CN112647897A - 一种新型方钻杆旋塞阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于旋塞阀设备技术领域，具体是指一种新型方钻杆旋塞阀，包括本体，本体内部密封安装上球座和下球座，上球座和下球座之间转动密封配合安装有球阀，本体内下球座远离球阀一端安装有多层波形弹簧，本体侧壁设有销体安装孔，销体安装孔内密封转动安装有旋转销，旋转销伸入本体内部驱动连接球阀，旋转销为阶梯轴形状，旋转销伸入本体内部的部分直径大于销体安装孔，旋转销位于本体内部的部分与本体内部之间的摩擦平面位置滑动配合安装有减磨垫，球阀与上球座、下球座配合的密封面和减磨垫的摩擦表面上均涂镀有耐磨减阻层。本发明提供一种新型方钻杆旋塞阀，具有低扭矩工作旋转的特点，较适应高压差情况。

Description

一种新型方钻杆旋塞阀

技术领域

本发明属于旋塞阀设备技术领域，具体是指一种新型方钻杆旋塞阀。

背景技术

方钻杆旋塞阀是钻柱循环系统中的手动控制阀，是防止井喷的有效工具之一，用专用扳手按指示要求转动旋转销90度角即可实现开关。在钻井作业中，应在方钻杆上、下两端连接方钻杆旋塞阀，作用是控制井涌、井喷，同时也可以作为泥浆节省阀防止泥浆溅到转盘上。当井底压力增高难以控制时，可关闭旋塞阀以阻断井底压力，防止井喷事故的发生。

常规方钻杆旋塞阀由弹簧支承下球座，使球阀定位在上、下球座之间，并使之有一定预紧力，球阀与球座密封面紧密接触而实现密封。当打开旋塞阀时，球阀旋转90度，水眼畅通，钻井液可无阻碍地流过；当关闭时，球阀反向旋转90度，球面将水眼全部封住实现密封，内腔液体的压力作用在球体上，使球与球座处于密封状态。

但有时又需要带压打开旋塞阀使钻柱内部连通，以便处理事故。而此时旋塞阀两端的压力差很大，至使旋转销开关的扭矩也很大，使用常规旋塞阀难以用人力开启，以规格XS168旋塞为例：常规旋塞阀在球阀两端压力差为10MPa时，旋转销的开关扭矩为800N·m，用1米长的扳手加力杆单人可以开关，当球阀两端压力差大于10MPa 时，单人难以实现开关，所以现有技术的方钻杆旋塞阀难以应用该工作场景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型方钻杆旋塞阀，具有低扭矩工作旋转的特点，较适应高压差情况，可以在35MPa高压差的条件下，采用专用扳手由单人操作球阀旋转90度角来实现开关。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案：

一种新型方钻杆旋塞阀，包括本体，所述本体内部密封安装上球座和下球座，所述上球座和所述下球座之间转动密封配合安装有球阀，所述本体内部位于所述上球座两端安装有上拼合环和下拼合环，所述本体内所述下球座远离所述球阀一端安装有多层波形弹簧，所述本体侧壁设有销体安装孔，所述销体安装孔内密封转动安装有旋转销，所述旋转销伸入所述本体内部驱动连接所述球阀，所述旋转销为阶梯轴形状，所述旋转销伸入所述本体内部的部分直径大于所述销体安装孔，所述旋转销位于所述本体内部的部分与所述本体内部之间的摩擦平面位置滑动配合安装有减磨垫，所述球阀与上球座、下球座配合的密封面和所述减磨垫的摩擦表面上均涂镀有耐磨减阻层。

作为进一步优化的方案，所述耐磨减阻层为超细金刚石粉材质耐磨减阻层。

由于采用上述技术方案，本发明的有益效果：

本实施例的新型方钻杆旋塞阀，在常规方钻杆旋塞阀基础上增加了一个减磨垫部件，安装在旋转销位于本体内部的部分与本体内部之间的摩擦平面位置，减磨垫的摩擦平面均涂镀耐磨减阻层，用来减小此平面的摩擦系数，此外，为了进一步降低旋塞阀的开关扭矩，我们还在球阀与上、下球座的密封面上涂镀了新型耐磨减阻材料来降低摩擦面间的摩擦系数。我们采用的这种新型耐磨减阻涂镀材料以超细金刚石粉为主，具有高耐磨性和良好的耐腐蚀性，以及极低的静摩擦系数。

通过以上说明，新型方钻杆旋塞阀有下述几方面的性能改进：第一、由于在各承压面涂镀了超细金刚石粉材质耐磨减阻层，使得旋塞阀的耐磨性能有了很大的提高，从而延长了使用寿命；第二、超细金刚石粉材质耐磨减阻层的摩擦系数极低，从而使得客户要求的带压开关这一重要指标得到了极大的改进，使得带压35MPa时可以单人开关操作成为可能；第三、超细金刚石粉材质耐磨减阻层还具有很好的耐腐蚀能力，从而大大地提高了产品这方面的能力，延长了使用寿命。

