CN106989185B - 一种新型转轮式手动节流阀 - Google Patents

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Abstract

一种新型转轮式手动节流阀，在其阀体的阀腔内，在固定的阀盖和阀座之间，装有一只转轮式阀芯；阀芯的上端面，用密封槽内的Y型密封圈和棱形盲孔，与阀盖的下端面和阀杆下端的棱柱头相连接；阀芯的下端面，插在阀座孔内，与阀座的上端面贴合；阀芯的圆周上均布着2～4条半通式轴向导流槽，与阀座上端面均布的2～4个轴向流量孔相对应，以阀芯的转角变化进行阀门的开关和流量调节。另外，采取在手轮的下面安装显示牌，用推力轴承承载阀杆的轴向力，阀杆、阀盖能倒密封以便维修，阀座用花键直接安装在阀体内，在阀体上加装卸压阀等技术措施，不仅推出了一个全新的节流阀品种，而且使其综合性能在各类节流阀中名列前茅。

Description

一种新型转轮式手动节流阀
技术领域
本发明涉及石油机械及其它工业行业中使用的“手动节流阀”。
背景技术
国内用来调节管路流量和压力的节流阀，都是根据阀芯的形状进行分类；目前常用的有圆锥形阀芯的针式节流阀，圆柱形阀芯的筒式节流阀，楔形阀芯的楔式节流阀，圆片形阀芯的板(孔)式节流阀，以及阀芯与阀座相互包裹的笼套(滑套)式节流阀等。由于在石油钻采设备中流动的介质压力高、泥沙多、腐蚀性物质含量大，使得节流阀中与油气流接触的零部件寿命很短。其中：钻采设备中所用的板(孔)式节流阀，为了减少位于油气流中阀杆部分的磨损，采取了将阀腔中的阀杆部分改成用阀杆驱动的U形拨叉，再用U形拨叉驱动圆板形阀芯的两边。由于油气流大部分从拨叉的两腿之间通过，从而减少了对拨叉的磨损，但却产生了新的问题：一是其工作角度单一、流量难调；因为拨叉的两条扁平腿只有在横跨油气流时，才能减少磨损；而处在其它位置时，对油气流的阻扰更大、磨损更快；所以只适宜180度开关，不适宜多角度的流量调节。二是其阀孔偏置、磨损不均；由于拨叉驱动的板(孔)式节流阀只适宜180度打开或关闭，所以阀芯和阀座的流量孔均偏于中心的一边；工作时，会使油气流产生很大的变形，从而引起节流阀的震动、噪声和零部件的磨损不均。其它类型的节流阀，虽能进行流量调节，并各具特色；但都存在着产品结构复杂，某些方面性能欠佳等问题。
发明内容
本发明主要针对板(孔)式节流阀存在的问题，结合其它种类节流阀的优缺点，进行创新设计，推出一种全新的转轮式手动节流阀新产品。
本发明由手轮驱动部件、阀盖部件、阀体部件和阀芯、阀座零件，用配套的密封件和联接件组合而成，其特色之处是：在阀体的阀腔内，在固定的阀盖和阀座之间，装有一只转轮式阀芯；阀芯的上端面，用密封槽内的Y型密封圈和棱形盲孔，与阀盖的下端面和阀杆下端的棱柱头相连接；阀芯的下端面，插在阀座孔内，与阀座的上端面贴合；阀芯的圆周上均布着2～4条半通式轴向导流槽，与阀座上端面均布的2～4个轴向流量孔相对应，以阀芯的转角变化进行阀门的开关和流量调节。
