CN112833194A - 针型阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种针型阀，包括：阀体，包括：第一管路，与外部井口装置连通；第二管路，与外部压力表连接；阀体空间，与第一管路和第二管路连通；支架，与阀体密封连接；针型阀杆，针型端穿过支架进入阀体空间内，用于在向上运动时，控制第一管路和第二管路通过阀体空间连通；或在向下运动时，阻断第一管路和第二管路通过阀体空间连通；多层金属波纹状密封衬套，沿针型阀杆轴向套设在针型阀杆外部，其第一端与支架密封连接，第二端与针型阀杆的针型端密封连接，用于随针型阀杆沿轴向往复运动，将阀体空间与外部空间隔断；阀杆驱动部件，用于接受施力驱动针型阀杆沿轴向往复运动。上述技术方案提供了一种在长期高温高压条件下高质量密封的针型阀。

Description

针型阀

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种针型阀。

背景技术

针型阀是一种可以精确调整的阀门，是仪表测量管路系统中重要组成部分，用途较广，主要有截止阀和球阀，其功用是作开启或切断管道通路用。针型阀的阀芯就是一个很尖的圆锥体，好像针一样插入阀座，由此得名。针型阀比其他类型的阀门能够耐受更大的压力，所以一般用于较小流量且较高压力的气体或者液体介质的密封。在油田生产领域，针型阀常常与压力表配合，在井口、流程、测量间、压力回路和需要有效开关或精确控制的管道通路上里广泛使用。然而，目前的针型阀无法解决在长期高温高压条件下的密封问题。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种针型阀，用以提供一种在长期高温高压条件下高质量密封的针型阀，该针型阀包括：

阀体，包括：第一管路，与外部井口装置连通；第二管路，与外部压力表连接；阀体空间，与第一管路和第二管路连通；

支架，设置在阀体空间的上方，与阀体密封连接；

针型阀杆，针型端穿过支架进入阀体空间内，用于在向上运动时，控制第一管路和第二管路通过阀体空间连通；或在向下运动时，阻断第一管路和第二管路通过阀体空间连通；

多层金属波纹状密封衬套，沿针型阀杆轴向套设在针型阀杆外部，多层金属波纹状密封衬套的第一端与支架密封连接，第二端与针型阀杆的针型端密封连接，用于随针型阀杆沿轴向往复运动，将阀体空间与外部空间隔断；

阀杆驱动部件，与针型阀杆远离针型端的一端连接，用于接受施力驱动针型阀杆沿轴向往复运动。

本发明通过逆时针或顺时针旋转阀杆打开或者关闭，设计了多层金属波纹状密封衬套，其第一端与支架密封连接，第二端与针型阀杆的针型端密封连接，在针型阀杆向上或向下运动，控制阀门开启或关闭的过程中，随针型阀杆沿轴向往复运动，将阀体空间与外部空间隔断，多层金属波纹状密封衬套密封效果好，实现零泄露。因此，上述技术方案提供了一种在长期高温高压条件下高质量密封的针型阀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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1是本发明实施例中针型阀的结构示意图；

图2是本发明实施例中多层金属波纹状密封衬套的放大结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例中针型阀的结构示意图，如图1所示，该针型阀包括：阀体3，包括：第一管路31，与外部井口装置连通；第二管路32，与外部压力表连接；阀体空间33，与第一管路31和第二管路32连通；

支架8，设置在阀体空间33的上方，与阀体3密封连接；

针型阀杆4，针型端穿过支架8进入阀体空间33内，用于在向上运动时，控制第一管路31和第二管路32通过阀体空间33连通；或在向下运动时，阻断第一管路31和第二管路32通过阀体空间33连通；

多层金属波纹状密封衬套5，沿针型阀杆4轴向套设在针型阀杆4外部，多层金属波纹状密封衬套5的第一端与支架8密封连接，第二端与针型阀杆4的针型端密封连接，用于随针型阀杆4沿轴向往复运动，将阀体空间33与外部空间隔断；

阀杆驱动部件，与针型阀杆4远离针型端的一端连接，用于接受施力驱动针型阀杆4沿轴向往复运动。

本发明实施例提供的针型阀中阀体3是一个三通结构，一侧(第一管31路侧)与井口装置连接，一侧(第二管路32侧)与压力表连接，工作时：逆时针旋转阀杆驱动部件，驱动阀杆向上运动，控制第一管路31和第二管路32通过阀体空间33连通，打开通道，针型阀开启；顺时旋转阀杆驱动部件，驱动针型阀杆4向下运动，针型阀杆4下端锥形结构接触阀体，阻断第一管路31和第二管路32通过阀体空间33连通，实现密封效果，针型阀关闭。该针型阀包括多层金属波纹状密封衬套5，其第一端与支架8密封连接，第二端与针型阀杆4的针型端密封连接，在针型阀杆4向上或向下运动，控制阀门开启或关闭的过程中，随针型阀杆4沿轴向往复运动，将阀体空间33与外部空间隔断，多层金属波纹状密封衬套5密封效果好，实现零泄露。因此，上述技术方案提供了一种在长期高温高压条件下高质量密封的针型阀。

