CN112833207A - 热采井口闸阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热采井口闸阀，包括：阀体，包括：第一管路，与第一外部四通连接；第二管路，与第二外部四通连接；阀体空间；阀座，与阀体连接；阀盖，设置在阀体空间的上方；阀杆，穿过阀盖进入阀体空间内；闸板，用于在阀杆向上运动时，与阀座配合控制第一管路和第二管路连通；或在阀杆向下运动时，与阀座配合阻断第一管路和第二管路连通；多层金属波纹状密封衬套，沿阀杆轴向套设在阀杆外部，多层金属波纹状密封衬套的第一端与阀盖密封连接，第二端与阀杆的连接闸板的一端密封连接，用于随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，用于接受施力驱动阀杆沿轴向往复运动。上述技术方案提供了一种实现高温滑动密封的闸阀。

Description

热采井口闸阀

技术领域

本发明涉及石油开采技术领域，特别涉及一种热采井口闸阀。

背景技术

热采井口装置广泛应用于热力采油、蒸汽驱等工艺过程中，热采井口装置中最重要的部件是热采闸阀，闸阀的开启与关闭控制着油管、油套环空通道的开启与关闭。闸阀的密封性能会直接影响井口装置及采油树的性能。

闸阀的密封分为两种：内密封和外密封。好的内密封可以实现闸阀内部介质不流动，好的外密封可以实现介质不会泄漏到外部。目前闸阀的密封方式都是通过抗压密封填料，使其变形来达到密封作用的。

目前闸阀的密封填料有以下几种：石棉质填料、膨胀石墨(柔性石墨)、聚四氟乙烯(PTFE)等，这几种填料材质中石棉质填料各方面性能较差，耐压低、回弹性差，成本低、应用于对密封要求不严格的场合。应用最多的材质为柔性石墨和PTFE，这两种材料具有良好的耐热性、耐蚀性、回弹性，耐压高等特点，可以满足静密封的要求，但不能满足高温滑动密封的要求。

闸阀在使用过程中，依靠阀杆螺母的回转带动阀杆上下运动，实现闸板的开启与关闭。阀杆与密封填料间存在密封，控制介质外泄，此时工况属于滑动密封情况。密封填料在同时满足滑动性、密封性两点上是存在矛盾的：密封填料变形量大，密封性好，滑动摩擦力大，磨损大；密封填料变形小，密封性差，滑动摩擦力小，磨损小。在反复的开启与关闭闸阀的过程中，密封填料一定会出现磨损，而密封填料的补偿性差，会影响密封性能，严重时需要及时更换，为安全生产带来很大的不便及隐患。

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热采井口闸阀，用以提供一种实现高温滑动密封的闸阀，该闸阀包括：。

阀体，包括：第一管路，与第一外部四通连接；第二管路，与第二外部四通连接；阀体空间，与第一管路和第二管路连通；

阀座，设置在第一管路和第二管路之间，与阀体连接；

阀盖，设置在阀体空间的上方，与阀体密封连接；

阀杆，穿过阀盖进入阀体空间内；

闸板，与阀杆进入阀体空间内的一端连接，用于在阀杆向上运动时，与阀座配合控制第一管路和第二管路连通；或在阀杆向下运动时，与阀座配合阻断第一管路和第二管路连通；

多层金属波纹状密封衬套，沿阀杆轴向套设在阀杆外部，多层金属波纹状密封衬套的第一端与阀盖密封连接，第二端与阀杆的连接闸板的一端密封连接，用于随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，与阀杆远离闸板的一端连接，用于接受施力驱动阀杆沿轴向往复运动。

本发明实施例提供的热采井口闸阀工作时：阀杆驱动部件接受施力驱动阀杆向下运动，带动闸板向下运动，闸阀关闭，多层金属波纹状密封衬套处于伸展状态；阀杆驱动部件接受施力驱动阀杆向上运动，带动闸板向上运动，闸阀开启，多层金属波纹状密封衬套处于压缩状态。该闸阀包括多层金属波纹状密封衬套，其第一端与阀盖密封连接，第二端与阀杆的连接闸板的一端密封连接，用于随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，缓冲补偿性好，实现零泄露。因此，上述技术方案提供了一种实现高温滑动密封的闸阀。