由于本发明用一只转轮式的阀芯，替代现有板(孔)式节流阀中位于油气流中的拨叉和阀板部件，具有以下优点：一是简化了产品结构，以一个阀芯零件替代其拨叉、阀板套、阀板和防转销键四种以上零件，便于组织生产；二是提高了零部件寿命，用大直径的转轮式阀芯，替代其细阀杆或扁平腿的拨叉，以及带孔的阀板部件，耐磨性能更好；三是均衡了油气流动，以2～4均布的轴向导流槽和流量孔替代一个偏置的流量孔，使流体分布更均匀；四是能任意调节流量，转轮式阀芯，轴向导流槽均匀分布，可360度正反方向旋转，进行阀门的开关和流量精确调节，不存在拨叉阻碍油气流的问题。另外，本发明还采取在手轮的下面安装显示牌，用推力轴承承载阀杆的轴向力，阀杆、阀盖能倒密封以便维修，阀座用花键直接安装在阀体内，在阀体的阀腔处加装卸压阀等技术措施，不仅推出了一个全新的节流阀品种，而且使其综合性能在各类节流阀中名列前茅。
附图说明
图1为本发明总体结构全剖视示意图；
图2为图1中A-A处，四个导流槽和流量孔的转轮零件横断面剖切示意图；
图3为图1中B处，四个流量孔的阀座零件仰视示意图；
图4为图1中A-A处，三个导流槽和流量孔的转轮零件横断面剖切示意图；
图5为图1中B处，三个流量孔的阀座零件仰视示意图；
图6为图1中A-A处，二个导流槽和流量孔的转轮零件横断面剖切示意图；
图7为图1中B处，二个流量孔的阀座零件仰视示意图；
图8为图1中C处，四个流量孔阀座所用的显示牌上面示意图；
图9为图1中C处，三个流量孔阀座所用的显示牌上面示意图；
图10为图1中C处，二个流量孔阀座所用的显示牌上面示意图。
图中标号所示的零部件名称如下：
1、转动轴套，2、显示牌，3、手轮，4、大垫圈，5、垫圈螺母，6、阀杆，7、O型密封圈，8、轴承壳，9、推力轴承，10、锁定螺钉，11、密封组件，12、紧定螺钉，13、阀盖，14、O型密封圈，15、阀体，16、阀芯，17、阀座，18、防磨衬套，19、O型密封圈，20、卸压阀，21、Y型密封圈，22、螺柱螺母，23、油杯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1中，本发明包括手轮驱动部件、阀盖部件、阀体部件和阀芯、阀座零件，以及配套的密封件和联接件。手轮转动部件由转动轴套(1)、显示牌(2)、手轮(3)、大垫圈(4)、螺栓垫圈(5)、阀杆(6)、O型密封圈(7)、轴承壳(8)、推力轴承(9)、锁定螺钉(10)、紧定螺钉(12)和油杯(23)所组成。阀杆(6)的上端加工成螺栓头，下端加工成六或四的棱柱头；阀杆(6)的中上部加工成六或四的棱柱体，中下部加工成用倒角过渡的两个不同直径的圆柱体；在阀杆(6)中上部六或四的棱柱体上，自下而上地装上中心有棱形孔的转动轴套(1)、显示牌(2)和手轮(3)；然后，从阀杆(6)的上端螺栓头处，用大垫圈(4)和垫圈螺母(5)固为一体。在转动轴套(1)的下部，在其凸起的坎肩上下面各装一只推力轴承(9)，用O型密封圈(7)和轴承壳(8)包裹后，将轴承壳(8)的底面螺纹孔和阀盖(13)上端的螺柱体联接在一起，再用紧定螺钉(12)予以固定。安装在轴承壳(8)侧壁上的锁定螺钉(10)，用与转动轴套(1)下部凸起的坎肩接触锁紧，可以防止手轮(3)的误动作，并保证节流阀设定的流量不变；安装在轴承壳(8)侧壁上方的油杯(23)，用来向推力轴承(9)内加注润滑油，以降低其滚动阻力；安装在转动轴套(1)上部密封槽内的O型密封圈(7)，用来防止外界沙尘对推力轴承(9)产生的不良影响。阀杆(6)中下部的两个不同直径的圆柱体，与阀盖(13)中心不同直径的圆柱孔配合，可防止阀杆(6)在油气流的作用下，从阀盖(13)的中心孔中弹出；其锥形的过渡倒角具有倒密封的作用，以便维修时更换损坏的密封组件(11)。
