CN110030389A - 一种笼套式节流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种笼套式节流阀，属于油气田开发技术领域，包括阀体，所述阀体中包括入口流道、出口流道、阀杆腔，阀杆腔内安装有阀杆组合体，在入口流道与阀杆腔结合处设有出口缩颈，阀杆组合体在靠近出口颈缩端设有筒状的柱塞，出口缩颈内抵紧安装有耐磨套，入口流道与阀杆腔连接，且阀杆腔在连接处设有一圈扩大的环形流道，所述阀杆组合体在靠近耐磨套端设有锥段堵头。本发明通过对天然气在流道的运动路径进行研究，进而对密封用的阀杆结构进行改进，以克服现有技术存在的更换锥段堵头的问题，同时提供一种现有技术中没有存在的笼套式节流加锥形段节流组合在一起的节流阀，可以完全截止气体向低压端泄漏。

Description

一种笼套式节流阀

技术领域

本发明属于油气田开发技术领域，具体是一种用于天然气开采调压和截止用的笼套式节流阀。

背景技术

节流阀是天然气开采中的关键设备，是通过改变节流截面积来控制流体流量的。由于在天然气开采的过程中，井下气压较高，如果直接让天然气冲击井口管道，对管汇容易造成损坏，因此需要采用节流阀，由于介质流速很大，产生涡流，对阀芯、阀座冲蚀、磨损很大，很多节流阀是直接将阀杆顶部的锥形段设置为可拆卸式，以便于在冲蚀破坏后直接更换锥段堵头，如申请号为201820976846.2的《一种新型阀芯的节流阀》，但这种结构存在诸多问题：1、由于介质在节流阀芯与阀座之间流速快，对锥段堵头不仅存在冲蚀，还存在摇动，如果连接不够稳定，将造成内部的摇晃，从而让连接段发生松动甚至内部磨损；2加工难度较大，且拆卸频繁，对节流阀这种动辄成本上万的装置，容易造成使用寿命降低。而且，现有技术在笼套式节流阀上，根本没有出现任何结合笼套式节流阀和锥形段堵头两种进行封堵的装置，往往是需串联两个阀门，才能实现两种共同工作的效果，增加加工和安装难度。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种笼套式节流阀，通过对天然气在流道的运动路径进行研究，进而对密封用的阀杆结构进行改进，以克服现有技术存在的更换锥段堵头的问题。

本发明的技术方案如下：

一种笼套式节流阀，包括阀体，所述阀体中部有贯穿孔，贯穿孔侧面有垂直于贯穿孔的入口流道，贯穿孔一侧作为出口流道，另一侧作为阀杆腔，阀杆腔内安装有阀杆组合体，在入口流道与阀杆腔结合处设有出口缩颈，阀杆组合体在靠近出口颈缩端设有筒状的柱塞，出口缩颈内抵紧安装有耐磨套，入口流道与阀杆腔连接，且阀杆腔在连接处设有一圈扩大的环形流道，环形流道对应的阀杆腔内安装有笼套，笼套一端带有垫片，并通过垫片抵紧阀杆腔，另一端连接有笼套压环，在阀杆腔开口处设有阀盖，阀盖内部抵紧笼套压环，阀盖内侧还设有垫块，垫块与笼套压环也保持抵紧，将笼套压紧在阀杆腔内，阀盖侧面和阀体侧面均设有均一的螺纹，螺纹上连接有由壬螺母，将阀盖压紧在阀体上，阀盖另一端设有电动头连接盘，在阀盖和电动头连接盘之间，设有铜套和压环，铜套和压环端面均贴紧阀盖和电动头连接盘；

