CN112128425B - 用于流体控制的多通道选择控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于流体控制的多通道选择控制装置，阀芯置于阀体的内腔内，阀体为圆管形阀体且其圆周壁上均匀设有多个横向的阀体安装孔，多个介质进管的内端分别安装于多个阀体安装孔内，阀芯的中段为竖向的柱体且该柱体的外周表面为环形外凸圆弧面，阀芯的上端与竖向的传动杆的下端连接，阀芯中段的柱体设有多个流道孔并分别与多个介质进管连接，一个流道孔和其它流道孔分别与两个介质出管连接。本发明工作时，阀芯转动过程中，流体可以对阀芯密封面进行自动清洗，从而保证阀芯与阀座之间密封的持续性和可靠性；本发明能够实现将一个介质进管的流体分流到一个介质出管并将其它所有介质进管的流体引流到另一个介质出管的目的。

Description

用于流体控制的多通道选择控制装置

技术领域

本发明涉及一种多通控制装置，尤其涉及一种用于流体控制的多通道选择控制装置。

背景技术

多通阀是一种联接控制多路管道的旋转阀，其基本结构是在阀体内安装阀芯，通过手动或电动方式旋转阀芯，实现多个通道的通断控制。传统的多通阀多为手柄控制，而且阀体上端为敞口圆筒，阀体下端设置有多个并列的管接头分别与圆筒底面的两孔及一条幅向槽连通。

传统多通阀的阀芯一般为转臂结构，这种结构的多通阀存在如下缺陷：阀座长期裸露在介质中，并且是软密封结构，阀座易受损；阀座密封预紧力每过一段时间必须调整，调整需要专用工具，造成停产；转臂上的刮环在清理内腔壁时，如果高度调节不好，如果高度低了，内腔壁刮不干净，如果高度高了，刮环容易刮坏阀座密封面；转臂密封面和阀座的密封面很窄，如果定位不准，容易泄露。总体来说，传统多通阀的转臂阀芯存在密封不严、持久性差的问题。

同时，在油气田行业的井口和集气站等应用环境中，需要将多个进管与多个（一般为两个）出管进行对应控制，比如，多个进气管与一个计量出气管和一个总出气管对应，根据需要将某个进气管与计量出气管接通，同时将其它进气管与总出气管接通。由于上述传统多通阀一般为多个进管和一个出管或一个进管和多个出管或多个进管与多个出管一一对应的结构，所以无法实现上述控制功能。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种便于稳定、长效密封且能实现多个进管与两个出管对应控制通断的用于流体控制的多通道选择控制装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于流体控制的多通道选择控制装置，包括阀体、阀芯、阀座、上盖、介质进管和介质出管，所述阀芯置于所述阀体的内腔内，所述上盖安装于所述阀体的上端，所述介质进管和所述介质出管安装于所述阀体上，所述阀体为圆管形阀体且其圆周壁上均匀设有多个横向的阀体安装孔，多个所述介质进管的内端分别安装于所述阀体的圆周壁上一一对应的多个所述阀体安装孔内，所述阀芯的中段为竖向的柱体且该柱体的外周表面为环形外凸圆弧面，所述阀芯的上端与竖向的传动杆的下端连接，所述传动杆的上端穿过所述上盖上的通孔，所述阀芯中段的柱体的中心位置设有一个中心竖向孔且该中心竖向孔的上端封闭、下端延伸至所述阀芯的下端且开口，所述阀芯中段的柱体上围绕所述中心竖向孔均匀设有多个周边竖向孔该周边竖向孔的上端封闭、下端开口，所述阀芯中段的柱体上沿圆周方向均匀设有外端开口的一个横向长孔和多个横向短孔，一个所述横向长孔和多个所述横向短孔的总数量与多个所述阀体安装孔的数量相同，多个所述阀体安装孔的中心轴线、所述横向长孔的中心轴线和多个所述横向短孔的中心轴线均位于同一水平面，所述横向长孔的内端与所述中心竖向孔的上端相通连接，多个所述横向短孔的内端分别与多个所述周边竖向孔的上端相通连接，多个所述阀体安装孔内分别安装有所述阀座，每一个所述阀座的外端分别与对应的所述介质进管的内端密封连接且所述阀座的横向通孔与对应的所述介质进管的通孔相通，每一个所述阀座的内端分别与所述阀芯中段的柱体的外周表面滑动密封连接；所述介质出管包括第一介质出管和第二介质出管，所述第一介质出管的内端与所述阀芯的下端可旋转密封连接且与所述阀芯的中心竖向孔的下端相通，所述第一介质出管的外端穿过所述阀体的圆周壁且与所述阀体的圆周壁密封连接，所述第二介质出管的内端与所述阀体的下端密封连接且与所述阀体的内腔相通。