附图说明

图1是本实施例中新型方钻杆旋塞阀的结构示意图；

附图中，1-本体，2-孔用弹性挡圈，3-支承圈，4-上拼合环，5- 上球座，6-第一密封圈，7-下拼合环，8-旋转销，9-第三密封圈，10- 球阀，11-下球座，12-第二密封圈，13-多层波形弹簧，14-减磨垫， 15-密封面。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1所示，一种新型方钻杆旋塞阀，包括本体1，本体1内部密封安装上球座5和下球座11，上球座5外周面设有密封接触本体 1内部的第一密封圈6，下球座11外周面设有密封接触本体1内部的第二密封圈12，上球座5和下球座11之间转动密封配合安装有球阀10，本体1内部位于上球座5两端安装有上拼合环4和下拼合环 7，上拼合环4内安装有孔用弹性挡圈2和支承圈3，本体1内下球座11远离球阀10一端安装有多层波形弹簧13，本体1侧壁设有销体安装孔，销体安装孔内密封转动安装有旋转销8，旋转销8侧壁设有密封销体安装孔的第三密封圈9，旋转销8伸入本体1内部驱动连接球阀10，旋转销8为阶梯轴形状，旋转销8伸入本体1内部的部分直径大于销体安装孔，旋转销8位于本体1内部的部分与本体1 内部之间的摩擦平面位置滑动配合安装有减磨垫14，球阀10与上球座5、下球座11配合的密封面15和减磨垫14的摩擦表面上均涂镀有耐磨减阻层。

本实施例中，耐磨减阻层为超细金刚石粉材质耐磨减阻层。

从结构上分析，阻碍开关旋塞阀的扭矩有两个组成部份，一个是由旋转销8与本体1之间的摩擦产生的，另一个是由球阀10与上球座5、下球座11之间的摩擦产生的，并传递到旋转销8，而旋转销8 则由操作人员通过专用扳手对旋塞阀进行开关操作，因此在高压差的条件下，不利于旋塞阀的开关。

本实施例的新型方钻杆旋塞阀，在常规方钻杆旋塞阀基础上增加了一个减磨垫14部件，安装在旋转销8位于本体1内部的部分与本体1内部之间的摩擦平面位置，减磨垫14的摩擦平面均涂镀耐磨减阻层，用来减小此平面的摩擦系数，此外，为了进一步降低旋塞阀的开关扭矩，我们还在球阀10与上、下球座11的密封面15上涂镀了新型耐磨减阻材料来降低摩擦面间的摩擦系数。我们采用的这种新型耐磨减阻涂镀材料以超细金刚石粉为主，具有高耐磨性和良好的耐腐蚀性，以及极低的静摩擦系数。

根据试验数据，新型方钻杆旋塞阀，在球阀10两端压力差为 10MPa时，旋转销8的开关扭矩为300N·m，用0.6米长的扳手加力杆单人可以较容易地开关操作，当球阀10两端压力差增加到35MPa 时，旋转销8的开关扭矩为800N·m，用1米长的扳手加力杆单人可以开关操作，当球阀10两端压力差大于35MPa时，单人难以开关操作。

终上所述，本实施例的新型方钻杆旋塞阀有下述几方面的性能改进：第一、由于在各承压面涂镀了超细金刚石粉材质耐磨减阻层，使得旋塞阀的耐磨性能有了很大的提高，从而延长了使用寿命；第二、超细金刚石粉材质耐磨减阻层的摩擦系数极低，从而使得客户要求的带压开关这一重要指标得到了极大的改进，使得带压35MPa时可以单人开关操作成为可能；第三、超细金刚石粉材质耐磨减阻层还具有很好的耐腐蚀能力，从而大大地提高了产品这方面的能力，延长了使用寿命。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (2)

1.一种新型方钻杆旋塞阀，包括本体，所述本体内部密封安装上球座和下球座，所述上球座和所述下球座之间转动密封配合安装有球阀，所述本体内部位于所述上球座两端安装有上拼合环和下拼合环，所述本体内所述下球座远离所述球阀一端安装有多层波形弹簧，所述本体侧壁设有销体安装孔，所述销体安装孔内密封转动安装有旋转销，所述旋转销伸入所述本体内部驱动连接所述球阀，所述旋转销为阶梯轴形状，所述旋转销伸入所述本体内部的部分直径大于所述销体安装孔，其特征在于，所述旋转销位于所述本体内部的部分与所述本体内部之间的摩擦平面位置滑动配合安装有减磨垫，所述球阀与上球座、下球座配合的密封面和所述减磨垫的摩擦表面上均涂镀有耐磨减阻层。

2.根据权利要求1所述的新型方钻杆旋塞阀，其特征在于，所述耐磨减阻层为超细金刚石粉材质耐磨减阻层。

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