CN106764009A

CN106764009A - 一种节流阀

Info

Publication number: CN106764009A
Application number: CN201710067002.6A
Authority: CN
Inventors: 谈平; 李树林; 周明; 赵峰; 庄会涛
Original assignee: Suzhou Douson Drilling & Production Equipment Co ltd
Current assignee: Suzhou Douson Drilling & Production Equipment Co ltd
Priority date: 2017-02-07
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明是一种节流阀，节流阀本体包括阀体组件、阀芯组件、驱动组件、上盖组件、指示组件、步进机构和机架壳，阀芯组件下端安装在流笼内嵌入到阀体组件的阀体内，阀芯组件上端与驱动组件连接，驱动组件下端与阀体组件通过螺柱连接，在驱动组件下端与阀体组件之间还设置有金属密封环，驱动组件的上端为指示组件，指示组件安装在机架壳内部，指示组件的上端为上盖组件，指示组件中的操作杆通过型面与上盖组件中的接头配合，在机架壳的侧面设置有步进机构。本发明结构紧凑，整体尺寸较小，控制精度较高，通过调控，可使调控参数基本恒定在预期值。

Description

一种节流阀

技术领域

本发明涉及一种水下节流阀，主要用于海底油气开采过程中对于流量/压力的调节。

背景技术

在海洋油气开采过程中，采油树、管汇等铺设在水下，设备要求寿命长，可靠性能好。然而又因底层参数各有不同，就导致油气在开采过程中难度加大，采油树和管汇为主要生产控制设备，依靠节流阀调定流量/压力，水下节流阀在其中发挥重要作用。现有节流阀技术基本一致，都是通过控压件调定流体进入阀腔下游的流量/压力，但现况，国内几乎没有厂家针对水下节流阀进行研制，偶有个别厂家研制，也存在一些问题，尺寸过大，控制精度偏低，可靠性能不高，这些问题都急需改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种节流阀，可以解决尺寸过大，控制精度偏低，可靠性能不高，回收繁琐等问题。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:

本发明是一种节流阀，节流阀本体包括阀体组件、阀芯组件、驱动组件、上盖组件、指示组件、步进机构和机架壳，阀芯组件下端安装在流笼内嵌入到阀体组件的阀体内，阀芯组件上端与驱动组件连接，驱动组件下端与阀体组件通过螺柱连接，在驱动组件下端与阀体组件之间还设置有金属密封环，驱动组件的上端为指示组件，指示组件安装在机架壳内部，指示组件的上端为上盖组件，指示组件中的操作杆通过型面与上盖组件中的接头配合，在机架壳的侧面设置有步进机构。

本发明的进一步改进在于：阀芯组件包括阀杆和填料箱，在填料箱一端的内侧、填料箱与阀杆之间设置有填料压盖，在填料箱的另一端的外侧设置有流笼，在流笼的内侧设置有衬套，在阀杆的一端通过柱塞设置有压套，阀芯组件密封圈安装于阀杆上，垫片安装在填料箱上，垫片处安装有一道唇形密封圈。

本发明的进一步改进在于：驱动组件包括阀盖，在阀盖上端安装有第一齿轮和轴，在轴上安装第二齿轮，第一轴承安装在第二齿轮上，在第一齿轮和轴的上端安装有压盖，压盖通过第一支架和螺钉连接在阀盖上，机壳架的下端安装在阀盖的上端，通过螺钉连接，第一齿轮与发阀芯组件中的阀杆螺纹配合的。

本发明的进一步改进在于：指示组件包括第二支架，母齿安装在第二支架的凹槽内并用键连接，齿轮轴安装在第二支架上，第三齿轮安装在齿轮轴上，操作杆上安装第二轴承，操作杆穿过第二支架下端安装第四齿轮和圆螺母，行星架上安装在齿轮轴，行星轮穿过第二支架开孔，上端用第一挡圈固定，行星轮与母齿、齿轮轴同时啮合，指示组件以第二支架为支撑整体落座在机架壳内部。

本发明的进一步改进在于：上盖组件安装在机架壳的上部，上盖组件包括上缸盖、ROV接口和接头，上缸盖与ROV接口之间通过螺钉、螺栓和螺母固定，在上缸盖上还设置有指针和刻度。

本发明的进一步改进在于：步进机构包括棘轮和棘爪，在棘轮外侧的设置固定花盘，在固定花盘的外侧设置有第一转盘和第二转盘，在第一转盘和第二转盘的外侧均设置有挡圈，棘爪通过铰链连接接杆，接杆连接上梁，上梁通过锁紧螺母锁紧在缸体的活塞杆上，在缸体的外侧通过步进机构密封圈设置上盖。