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是本发明实施例中热采井口闸阀的结构示意图；

图2是本发明实施例中热采井口闸阀安装示意图；

图3是本发明实施例中热采井口闸阀开启状态示意图。

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。

由于发明人发现了背景技术中存在的技术问题，因此，提出一种具备多层金属波纹状密封衬套的密封高温热采井口闸阀，可有效解决高温滑动密封问题。

图1是本发明实施例中热采井口闸阀的结构示意图，如图1所示，该热采井口闸阀包括：

阀体1，包括：第一管路111，与第一外部四通30连接；第二管路112，与第二外部四通40连接；阀体空间113，与第一管路111和第二管路112连通；

阀座4，设置在第一管路111和第二管路112之间，与阀体1连接；

阀盖8，设置在阀体空间113的上方，与阀体1密封连接；

阀杆6，穿过阀盖8进入阀体空间113内；

闸板5，与阀杆6进入阀体空间113内的一端连接，用于在阀杆6向上运动时，与阀座4配合控制第一管路111和第二管路112连通；或在阀杆6向下运动时，与阀座4配合阻断第一管路111和第二管路112连通；

多层金属波纹状密封衬套10(多层金属波纹状密封衬套)，沿阀杆6轴向套设在阀杆6外部，多层金属波纹状密封衬套10的第一端与阀盖8密封连接，第二端与阀杆6的连接闸板5的一端密封连接，用于随阀杆6沿轴向往复运动，将阀体空间113与外部空间隔断；

阀杆驱动部件，与阀杆6远离闸板5的一端连接，用于接受施力驱动阀杆6沿轴向往复运动。

本发明实施例提供的热采井口闸阀工作时：阀杆驱动部件接受施力驱动阀杆6向下运动，带动闸板5向下运动，闸阀关闭，多层金属波纹状密封衬套处于伸展状态；阀杆驱动部件接受施力驱动阀杆6向上运动，带动闸板5向上运动，闸阀开启，多层金属波纹状密封衬套处于压缩状态。该闸阀包括多层金属波纹状密封衬套，其第一端与阀盖密封连接，第二端与阀杆的连接闸板的一端密封连接，用于随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，缓冲补偿性好，实现零泄露。因此，上述技术方案提供了一种实现高温滑动密封的闸阀。

具体实施时，所述闸板位于所述阀体内；所述阀座螺纹连接于所述阀体内。

在一个实施例中，所述多层金属波纹状密封衬套10为中空管体，管体沿着阀杆6轴向套设于阀杆6的外部；所述管体壁曲折弯曲沿阀杆6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10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。即其为多层金属波纹状结构，具有密封效果好和补偿缓冲的双重性能，其安全系数、结构紧凑、适用性广。

在一个实施例中，所述多层金属波纹状密封衬套10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10的优点是：具有较好的耐腐蚀性，耐高温性，最高可承受700℃，耐压高，可以满足高温热采井口闸阀21MPa的使用要求，具有更大的延展和压缩性，耐疲劳，可以满足高温高压条件下的热采的要求；寿命高，可以1.5-2年检修一次即可。

在一个实施例中，上述热采井口闸阀还可以包括：

支架14，设置在阀盖8的上方，与阀盖8固定连接；

金属波纹状密封衬套接头13，设置在支架14与阀盖8之间，用于连接多层金属波纹状密封衬套10远离闸板5的第一端。

具体实施时，金属波纹状密封衬套接头13的设置，便于多层金属波纹状密封衬套10的第一端的连接。支架14与阀盖8可以螺纹连接，两者压紧多层金属波纹状密封衬套接头13，保证闸阀安全高效运行。

在一个实施例中，上述热采井口闸阀还可以包括：第一柔性石墨12，设置在所述多层金属波纹状密封衬套接头13与阀盖8之间。

具体实施时，第一柔性石墨12(石墨密封环)的设置，保证了良好的密封(静密封)效果，延长闸阀的使用寿命。

在一个实施例中，多层金属波纹状密封衬套10远离闸板5的第一端与金属波纹状密封衬套接头13焊接；多层金属波纹状密封衬套10靠近闸板5的第二端与阀杆6连接闸板5的一端焊接。

具体实施时，多层金属波纹状密封衬套10远离闸板5的第一端与金属波纹状密封衬套接头13焊接，保证密封性；多层金属波纹状密封衬套10靠近闸板5的第二端与阀杆6连接闸板5的一端焊接，保证密封性。

在一个实施例中，所述多层金属波纹状密封衬套10远离所述开口的一端与金属波纹状密封衬套接头13沿多层金属波纹状密封衬套10管壁周向焊接形成第一焊接密封环；所述多层金属波纹状密封衬套10靠近所述开口的一端与所述阀杆沿多层金属波纹状密封衬套10管壁周向焊接形成第二焊接密封环。

具体实施时，第一焊接密封环和第二焊接密封环的设置保证闸阀密封性。

在一个实施例中，所述阀体1与所述阀盖8螺纹连接；所述阀体1与所述阀盖8之间连接有第一销钉7；所述阀盖8与所述支架14螺纹连接，所述阀盖8与所述支架14连接有第二销钉11。

