愈大对阀芯作用力愈大，阀门的通径愈大，对阀芯作用力愈大，打开阀门所需驱动力就愈大。因此，对于高压差、大口径阀门不适应采用这种控制阀。

发明内容

本发明旨在提供一种同轴式多级浮子阀芯，旨在解决浮子液位控制阀在大口径、高压差工况下的应用问题。在浮子体积尺寸一定（浮力一定）的前提下，采用将控制阀阀芯由多个同轴阀芯按顺序分级组合而成，并保证在每一级阀芯流切面上的压差力小于浮子的有效上提力，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：包括多级依次增大并连接的阀芯组件；所述每级阀芯组件包括阀笼罩、与阀笼罩活动连接的阀芯；所述阀笼罩底部设置有流通阀孔；除一级阀芯组件的阀芯外，其余每级阀芯组件的阀芯上端固定在上一级阀芯组件的阀笼罩底部，且其余每级阀芯内均设置有流通道并与上一级阀笼罩的流通阀孔连通，并且所有阀芯在下端均设置有和本级阀笼罩流通阀孔适配的堵塞头。

进一步地，还包括有阀座，阀座连接在最后一级阀芯组件的阀笼罩底部，且阀座内设置有出口通道。

进一步地，所述出口通道外圆周面设置有连接螺纹。

进一步地，所述一级阀芯上部设置有与驱动源连接的阀芯销孔。

进一步地，所述每级阀芯均设置有限位台阶。

进一步地，所述限位台阶具体为卡环。

进一步地，所述阀笼罩圆周面设置有多个进液槽或者进液孔。

进一步地，所述阀笼罩顶部设置有与阀芯限位台阶配合的压板。

进一步地，所述堵塞头为设置在阀芯端部的带孔圆锥。

进一步地，所述堵塞头的孔与阀芯流通道导通。

本发明的有益效果在于：本发明的设计巧妙，阀芯组件依次增大，使得阀芯的开启级数随进液量大小实时调节，确保液位始终控制在某一范围内。在整个控制过程中，无需电动源、气动源等所有附加能源，无智能控制器件，仅依靠液位自身的位能实现液位控制自动排液。同轴式多级阀芯的实施，打破了浮子控制阀对高压力、大流量的适用限制。

附图说明

图1是本发明提供的同轴式多级浮子阀芯结构示意图。

图2是图1中A-A向剖视图。

图中标记：1为一级阀芯、2为一级阀笼罩、3为二级阀芯、4为二级阀笼罩、5为三级阀芯、6为三级阀笼罩、7为阀座、8为阀芯销孔、9为出口通道、10为一级流通阀孔、11为二级流通阀孔、12为三级流通阀孔、13为堵塞头。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步说明。

如图1-图2所示，一种同轴式多级浮子阀芯，包括多级尺寸依次增大并连接的阀芯组件。当然，这里所指的尺寸依次增大，主要是为了满足流通阀孔的依次增大，来满足排液量的依次增大，当设计的流通阀孔与阀笼罩的大小关系比较合适时，当流体阀孔进行增大其余组件也应当依次增大。

所述每级阀芯组件包括阀笼罩、与阀笼罩活动连接的阀芯；所述阀笼罩底部设置有流通阀孔；除一级阀芯组件的阀芯外，其余每级阀芯组件的阀芯上端固定在上一级阀芯组件的阀笼罩底部，且其余每级阀芯内均设置有流通道并与上一级阀笼罩2的流通阀孔连通，并且所有阀芯在下端均设置有和本级阀笼罩流通阀孔适配的堵塞头13。还包括有阀座7，阀座7连接在最后一级阀芯组件的阀笼罩底部，且阀座7内设置有出口通道9。

所述出口通道9外圆周面设置有连接螺纹。所述一级阀芯1上部设置有与驱动源连接的阀芯销孔8，当然，也可以采用其他类似的机械连接结构做接单等同替换。所述每级阀芯均设置有限位台阶。所述限位台阶具体为卡环。所述阀笼罩圆周面设置有多个进液槽或者进液孔。所述阀笼罩顶部设置有与阀芯限位台阶配合的压板。所述堵塞头13为设置在阀芯端部的带孔圆锥。所述堵塞头13的孔与阀芯流通道导通。当然，由于设计原理，一级阀芯1的堵塞头13并不需要具备流通作用，所以一级阀芯1的堵塞头13可以为实心头。

