CN110081192A - 自动翻转压紧凹形密封板阀机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动翻转压紧凹形密封板阀机构，包括板阀上接头和装置在板阀上接头内部的阀座、阀板；其中：所述阀座密闭连接在板阀上接头下端部，阀座上端面为弧度曲面；所述阀板设置于阀座上方，阀板整体呈圆弧形凹板结构，阀板下端面设有与阀座上端部密闭配合的弧度曲面；所述自动翻转压紧凹形密封板阀机构还包括设置在阀板上方、且与板阀联动开启、闭合配合的阀板驱动总成。本发明利用静液柱压力为动力，拉动阀板翻转，利用弹簧和静液柱压力对阀板施加压力，提高阀板的密封性能；阀板翻转、压紧机构工作可靠、密封性能提高，满足取心作业工况；并且结构简单，安装使用操作简便。

Description

自动翻转压紧凹形密封板阀机构
技术领域
本发明涉及地质钻探取心作业装置领域，更具体的说是一种用于绳索取心方式、保压取心工具的重要部件。
背景技术
在陆地已成功的以绳索取心方式钻探取心，绳索取心方式在海洋区域天然气水合物的钻探取心，需解决提高岩心直径和保持岩心一定压力的两方面的问题。
天然气水合物赋存于一定的环境，在起出取心工具时，天然气水合物因周围环境的变化而分解，取心工具到地面后得不到天然气水合物，或者天然气水合物失去原始状态，这就需要具有保温保压功能的取心工具。
绳索取心工具的外径尺寸受钻具水眼的限制，而提高岩心直径和保持密封功能是技术难点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种自动翻转压紧凹形密封板阀机构，以解决板阀外径一定的条件下，最大限度的提高了取心工具的内通径和密封性能。
本发明为解决上述技术问题通过以下技术方案实现的：
自动翻转压紧凹形密封板阀机构，包括板阀上接头和装置在板阀上接头内部的阀座、阀板；其中：所述阀座密闭连接在板阀上接头下端部，阀座上端面为弧度曲面；所述阀板设置于阀座上方，阀板整体呈圆弧形凹板结构，阀板下端面设有与阀座上端部密闭配合的弧度曲面；所述自动翻转压紧凹形密封板阀机构还包括设置在阀板上方、且与板阀联动开启、闭合配合的阀板驱动总成。
上述方案还包括：阀板在与阀座密封配合状态时，阀板的纵向投影面呈圆形、横向投影面呈半圆形，阀板在左右两侧设有互相对称的圆柱凸台；阀板驱动总成包括定位套、滑套、限位钢球、拉杆、弹簧和配合接头，其中，所述定位套为圆筒体，上端外轮廓设计台肩，下端筒壁上沿轴线设有开口直槽，开口直槽的侧壁上预设限位钢球槽，定位套沿轴向插入板阀上接头的上部空腔内，其上端台肩定位于板阀上接头的内台肩上；滑套为圆筒状，外圆沿轴线设有与定位套开口直槽轴向滑动配合的凸键，凸键内部沿轴向设有连杆孔，连杆孔壁上设有与定位套开口直槽侧壁上限位钢球槽相对应的钢球通孔；拉杆上部外壁设有与钢球相对应的钢球槽，下端部设有与阀板上的圆柱凸台构成限位滑动配合的限位滑槽，拉杆上部与滑套外壁上的连杆孔构成轴向滑动密封配合；限位钢球设置在滑套的钢球通孔内，并与定位套和拉杆上的钢球槽构成轴向间隔配合；弹簧沿轴向对接在滑套上端面；配合接头为圆筒体，连接在板阀上接头上端且与弹簧构成挤压配合。
上述方案进一步包括：
阀板纵向投影面的圆直径小于板阀上接头最大内径、大于阀座的内径，阀板横向投影面的半圆内径与定位套的内径相当。
滑套的下端面为与阀板外弧面相同的弧度曲面，且滑套的下端面与阀板外弧面构成全周边的紧密配合。
定位套至阀座上端面的最低位弧度曲面间距不小于阀板纵向投影面的圆直径。
滑套最低端沿定位套开口直槽的滑动行程大于阀板纵向投影面的圆直径，且弹簧的最大张力满足滑套滑动行程。
板阀上接头与阀座、配合接头通过螺纹连接，并在连接处设置密封圈。
