CN111219323A - 一种柱塞式往复泵的组合一体阀 - Google Patents

Abstract

本申请属于油田注水技术领域，尤其涉及一种柱塞式往复泵的组合一体阀。在油田注水开发中，为了将水输送至地下岩层，广泛采用柱塞式往复泵。目前通常使用的柱塞式往复泵液力端由于采用平板阀组合，耐久性不佳、密封容易失效。本申请提供一种柱塞式往复泵的组合一体阀，包括阀体、进液阀组件以及排液阀组件；本申请取消了阀片，改用类似锥形阀芯组件，利用锥形面密封，密封面减小，降低运动阻力，加快阀芯关闭速度，显著提升密封效果；同时，消除进液阀芯和排液阀芯遭受水击的现象，液体经过阀体端面侧位的排液通孔进入排液腔，经排液阀排出。本申请显著提高组合一体阀的使用寿命，延长维修更换周期，节约经济成本、工作量小且安装便捷。

Description

一种柱塞式往复泵的组合一体阀

技术领域

本申请涉及油田注水技术领域，尤其涉及一种柱塞式往复泵的组合一体阀。

背景技术

在油田注水开发中，为了将水输送至地下岩层，广泛采用柱塞式往复泵。目前通常使用的柱塞式往复泵液力端采用平板阀组合，其组成为：泵体(外围有多个进液孔)、进液弹簧、进液阀板、平板阀、阀芯胶垫、排液弹簧、排液阀芯、阀罩等组成。柱塞向后移动时，排液片在排液弹簧的压力下与平板阀平面关闭；进液腔内压力低于进口管内压力，进液弹簧与进液阀板在进液压力的作用下，向后移动，使进液阀板与平板阀形成相对位移，液体通过平板阀外围的进液孔进入吸入腔。当柱塞向前移动时，随着柱塞向前移动，进液腔内压力高于进口管内压力，进液弹簧与进液阀板在液体压力的作用下，进液阀板与平板阀形成相对位移位移减小，直至两平面重合，形成了密闭的压力腔，随着柱塞的前移，进液腔内压力升高，当排液腔内压力达到一定的压力值时，排液阀片打开，液体从平板阀中间的排液孔内排出，进入高压腔，直至出口管线。

但是在实际油田注水作业中，由于注入的水源一般为地层采出水，其含盐高，杂质多，同时，还伴有颗粒砂石，导致水质不佳，经常造成平板阀平面腐蚀、阀片刺坏造成密封失效；同时由于杂质及颗粒砂石的存在，容易发生阀片与平板阀平面密封失效，泵效降低，维修频繁，从而影响油田的正常生产。

平板阀密封失效的原因主要是阀片与平板阀平面间的密封面失效。主要失效形式有阀片密封面出现凹槽、平板阀密封面出现凹槽或凹坑。而造成密封面出现凹槽、凹坑的原因主要是液体含有的固体颗粒对密封面的冲击和液体流动时的冲刷后形成的；同时，平板阀密封面是平面，在柱塞往复移动的方向发生转换时，液体的流动方向也同时发生转换，因而对平板阀表面产生了水击作用，加剧了密封面的损坏速度；同时由于水击作用，延迟了阀片的关闭时间，导致整个阀体的泵送排量降低。

发明内容

本申请提供了一种柱塞式往复泵的组合一体阀，以解决当前柱塞式往复泵的平板阀耐久性不佳、密封容易失效的问题。

本申请采用的技术方案如下：

一种柱塞式往复泵的组合一体阀，包括阀体、进液阀组件以及排液阀组件；

所述阀体的外侧壁上设置有进液通孔，所述进液阀组件通过所述进液通孔与进液管道相连通，所述阀体靠近进液阀组件的端面上设置有排液通孔，所述进液阀组件与所述排液阀组件通过所述排液通孔相连通，所述阀体的一端设置有与所述进液阀组件密封连接的喇叭状开口，所述阀体的另一端设置有与所述排液阀组件密封连接的喇叭状开口；

