CN109869498B - 一种采油装置用的孔板式节流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采油装置用的孔板式节流阀，包括阀体、阀杆以及阀盖，所述阀盖设置在阀体顶部，所述阀体内腔底部自下而上设有固定孔板和旋转孔板，所述固定孔板和旋转孔板相对应的位置上均开设有节流孔，所述阀杆的底端与旋转孔板轴心处固接，所述阀杆穿出阀体、阀盖外的一端设置有可驱动阀杆转动的控制箱；所述旋转孔板朝向固定孔板的一侧设置有外锥面，所述固定孔板朝向旋转孔板的一侧设置有内锥面，所述内锥面与外锥面相配合以形成锥形密封面。本发明具有以下有益效果：这种节流阀的操作力矩小，在降低操作难度的基础上可提高对介质流量的调节精度。

Description

一种采油装置用的孔板式节流阀

技术领域

本发明涉及一种节流阀，特别涉及一种采油装置用的孔板式节流阀。

背景技术

随着石油开采力度的加强，节流阀作为节流管汇的核心部件在钻井过程中起到控制井涌压力的作用。节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。

现有的节流阀如公告号为CN201865624U中国专利公开了一种孔板式节流阀，该节流阀包括阀体、次阀体、阀杆、阀盖、手轮，阀体安装在次阀体上，阀盖设置在阀体顶部，次阀体内腔中装有衬套，衬套上方设有耐噟衬套，阀杆与阀盖之间设有轴承，阀体内腔底部自下而上设有固定孔板和旋转孔板，固定孔板和旋转孔板相对应的位置上均开有半圆孔，阀杆的底端插入旋转孔板内，其顶端依次穿过阀体、阀盖与手轮相连。

上述节流阀通过固定孔板半圆孔和旋转孔板半圆孔的相对位置的变化实现节流和关闭。但是，该节流阀的固定孔板与旋转孔板采用平面贴合设计；当受到油井中的井涌压力以及介质流动阻力的共同作用下使得手轮通过阀杆转动旋转孔板时，需加大转动力矩以将手轮进行转动，其操作力矩大，加大技术人员操控难度，同时并不能较好的进行精密流量调节，有待改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种采油装置用的孔板式节流阀，这种节流阀的操作力矩小，在降低操作难度的基础上可提高对介质流量的调节精度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种采油装置用的孔板式节流阀，包括阀体、阀杆以及阀盖，所述阀盖设置在阀体顶部，所述阀体内腔底部自下而上设有固定孔板和旋转孔板，所述固定孔板和旋转孔板相对应的位置上均开设有节流孔，所述阀杆的底端与旋转孔板轴心处固接，所述阀杆穿出阀体、阀盖外的一端设置有可驱动阀杆转动的控制箱；所述旋转孔板朝向固定孔板的一侧设置有外锥面，所述固定孔板朝向旋转孔板的一侧设置有内锥面，所述内锥面与外锥面相配合以形成锥形密封面。

本发明进一步设置为：还包括次阀体，所述阀体安装在次阀体上，所述次阀体包括自下而上依次设置的介质集聚自增压区域、介质释放缓压区域、介质二次集聚增压区域以及介质二次释放缓压区域；所述介质集聚自增压区域的一端与管道相联通以作为节流阀流道入口，所述介质集聚自增压区域从流道入口开始横截面积呈逐渐减小设置，所述介质二次集聚增压区域从与介质释放缓压区域相连通的一端开始横截面积呈逐渐减小设置，所述介质集聚自增压区域的横截面积大于介质二次集聚增压区域的横截面积。

本发明进一步设置为：所述介质集聚自增压区域与介质释放缓压区域之间设置有一次过渡通道，所述介质二次集聚增压区域与介质二次释放缓压区域之间设置有二次过渡通道。

本发明进一步设置为：所述介质释放缓压区域朝向一次过渡通道的一端呈截面逐渐增大设置。

本发明进一步设置为：所述一次过渡通道、介质释放缓压区域、介质二次集聚增压区域、二次过渡通道以及介质二次释放缓压区域均通过节流稳压套围合而成，所述节流稳压套设置于次阀体内。

