CN106703749A - 一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于旋塞阀技术领域，尤其涉及一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，包括旋塞阀本体、安装在所述旋塞阀本体内的上阀座、下阀座、以及设置在所述上阀座与下阀座之间的球阀，在所述旋塞阀本体与所述旋钮之间设有凸台，且在所述旋钮与旋塞阀本体之间设有第一固体填充物；所述上阀座与所述球阀之间设有第二固体填充物，所述下阀座与所述球阀之间设有所述第二固体填充物；本发明采用首先旋钮与旋塞阀本体之间采用凸台定位，从而消除了旋塞阀本体的应力集中，提高了本体的承载能力；其次在上、下阀座与球阀之间、以及旋钮与本体旋钮孔之间分别加入固体填充物，以占据上、下阀座与球阀和旋钮与本体之间的空隙，阻止钻井泥浆进入此空间。

Description

一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀

技术领域

本发明属于旋塞阀技术领域，尤其涉及一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀。

背景技术

目前，方钻杆旋塞阀是一种手动控制阀，是一种重要的钻柱内防喷工具，可以有效地防止井喷事故的发生。钻井液可以无压降地自由流过，当井下发生井涌、井喷时，可以及时关闭，截断钻具内通道，达到钻具内防喷的目的。截断内通道后，以便及时处理，当处理完毕，再将其打开，释放井底压力。平时在钻井过程中，接单根时可以关闭，防止泥浆流到井台上，污染环境。因此钻井过程中始终要求方钻杆旋塞阀处于良好状态，能够随时开关到位。但在钻井过程中，泥浆从旋塞阀内流过，经常出现泥浆占满旋塞阀内腔，时间一长，泥浆干涸，致使旋塞阀开关不到位或打不开，从而缩短了旋塞阀的使用寿命，严重可导致井喷发生，井口报废。

为防止钻井泥浆进入到旋塞阀内腔，目前的方法是在旋塞阀内腔注入润滑脂，但因泥浆具有高压，时间一长也会把润滑脂冲走，泥浆还会占据旋塞阀的内腔，泥浆一干涸就会影响旋塞阀开关不位，致使旋塞阀失效。现有通用的方钻杆旋塞阀结构，是在旋塞阀本体上有一危险截面，用以放置定位块，从而保证旋塞阀旋钮旋转90度实现开关到位。但是，在上述旋塞阀内腔极易形成钻井泥浆堆积，时间一长，因旋钮开关不到位，钻井泥浆冲蚀，使球阀缺口而失效，从而降低旋塞阀的使用寿命。因堆积的泥浆干涸，极易导致旋塞阀报废。另外，现有通用的旋塞阀采用内部定位块定位旋钮旋转90度开关，在本体上开有一个沟槽，因而也影响了本体的强度。同时，现有技术中开启球阀的扭矩大，使得旋钮六方孔易变形，旋钮与本体摩擦阻力大；且球阀、阀座耐磨损、耐冲蚀性能低，从而影响了密封性。

另外，现有中国发明专利，授权公告号为CN 200943466 Y公开了一种低扭矩方钻杆旋塞阀，利用可塑性材料充填间隙和润滑转动部件的方法，在球形阀芯和其他各部件之间设置有润滑密封和塑性结构件，使得各部件之间的配合精密，最大限度地防止钻井液杂质挤入并滞留在密封副中形成的卡阻，减缓了阀体被钻井液腐蚀以及泥冲蚀问题。现有中国发明专利，申请公布号为CN104481437 A公开了了一种带压低扭矩方钻杆旋塞阀，属于钻井装备技术领域；所述旋塞阀包括阀体、下阀座、阀芯和上阀座；所述下阀座、上阀座和阀芯配合装配于阀体内，所述阀芯上部配合设置有穿透阀体的阀杆，所述下阀座与阀体的装配面间设置有第一密封圈，所述第一密封圈为唇形密封圈。上述技术方案结构复杂，且不能解决现有通用旋塞阀存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，旨在解决现有的旋塞阀内腔极易形成钻井泥浆堆积，时间一长，因旋钮开关不到位，钻井泥浆冲蚀，使球阀缺口而失效，从而降低旋塞阀的使用寿命的问题。

本发明是这样实现的，一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，包括旋塞阀本体、安装在所述旋塞阀本体内的上阀座、下阀座、以及设置在所述上阀座与下阀座之间的球阀，所述旋塞阀本体上设有旋钮孔，所述球阀的上方设有与所述旋钮孔相配合的旋钮，在所述旋塞阀本体与所述旋钮之间设有凸台，这里凸台的作用在于，使得旋钮和旋塞阀本体的旋钮孔之间配合定位，从而提高了旋塞阀本体的承载能力，也为在旋塞阀内腔加入固化填充物创造了前提条件，且在所述旋钮与旋塞阀本体之间设有第一固体填充物；所述上阀座与所述球阀之间设有第二固体填充物，所述下阀座与所述球阀之间设有所述第二固体填充物，所述下阀座与所述旋塞阀本体之间的台阶上设有波簧，这里通过采用第一固体填充物和第二固体填充物以占据上阀座、下阀座与球阀和旋钮、以及与旋塞阀本体之间的空隙，从而可以阻止钻井泥浆进入此空间。

