CN110847856B - 保压取芯器翻板阀结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及保压取芯器翻板阀结构,包括阀座和阀瓣,阀瓣一端与阀座上端活动连接,阀座顶部有与阀瓣匹配的阀口密封面,所述阀口密封面为圆锥面,所述阀瓣有与阀口密封面适配的阀瓣密封面,阀瓣密封面与阀口密封面的锥度相同;所述阀口密封面上有用于支承阀瓣的支承面;当阀瓣关闭时,阀瓣底部抵在阀座的支承面上。本发明在阀瓣关闭时,对其底面及侧面施加位移约束,可以有效提高密封面的抗变形能力,使阀门能够承受更高的压力,提高阀门的保压能力;本发明中阀座具有磁性,可吸引阀瓣关闭。

Description

保压取芯器翻板阀结构
技术领域
本发明涉及取芯器密封装置技术领域,尤其涉及保压取芯器翻板阀结构。
背景技术
目前,在保压取芯领域,保压筒上端一般采用活塞密封,保压筒下端通常采用球阀密封或者翻板阀密封。球阀结构比较复杂,空间占据大,限制了钻取岩芯的直径,球阀加工工艺要求高,且当压力较大时,保压筒里面的液体会从球阀与岩心筒之间的缝隙渗出,不能维持较高的压力。
如图1所示,现有的翻板阀包括阀座(序号1)和阀瓣(序号2),其结构简单。但阀门关闭时,阀瓣与阀座除了密封锥面接触外,无其余受力支承面,接触压力只集中在密封锥面上,因而承压能力弱,通常在压力大于30Mpa时就会出现密封锥面受力变形而密封失效的情况。
此外,传统的取芯器翻板阀依托弹片触发,依靠阀瓣自身重力实现配合动作,只能在近于垂直条件下钻进。
发明内容
本发明旨在提供保压取芯器翻板阀结构,可提高密封面的抗变形能力,增强阀门的保压能力。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:
保压取芯器翻板阀结构,包括阀座和阀瓣,阀瓣一端与阀座上端活动连接,阀座顶部有与阀瓣匹配的阀口密封面,所述阀口密封面为圆锥面,所述阀瓣有与阀口密封面适配的阀瓣密封面,阀瓣密封面与阀口密封面的锥度相同;
所述阀口密封面上有用于支承阀瓣的支承面;当阀瓣关闭时,阀瓣底部抵在阀座的支承面上。
优选地,所述阀口密封面的锥角范围为20°-55°。
进一步的,在阀口密封面上设置与阀瓣适形匹配的凹槽形成所述支承面,所述阀瓣底部有与凹槽适配的凸部,当阀瓣关闭时,所述凸部嵌入凹槽中。
进一步优选地,所述阀口密封面的锥角为40°-50°。
或者,在阀口密封面上设置与阀瓣适形匹配的凸台形成所述支承面,当阀瓣关闭时,所述阀瓣的底面抵在凸台上。
进一步优选地,所述阀口密封面的锥角为30°。
进一步的,所述阀瓣密封面上嵌装有密封件。
进一步优选地,在阀座的阀口密封面内安装有至少两道密封件。
进一步的,所述阀座上设有磁体,所述阀瓣上有磁性材料。进一步的,所述阀瓣由20CrMnMo渗碳钢制成。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1,本发明在阀瓣关闭时,对其底面及侧面施加位移约束,可以有效提高密封面的抗变形能力,使阀门能够承受更高的压力,提高阀门的保压能力;
2,本发明中阀瓣无外力作用下,能被阀座磁性吸引,即使在水平状态下翻板阀也能自动闭合,实现了从只能垂直钻进到水平钻进的转变;
3,本发明中阀座与阀瓣采用多级密封结构,密封性能可靠,多线/面密封接触,当某一级密封泄露时,其他密封副依然保持密封状态,可有效防止阀门泄露。
附图说明
图1是现有翻板阀的剖视图;
图2是翻板阀关闭时的三维图;
图3是实施例一中阀座的三维图;
图4是实施例一中阀板阀关闭时的剖视图;
图5是实施例二中阀座的三维图;
图6是实施例二中阀座的剖视图;
图7是实施例二中阀瓣的剖视图;
图8是实施例二中阀板阀关闭时的剖视图;
图9是实施例三中阀座上安装环状磁体时的示意图;
图10是实施例三中阀座上安装片状磁体时的示意图;