所述进液阀组件包括进液阀芯和进液弹簧，所述进液阀芯与所述进液弹簧固定连接；

所述排液阀组件包括排液阀芯、排液弹簧以及排液罩，所述排液阀芯的排液一端的端面上设置有柱状凸出部，所述排液弹簧套设在所述柱状凸出部的外侧，所述排液弹簧与所述排液罩相连，所述排液罩与所述阀体螺纹连接，所述排液罩上设置有排液通道。

可选的，所述进液阀芯的内端面设置有进液叶片，所述排液阀芯的内端面设置有排液叶片，所述进液叶片和所述排液叶片倾斜设置。

可选的，所述阀体的外侧壁上设置有与进液管道相连的凹陷部。

可选的，所述排液罩设置为侧壁镂空。

可选的，所述进液阀组件还包括聚氨酯垫，所述进液阀芯的密封接触面上设置有进液凹陷部，所述聚氨酯垫嵌套在进液凹陷部上；

所述排液阀组件还包括聚氨酯垫，所述排液阀芯的密封接触面上设置有排液凹陷部，所述聚氨酯垫嵌套在排液凹陷部上，所述进液通孔的开口设置在所述凹陷部的底面上。

可选的，所述阀体的喇叭状开口均设置为45度，所述进液阀芯的密封接触面设置为45度，所述排液阀芯的密封接触面设置为45度。

可选的，所述排液阀芯的排液端面上设置有推力轴承和轴承环片，所述排液弹簧的一端通过所述轴承环片与所述推力轴承旋转连接。

可选的，所述进液弹簧的一端还设置有径向旋转滚轮，所述进液弹簧通过所述径向旋转滚轮在管道内径向旋转。

可选的，所述进液通孔设置为6个，所述进液通孔均匀设置在所述阀体的径向外壁上，所述排液通孔设置为6个，所述排液通孔均匀设置在所述阀体靠近所述进液阀芯的端面上。

可选的，所述阀体设置为圆柱体形。

采用本申请的技术方案的有益效果如下：

本申请的柱塞式往复泵的组合一体阀，包括阀体、进液阀组件以及排液阀组件；阀体的外侧壁上设置有进液通孔，进液阀组件通过进液通孔与进液管道相连通，阀体靠近进液阀组件的端面上设置有排液通孔，进液阀组件与排液阀组件通过排液通孔相连通，阀体的一端设置有与进液阀组件密封连接的喇叭状开口，阀体的另一端设置有与排液阀组件密封连接的喇叭状开口；进液阀组件包括进液阀芯和进液弹簧，进液阀芯与进液弹簧固定连接；排液阀组件包括排液阀芯、排液弹簧以及排液罩，排液阀芯的排液一端的端面上设置有柱状凸出部，排液弹簧套设在柱状凸出部的外侧，排液弹簧与排液罩相连，排液罩与阀体螺纹连接，排液罩上设置有排液通道。

由以上技术方案可知，本申请取消了阀片，改用类似锥形阀芯组件，较现有技术密封面减小，运动阻力减小，加快了阀芯的关闭速度，阀体与阀芯密封效果得到了显著提升；同时，消除了进液阀芯遭受水击的现象，压力升高后液体经过阀体端面侧位的排液通孔进入排液腔，经排液阀排出。本申请能显著提高组合一体阀的使用寿命，延长维修更换周期。另外，与更换泵头相比，节约经济成本、工作量小且安装便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A为本申请的应用场景的结构示意图；

图1B为本申请的一个实施例的结构示意图；

图2为本申请的另一实施例的结构示意图；

图3A为本申请实施例的阀体结构示意图；

图3B为图3A的A-A剖面结构示意图；

图4A为本申请实施例的排液阀芯结构示意图；

图4B为图4A中倾斜叶片的结构示意图；

图5A为本申请实施例的进液阀芯结构示意图；

图5B为图5A中倾斜叶片的结构示意图；

图6为本申请实施例的聚氨酯垫结构示意图；

图7A为本申请实施例的排液罩的端部结构示意图；

图7B为本申请实施例的排液罩的结构示意图。

图示说明：

其中，1-阀体、11-进液通孔、12-排液通孔、2-进液阀组件、21-进液阀芯、22-进液弹簧、23-进液聚氨酯垫、24-进液叶片、3-排液阀组件、31-排液阀芯、32-排液弹簧、33-排液罩、34-排液聚氨酯垫、35-排液叶片、36-推力轴承、37-轴承环片。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1A，为本申请的应用场景的结构示意图，便于理解下述实施例的技术方案。