上述结构中，阀芯结构以及阀体与阀芯的配套结构是本发明的创新重点，阀芯的中心竖向孔分别与横向长孔和第一介质出管连接，形成一个独立流体通道，便于将某个介质进管的流体分流到第一介质出管，比如可以将需要的任意一个介质进管的流体分流至计量设备；阀芯的多个周边竖向孔分别与多个横向短孔连接，且多个周边竖向孔的下端流出的流体均会汇集到阀体内腔的下端进入第二介质出管，形成一个多对一的流体通道，便于将另外所有介质进管的流体引流到第二介质出管，比如可以将另外所有介质进管的流体引流到收集罐；阀芯的中心竖向孔与横向长孔连接、阀芯的多个周边竖向孔分别与多个横向短孔连接各自形成对应的流道孔。

为了便于加工和安装，所述阀体包括圆管形的上阀体和圆管形的下阀体，所述上阀体的下端与所述下阀体的上端密封连接且相通，所述阀体安装孔设于所述上阀体的圆周壁上，所述阀芯安装于所述上阀体的内腔内，所述第一介质出管的外端穿过所述下阀体的圆周壁且与所述下阀体的圆周壁密封连接，所述第二介质出管的内端与所述下阀体的下端密封连接与所述下阀体的内腔相通。

为了便于安装，所述多通道选择控制装置还包括上连接件、中连接件和下连接件，所述上连接件安装于所述上盖上的通孔内，所述传动杆穿过所述上连接件的竖向通孔，所述上连接件的下端与所述阀芯的上端之间通过轴承连接；所述中连接件通过环形连接件与所述下阀体的上端内壁密封连接，所述中连接件穿过所述环形连接件的中心通孔，所述环形连接件的环形壁上设有多个竖向通孔，所述中连接件的上端与所述阀芯的下端之间通过轴承连接，所述中连接件的下端与所述第一介质出管的内端密封连接，所述中连接件的竖向通孔的上端和下端分别与所述阀芯的中心竖向孔和所述第一介质出管的通孔相通；所述下连接件的上端和下端分别与所述下阀体的下端和所述第二介质出管的内端密封连接，所述下连接件的竖向通孔的上端和下端分别与所述下阀体的内腔和所述第二介质出管的通孔相通。

为了便于实现精确自动控制，所述传动杆的上端设有传动轴且该传动轴与电机的转轴连接，所述电机安装于所述上盖上。

为了便于实现阀座与阀芯之间的滑动密封并提高密封效果，所述阀座与对应的所述介质进管的内端之间设有螺旋弹簧。

本发明的有益效果在于：

本发明通过将传统的转臂阀芯改为环形外凸圆弧面的阀芯，将其与阀体内腔的圆弧面内壁配合，可以在阀体圆周壁上安装多个介质进管并使其通过阀座与阀芯的环形外凸圆弧面形成滑动密封连接，阀芯转动时，流体可以对阀芯密封面进行自动清洗，从而保证阀芯与阀座之间密封的持续性和可靠性；阀芯的中心竖向孔、横向长孔、周边竖向孔和横向短孔相互对应连接的结构，能够实现将多个介质进管中的一个介质进管的流体分流到第一介质出管并将其它所有介质进管的流体引流到第二介质出管的目的，尤其适用于油气田行业的流体（天然气或石油等）自动分流、自动倒井等工艺的多通道控制。