阀盖部件由密封组件(11)、阀盖(13)和O型密封圈(14)所组成，用来支撑手轮驱动部件，并封盖阀体(15)的上部。密封组件(11)由一只拼帽、二只垫圈和蕾形密封圈所组成，用于密封阀盖(13)的中心孔和阀杆(6)。阀盖(13)的上段是加工有外螺纹和退刀槽的螺柱体，用来联接轴承壳(8)；中段是大直径的法兰，其端面用均布的螺柱螺母(22)与阀体(15)联接；下段是直径较粗的圆柱体，在其圆周表面加工有两道密封槽，内装两根O型密封圈(14)，以防阀腔泄漏；阀盖(13)的中心是上下贯通的不同直径的螺纹孔和圆柱孔，用来安装阀杆(6)和密封组件(11)。
阀体部件由阀体(15)、防磨衬套(18)和卸压阀(20)所组成。阀体(15)是一种“三通”零件，其主体的中心，自上而下地加工有不同直径的圆柱孔和花键孔，它们分别是阀盖孔、阀腔孔、阀座孔、花键孔、退刀槽和通道孔；主体的上面均布着与中心孔同心的螺纹盲孔，用于联接阀盖(13)等零部件；主体的一侧和下端各伸出的一个带颈法兰，法兰的中心是与主体的阀腔孔交汇的通道孔，其中：下端带颈法兰的通道孔中装有防磨衬套(18)，以提高其耐磨性能；在两个带颈法兰的端面上，均加工有梯形垫环槽和均布的螺栓孔，用于对外联接；在主体的侧壁上、相对于测面带颈法兰通道孔的轴线位置，装有卸压阀(20)，以便维修时卸去阀腔内的压力。
阀芯(16)是两个不同直径的带槽圆柱体，采用钨钴类硬质合金材料制成；其下方直径较粗的带槽圆柱体高度，组装后与阀体(15)中的阀座孔上口边平齐；其上方直径较细的带槽圆柱体高度，组装后与阀盖(13)的下端面平齐；其圆周上均布的2～4条轴向导流槽，均为半通槽；导流槽的上端用圆弧从圆周边上导入槽底，导流槽的下端从阀芯(16)的下端面形成出口。在阀芯(16)的上面，中心处加工有一个六或四的棱形盲孔，用于连接阀杆(6)下端六或四的棱柱头；棱形盲孔的周边还加工有一道环形密封槽，槽内装有Y型密封圈(21)，用于密封与阀盖(13)下端面的缝隙；在阀芯(16)两个不同直径带槽圆柱体交汇处，形成一个环形的台阶面，在油气流的作用下，会形成向下的压力，从而使阀芯(16)的下端面与阀座(17)的上端面始终紧密贴合，以防泄漏。图2、图4和图6中，阀芯(16)的圆周上均布的2～4条轴向导流槽，槽的两边与中心线的夹角大小，与导流槽和阀座(17)的流量孔数量相关：当导流槽和流量孔的数量为4时，槽的两边夹角小于或等于40°；当导流槽和流量孔的数量为3时，槽的两边夹角小于或等于50°；当导流槽和流量孔的数量为2时，槽的两边夹角小于或等于80°。外宽内窄的导流槽边，有利于油气流的汇聚；但如果夹角太大，就容易产生泄漏。
图1及图3、图5、图7中，阀座(17)是同一直径的空心圆柱体，采用钨钴类硬质合金材料制成；在空心圆柱体内均布着2～4个上下贯通的轴向流量孔，流量孔的截面呈扇形或圆形；在空心圆柱体的外表面，上方加工有一道内含O型密封圈(19)密封槽，中下方加工成2～6齿的花键轴状体。阀座(17)与阀体(15)中的阀座孔、花键孔装配后，O型密封圈(19)具有对下密封的作用，花键轴状体可阻止自身跟随阀芯(16)转动。