下面再对本发明实施例提供针型阀的各个结构作详细介绍。

在一个实施例中，如图1所示，上述针型阀还可以包括：

导向杆2，设置在阀体空间33与第一管路31连通的第三管路34内，导向杆2的第一端与阀体3固定连接，在针型阀杆4的针型端进入第三管路34，将阀体空间33和第一管路31隔断时，导向杆2的第二端与针型阀杆4的针型端面四方型槽形限位连接。

具体实施时，导向杆2的作用是限制针型阀杆4回转运动，即导向杆2的槽形限位使针型阀杆4只能上下直线运动，方便针型阀杆4向上下运动，提高阀门工作效率和质量。另外，导向杆2与阀体之间也可以是四方型槽形限位连接。

发明人发现：对高温高压的流体密封的问题，目前，采用聚四氟乙烯为阀座密封圈的密封材料的耐温性能是260℃左右，并且存在一定的时效性，长期使用存在泄漏隐患。因此，本发明在此基础上提出一种多层金属波纹状衬套密封结构的高温热采针型阀，同时使用新型材料制造，可有效解决长期高温高压条件下的密封和长期适用问题。下面对该多层金属波纹状衬套密封结构进行介绍。

在一个实施例中，如图2所示，多层金属波纹状密封衬套5为中空管体，管体沿着针型阀杆4轴向套设于针型阀杆4的外部；所述管体壁曲折弯曲沿针型阀杆4轴向间隔排列成多个凸环和凹槽形成波纹状结构。

具体实施时，多层金属波纹状密封衬套5的结构具有的优点是：密封效果好，实现零泄露；好的缓冲补偿作用，使得阀门高效运作。

在一个实施例中，所述多层金属波纹状密封衬套5采用多层薄壁镍基合金不锈钢材料。

具体实施时，多层薄壁镍基合金不锈钢材料制多层金属波纹状密封衬套5的优点是：具有更大的延展和压缩性，耐疲劳，耐温可达700℃，根据衬套薄壁层数不同和厚度不同，用以连接压力表，满足不同压力条件；如壁厚选用0.5mm镍基不锈钢薄壁金属加工时，优选层数6-8层。该种结构寿命高，可以1.5-2年检修一次即可。

在一个实施例中，针型阀还可以包括：

金属波纹状密封衬套接头7，设置在阀体3与支架8之间，用于连接多层金属波纹状密封衬套5的第一端；

柔性石墨6，用于密封所述多层金属波纹状密封衬套接头7与阀体3。

具体实施时，金属波纹状密封衬套接头7的设置，便于金属波纹状密封衬套5的第一端的连接。

具体实施时，多层金属波纹状密封衬套接头7与阀体3之间的柔性石墨6，保证了良好的密封效果，延长针型阀的使用寿命。

具体实施时，阀体3与支架8螺纹连接，压紧多层金属波纹状密封衬套接头7，保证良好的密封性。

在一个实施例中，多层金属波纹状密封衬套5的第一端与金属波纹状密封衬套接头7焊接；多层金属波纹状密封衬套5的第二端与针型阀杆4的针型端焊接。

具体实施时，多层金属波纹状密封衬套5上部与多层金属波纹状密封衬套接头7焊接，保证密封性，多层金属波纹状密封衬套5下部与针型阀杆4焊接，保证密封性。

在一个实施例中，上述针型阀还可以包括：

第五管路35，与阀体空间33和第二管路32连通；

泄压螺钉1，与第五管路35的出口端密封连接，用于将阀体空间33密封，或将阀体空间33与外部空间连通。

具体实施时，阀体3与液压螺钉1可以是螺纹连接，泄压螺钉1是常闭状态，当需要泄压时，可旋开泄压螺钉1，阀体空间33与外部空间连通，达到泄压的目的。

在一个实施例中，所述阀杆驱动部件可以包括：

阀杆螺母11，设置支架8上方远离阀体空间33的一端，阀杆螺母11的第一端与针型阀杆4远离阀体空间33的一端连接

手轮13，与所述阀杆螺母11的第二端四方型槽形限位连接，用于带动阀杆螺母11转动以使所述针型阀杆4轴向往复运动。

具体实施时，阀杆4可以与阀杆螺母11螺纹连接，保证密封性，且连接方便。手轮13与阀杆螺母11可以四方型槽形限位连接，保证阀门高效运作。

在一个实施例中，上述针型阀还可以包括：六角头螺母12，与手轮13螺纹连接，用于压紧手轮13。

具体实施时，六角头螺母12压紧手轮13，保证密封性，且连接方便

在一个实施例中，上述针型阀还可以包括：压帽10，与支架8螺纹连接，用于压紧支架8内部的推力球轴承9。

具体实施时，压帽10与支架8螺纹连接，压紧支架8内部推力球轴承9，还可以压紧阀杆螺母11，保证密封性，延长阀门的使用寿命。

为了便于理解本发明如何实施，下面再结合图1说明针型阀的工作过程。

如图1所示，顺时旋转手轮13，带动阀杆螺母11，由于导向杆2的限制作用，针型阀杆4不能回转，针型阀杆4向下运动，即向泄压螺钉1的方向运动，针型阀杆4下端锥形结构(针型端)接触第三管路34内的导向杆2，实现密封效果，即针型阀杆4的针型端将阀体空间33和第一管路31隔断，针型阀关闭。此时液体不能通过阀体空间33流入第二管路32。