本申请提供的一种柱塞式往复泵的组合一体阀，包括阀体1、进液阀组件2以及排液阀组件3；

所述阀体1的外侧壁上设置有进液通孔11，所述进液阀组件2通过所述进液通孔11与进液管道相连通，所述阀体1靠近进液阀组件2的端面上设置有排液通孔12，所述进液阀组件2与所述排液阀组件3通过所述排液通孔12相连通，所述阀体1的一端设置有与所述进液阀组件2密封连接的喇叭状开口，所述阀体1的另一端设置有与所述排液阀组件3密封连接的喇叭状开口；

所述进液阀组件2包括进液阀芯21和进液弹簧22，所述进液阀芯21与所述进液弹簧22固定连接；

所述排液阀组件3包括排液阀芯31、排液弹簧32以及排液罩33，所述排液阀芯31的排液一端的端面上设置有柱状凸出部，所述排液弹簧32套设在所述柱状凸出部的外侧，所述排液弹簧32与所述排液罩33相连，所述排液罩33与所述阀体1螺纹连接，所述排液罩33上设置有排液通道。

参见图1B，为本申请的一个实施例的结构示意图，另外参见图3A以及图3B，本实施例中，对柱塞式往复泵的组合一体阀的具体构造进行了改进：首先，改进了进液口开口位置，将目前普遍存在的中心进液口改进为由阀体1侧壁进液，进一步改变原进液通道，将外围进液通道，改为进液阀芯21的中心进液通道；改进排液通孔12的位置，将排液通孔12设置在阀体1的端面的环绕进液阀芯21的侧位，有效消除进液阀芯21关闭不严和阀片及阀体1刺坏和腐蚀失效的现象。

本实施例中通过将阀体1与进液阀芯21以及排液阀芯31的密封连接的端面设置为喇叭状，使密封面减小，运动阻力也相应减小，加快阀芯的关闭以及开合速度，阀体1与阀芯密封效果得到显著提升；同时，消除了进液阀芯21和排液阀芯31遭受水击的现象。

可选的，所述进液阀芯21的内端面设置有进液叶片24，所述排液阀芯31的内端面设置有排液叶片35，所述进液叶片24和所述排液叶片35倾斜设置。

参见图2、图4A、图4B、图5A以及图5B，为本申请的另一实施例的结构示意图，本实施例中，在进液阀芯21以及排液阀芯31的内端面设置倾斜叶片，当流体通过时，流体的动力使进液阀芯21和排液阀芯31产生旋转，可有效减弱流体对阀芯的冲击损坏，延长进液阀芯21和排液阀芯31的使用寿命，

可选的，所述阀体1的外侧壁上设置有与进液管道相连的凹陷部，所述进液通孔11的开口设置在所述凹陷部的底面上。

参见图2以及图3A，本实施例中，为了在工艺上方便连接管道，将阀体1的外侧壁上设置与进液管道相连的凹陷部，同时将进液通孔11的开口设置在凹陷部的底面上。由于本申请的柱塞式往复泵的组合一体阀在安装时，需要将组合一体阀安装至柱塞式往复泵的泵管中，由于属于密闭贴合式安装，组合一体阀的外侧壁与柱塞式往复泵的泵管内壁紧密贴合，为方便进液管道向本申请的柱塞式往复泵的组合一体阀输送流体，设置凹陷部，与泵管的内壁不贴合，再设置三通出口，即可实现对柱塞式往复泵的组合一体阀提供流体。

可选的，所述排液罩33设置为侧壁镂空。

参见图7A以及图7B，本实施例中，排液罩33设置为侧壁镂空，有利于排液时径向多方向排液，扩大排液通道，从而减少对排液阀芯31的冲击力，延长排液阀芯31的使用寿命和更换周期。