所述阀杆组合体在靠近耐磨套端设有锥段堵头。

进一步的，所述锥段堵头与阀杆主体组成阀杆组合体，锥段堵头与阀杆主体为一体化结构，在锥段堵头与阀杆主体的结合处设有阀杆颈段，阀杆颈段的直径小于阀杆主体；

与锥段堵头所设的锥段堵头斜坡对应的耐磨套内侧端面为耐磨套斜坡，耐磨套斜坡和锥段堵头斜坡保持平行，接触时互相贴合，实现阀杆腔和出口流道的密封。

一种实施例中优选的，所述锥段堵头斜坡与耐磨套斜坡的接触面为锥段堵头斜坡的靠近根部的位置。

进一步的，将锥段堵头的斜坡从截面处分为五等份宽度，从靠近顶部向根部分别作为第一段至第五段，其与耐磨套斜坡的接触面为最靠近根部的第四段。

进一步的，所述阀杆组合体为316L钢，所述耐磨套、柱塞、笼套均为碳化钨硬质合金。

进一步的，所述锥段堵头的顶部为圆弧形。

进一步的，所述锥段堵头的顶部弧度为0.21rad。

另一种实施例中优选的，将锥段堵头的斜坡从截面处分为五等份宽度，从靠近顶部向根部分别作为第一段至第五段，在其第四段上设置一圈安装槽，并在安装槽上安装一圈锥形环，作为堵头环。

进一步的，所述阀杆组合体为X45钢，所述耐磨套、柱塞、笼套均为碳化钨硬质合金，所述堵头环为316L钢。

一种堵头环的安装和拆卸方法，步骤为：将堵头环放入加热炉，加热到1500℃后维持15-20分钟，取出并放置到安装槽上，待其自然冷却紧固；

需要拆卸堵头环的时候，直接从侧面用尖型工具截断堵头环，并将其撬开取出，再用前述安装方法安装下一个堵头环。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：

1、采用一体化的锥段堵头，减小可分拆式的锥段堵头带来的可能的松动，并且减少加工难度和对准精度；

2、同时提供一种带堵头环的方案，可以兼顾损耗和固定的问题，保持稳固；

3、阀杆颈段相对更细，具有一定挠度，能够让锥段堵头与耐磨套贴紧的时候具有一定的灵活度，使其贴紧的更加稳定；

4、本发明所提供的技术方案，将锥段堵头结合到笼套式节流阀内，改变了现有技术只有针型阀和笼套式节流阀分开设置的方案，并且将结合在一起的过程中需考虑的加工方案和结构难点均一一克服，实以此得到了现有技术没有的新方案。

附图说明

图1为本发明所述笼套式节流阀的结构示意图；

图2为图1的A区域细节图；

图3为图2的细节图；

图4为锥段堵头的另一实施例的示意图。

图中：

1阀体、2耐磨套、3笼套、4柱塞、5笼套压环、6入口流道、7环形流道、8出口流道、9压环、10由壬螺母、11电动头连接盘、12垫块、13钢圈、14铜套、15垫圈、16阀杆组合体、17阀盖、18出口缩颈、19柱塞斜坡、20节流孔、21阀杆主体、22阀杆颈段、23锥段堵头、24耐磨套斜坡、25锥段堵头斜坡、26笼套内壁、27锥段顶部、28堵头环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种笼套3式节流阀，包括阀体1，所述阀体1中部有贯穿孔，贯穿孔侧面有垂直于贯穿孔的入口流道6，贯穿孔一侧作为出口流道8，另一侧作为阀杆腔，阀杆腔内安装有阀杆组合体16，在入口流道6与阀杆腔结合处设有出口缩颈18，阀杆组合体16在靠近出口颈缩端设有筒状的柱塞4，出口缩颈18内抵紧安装有耐磨套2，入口流道6与阀杆腔连接，且阀杆腔在连接处设有一圈扩大的环形流道7，环形流道7对应的阀杆腔内安装有笼套3，笼套3一端带有垫片，并通过垫片抵紧阀杆腔，另一端连接有笼套压环95，在阀杆腔开口处设有阀盖17，阀盖17内部抵紧笼套压环95，阀盖17内侧还设有垫块12，垫块12与笼套压环95也保持抵紧，将笼套3压紧在阀杆腔内，阀盖17侧面和阀体1侧面均设有均一的螺纹，螺纹上连接有由壬螺母10，将阀盖17压紧在阀体1上，阀盖17另一端设有电动头连接盘11，在阀盖17和电动头连接盘11之间，设有铜套14和压环9，铜套14和压环9端面均贴紧阀盖17和电动头连接盘11；