进一步，所述第一固体填充物呈圆环状；所述第二固体填充物呈带有第一弧形缺口的圆环状，

进一步，在所述旋钮与所述旋塞阀本体相接触的部位还设有压力轴承，通过压力轴承可将传统的滑动摩擦改为滚动摩擦，从而减小了阻力，降低开关扭矩。

进一步，在所述上阀座、下阀座与球阀接触的球形密封面上设有耐磨焊层，耐磨焊层为特种硬质合金焊料，这样可以提高该旋塞阀的耐冲蚀、耐腐蚀、耐摩损性能，提高旋塞阀的使用寿命。

进一步，所述旋塞阀本体上还设有注脂孔，通过注脂孔注入润滑脂，使得该旋塞阀既可润滑又可以起到密封效果。

进一步，所述旋钮上设有六方孔，所述六方孔的相邻边处为圆弧角，这样可消除应力集中，提高旋钮承载能力。

进一步，所述旋钮上还设有与所述凸台相配合的第二弧形缺口。

本发明所述的一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，包括旋塞阀本体、安装在所述旋塞阀本体内的上阀座、下阀座、以及设置在所述上阀座与下阀座之间的球阀，所述旋塞阀本体上设有旋钮孔，所述球阀的上方设有与所述旋钮孔相配合的旋钮，在所述旋塞阀本体与所述旋钮之间设有凸台，且在所述旋钮与旋塞阀本体之间设有第一固体填充物；所述上阀座与所述球阀之间设有第二固体填充物，所述下阀座与所述球阀之间设有所述第二固体填充物；本发明采用上述结构，首先旋钮与旋塞阀本体之间采用凸台定位，从而消除了旋塞阀本体的应力集中，提高了本体的承载能力；其次在上、下阀座与球阀之间、以及旋钮与本体旋钮孔之间分别加入固体填充物，以占据上、下阀座与球阀和旋钮与本体之间的空隙，阻止钻井泥浆进入此空间；最后在旋钮与本体相接触的部位增加压力轴承，变滑动摩擦为滚动摩擦，减小阻力，降低开关扭矩。综上所述，该新型旋塞阀设计合理，结构简单，通过采用物体填充物占满旋塞阀内腔，使泥浆不能够进入到旋塞阀内腔，使泥浆只能在流道中通过，从而保证了旋塞阀的正常开启和关闭功能，延长了旋塞阀的使用寿命。

附图说明

图1是本发明背景技术中现有旋塞阀的结构示意图；

图2是本发明背景技术中现有旋钮的结构示意图；

图3是本发明的结构示意图；

图4是本发明中旋钮与旋塞阀本体配合定位的示意图；

图5是本发明中第一固体填充物的结构示意图；

图6是本发明中第二固体填充物的结构示意图；

图7是本发明中旋钮的结构示意图。

图中：1、旋塞阀本体；1-1、注脂孔；2、上阀座；3、下阀座；4、球阀；5、旋钮孔；6、旋钮；6-1、六方孔；6-3、第二弧形缺口；7、凸台；8、第一固体填充物；9、第二固体填充物；9-1、第一弧形缺口；10、波簧；11、压力轴承；12、耐磨焊层。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，本发明是这样实现的，一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，包括旋塞阀本体1、安装在所述旋塞阀本体1内的上阀座2、下阀座3、以及设置在所述上阀座2与下阀座3之间的球阀4，所述旋塞阀本体1上设有旋钮孔5，所述球阀4的上方设有与所述旋钮孔5相配合的旋钮6，在所述旋塞阀本体1与所述旋钮6之间设有凸台7，在本实施例中，所述凸台7可设计为弧形，这样便于旋塞阀本体1与旋钮6配合定位，由传统的旋钮下凸缘与定位块接触定位，改为由旋钮6与旋塞阀本体1的旋钮孔5的凸台定位，由于去掉了传统的定位块，即该旋塞阀本体1上也就没有了安装定位块的环形槽，从而消除了该旋塞阀本体1的应力集中，提高了本体的承载能力，经有限元软件分析，可降低应力100MPa，同时也为在下述旋塞阀内腔加入固体填充物创造了前提条件；且在所述旋钮6与旋塞阀本体1之间设有第一固体填充物8；所述上阀座2与所述球阀4之间设有第二固体填充物9，所述下阀座3与所述球阀4之间设有所述第二固体填充物9，所述下阀座3与所述旋塞阀本体1之间的台阶上设有波簧10；在本实施例中，所述第一固体填充物8呈圆环状，所述第二固体填充物9呈带有第一弧形缺口9-1的圆环状，这样设计的好处在于，通过在上阀座2、下阀座3与所述球阀4之间，以及旋钮6与旋塞阀本体1之间的第一固体填充物8和第二固体填充物9，以占据上阀座2、下阀座3与所述球阀4之间和旋钮6与旋塞阀本体1之间的空隙，从而阻止钻井泥浆进入此空间，使泥浆只能在流道中通过，保证了旋塞阀的正常开启和关闭功能，且密封效果提高显著，延长了旋塞阀的使用寿命。