可选的，所述进液阀组件2还包括进液聚氨酯垫23，所述进液阀芯21的密封接触面上设置有进液凹陷部，所述进液聚氨酯垫23嵌套在进液凹陷部上；

所述排液阀组件3还包括排液聚氨酯垫34，所述排液阀芯31的密封接触面上设置有排液凹陷部，所述排液聚氨酯垫34嵌套在排液凹陷部上。

参见图2和图6，本实施例中，设置进液凹陷部和排液凹陷部均是为了安装聚氨酯垫，进液凹陷部和排液凹陷部容纳聚氨酯垫，起到支撑、固定聚氨酯垫的作用，减少了液体及固体颗粒物对聚氨酯垫的冲击，以保证阀片组件的强度。聚氨酯垫的外侧端面与阀体1锥面接触，形成密封面，减少了金属阀片的冲击，有效的延长了阀片组件的使用寿命。

可选的，所述阀体1的喇叭状开口均设置为45度，所述进液阀芯21的密封接触面设置为45度，所述排液阀芯31的密封接触面设置为45度。

参见图3A、图4A以及图5A，本实施例中，将阀体1、进液阀芯21以及排液阀芯31的密封接触面均设置为45度，一方面便于工艺生产制造，形成产业产品标准化；另一方面，45度角的设置，有利于降低对阀体1、进液阀芯21以及排液阀芯31的冲击和损坏，延长阀体1、进液阀芯21以及排液阀芯31的使用寿命，提升使用效果。

可选的，所述排液阀芯31的排液端面上设置有推力轴承36和轴承环片37，所述排液弹簧32的一端通过所述轴承环片37与所述推力轴承36旋转连接。

参见图2和图4A，本实施例中，为了使排液阀芯31能够在流体压力下产生旋转，同时克服更小的旋转阻力，设置推力轴承36，一方面推力轴承36传递流体的压力至轴承环片37，轴承环片37再将流体压力传导至排液弹簧32，使排液阀芯31得以开合；另一方面使排液阀芯31克服更小的阻力，实现旋转的效果更佳。

可选的，所述进液弹簧22的一端还设置有径向旋转滚轮，所述进液弹簧22通过所述径向旋转滚轮在管道内径向旋转。

本实施例中，由于本申请的柱塞式往复泵的组合一体阀需要安装至泵管中，进液弹簧22至少存在两种设置方法：一是将进液弹簧22的一端固定在泵管中，但是进液弹簧22将无法旋转，另一种即为本实施例的方法，在进液弹簧22的一端设置径向旋转滚轮，配套地在泵管中设置滚轮固定环形滑槽，使径向旋转滚轮只做径向旋转而不会沿泵管轴向移动，既能提供进液阀芯21的支撑力使进液阀芯21得以开合，又能使进液阀芯21在开合过程中旋转，减弱对进液阀芯21的冲击和损坏。

可选的，所述进液通孔11设置为6个，所述进液通孔11均匀设置在所述阀体1的径向外壁上，所述排液通孔12设置为6个，所述排液通孔12均匀设置在所述阀体1靠近所述进液阀芯21的端面上。

参见图3A和图3B，本实施例中，将进液通孔11和排液通孔12均设置为6个且均匀排列，便于工艺制造的同时还能加大进、排液的流量，泵送流体效率更高。

可选的，所述阀体1设置为圆柱体形。

本实施例中，将阀体1设置为圆柱体形，有利于工艺上生产与安装，增强本申请的实际使用效果。

本申请的柱塞式往复泵的组合一体阀，包括阀体1、进液阀组件2以及排液阀组件3；阀体1的外侧壁上设置有进液通孔11，进液阀组件2通过进液通孔11与进液管道相连通，阀体1靠近进液阀组件2的端面上设置有排液通孔12，进液阀组件2与排液阀组件3通过排液通孔12相连通，阀体1的一端设置有与进液阀组件2密封连接的喇叭状开口，阀体1的另一端设置有与排液阀组件3密封连接的喇叭状开口；进液阀组件2包括进液阀芯21和进液弹簧22，进液阀芯21与进液弹簧22固定连接；排液阀组件3包括排液阀芯31、排液弹簧32以及排液罩33，排液阀芯31的排液一端的端面上设置有柱状凸出部，排液弹簧32套设在柱状凸出部的外侧，排液弹簧32与排液罩33相连，排液罩33与阀体1螺纹连接，排液罩33上设置有排液通道。