如图2所示，所述阀杆组合体16在靠近耐磨套2端设有锥段堵头23。

如图3所示，所述锥段堵头23与阀杆主体21组成阀杆组合体16，锥段堵头23与阀杆主体21为一体化结构，在锥段堵头23与阀杆主体21的结合处设有阀杆颈段22，阀杆颈段22的直径小于阀杆主体21；与锥段堵头23所设的锥段堵头斜坡25对应的耐磨套2内侧端面为耐磨套斜坡24，耐磨套斜坡24和锥段堵头斜坡25保持平行，接触时互相贴合，实现阀杆腔和出口流道8的密封；所述锥段堵头斜坡25与耐磨套斜坡24的接触面为锥段堵头斜坡25的靠近根部的位置；将锥段堵头23的斜坡从截面处分为五等份宽度，从靠近顶部向根部分别作为第一段至第五段，其与耐磨套斜坡24的接触面为最靠近根部的第四段。在此位置实现贴紧密封，是因为在未贴紧状态下，天然气从环形流道7，穿过笼套3上的节流孔20后进入出口流道8，其从锥形段侧面的柱状段流过时不会冲击到这一段锥段堵头23斜面，而会向下冲击到第三段到第五段，减少因流体冲击而出现损坏。

所述阀杆组合体16为316L钢，所述耐磨套2、柱塞4、笼套3均为碳化钨硬质合金。采用相对较软的316L钢与碳化钨硬质合金贴合，能保持密封效果更好。

实施例2

如图1所示，一种笼套3式节流阀，包括阀体1，所述阀体1中部有贯穿孔，贯穿孔侧面有垂直于贯穿孔的入口流道6，贯穿孔一侧作为出口流道8，另一侧作为阀杆腔，阀杆腔内安装有阀杆组合体16，在入口流道6与阀杆腔结合处设有出口缩颈18，阀杆组合体16在靠近出口颈缩端设有筒状的柱塞4，出口缩颈18内抵紧安装有耐磨套2，入口流道6与阀杆腔连接，且阀杆腔在连接处设有一圈扩大的环形流道7，环形流道7对应的阀杆腔内安装有笼套3，笼套3一端带有垫片，并通过垫片抵紧阀杆腔，另一端连接有笼套压环95，在阀杆腔开口处设有阀盖17，阀盖17内部抵紧笼套压环95，阀盖17内侧还设有垫块12，垫块12与笼套压环95也保持抵紧，将笼套3压紧在阀杆腔内，阀盖17侧面和阀体1侧面均设有均一的螺纹，螺纹上连接有由壬螺母10，将阀盖17压紧在阀体1上，阀盖17另一端设有电动头连接盘11，在阀盖17和电动头连接盘11之间，设有铜套14和压环9，铜套14和压环9端面均贴紧阀盖17和电动头连接盘11；

如图2所示，所述阀杆组合体16在靠近耐磨套2端设有锥段堵头23。

如图3所示，所述锥段堵头23与阀杆主体21组成阀杆组合体16，锥段堵头23与阀杆主体21为一体化结构，在锥段堵头23与阀杆主体21的结合处设有阀杆颈段22，阀杆颈段22的直径小于阀杆主体21；与锥段堵头23所设的锥段堵头斜坡25对应的耐磨套2内侧端面为耐磨套斜坡24，耐磨套斜坡24和锥段堵头斜坡25保持平行，接触时互相贴合，实现阀杆腔和出口流道8的密封；

如图4所示，将锥段堵头23的斜坡从截面处分为五等份宽度，从靠近顶部向根部分别作为第一段至第五段，在其第四段上设置一圈安装槽，并在安装槽上安装一圈锥形环，作为堵头环28。在此位置设置堵头环28来实现贴紧密封，是因为在未贴紧状态下，天然气从环形流道7，穿过笼套3上的节流孔20后进入出口流道8，其从锥形段侧面的柱状段流过时不会冲击到这一段锥段堵头23斜面上安装的堵头环28，而会向下冲击到第三段到第五段的锥段堵头23，减少因流体冲击而出现损坏。

所述阀杆组合体16为X45钢，所述耐磨套2、柱塞4、笼套3均为碳化钨硬质合金，所述堵头环28为316L钢。采用相对较软的316L钢与碳化钨硬质合金贴合，能保持密封效果更好。