附图说明

图1是本发明所述用于流体控制的多通道选择控制装置的主视剖视图；

图2是图1中的A-A剖视图；

图3是本发明所述用于流体控制的多通道选择控制装置的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，本发明所述用于流体控制的多通道选择控制装置包括阀体、阀芯6、阀座18、上盖5、电机安装板2、介质进管11、介质出管、上连接件4、中连接件27和下连接件30，所述阀体包括圆管形的上阀体7和圆管形的下阀体24，上阀体7的下端与下阀体24的上端密封连接且相通；所述介质出管包括第一介质出管15和第二介质出管26；上盖5通过螺栓和密封圈固定密封安装于上阀体7的上端，上连接件4安装于上盖5上的通孔内；上阀体7的圆周壁上沿圆周方向均匀设有多个横向的阀体安装孔（图中未标记），多个介质进管11的内端分别安装于上阀体7的圆周壁上一一对应的多个所述阀体安装孔内；阀芯6安装于上阀体7的内腔内，阀芯6的中段为竖向的柱体且该柱体的外周表面为环形外凸圆弧面（即为一定直径的球面的竖向中段的环形表面），阀芯6的上端与竖向的传动杆3（传动杆3根据需要可以设为整体结构或多段连接结构，图中所示为多段连接结构）的下端连接，传动杆3的上端穿过上连接件4的竖向通孔，传动杆3的上端设有传动轴1且该传动轴1与电机（图中未示，但便于理解）的转轴连接，所述电机安装于电机安装板2上，电机安装板2安装于上连接件4的上端，上连接件4的下端与阀芯6的上端之间通过轴承（图中未标记，根据需要可选择滑动轴承、滚动轴承等，图中为滑动轴承）连接；阀芯6中段的柱体的中心位置设有一个中心竖向孔20且该中心竖向孔20的上端封闭、下端延伸至阀芯6的下端且开口，阀芯6中段的柱体上围绕中心竖向孔20均匀设有多个周边竖向孔8该周边竖向孔8的上端封闭、下端开口（其下端在阀芯6的下端以外），阀芯6中段的柱体上沿圆周方向均匀设有外端开口的一个横向长孔19和多个横向短孔9（横向长孔19和横向短孔9的长度是相对的，即横向长孔19的长度大于横向短孔9的长度），一个横向长孔19和多个横向短孔9的总数量与多个所述阀体安装孔的数量相同（由于均为沿圆周方向均匀分布，所以多个所述阀体安装孔的孔间距和多个横向孔的孔间距相同，阀芯6每旋转一定角度，横向长孔19和多个横向短孔9就会与多个所述阀体安装孔一一对应），多个所述阀体安装孔的中心轴线、横向长孔19的中心轴线和多个横向短孔9的中心轴线均位于同一水平面，横向长孔19的内端与中心竖向孔20的上端相通连接，多个横向短孔9的内端分别与多个周边竖向孔8的上端相通连接，多个所述阀体安装孔内分别安装有阀座18，每一个阀座18的外端分别与对应的介质进管11的内端密封连接且阀座18的横向通孔17与对应的介质进管11的通孔13相通，每一个阀座18的内端分别与阀芯6中段的柱体的外周表面滑动密封连接，每一个阀座18与对应的介质进管11的内端之间设有螺旋弹簧（图中为标记），用于为上述滑动密封连接提供压紧力和伸缩性；中连接件27通过环形连接件14与下阀体24的上端内壁密封连接，中连接件27穿过环形连接件14的中心通孔，环形连接件14的环形壁上设有多个用于流体由上而下流动的竖向通孔16，中连接件27的上端与阀芯6的下端之间通过止推轴承10和滑动轴承12（具体轴承类型还可根据需要确定）可旋转连接并通过密封圈密封，中连接件27的下端与第一介质出管15的内端密封连接，中连接件27的竖向通孔29的上端和下端分别与阀芯6的中心竖向孔20和第一介质出管15的通孔22相通，第一介质出管15的外端穿过下阀体24的圆周壁且与下阀体24的圆周壁密封连接；下连接件30的上端和下端分别与下阀体24的下端和第二介质出管26的内端密封连接，下连接件30的竖向通孔的上端和下端分别与下阀体24的内腔25和所述第二介质出管26的通孔28相通。

图1还示出了与下阀体24连接的分支出管21，分支出管21的通孔23与下阀体24的内腔25相通，用于在需要时将下阀体24内的流体分流到其它设备；安装支架31用于安装整个多通道选择控制装置。

如图1-图3所示，本发明所述用于流体控制的多通道选择控制装置的工作原理如下：

将多个介质进管11的外端与流体供应设备的出口连接，将第一介质出管15的外端和第二介质出管26的外端分别与流体使用设备或存储设备的入口连接，比如将第一介质出管15的外端与计量设备的入口连接、将第二介质出管26的外端与流体储罐的入口连接；开启电机并通过控制器控制，使阀芯6的横向长孔19与需要计量的介质进管11对应相通，并使多个横向短孔9与其它的介质进管11一一对应相通；开启流体供应设备后，需要计量的介质进管11内的流体（如石油或天然气）依次流经对应介质进管11的通孔13、对应阀座18的通孔17、阀芯6的横向长孔19、阀芯6的中心竖向孔20、中连接件27的竖向通孔29、第一介质出管15的通孔22，最后进入计量设备内，实现计量功能；其它介质进管11内的流体（如石油或天然气）依次流经对应介质进管11的通孔13、对应阀座18的通孔17、阀芯6的横向短孔9、阀芯6的周边竖向孔8、上阀体7的内腔、环形连接件14的竖向通孔16、下阀体24的内腔25、下连接件30的通孔、第二介质出管26的通孔28，最后进入流体储罐内，实现储蓄功能。需要对其它某个介质进管11内的流体计量时，只需通过电机控制阀芯6旋转一定角度（本例中，介质进管11的数量为8个，所以如果相邻一个介质进管11为下一个需要计量的介质进管11则旋转角度为45°，间隔一个介质进管11为下一个需要计量的介质进管11则旋转角度为90°，以此类推），使下一个需要计量的介质进管11与阀芯6的横向长孔19对应，则后面的工作原理与上类似。如果需要关闭所有通道，则将阀芯6的横向长孔19和横向短孔9均与阀座18完全错位即可，比如在上述基础将阀芯6旋转22.5°，阀芯6中段的柱体的外周表面与阀座18的内端接触实现密封；在阀芯6旋转的过程中，流体会对阀芯6中段的柱体的外周表面形成自动清洗效果，所以能够长时间保证阀芯6与阀座18之间密封的持续性和可靠性。