如图3所示，在所述旋钮6与所述旋塞阀本体1相接触的部位还设有压力轴承11，通过该压力轴承11变滑动摩擦为滚动摩擦，从而减小了阻力，降低了开关扭矩。

如图3所示，在所述上阀座2、下阀座3与球阀4接触的球形密封面上设有耐磨焊层12，具体的，所述耐磨焊层12上铺焊有特种硬质合金焊料，这样设计的好处在于，可以提高该旋塞阀的耐冲蚀、耐腐蚀、耐磨损性能等等，进一步提高旋塞阀的使用寿命。另外，在该旋塞阀内的其它钢制零件可采用QPQ表面处理，需要说明的是，这里的QPQ表面处理是在作了盐浴复合处理以后，这样可增加所有零件的耐腐蚀和耐冲蚀性能。

如图3所示，所述旋塞阀本体1上还设有注脂孔1-1，在该旋塞阀组装完成后，用高压泵通过旋塞阀本体1上的注脂孔1-1向旋塞阀内腔的第一固体填充物8、第二固体填充物9与上阀座2、下阀座3以及球阀4之间注入具有高粘度的胶状的润滑脂，既可润滑又可以起到密封效果；且用户在使用过程中，不用拆卸旋塞阀，只要通过旋塞阀上的注脂孔1-1即可向体内补充润滑脂，以延长旋塞阀的使用寿命。

如图7所示，所述旋钮6上设有六方孔6-1，所述六方孔6-1的相邻边处为圆弧角，通过将传统六方孔的尖角改为了本实施例的圆弧角，这样可消除应力集中，提高旋钮的承载能力；所述旋钮6上还设有与所述凸台7相配合的第二弧形缺口6-3，这样便于与上述的凸台7定位配合。

综上所述，该新型旋塞阀采用固体填充物占满旋塞阀内腔，使泥浆不能够进入到旋塞阀内腔，使泥浆只能在流道中通过，保证了旋塞阀的正常开启和关闭功能，延长了旋塞阀的使用寿命。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，包括旋塞阀本体(1)、安装在所述旋塞阀本体(1)内的上阀座(2)、下阀座(3)、以及设置在所述上阀座(2)与下阀座(3)之间的球阀(4)，其特征在于，所述旋塞阀本体(1)上设有旋钮孔(5)，所述球阀(4)的上方设有与所述旋钮孔(5)相配合的旋钮(6)，在所述旋塞阀本体(1)与所述旋钮(6)之间设有凸台(7)，且在所述旋钮(6)与旋塞阀本体(1)之间设有第一固体填充物(8)；所述上阀座(2)与所述球阀(4)之间设有第二固体填充物(9)，所述下阀座(3)与所述球阀(4)之间设有所述第二固体填充物(9)，所述下阀座(3)与所述旋塞阀本体(1)之间的台阶上设有波簧(10)。

2.如权利要求1所述的一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，其特征在于，所述第一固体填充物(8)呈圆环状；所述第二固体填充物(9)呈带有第一弧形缺口(9-1)的圆环状。

3.如权利要求1所述的一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，其特征在于，在所述旋钮(6)与所述旋塞阀本体(1)相接触的部位还设有压力轴承(11)。

4.如权利要求1所述的一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，其特征在于，在所述上阀座(2)、下阀座(3)与球阀(4)接触的球形密封面上设有耐磨焊层(12)。

5.如权利要求1所述的一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，其特征在于，所述旋塞阀本体(1)上还设有注脂孔(1-1)。

6.如权利要求1所述的一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，其特征在于，所述旋钮(6)上设有六方孔(6-1)，所述六方孔(6-1)的相邻边处为圆弧角。

7.如权利要求1所述的一种具有润滑和充填功能的新型旋塞阀，其特征在于，所述旋钮(6)上还设有与所述凸台(7)相配合的第二弧形缺口(6-3)。