实施例3

一种堵头环28的安装和拆卸方法，步骤为：将堵头环28放入加热炉，加热到1500℃后维持15-20分钟，取出并放置到安装槽上，待其自然冷却紧固；

需要拆卸堵头环28的时候，直接从侧面用尖型工具截断堵头环28，并将其撬开取出，再用前述安装方法安装下一个堵头环28。

实施例4

如图3所示，所述锥段堵头23的顶部为圆弧形，具体的是，所述锥段堵头23的顶部弧度为0.21rad(12度)。锥段顶部27采用本角度，能在加工难度和流道冲击上取得最佳平衡点，减少对锥段顶部27的损害。

同时，柱塞斜坡19也是为了减少冲蚀而设置。

以上所述，仅是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，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种笼套式节流阀，包括阀体，所述阀体中部有贯穿孔，贯穿孔侧面有垂直于贯穿孔的入口流道，贯穿孔一侧作为出口流道，另一侧作为阀杆腔，阀杆腔内安装有阀杆组合体，在入口流道与阀杆腔结合处设有出口缩颈，阀杆组合体在靠近出口颈缩端设有筒状的柱塞，出口缩颈内抵紧安装有耐磨套，入口流道与阀杆腔连接，且阀杆腔在连接处设有一圈扩大的环形流道，环形流道对应的阀杆腔内安装有笼套，其特征在于，笼套一端带有垫片，并通过垫片抵紧阀杆腔，另一端连接有笼套压环，在阀杆腔开口处设有阀盖，阀盖内部抵紧笼套压环，阀盖内侧还设有垫块，垫块与笼套压环也保持抵紧，将笼套压紧在阀杆腔内，阀盖侧面和阀体侧面均设有均一的螺纹，螺纹上连接有由壬螺母，将阀盖压紧在阀体上，阀盖另一端设有电动头连接盘，在阀盖和电动头连接盘之间，设有铜套和压环，铜套和压环端面均贴紧阀盖和电动头连接盘；

所述阀杆组合体在靠近耐磨套端设有锥段堵头。

2.根据权利要求1所述的一种笼套式节流阀，其特征在于，所述锥段堵头与阀杆主体组成阀杆组合体，锥段堵头与阀杆主体为一体化结构，在锥段堵头与阀杆主体的结合处设有阀杆颈段，阀杆颈段的直径小于阀杆主体；

与锥段堵头所设的锥段堵头斜坡对应的耐磨套内侧端面为耐磨套斜坡，耐磨套斜坡和锥段堵头斜坡保持平行，接触时互相贴合，实现阀杆腔和出口流道的密封。

3.根据权利要求2所述的一种笼套式节流阀，其特征在于，所述锥段堵头斜坡与耐磨套斜坡的接触面为锥段堵头斜坡的靠近根部的位置。

4.根据权利要求3所述的一种笼套式节流阀，其特征在于，将锥段堵头的斜坡从截面处分为五等份宽度，从靠近顶部向根部分别作为第一段至第五段，其与耐磨套斜坡的接触面为最靠近根部的第四段。

5.根据权利要求4所述的一种笼套式节流阀，其特征在于，所述阀杆组合体为316L钢，所述耐磨套、柱塞、笼套均为碳化钨硬质合金。

6.根据权利要求5所述的一种笼套式节流阀，其特征在于，所述锥段堵头的顶部为圆弧形。

7.根据权利要求6所述的一种笼套式节流阀，其特征在于，所述锥段堵头的顶部弧度为0.21rad。

8.根据权利要求3所述的一种笼套式节流阀，其特征在于，将锥段堵头的斜坡从截面处分为五等份宽度，从靠近顶部向根部分别作为第一段至第五段，在其第四段上设置一圈安装槽，并在安装槽上安装一圈锥形环，作为堵头环。

9.根据权利要求8所述的一种笼套式节流阀，其特征在于，所述阀杆组合体为X45钢，所述耐磨套、柱塞、笼套均为碳化钨硬质合金，所述堵头环为316L钢。

10.一种堵头环的安装和拆卸方法，用于将如权利要求9所述的堵头环安装到所述锥段堵头的安装槽内，其特征在于，步骤为：将堵头环放入加热炉，加热到1500℃后维持15-20分钟，取出并放置到安装槽上，待其自然冷却紧固；

需要拆卸堵头环的时候，直接从侧面用尖型工具截断堵头环，并将其撬开取出，再用前述安装方法安装下一个堵头环。