本发明进一步设置为：所述节流稳压套采用耐腐蚀、耐冲刷的材质制成。

本发明进一步设置为：所述固定孔板和旋转孔板均为具有抗冲损能力的碳化钨材料模制而成。

本发明进一步设置为：所述固定孔板远离旋转孔板的一侧设置有节流锥面，所述节流锥面的一端位于介质二次释放缓压区域内。

本发明进一步设置为：所述阀杆朝向旋转孔板的一端设置有锥形阀瓣，所述锥形阀瓣的一端与旋转孔板的轴心处固接，所述锥形阀瓣的横截面积自上而下逐渐减小设置。

本发明进一步设置为：所述固定孔板朝向次阀体的一侧设置有若干个相互独立的定位槽，每个所述定位槽内均设置有防转凸台，每个所述防转凸台均与次阀体一体连接。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

（1）在节流阀处于关闭状态下，阀门进、出口之间的压力差，能使两块孔板紧紧的压合在一起，实现密封切断功能。特别的，由于在相同的轴向力作用下，锥形密封面所产生的密封比压要比平面密封的要高，故可密封靠性大。若旋转孔板与固定孔板之间的密封比压是恒定的，则采用锥形密封面可减少轴向力的大小，进而使得可减少旋转孔板以及固接的阀杆的转动力矩。同时，锥形密封面可更好的便于旋转孔板与固定孔板之间的贴合，其密封面面积比平面密封的要大，根据压强计算公式F=PS，在孔板材料强度一定的情况下，本方案所述的节流阀能承受较高的压力不被介质击穿密封面而导致泄露；

（2）通过在次阀体内采用“锥斜度流道+直通流道+锥斜度流道+直通流道”的多级稳压结构。减少了介质对孔板以及阀瓣的冲刷，从而提高了使用寿命；

（3）本申请所述的节流阀与其他节流阀相比，其具有最长的使用寿命以及抗冲损、磨损的能力。

附图说明

图1为实施例的结构示意图；

图2为图1中阀杆、孔板以及次阀体在配合状态下的结构示意图；

图3为图2的爆炸结构示意图；

图4为图1中次阀体的结构示意图。

附图标记：1、阀体；2、阀杆；3、阀盖；4、防转凸台；5、固定孔板；6、旋转孔板；7、节流孔；8、控制箱；9、外锥面；10、内锥面；11、次阀体；12、介质集聚自增压区域；13、介质释放缓压区域；14、介质二次集聚增压区域；15、介质二次释放缓压区域；16、一次过渡通道；17、二次过渡通道；18、节流稳压套；19、节流锥面；20、锥形阀瓣；21、定位槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

如图1和图2所示，一种采油装置用的孔板式节流阀，包括阀体1、阀杆2以及阀盖3，阀盖3设置在阀体1顶部，阀体1内腔底部自下而上设有固定孔板5和旋转孔板6，固定孔板5和旋转孔板6相对应的位置上均开设有节流孔7，阀杆2的底端与旋转孔板6轴心处固接，阀杆2穿出阀体1、阀盖3外的一端设置有可驱动阀杆2转动的控制箱8。

如图1、图2和图3所示，旋转孔板6朝向固定孔板5的一侧设置有外锥面9，固定孔板5朝向旋转孔板6的一侧设置有内锥面10，内锥面10与外锥面9相配合以形成锥形密封面。通过对旋转孔板6进行转动，从而改变两个孔板上孔与孔之间的同心度，进而实现对介质流量的调节。在节流阀处于关闭状态下，阀门进、出口之间的压力差，能使两块孔板紧紧的压合在一起，实现密封切断功能。特别的，由于在相同的轴向力作用下，锥形密封面所产生的密封比压要比平面密封的要高，故可密封靠性大。若旋转孔板6与固定孔板5之间的密封比压是恒定的，则采用锥形密封面可减少轴向力的大小，进而使得可减少旋转孔板6以及固接的阀杆2的转动力矩。同时，锥形密封面可更好的便于旋转孔板6与固定孔板5之间的贴合，其密封面面积比平面密封的要大，根据压强计算公式F=PS，在孔板材料强度一定的情况下，本方案所述的节流阀能承受较高的压力不被介质击穿密封面而导致泄露。