本发明的有益效果是：所述节流阀主要用于深海油气田开采设备，如水下采油树，水下管汇等。节流阀本体主要由阀体组件、阀芯组件、驱动组件、上盖组件、指示组件、步进机构和接头组件等组成。阀芯组件下端安装在笼套内，嵌入阀体，上端与驱动组件连接；驱动组件下端与阀体组件固连，上端连接上盖组件和指示组件。所述节流阀可由三种操作方式进行操作：ROV（遥控潜水器）操作、液压操作、人工操作（浅海使用时）。所述节流阀安装有ROV接口，可通过ROV进行操作；阀门可以通过液压缸总成进行操作，液压力作用于活塞杆，使之直动，活塞杆推动棘爪棘轮机构，实现转动，轴上齿轮传动开启/关闭阀门；节流阀做浅海使用时可以人工改进行操作，通过手动操作工具即可完成。本发明的节流阀，能够精确控制操作量，无论是ROV操作，液压操作亦或人工操作，都可通过指示机构精确显示控制量，提高控制精度，确保油气开采的调定参数恒定在预期范围内。

本发明一种节流阀，实现了现在国内几乎没有厂家研制水下节流阀的突破，对于推动国内水下节流阀甚至水下技术研究有重要推动作用。同时，本发明也解决了现有的一些问题，本发明结构紧凑，整体尺寸较小，控制精度较高，通过调控，可使调控参数基本恒定在预期值。本发明一种水下节流阀，通过相关实验证明，其具有较高的可靠性。

附图说明

图1 是本发明的整体结构示意图。

图2 是本发明阀体结构示意图。

图3 是本发明阀芯结构示意图。

图4 是本发明驱动组件结构示意图。

图5 是本发明指示组件结构示意图。

图6 是本发明上盖结构示意图。

图7 是本发明上盖结构示意图的俯视图。

图8是本发明步进组件的结构示意图。

图9 是本发明图8的部分俯视图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1-9所示，本发明是一种节流阀，所述节流阀本体包括阀体组件、阀芯组件、驱动组件、上盖组件、指示组件、步进机构和机架壳16，所述阀芯组件下端安装在流笼4内嵌入到所述阀体组件的阀体1内，所述阀芯组件上端与所述驱动组件连接，所述驱动组件下端与所述阀体组件通过螺柱2连接，在所述驱动组件下端与所述阀体组件之间还设置有金属密封环3，可承受通道内高压流体，所述驱动组件的上端为指示组件，所述指示组件安装在所述机架壳16内部，所述指示组件的上端为上盖组件，所述指示组件中的操作杆29通过型面与上盖组件中的接头42配合，在所述机架壳16的侧面设置有步进机构，所述阀芯组件包括阀杆10和填料箱6，在所述填料箱6一端的内侧、所述填料箱6与所述阀杆10之间设置有填料压盖7，在所述填料箱6的另一端的外侧设置有流笼4，在所述流笼4的内侧设置有衬套5，在所述阀杆10的一端通过柱塞11设置有压套12，阀芯组件密封圈13安装于所述阀杆10上，垫片8安装在所述填料箱6上，所述垫片8处安装有一道唇形密封圈，所述驱动组件包括阀盖14，在所述阀盖14上端安装有第一齿轮15和轴18，第一齿轮15与所述发阀芯组件中的阀杆10螺纹配合的，在所述轴18上安装第二齿轮19，也就是说所述第二齿轮19安装于轴18上，采用六方型面配合，第一轴承20安装在所述第二齿轮19上，在所述第一齿轮15和轴18的上端安装有压盖22，所述压盖22通过第一支架17和螺钉连接在所述阀盖14上，所述机壳架16的下端安装在所述阀盖14的上端，通过螺钉连接，小齿轮21通过圆螺母在此安装在轴18顶端，但是需要在指示组件安装在所述机架壳16上之后才可进行安装，所述指示组件包括第二支架26，母齿35安装在所述第二支架26的凹槽内并用键连接，齿轮轴30安装在所述第二支架26上，第三齿轮31安装在所述齿轮轴30上，操作杆29上安装第二轴承27，所述操作杆29穿过所述第二支架26下端安装第四齿轮28和圆螺母36，行星架32上安装在齿轮轴30，所述行星架32上安装轴承，行星轮33穿过第二支架26开孔，上端用第一挡圈34固定，行星轮33与母齿35、齿轮轴30同时啮合，所述指示组件，在完成部件装配后，以第二支架26为支撑，整体落座在机架壳内部，所述指示组件以第二支架26为支撑整体落座在所述机架壳16内部，所述上盖组件安装在所述机架壳16的上部，第四齿轮28与驱动组件中第二齿轮19互相啮合，第三齿轮31驱动组件中小齿轮21互相啮合，所述上盖组件包括上缸盖37、ROV接口41和接头42，所述上缸盖37与所述ROV接口41之间通过螺钉、螺栓和螺母固定，在所述上缸盖37上还设置有指针和刻度39，所述步进机构包括棘轮49和棘爪48，在所述棘轮49外侧的设置固定花盘50，在所述固定花盘50的外侧设置有第一转盘47和第二转盘52，在所述第一转盘47和第二转盘52的外侧均设置有挡圈51，所述棘爪48通过铰链53连接接杆54，所述接杆54连接上梁56，所述上梁56通过锁紧螺母锁紧在缸体55的活塞杆57上，在所述缸体55的外侧通过步进机构密封圈60设置上盖58。