图8、图9和图10中，在显示牌(2)的上面，“开”、“关”文字和流量孔开启的百分比刻度线，呈360°排列、环绕一周；以其刻度线与轴承壳(8)上端面箭头的相对位置，显示流量的变化；其“开”、“关”文字刻度线的夹角，与阀座(17)的流量孔数量相关；当阀座(17)的流量孔数量为4时，“开”、“关”文字刻度线的夹角为45°；当阀座(17)的流量孔数量为3时，“开”、“关”文字刻度线的夹角为60°；当阀座(17)的流量孔数量为2时，“开”、“关”文字刻度线的夹角为90°。本发明在进行阀门开关或流量调节时，手轮(3)和阀芯(16)可以正反两个方向、360°旋转使用，均可达到同样的开关或流量调节效果；并能使阀芯(16)和阀座(17)在使用过程中达到均匀的磨损。

Claims (4)

1.一种新型转轮式手动节流阀，由手轮驱动部件、阀盖部件、阀体部件和阀芯、阀座零件，用配套的密封件和联接件组合而成，其特征是：在阀体(15)的阀腔内，在固定的阀盖(13)和阀座(17)之间，装有一只转轮式阀芯(16)；阀芯(16)的上端面，用密封槽内的Y型密封圈(21)和棱形盲孔，与阀盖(13)的下端面和阀杆下端的棱柱头相连接；阀芯(16)的下端面，插在阀座孔内，与阀座(17)的上端面贴合；阀芯(16)的圆周上均布着2～4条半通式轴向导流槽，与阀座(17)上端面均布的2～4个轴向流量孔相对应，以阀芯(16)的转角变化进行阀门的开关和流量调节；
阀杆(6)的上端加工成螺栓头，下端加工成六或四的棱柱头；阀杆(6)的中上部加工成六或四的棱柱体，中下部加工成用倒角过渡的两个不同直径的圆柱体；在阀杆(6)中上部六或四的棱柱体上，自下而上地装上中心有棱形孔的转动轴套(1)、显示牌(2)和手轮(3)；然后，从阀杆(6)的上端螺栓头处，用大垫圈(4)和垫圈螺母(5)固为一体；
阀芯(16)是两个不同直径的带槽圆柱体，采用钨钴类硬质合金材料制成；其下方直径较粗的带槽圆柱体高度，组装后与阀体(15)中的阀座孔上口边平齐；其上方直径较细的带槽圆柱体高度，组装后与阀盖(13)的下端面平齐；其圆周上均布的2～4条轴向导流槽，均为半通槽；导流槽的上端用圆弧从圆周边上导入槽底，导流槽的下端从阀芯(16)的下端面形成出口。
2.根据权利要求1所述的新型转轮式手动节流阀，其特征是：阀芯(16)的圆周上均布的2～4条轴向导流槽，槽的两边与中心线的夹角大小，与导流槽和阀座(17)的流量孔数量相关：当导流槽和流量孔的数量为4时，槽的两边夹角小于或等于40°；当导流槽和流量孔的数量为3时，槽的两边夹角小于或等于50°；当导流槽和流量孔的数量为2时，槽的两边夹角小于或等于80°。
3.根据权利要求1所述的新型转轮式手动节流阀，其特征是：阀座(17)是同一直径的空心圆柱体，采用钨钴类硬质合金材料制成；在空心圆柱体内均布着2～4个上下贯通的轴向流量孔，流量孔的截面呈扇形或圆形；在空心圆柱体的外表面，上方加工有一道内含O型密封圈(19)密封槽，中下方加工成2～6齿的花键轴状体。
4.根据权利要求1所述的新型转轮式手动节流阀，其特征是：在显示牌(2)的上面，“开”、“关”文字和流量孔开启的百分比刻度线，呈360°排列、环绕一周；以其刻度线与轴承壳(8)上端面箭头的相对位置，显示流量的变化；其“开”、“关”文字刻度线的夹角，与阀座(17)的流量孔数量相关；当阀座(17)的流量孔数量为4时，“开”、“关”文字刻度线的夹角为45°；当阀座(17)的流量孔数量为3时，“开”、“关”文字刻度线的夹角为60°；当阀座(17)的流量孔数量为2时，“开”、“关”文字刻度线的夹角为90°。
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