同理，逆时针旋转手轮13，带动阀杆螺母11，由于导向杆2的限制作用，针型阀杆4不能回转，针型阀杆4向上运动，即向手轮13的方向运动，打开通道，即第一管路31通过阀体空间33与第二管路32连通，针型阀开启。此时，液体经第一管路31、第三管路34进入阀体空间33，由于多层金属波纹状密封衬套5的密封，将阀体空间33与外部空间隔断，进入到阀体空间33内的液体经第四管路35、第二管路32流出。

针对阀体的防腐蚀问题，目前主要选用材料为不锈钢，碳钢制阀体。本发明阀体采用镍基不锈钢材质，表面经高温烤蓝处理后，等同防腐蚀模拟实验室条件的防腐蚀效果经实验室比传统的304不锈钢效果要好很多，延缓腐蚀时间一倍以上。

本发明实施例提供技术方案的有益技术效果是：本发明实施例提供的针型阀为一种长效密封耐高温高压的针型阀。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种针型阀，其特征在于，包括：

阀体(3)，包括：第一管路(31)，与外部井口装置连通；第二管路(32)，与外部压力表连接；阀体空间(33)，与第一管路(31)和第二管路(32)连通；

支架(8)，设置在阀体空间(33)的上方，与阀体(3)密封连接；

针型阀杆(4)，针型端穿过支架(8)进入阀体空间(33)内，用于在向上运动时，控制第一管路(31)和第二管路(32)通过阀体空间(33)连通；或在向下运动时，阻断第一管路(31)和第二管路(32)通过阀体空间(33)连通；

多层金属波纹状密封衬套(5)，沿针型阀杆(4)轴向套设在针型阀杆(4)外部，多层金属波纹状密封衬套(5)的第一端与支架(8)密封连接，第二端与针型阀杆(4)的针型端密封连接，用于随针型阀杆(4)沿轴向往复运动，将阀体空间(33)与外部空间隔断；

阀杆驱动部件，与针型阀杆(4)远离针型端的一端连接，用于接受施力驱动针型阀杆(4)沿轴向往复运动。

2.如权利要求1所述的针型阀，其特征在于，还包括：

导向杆(2)，设置在阀体空间(33)与第一管路(31)连通的第三管路(34)内，导向杆(2)的第一端与阀体(3)固定连接，在针型阀杆(4)的针型端进入第三管路(34)，将阀体空间(33)和第一管路(31)隔断时，导向杆(2)的第二端与针型阀杆(4)的针型端面四方型槽形限位连接。

3.如权利要求1所述的针型阀，其特征在于，多层金属波纹状密封衬套(5)为中空管体，管体沿着针型阀杆(4)轴向套设于针型阀杆(4)的外部；所述管体壁曲折弯曲沿针型阀杆(4)轴向间隔排列成多个凸环和凹槽形成波纹状结构。

4.如权利要求1所述的针型阀，其特征在于，针型阀还包括：

金属波纹状密封衬套接头(7)，设置在阀体(3)与支架(8)之间，用于连接多层金属波纹状密封衬套(5)的第一端；

柔性石墨(6)，用于密封所述多层金属波纹状密封衬套接头(7)与阀体(3)。

5.如权利要求4所述的针型阀，其特征在于，多层金属波纹状密封衬套(5)的第一端与金属波纹状密封衬套接头(7)焊接；多层金属波纹状密封衬套(5)的第二端与针型阀杆(4)的针型端焊接。

6.如权利要求1所述的针型阀，其特征在于，还包括：

第五管路(35)，与阀体空间(33)和第二管路(32)连通；

泄压螺钉(1)，与第五管路(35)的出口端密封连接，用于将阀体空间(33)密封，或将阀体空间(33)与外部空间连通。

7.如权利要求1所述的针型阀，其特征在于，所述多层金属波纹状密封衬套(5)采用多层薄壁镍基合金不锈钢材料。

8.如权利要求1所述的针型阀，其特征在于，所述阀杆驱动部件包括：

阀杆螺母(11)，设置支架(8)上方远离阀体空间(33)的一端，阀杆螺母(11)的第一端与针型阀杆(4)远离阀体空间(33)的一端连接

手轮(13)，与所述阀杆螺母(11)的第二端四方型槽形限位连接，用于带动阀杆螺母(11)转动以使所述针型阀杆(4)轴向往复运动。

9.如权利要求8所述的针型阀，其特征在于，还包括：六角头螺母(12)，与手轮(13)螺纹连接，用于压紧手轮(13)。

10.如权利要求1所述的针型阀，其特征在于，还包括：压帽(10)，与支架(8)螺纹连接，用于压紧支架(8)内部的推力球轴承(9)。

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