图3阀芯组件通过流笼4与阀体中腔配合，轴向有垫片8及密封圈密封，阀杆10穿过图4驱动组件中的阀盖14中孔，对正螺栓孔，阀杆10螺纹与第一齿轮15螺纹旋合直至阀盖14下端与阀体1上端完全贴合，上紧螺母，图8步进机构，拆开操作杆54与铰链53的定位销，将所述步进机构分为两部分：液压部分和回转部分，回转部分安装在图4驱动组件中的轴18，以键连接，液压部分安装在所述机架壳16侧面凹槽处，用螺钉固定在所述机架壳16上，重新安装所述操作杆54和铰链53的定位销，图5所示指示机构，直接落入所述图4驱动机构中的机架壳16内部，上端以台肩面定位，轴18穿过第二支架26通孔，确保第四齿轮28与第二齿轮19啮合，安装小齿轮21确保与第三齿轮31啮合，上紧圆螺母，如图6上盖组件，所述行星架32与操作杆29穿过上缸盖37通孔，操作杆29通过型面与接头42配合，对正螺栓孔，上紧螺栓，最后安装刻度牌38和指针39即可。

本发明节流阀阀门操作过程如下：

阀门操作：逆时针转动开阀，顺时针转动关阀。

ROV或人工操作方式：步进机构缸体55内未施加压力，棘爪48与棘轮49脱离，轴18可自由转动。将ROV工具（或人工操作工具）插入ROV接口41，连接接头42，进行扭转，操作杆29驱动第四齿轮28，进一步驱动之啮合第二齿轮19，实现轴18的转动，一方面，所述轴18下端与低于齿轮15啮合，使之转动，所述第一齿轮15与阀杆10通过螺纹连接，阀杆10上下直动，阀门实现启闭；另一方面，所述轴18上端小齿轮21与第三齿轮31啮合，从而驱动齿轮轴30，进一步驱动行星轮33，行星轮33与母齿35内啮合，自传的同时进行公转，驱动行星架32转动，安装在行星架32上的指针39，在刻度牌38上指示开度。

本发明节流阀液压操作过程如下：

液压操作方式：步进机构缸体55内施加压力，活塞57推动操作杆54前进，从而推动铰链53，并使与铰链53相连接的第二转盘52绕轴18转动，安装在第二转盘52上的棘爪48与棘轮49轮啮合，棘轮49跟随第二转盘52转动，棘轮49与轴18之间有键连接，因此轴18转动一个行程，泄放液压，在弹簧作用下，操作杆54被退回，铰链53回拉，转盘52反向转动，棘轮49与棘爪48无法啮合，棘爪48空转回到初始位置，阀杆10运动与指针39运动与阀门操作相同，如此重复，即可实现单向持续运动，直至阀门开启（或关闭），反向操作阀门对另一只缸体进行同样操作即可。