如图所示，当阀芯采用三级时，本发明在使用时，通过一级阀芯1上的阀芯销孔8，利用销轴将之与驱动源（浮子）进行连接。再使一级、二级、三级阀芯5通过其自重处于封闭状态，即使每级阀芯下部圆锥型堵塞头13的圆锥面封堵住相对应的本级的阀笼罩的流通阀孔。

当介质流体通入后，开始逐渐产生积液，并带动浮子上浮，此时，与浮子连接的一级阀芯1被向上提起，一级阀芯1的堵塞头13锥面与流通阀孔分离，使介质流体从一级流通阀孔10流走，进行排液。

随着液体流量的加大，一级流通阀孔10不足以完全进行排液，使积液产生的越多，所产生的浮力就会加大。直至一级阀芯1处于完全开启状态，阀芯的卡环抵在同级阀笼罩的顶部，再随着浮子的上浮，带动一级阀笼罩2也随之上浮，此时，由于二级阀芯3是连接在一级阀笼罩2的底部，一级阀芯组件完全上浮后，二级阀芯3也随之上浮，此后，二级阀芯3的堵塞头13的锥面也与二级流通阀孔11进行分离，将二级流通阀孔11打开。

由于阀芯组件依次增大，二级流通阀孔11的直径大于一级流通阀孔10的直径，二级流通阀孔11打开后，介质流量直接通过二级阀笼罩4圆周面设置的多个进液槽流入，并通过二级流通阀孔11直接进行排液，排液量进行增大。

此后，分为两种情况，当介质流量仍然逐渐增大，二级流通阀孔11仍然无法满足排液量。同理，浮子会带通二级阀芯组件整体上浮，并进一步打开排液量更大的三级阀笼罩6上的三级流通阀孔12。而当排液量满足时，或者介质流量减小，积液减小，浮子会由于浮力的减小而下降，阀芯组件也会在自重作用下随之下降，并重新利用锥面堵塞本级的流通阀孔，减少排液量直至不再排液。

同理，本发明并不限定于三级阀芯组件的组合，在允许的条件下，也可以使二级阀芯组件的组合，或者三级以上的阀芯组件的配合。

采用本发明结构简单，容易实现，本发明的设计巧妙，利用阀芯组件依次增大，使得阀芯的开启级数随进液量大小实时调节，确保液位始终控制在某一范围内。在整个控制过程中，无需电动源、气动源等所有附加能源，无智能控制器件，仅依靠液位自身的位能实现液位控制自动排液。同轴式多级阀芯的实施，打破了浮子控制阀对高压力、大流量的适用限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：包括多级依次增大并连接的阀芯组件；所述每级阀芯组件包括阀笼罩、与阀笼罩活动连接的阀芯；所述阀笼罩底部设置有流通阀孔；除一级阀芯组件的阀芯外，其余每级阀芯组件的阀芯上端固定在上一级阀芯组件的阀笼罩底部，且其余每级阀芯内均设置有流通道并与上一级阀笼罩的流通阀孔连通，并且所有阀芯在下端均设置有和本级阀笼罩流通阀孔适配的堵塞头。

2.根据权利要求1所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：还包括有阀座，阀座连接在最后一级阀芯组件的阀笼罩底部，且阀座内设置有出口通道。

3.根据权利要求2所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：所述出口通道外圆周面设置有连接螺纹。

4.根据权利要求1所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：所述一级阀芯上部设置有与驱动源连接的阀芯销孔。

5.根据权利要求1所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：所述每级阀芯均设置有限位台阶。

6.根据权利要求5所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：所述限位台阶具体为卡环。

7.根据权利要求1所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：所述阀笼罩圆周面设置有多个进液槽或者进液孔。

8.根据权利要求1或7任意一项所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：所述阀笼罩顶部设置有与阀芯限位台阶配合的压板。

9.根据权利要求1所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：所述堵塞头为设置在阀芯端部的带孔圆锥。

10.根据权利要求9所述的同轴式多级浮子阀芯，其特征在于：所述堵塞头的孔与阀芯流通道导通。