图11是实施例四中阀座的剖视图;
图12是图11中A处的局部放大图;
图13是实施例四中未安装密封件时阀座的局部剖视图;
图14是实施例四中阀瓣关闭过程中的示意图;
图15是阀瓣关闭时实施例四的局部剖视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本发明进行进一步详细说明。
实施例一
如图2、3、4所示,本实施例公开的保压取芯器翻板阀结构,包括阀座1和阀瓣2,阀瓣2一端与阀座1上端活动连接,阀座1顶部有与阀瓣2匹配的阀口密封面11,所述阀口密封面11为圆锥面,阀瓣2有与阀口密封面11适配的阀瓣密封面,阀瓣密封面与阀口密封面11的锥度相同。
阀口密封面11上有用于支承阀瓣2的支承面;当阀瓣2关闭时,阀瓣2底部抵在阀座1的支承面上。本实施例中支承面的摩擦系数为0.12-0.3。
本发明在阀瓣2关闭时,对其底面及侧面施加位移约束,可以有效提高密封面的抗变形能力,使阀门能够承受更高的压力,提高阀门的保压能力。阀瓣2在受压过程中,中部变形比边缘大,导致边缘往外膨胀,形成越压越紧的 “良性循环”。
由于保真取芯器结构的特殊性,阀瓣受到取芯器内筒与外筒的限制,导致其厚度无法进行优化。阀座1和阀瓣2采用20CrMnMo渗碳钢制作。阀口密封面11的锥角范围为20°-55°,例如20°、25°、30°、35°、45°、50°等。
如图3、4所示,本实施例在阀口密封面11上设置与阀瓣2适形匹配的凸台14形成支承面,当阀瓣2关闭时,阀瓣2的底面抵在凸台14上,阀口密封面11的锥角为30°。阀瓣密封面上嵌装有密封件21。
实施例二
本实施例与本实施例一的区别在于:如图5-8所示,本实施例在阀口密封面11上设置与阀瓣2适形匹配的凹槽15形成支承面,阀瓣2底部有与凹槽15适配的凸部22,当阀瓣2关闭时,凸部22嵌入凹槽15中。阀口密封面11的锥角为40°-50°。
实施例三
本实施例与实施例一、实施例二的区别在于:本实施例中阀座1上设有磁体,阀瓣2上有磁性材料。磁体的形状、位置、数量根据需要设置。本实施例仅仅举出其中两种方式,但并不限于这两种设置方式。
第一种,如图9所示,在阀座1上安装环状磁体6,环状磁体6的位置根据需要设置。环状磁体6可设置在阀座密封槽16的下方,也可设置在阀座密封槽16的上方。
第二种,如图10所示,在阀座1上安装片状磁体7,片状磁体7的数量和位置根据需要设置。磁体可选择钕铁硼磁铁。
本实施例中阀瓣2无外力作用下,能被阀座1磁性吸引,即使在水平状态下翻板阀也能自动闭合,实现了从只能垂直钻进到水平钻进的转变。
实施例四
本实施例与前面三个实施例的区别在于:本实施例中当阀瓣2关闭时,阀座1与阀瓣2间形成至少两道密封副,阀座1与阀瓣2间的密封包括硬密封和软密封。
密封件可以设置在阀瓣2上,也可以设置在阀座1上。本实施方式中在阀座1的阀口密封面11内安装有至少两道密封件,当阀瓣2与密封件接触时形成密封副。密封件的数量根据需要设置,本实施方式在阀座1上安装有三道密封件。
如图11、12、13所示,第一道密封件3包括金属密封圈31和U型密封结构32,阀口密封面11上有用于安装第一道密封件3的环形槽12,U型密封结构32和金属密封圈31装在环形槽12中,金属密封圈31位于U型密封结构32内围。
U型密封结构32包括U型软密封件33和四氟密封圈34,U型软密封件33横截面为U型,四氟密封圈34装在U型软密封件33的U型槽内,U型槽开口朝下。
如图11、12、14、15所示,金属密封圈31用于与阀瓣2接触的密封面凸出于阀口密封面面;当阀瓣2关闭时,阀瓣2与金属密封圈31密封接触形成硬密封,同时,阀瓣2使金属密封圈31扩张从而挤压U型密封结构32形成软密封。
阀口密封面11为锥形口,金属密封圈31与阀瓣2密封时可以采用线密封或面密封,本实施方式中金属密封圈31与阀瓣2接触面为锥面。