阀体组件通过两端法兰与采油树或管汇连接；阀芯组件下端安装在流笼内，嵌入阀体，上端与驱动组件连接；驱动组件下端与阀体组件采用螺柱连接，中间放置金属密封环，可承受通道内高压流体，驱动组件内装有传动齿轮、齿轮轴等，传动齿轮与阀芯组件中阀杆螺纹配合，通过传动齿轮旋转，驱动阀杆上下直线运动，以实现开启/关闭阀门，齿轮轴预留空间，安装步进机构固定花盘，并安装棘轮棘爪步进机构，机架壳侧面安装步进机构的液压驱动机构；指示机构作为部件，安装在机架壳内部，并通过操作杆上传动齿轮与齿轮轴配合，形成传动，其内部行星轮机构降低速比，通过指针指示开度；上盖组件安装在机架壳上部，通过螺钉栓紧。所述节流阀可由三种操作方式进行操作：ROV（遥控潜水器）操作、液压操作、人工操作（浅海使用时）。所述节流阀安装有ROV接口，可通过ROV进行操作；阀门可以通过液压缸总成进行操作，液压力作用于活塞杆，使之直动，活塞杆推动棘爪棘轮机构，实现转动，轴上齿轮传动开启/关闭阀门；节流阀做浅海使用时可以人工改进行操作，通过手动操作工具即可完成。本发明的节流阀，能够精确控制操作量，无论是ROV操作，液压操作亦或人工操作，都可通过指示机构精确显示控制量，提高控制精度，确保油气开采的调定参数恒定在预期范围内。

Claims

1.一种节流阀，其特征在于：所述节流阀本体包括阀体组件、阀芯组件、驱动组件、上盖组件、指示组件、步进机构和机架壳（16），所述阀芯组件下端安装在流笼（4）内嵌入到所述阀体组件的阀体（1）内，所述阀芯组件上端与所述驱动组件连接，所述驱动组件下端与所述阀体组件通过螺柱（2）连接，在所述驱动组件下端与所述阀体组件之间还设置有金属密封环（3），所述驱动组件的上端为指示组件，所述指示组件安装在所述机架壳（16）内部，所述指示组件的上端为上盖组件，所述指示组件中的操作杆（29）通过型面与上盖组件中的接头（42）配合，在所述机架壳（16）的侧面设置有步进机构。

2.根据权利要求1所述一种节流阀，其特征在于：所述阀芯组件包括阀杆（10）和填料箱（6），在所述填料箱（6）一端的内侧、所述填料箱（6）与所述阀杆（10）之间设置有填料压盖（7），在所述填料箱（6）的另一端的外侧设置有流笼（4），在所述流笼（4）的内侧设置有衬套（5），在所述阀杆（10）的一端通过柱塞（11）设置有压套（12），阀芯组件密封圈（13）安装于所述阀杆（10）上，垫片（8）安装在所述填料箱（6）上，所述垫片（8）处安装有一道唇形密封圈。

3.根据权利要求1所述一种节流阀，其特征在于：所述驱动组件包括阀盖（14），在所述阀盖（14）上端安装有第一齿轮（15）和轴（18），在所述轴（18）上安装第二齿轮（19），第一轴承（20）安装在所述第二齿轮（19）上，在所述第一齿轮（15）和轴（18）的上端安装有压盖（22），所述压盖（22）通过第一支架（17）和螺钉连接在所述阀盖（14）上，所述机壳架（16）的下端安装在所述阀盖（14）的上端，通过螺钉连接，第一齿轮（15）与所述发阀芯组件中的阀杆（10）螺纹配合的。

4.根据权利要求1所述一种节流阀，其特征在于：所述指示组件包括第二支架（26），母齿（35）安装在所述第二支架（26）的凹槽内并用键连接，齿轮轴（30）安装在所述第二支架（26）上，第三齿轮（31）安装在所述齿轮轴（30）上，操作杆（29）上安装第二轴承（27），所述操作杆（29）穿过所述第二支架（26）下端安装第四齿轮（28）和圆螺母（36），行星架（32）上安装在齿轮轴（30），行星轮（33）穿过第二支架（26）开孔，上端用第一挡圈（34）固定，行星轮（33）与母齿（35）、齿轮轴（30）同时啮合，所述指示组件以第二支架（26）为支撑整体落座在所述机架壳（16）内部。

5.根据权利要求1所述一种节流阀，其特征在于：所述上盖组件安装在所述机架壳（16）的上部，所述上盖组件包括上缸盖（37）、ROV接口（41）和接头（42），所述上缸盖（37）与所述ROV接口（41）之间通过螺钉、螺栓和螺母固定，在所述上缸盖（37）上还设置有指针和刻度（39）。

6.根据权利要求1所述一种节流阀，其特征在于：所述步进机构包括棘轮（49）和棘爪（48），在所述棘轮（49）外侧的设置固定花盘（50），在所述固定花盘（50）的外侧设置有第一转盘（47）和第二转盘（52），在所述第一转盘（47）和第二转盘（52）的外侧均设置有挡圈（51），所述棘爪（48）通过铰链（53）连接接杆（54），所述接杆（54）连接上梁（56），所述上梁（56）通过锁紧螺母锁紧在缸体（55）的活塞杆（57）上，在所述缸体（55）的外侧通过步进机构密封圈（60）设置上盖（58）。