本发明专利的优点是：为取心工具提供自动翻转压紧凹形密封板阀机构，利用静液柱压力为动力，拉动阀板翻转，利用弹簧和静液柱压力对阀板施加压力，提高阀板的密封性能；阀板翻转、压紧机构工作可靠、密封性能提高，满足取心作业工况；并且结构简单，安装使用操作简便。自动翻转压紧凹形密封板阀机构解决密封阀件影响取心工具内径的瓶颈，最大限度的提高了取心工具的内通径；自动翻转压紧凹形密封板阀机构提供了一种阀板与阀座结合的运动机构，利用静液柱压力为阀板翻转机构提供动力，能对阀板产生机械预紧力，提高密封件的可靠性。
附图说明
图1为一种自动翻转压紧凹形密封板阀机构的板阀初始状态结构图；
图2为图1沿A-A截面的剖视图；
图3为图2沿B-B截面的剖视图；
图4为图1中的自动翻转压紧凹形密封板阀机构的板阀关闭状态结构图；
图5为一种自动翻转压紧凹形密封板阀机构的板阀正视图；
图6为图5的左视图；
图7为图5的板阀等轴侧视图；
图8为图1中的定位套剖视图；
图9为图1中滑套的俯视图；
图10为图9的左视图；
图11为图10中沿C-C截面的剖视图；
图12为图11中沿D-D截面的剖视图；
图13为图1中的拉杆视图；
图14为图13 的拉杆左视图；
图15为图13中沿E-E截面的剖视图；
图16为图13中沿F-F截面的剖视图。
其中：1.板阀上接头，2.压紧弹簧，3.定位套，4.滑套，5.限位钢球，6.拉杆，7.阀板，8.阀座，9.“O”形密封圈，10.岩心管，11.配合接头，12.密封腔，13.圆柱凸台，14.限位滑槽，15. 凸键，16. 连杆孔，17. 钢球通孔，18.开口直槽。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式，对本发明专利作进一步描述。
参照附图1，自动翻转压紧凹形密封板阀机构包括板阀上接头1和装置在板阀上接头1内部的阀座8、阀板7。其中，阀座8密闭连接在板阀上接头1下端部，阀座8上端面为弧度曲面。阀板7设置于阀座8上方，阀板7整体呈圆弧形凹板结构，阀板7下端面设有与阀座8上端部密闭配合的弧度曲面；自动翻转压紧凹形密封板阀机构还包括设置在阀板7上方、且与板阀7联动开启、闭合配合的阀板驱动总成。
参照附图2至附图16，阀板7在与阀座8密封配合状态时，阀板7的纵向投影面呈圆形、横向投影面呈半圆形，阀板7在左右两侧设有互相对称的圆柱凸台13；阀板驱动总成包括定位套3、滑套4、限位钢球5、拉杆6、弹簧2和配合接头11，其中，定位套3为圆筒体，上端外轮廓设计台肩，下端筒壁上沿轴线设有两个对称的开口直槽18，开口直槽18的侧壁上预设限位钢球槽，定位套3沿轴向插入板阀上接头1的上部空腔内，其上端台肩定位于板阀上接头1的内台肩上；滑套4为圆筒状，外圆沿轴线设有与定位套3开口直槽轴向滑动配合的凸键15，凸键15内部沿轴向设有连杆孔16，连杆孔16内壁上设有与定位套3开口直槽侧壁上限位钢球槽相对应的钢球通孔17；拉杆6上部外壁设有与钢球5相对应的钢球槽，下端部设有与阀板7上的圆柱凸台13构成限位滑动配合的限位滑槽14，拉杆6上部与滑套外壁上的连杆孔16构成轴向滑动密封配合；限位钢球5设置在滑套4的钢球通孔17内，并与定位套3和拉杆6上的钢球槽构成轴向间隔配合；弹簧2沿轴向对接在滑套4上端面；配合接头11为圆筒体，连接在板阀上接头1上端且与弹簧2构成挤压配合。
阀板7纵向投影面的圆直径小于板阀上接头1最大内径、大于阀座8的内径，阀板7横向投影面的半圆内径与定位套3的内径相当。
滑套4的下端面为与阀板7外弧面相同的弧度曲面，且滑套4的下端面与阀板7外弧面构成全周边的紧密配合。
定位套3至阀座8上端面的最低位弧度曲面间距不小于阀板7纵向投影面的圆直径。
滑套4最低端沿定位套3开口直槽18的滑动行程大于阀板7纵向投影面的圆直径，且弹簧2的最大张力满足滑套4滑动行程。
板阀上接头1与阀座8、配合接头11通过螺纹连接，并在连接处设置密封圈9。