如图12、13、15所示,环形槽12为阶梯结构,阀瓣2未关闭时,U型密封结构32的内环面凸出于环形槽12的台阶面13;当阀瓣2关闭时,金属密封圈31受力扩张至与环形槽12的台阶面13相抵。U型软密封件33的材质为橡胶,四氟密封圈34的材质为聚四氟乙烯。
第二道密封件4与第一道密封件3的结构相同。一级和二级金属密封圈均高于阀座锥面,阀瓣2仅与金属密闭圈31接触;金属密闭圈31的可扩张性能有效的提高密闭面的抗变形能力,在施压过程中,可以补偿阀瓣及阀座受压产生的变形,避免压力泄露。
第三道密封件5也是最后一道密封件,第三道密封件5包括J型件51和密封圈52,环形槽12设于阀口密封面11上;J型件51和密封圈52安装在支承面上,J型件51位于密封圈52与阀座1之间,J型件51包裹部分密封圈52。
当阀瓣2关闭时,阀瓣2侧部与密封圈52和和J型件51形成软密封,阀瓣2底面抵在支承面上与支承面112形成端面硬密封。阀瓣2与J型件51的接触面为锥面。
本实施例中阀座与阀瓣采用多级密封结构,多线/面密封接触,当某一级密封泄露时,其他密封副依然保持密封状态,可有效防止阀门泄露,其密封性能可靠。阀座与阀瓣间具有硬密封结构,可用于高温高压工况。
当然,本发明还可有其它多种实施方式,在不背离本发明精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.保压取芯器翻板阀结构,包括阀座(1)和阀瓣(2),阀瓣(2)一端与阀座(1)上端活动连接,阀座(1)顶部有与阀瓣(2)匹配的阀口密封面(11),所述阀口密封面(11)为圆锥面,所述阀瓣(2)有与阀口密封面(11)适配的阀瓣密封面,阀瓣密封面与阀口密封面(11)的锥度相同,其特征在于:所述阀口密封面(11)上有用于支承阀瓣(2)的支承面;当阀瓣(2)关闭时,阀瓣(2)底部抵在阀座(1)的支承面上;
在阀口密封面(11)上设置与阀瓣(2)适形匹配的凹槽(15)形成所述支承面,所述阀瓣(2)底部有与凹槽(15)适配的凸部(22),当阀瓣(2)关闭时,所述凸部(22)嵌入凹槽(15)中;
或者,在阀口密封面(11)上设置与阀瓣(2)适形匹配的凸台(14)形成所述支承面,当阀瓣(2)关闭时,所述阀瓣(2)的底面抵在凸台(14)上;
在阀座(1)的阀口密封面(11)内安装有至少两道密封件,第一道密封件(3)包括金属密封圈(31)和U型密封结构(32),金属密封圈(31)位于U型密封结构(32)内围;
U型密封结构(32)包括U型软密封件(33)和四氟密封圈(34),U型软密封件(33)横截面为U型,四氟密封圈(34)装在U型软密封件(33)的U型槽内,U型槽开口朝下。
2.根据权利要求1所述的保压取芯器翻板阀结构,其特征在于:所述阀口密封面(11)的锥角范围为20°-55°。
3.根据权利要求1所述的保压取芯器翻板阀结构,其特征在于:当在阀口密封面(11)上设置与阀瓣(2)适形匹配的凹槽(15)形成所述支承面时,所述阀口密封面(11)的锥角为40°-50°。
4.根据权利要求1所述的保压取芯器翻板阀结构,其特征在于:当在阀口密封面(11)上设置与阀瓣(2)适形匹配的凸台(14)形成所述支承面时,所述阀口密封面(11)的锥角为30°。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的保压取芯器翻板阀结构,其特征在于:所述阀瓣密封面上嵌装有密封件(21)。
6.根据权利要求1所述的保压取芯器翻板阀结构,其特征在于:所述阀座(1)上设有磁体,所述阀瓣(2)上有磁性材料。
7.根据权利要求1-4、6中任一项所述的保压取芯器翻板阀结构,其特征在于:所述阀瓣(2)由20CrMnMo渗碳钢制成。
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