如图1和图4所示，节流阀还包括次阀体11，阀体1安装在次阀体11上。次阀体11包括自下而上依次设置的介质集聚自增压区域12、介质释放缓压区域13、介质二次集聚增压区域14以及介质二次释放缓压区域15。

介质集聚自增压区域12与介质释放缓压区域13之间设置有一次过渡通道16，介质二次集聚增压区域14与介质二次释放缓压区域15之间设置有二次过渡通道17。介质集聚自增压区域12的一端与管道相联通以作为节流阀流道入口，介质集聚自增压区域12的另一端与一次过渡通道16相联通。介质集聚自增压区域12从流道入口至一次过渡通道16的横截面积逐渐减小，以使得介质经由介质集聚自增压区域12可流速增大以进行自增压，有利于管道内的介质流入节流阀内。

介质释放缓压区域13朝向一次过渡通道16的一端呈截面逐渐增大设置，以便于从一次过渡通道16内来流的介质在初经介质释放缓压区域13可降低其流速从而进行一次释放缓压过程。介质释放缓压区域13的另一端与介质二次集聚增压区域14相连通，介质二次集聚增压区域14从入口至二次过渡通道17的横截面积逐渐减小，以使得介质经由介质二次集聚增压区域14可流速增大以进行二次自增压。经由二次增压的介质再依次经过二次过渡通道17以及介质二次释放缓压区域15进入孔板内，其运动过程与上述相同。需特别说明的是，介质集聚自增压区域12的横截面积大于介质二次集聚增压区域14的横截面积，以给介质不断提供集聚增压动力。通过在次阀体11内采用“锥斜度流道+直通流道+锥斜度流道+直通流道”的多级稳压结构。减少了介质对孔板以及阀瓣的冲刷，从而提高了使用寿命。

进一步的，一次过渡通道16、介质释放缓压区域13、介质二次集聚增压区域14、二次过渡通道17以及介质二次释放缓压区域15均通过节流稳压套18围合而成，节流稳压套18设置于次阀体11内。节流稳压套18采用耐腐蚀、耐冲刷的材质制成。

进一步的，固定孔板5和旋转孔板6均为具有抗冲损能力的碳化钨材料模制而成。

进一步的，固定孔板5远离旋转孔板6的一侧设置有节流锥面19。介质在通过两孔板前先接触节流锥面19，并在节流锥面19的作用下进行一级节流，减少介质对节流孔7进行冲刷。同时，由于采油出口介质压力波动大，节流锥面19可起到很好的稳压作用。

进一步的，节流锥面19的一端位于介质二次释放缓压区域15内，可起到对介质聚集增压的作用，从而便于介质二次释放缓压区域15内的介质进入节流孔7内。

进一步的，阀杆2朝向旋转孔板6的一端设置有锥形阀瓣20，锥形阀瓣20的一端与旋转孔板6的轴心处固接。锥形阀瓣20的横截面积自上而下逐渐减小设置，使得介质经由节流孔7后再受锥形阀瓣20的作用下，进行二级节流，再次起到稳压降压作用，避免介质直接对阀杆2以及阀体1上端进行冲刷。

进一步的，固定孔板5朝向次阀体11的一侧设置有若干个相互独立的定位槽21，每个定位槽21内均设置有防转凸台4，每个防转凸台4均与次阀体11一体连接。由于定位槽21是相互独立设置的，且每个定位槽21内均通过防转凸台4与次阀体11固接，使得旋转孔板6在阀杆2的作用下进行转动时，其旋转孔板6与固定孔板5之间的摩擦力小于防转凸台4与固定孔板5之间的抵接力，从而起到固定作用。