简述自动翻转压紧凹形密封板阀机构工作原理：配合接头11与板阀上接头1螺纹连接的同时压缩压紧弹簧2。取心钻进时阀板7隐藏于取心工具的岩心管10与板阀上接头1之间的环形空间内，并对阀板7约束；取心钻进完毕，取心工具的岩心管10上提到板阀的上部，岩心管10对阀板7的约束解除，拉杆6在静液柱压力的作用下向上移动，阀板7在拉杆6的拉动下旋转，同时限位钢球5在拉杆6上滑动；当阀板7旋转到其轴线垂直于拉杆6时，拉杆6上的凹槽对准限位钢球5，滑套4的限位作用解除，压紧弹簧2的弹力推动滑套4下行，带动阀板7下行并压紧在阀座8上。板阀上接头1内的流体泄漏时，密封腔12的压缩气体与拉杆6周围的液体压力再次平衡，会推动拉杆6对阀板7施加作用力，增强阀板7与阀座8的密封性能；板阀上接头1内的液体不泄露，其压力推动阀板7增强阀板7与阀座8的密封性能。

Claims (7)

1.自动翻转压紧凹形密封板阀机构，包括板阀上接头（1）和装置在板阀上接头（1）内部的阀座（8）、阀板（7）；其特征在于：所述阀座（8）密闭连接在板阀上接头（1）下端部，阀座（8）上端面为弧度曲面；所述阀板（7）设置于阀座（8）上方，阀板（7）整体呈圆弧形凹板结构，阀板（7）下端面设有与阀座（8）上端部密闭配合的弧度曲面；所述自动翻转压紧凹形密封板阀机构还包括设置在阀板（7）上方、且与板阀（7）联动开启、闭合配合的阀板驱动总成。
2.根据权利要求1所述的自动翻转压紧凹形密封板阀机构，其特征在于：所述阀板（7）在与阀座（8）密封配合状态时，阀板（7）的纵向投影面呈圆形、横向投影面半呈圆形，阀板（7）在左右两侧对称设有圆柱凸台（13）；所述阀板驱动总成包括定位套（3）、滑套（4）、限位钢球（5）、拉杆（6）、弹簧（2）和配合接头（11），其中，所述定位套（3）为圆筒体，上端外周边设计台肩，下端筒壁上沿轴线对称设有开口直槽（18），开口直槽（18）的侧壁上预设限位钢球槽，定位套（3）沿轴向插入板阀上接头（1）的上部空腔内，其上端台肩定位于板阀上接头（1）的内台肩上；所述滑套（4）为圆筒状，外圆沿轴线设有与定位套（3）开口直槽（18）轴向滑动配合的凸键（15），凸键（15）内部沿轴向设有连杆孔（16），连杆孔（16）内壁上设有与定位套（3）开口直槽（18）侧壁上限位钢球槽相对应的钢球通孔（17）；所述拉杆（6）上部外壁设有与钢球（5）相对应的钢球槽，下端部设有与阀板（7）上的圆柱凸台（13）构成限位滑动配合的限位滑槽（14），拉杆（6）上部与滑套外壁上的连杆孔（16）构成轴向滑动密封配合；所述限位钢球（5）设置在滑套（4）的钢球通孔（17）内，并与定位套（3）和拉杆（6）上的钢球槽构成轴向间隔配合；所述弹簧（2）沿轴向对接在滑套（4）上端面；所述配合接头（11）为圆筒体，连接在板阀上接头（1）上端且与弹簧（2）构成挤压配合。
3.根据权利要求2所述的自动翻转压紧凹形密封板阀机构，其特征在于：所述阀板（7）纵向投影面的圆直径小于板阀上接头（1）最大内径、大于阀座（8）的内径，阀板（7）横向投影面的半圆内径与定位套（3）的内径相当。
4.根据权利要求3所述的自动翻转压紧凹形密封板阀机构，其特征在于：所述滑套（4）的下端面为与阀板（7）外弧面相同的弧度曲面，且滑套（4）的下端面与阀板（7）外弧面构成全周边的紧密配合。
5.根据权利要求4所述的自动翻转压紧凹形密封板阀机构，其特征在于：所述定位套（3）至阀座（8）上端面的最低位弧度曲面间距不小于阀板（7）纵向投影面的圆直径。
6.根据权利要求5所述的自动翻转压紧凹形密封板阀机构，其特征在于：所述滑套（4）最低端沿定位套（3）开口直槽（18）的滑动行程大于阀板（7）纵向投影面的圆直径，且弹簧（2）的最大张力满足滑套（4）滑动行程。
7.根据权利要求2-6任一所述的自动翻转压紧凹形密封板阀机构，其特征在于：所述板阀上接头（1）与阀座（8）、配合接头（11）通过螺纹连接，并在连接处设置密封圈（9）。
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