由以上技术方案可知，本申请取消了阀片，改用类似锥形阀芯组件，较现有技术密封面减小，运动阻力减小，加快了阀芯的关闭速度，阀体1与阀芯密封效果得到了显著提升；同时，消除了进液阀芯21遭受水击的现象，压力升高后液体经过阀体1端面侧位的排液通孔12进入排液腔，经排液阀排出。本申请能显著提高组合一体阀的使用寿命，延长维修更换周期。另外，与更换泵头相比，节约经济成本、工作量小且安装便捷。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，包括阀体(1)、进液阀组件(2)以及排液阀组件(3)；

所述阀体(1)的外侧壁上设置有进液通孔(11)，所述进液阀组件(2)通过所述进液通孔(11)与进液管道相连通，所述阀体(1)靠近进液阀组件(2)的端面上设置有排液通孔(12)，所述进液阀组件(2)与所述排液阀组件(3)通过所述排液通孔(12)相连通，所述阀体(1)的一端设置有与所述进液阀组件(2)密封连接的喇叭状开口，所述阀体(1)的另一端设置有与所述排液阀组件(3)密封连接的喇叭状开口；

所述进液阀组件(2)包括进液阀芯(21)和进液弹簧(22)，所述进液阀芯(21)与所述进液弹簧(22)固定连接；

所述排液阀组件(3)包括排液阀芯(31)、排液弹簧(32)以及排液罩(33)，所述排液阀芯(31)的排液一端的端面上设置有柱状凸出部，所述排液弹簧(32)套设在所述柱状凸出部的外侧，所述排液弹簧(32)与所述排液罩(33)相连，所述排液罩(33)与所述阀体(1)螺纹连接，所述排液罩(33)上设置有排液通道。

2.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述进液阀芯(21)的内端面设置有进液叶片(24)，所述排液阀芯(31)的内端面设置有排液叶片(35)，所述进液叶片(24)和所述排液叶片(35)倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述阀体(1)的外侧壁上设置有与进液管道相连的凹陷部，所述进液通孔(11)的开口设置在所述凹陷部的底面上。

4.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述排液罩(33)设置为侧壁镂空。

5.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述进液阀组件(2)还包括进液聚氨酯垫(23)，所述进液阀芯(21)的密封接触面上设置有进液凹陷部，所述进液聚氨酯垫(23)嵌套在进液凹陷部上；

所述排液阀组件(3)还包括排液聚氨酯垫(34)，所述排液阀芯(31)的密封接触面上设置有排液凹陷部，所述排液聚氨酯垫(34)嵌套在排液凹陷部上。

6.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述阀体(1)的喇叭状开口均设置为45度，所述进液阀芯(21)的密封接触面设置为45度，所述排液阀芯(31)的密封接触面设置为45度。

7.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述排液阀芯(31)的排液端面上设置有推力轴承(36)和轴承环片(37)，所述排液弹簧(32)的一端通过所述轴承环片(37)与所述推力轴承(36)旋转连接。

8.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述进液弹簧(22)的一端还设置有径向旋转滚轮，所述进液弹簧(22)通过所述径向旋转滚轮在管道内径向旋转。

9.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述进液通孔(11)设置为6个，所述进液通孔(11)均匀设置在所述阀体(1)的径向外壁上，所述排液通孔(12)设置为6个，所述排液通孔(12)均匀设置在所述阀体(1)靠近所述进液阀芯(21)的端面上。

10.根据权利要求1所述的柱塞式往复泵的组合一体阀，其特征在于，所述阀体(1)设置为圆柱体形。

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