说明：上述介质进管11和介质出管的流体方向也可以相反，即将介质进管11作为介质出管，将介质出管作为介质进管，其通道控制原理是一样的。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于流体控制的多通道选择控制装置，包括阀体、阀芯、阀座、上盖、介质进管和介质出管，所述阀芯置于所述阀体的内腔内，所述上盖安装于所述阀体的上端，所述介质进管和所述介质出管安装于所述阀体上，其特征在于：所述阀体为圆管形阀体且其圆周壁上均匀设有多个横向的阀体安装孔，多个所述介质进管的内端分别安装于所述阀体的圆周壁上一一对应的多个所述阀体安装孔内，所述阀芯的中段为竖向的柱体且该柱体的外周表面为环形外凸圆弧面，所述阀芯的上端与竖向的传动杆的下端连接，所述传动杆的上端穿过所述上盖上的通孔，所述阀芯中段的柱体的中心位置设有一个中心竖向孔且该中心竖向孔的上端封闭、下端延伸至所述阀芯的下端且开口，所述阀芯中段的柱体上围绕所述中心竖向孔均匀设有多个周边竖向孔该周边竖向孔的上端封闭、下端开口，所述阀芯中段的柱体上沿圆周方向均匀设有外端开口的一个横向长孔和多个横向短孔，一个所述横向长孔和多个所述横向短孔的总数量与多个所述阀体安装孔的数量相同，多个所述阀体安装孔的中心轴线、所述横向长孔的中心轴线和多个所述横向短孔的中心轴线均位于同一水平面，所述横向长孔的内端与所述中心竖向孔的上端相通连接，多个所述横向短孔的内端分别与多个所述周边竖向孔的上端相通连接，多个所述阀体安装孔内分别安装有所述阀座，每一个所述阀座的外端分别与对应的所述介质进管的内端密封连接且所述阀座的横向通孔与对应的所述介质进管的通孔相通，每一个所述阀座的内端分别与所述阀芯中段的柱体的外周表面滑动密封连接；所述介质出管包括第一介质出管和第二介质出管，所述第一介质出管的内端与所述阀芯的下端可旋转密封连接且与所述阀芯的中心竖向孔的下端相通，所述第一介质出管的外端穿过所述阀体的圆周壁且与所述阀体的圆周壁密封连接，所述第二介质出管的内端与所述阀体的下端密封连接且与所述阀体的内腔相通；所述传动杆的上端设有传动轴且该传动轴与电机的转轴连接，所述电机安装于所述上盖上；所述阀座与对应的所述介质进管的内端之间设有螺旋弹簧。

2.根据权利要求1所述的用于流体控制的多通道选择控制装置，其特征在于：所述阀体包括圆管形的上阀体和圆管形的下阀体，所述上阀体的下端与所述下阀体的上端密封连接且相通，所述阀体安装孔设于所述上阀体的圆周壁上，所述阀芯安装于所述上阀体的内腔内，所述第一介质出管的外端穿过所述下阀体的圆周壁且与所述下阀体的圆周壁密封连接，所述第二介质出管的内端与所述下阀体的下端密封连接与所述下阀体的内腔相通。

3.根据权利要求2所述的用于流体控制的多通道选择控制装置，其特征在于：所述多通道选择控制装置还包括上连接件、中连接件和下连接件，所述上连接件安装于所述上盖上的通孔内，所述传动杆穿过所述上连接件的竖向通孔，所述上连接件的下端与所述阀芯的上端之间通过轴承连接；所述中连接件通过环形连接件与所述下阀体的上端内壁密封连接，所述中连接件穿过所述环形连接件的中心通孔，所述环形连接件的环形壁上设有多个竖向通孔，所述中连接件的上端与所述阀芯的下端之间通过轴承连接，所述中连接件的下端与所述第一介质出管的内端密封连接，所述中连接件的竖向通孔的上端和下端分别与所述阀芯的中心竖向孔和所述第一介质出管的通孔相通；所述下连接件的上端和下端分别与所述下阀体的下端和所述第二介质出管的内端密封连接，所述下连接件的竖向通孔的上端和下端分别与所述下阀体的内腔和所述第二介质出管的通孔相通。