进一步的，阀体1内还设置有高、低压传感器（附图未示出），高、低压传感器与控制箱8电连接。在遇到压力突然升高或因泄露造成压力突然降低等紧急突发情况下，通过对高、低压传感器预先设定好信号值，使其通过控制箱8自动关闭和切断节流阀，可避免重大危险事故的发生。

Claims (7)

1.一种采油装置用的孔板式节流阀，包括阀体(1)、阀杆(2)以及阀盖(3)，所述阀盖(3)设置在阀体(1)顶部，所述阀体(1)内腔底部自下而上设有固定孔板(5)和旋转孔板(6)，所述固定孔板(5)和旋转孔板(6)相对应的位置上均开设有节流孔(7)，所述阀杆(2)的底端与旋转孔板(6)轴心处固接，其特征是：所述阀杆(2)穿出阀体(1)、阀盖(3)外的一端设置有可驱动阀杆(2)转动的控制箱(8)；所述旋转孔板(6)朝向固定孔板(5)的一侧设置有外锥面(9)，所述固定孔板(5)朝向旋转孔板(6)的一侧设置有内锥面(10)，所述内锥面(10)与外锥面(9)相配合以形成锥形密封面；

还包括次阀体(11)，所述阀体(1)安装在次阀体(11)上，所述次阀体(11)包括自下而上依次设置的介质集聚自增压区域(12)、介质释放缓压区域(13)、介质二次集聚增压区域(14)以及介质二次释放缓压区域(15)；所述介质集聚自增压区域(12)的一端与管道相联通以作为节流阀流道入口，所述介质集聚自增压区域(12)从流道入口开始横截面积呈逐渐减小设置，所述介质二次集聚增压区域(14)从与介质释放缓压区域(13)相连通的一端开始横截面积呈逐渐减小设置，所述介质集聚自增压区域(12)的横截面积大于介质二次集聚增压区域(14)的横截面积；

所述固定孔板(5)远离旋转孔板(6)的一侧设置有节流锥面(19)，所述节流锥面(19)的一端位于介质二次释放缓压区域(15)内；

所述阀杆(2)朝向旋转孔板(6)的一端设置有锥形阀瓣(20)，所述锥形阀瓣(20)的一端与旋转孔板(6)的轴心处固接，所述锥形阀瓣(20)的横截面积自上而下逐渐减小设置。

2.根据权利要求1所述的一种采油装置用的孔板式节流阀，其特征是：所述介质集聚自增压区域(12)与介质释放缓压区域(13)之间设置有一次过渡通道(16)，所述介质二次集聚增压区域(14)与介质二次释放缓压区域(15)之间设置有二次过渡通道(17)。

3.根据权利要求2所述的一种采油装置用的孔板式节流阀，其特征是：所述介质释放缓压区域(13)朝向一次过渡通道(16)的一端呈截面逐渐增大设置。

4.根据权利要求2所述的一种采油装置用的孔板式节流阀，其特征是：所述一次过渡通道(16)、介质释放缓压区域(13)、介质二次集聚增压区域(14)、二次过渡通道(17)以及介质二次释放缓压区域(15)均通过节流稳压套(18)围合而成，所述节流稳压套(18)设置于次阀体(11)内。

5.根据权利要求4所述的一种采油装置用的孔板式节流阀，其特征是：所述节流稳压套(18)采用耐腐蚀、耐冲刷的材质制成。

6.根据权利要求1所述的一种采油装置用的孔板式节流阀，其特征是：所述固定孔板(5)和旋转孔板(6)均为具有抗冲损能力的碳化钨材料模制而成。

7.根据权利要求1所述的一种采油装置用的孔板式节流阀，其特征是：所述固定孔板(5)朝向次阀体(11)的一侧设置有若干个相互独立的定位槽(21)，每个所述定位槽(21)内均设置有防转凸台(4)，每个所述防转凸台(4)均与次阀体(11)一体连接。