具体实施时，第一销钉7的设置防止阀体1与阀盖8转动；第二销钉11的设置防止阀盖8与支架14转动，保证闸阀安全高效运行。

在一个实施例中，所述阀杆6与所述闸板5槽面连接。

具体实施时，阀杆6与闸板5是槽面连接，限制了阀杆6的回转运动，阀杆6只能作直线运动，保证了闸阀正常运转。

在一个实施例中，所述阀体1和与所述阀盖8之间设有垫片9，所述垫片9的材质包括304钢；

所述阀座4的轴向设置有第二柔性石墨2，所述阀座4的径向设置有第三柔性石墨3。

具体实施时，密封垫片9材质为304，热处理方式为固溶处理，可改善钢的塑性与韧性，提高闸阀的密封性与使用寿命。阀体1与阀盖8之间螺纹压紧密封垫片9，使其变形，达到密封的效果。

具体实施时，阀座4上轴向径向有两处第二柔性石墨2、第三柔性石墨3，保证静密封。第二柔性石墨2、第三柔性石墨3、以及上述提到的第一柔性石墨12通过螺纹压紧自身，达到密封的作用，属于静密封范畴，可以达到高温密封效果。

在一个实施例中，阀杆驱动部件可以包括：

手轮20；

所述支架14远离所述多层金属波纹状密封衬套接头的一端还设有阀杆螺母17；

所述手轮20与所述阀杆螺母17型面连接；所述阀杆螺母套设于阀杆外，所述阀杆螺母与所述阀杆螺纹配合；

所述手轮带动所述阀杆螺母转动以使所述阀杆轴向往复运动。

在一个实施例中，所述热采井口闸阀还设有两组推力球轴承15油杯16；

推力球轴承设于所述阀杆螺母17外，所述阀杆螺母设有凸台部，所述凸台部卡合于所述两组推力球轴承之间；

所述油杯能够为所述推力球轴承输送润滑油。

具体实施时，阀杆螺母17与阀杆6螺纹连接；阀杆螺母17于支架14内推力球轴承15上；轴承压帽18与支架14螺纹连接，压紧推力球轴承15；防松螺母19与轴承压帽18螺纹连接，螺纹防松；手轮20与阀杆螺母17型面连接；防尘螺帽21与阀杆螺母17螺纹连接，压紧手轮20。

具体实施时，本发明涉及的金属波纹形密封衬套密封井口闸阀采用明杆结构，即阀杆螺母17转带动阀杆6上下运动，实现闸板5的开启与关闭。该闸阀涉及以下几处密封：体1与阀座4之间密封，属于内密封；阀体1与阀盖8之间密封，属于外密封；多层金属波纹状密封衬套10与阀杆6焊接密封，属于内密封；多层金属波纹状密封衬套10与多层金属波纹状密封衬套接头13焊接密封，属于外密封；阀盖8与多层金属波纹状密封衬套接头13之间密封，属于外密封。

下面再结合附图2和图3详细说明，以便于理解本发明如何实施。

图2所示为蒸汽驱井口装置，热采井口闸阀3即为本发明涉及的利用多层金属波纹状密封衬套密封的高温井口闸阀。热采井口闸阀60与大四通30(第一外部四通，用以连通油套环空)、小四通40(第二外部四通，用以连通油管)分别是法兰(异型法兰50、卡箍连接法兰80、上部法兰70)连接，可控制油管、油套环空通道的开启与关闭。

高温热采井口闸阀工作过程如下：

(1)关闭状态：

手轮20与阀杆螺母17型面连接，顺时针方向旋转手轮20带动阀杆螺母17，实现阀杆6的向下运动，由于阀杆6与闸板5是槽面连接，限制了阀杆6的回转运动，阀杆6只能作直线运动，带动闸板5向下运动，闸阀关闭。图1所示为高温井口闸阀关闭时的状态，多层金属波纹状密封衬套处于伸展状态。

(2)开启状态：

手轮20与阀杆螺母17型面连接，逆时针方向旋转手轮20带动阀杆螺母17，实现阀杆6的向上运动，由于阀杆6与闸板5是槽面连接，限制了阀杆6的回转运动，阀杆6只能作直线运动，带动闸板5向上运动，闸阀开启。图3所示为高温井口闸阀开启时的状态，多层金属波纹状密封衬套处于压缩状态。

本发明实施例提供的热采井口闸阀的有益技术效果是：由于多层金属波纹状密封衬套密封效果好，实现零泄露；好的缓冲补偿作用，使得阀门高效运作。即其为多层金属波纹状结构，具有密封效果好和补偿缓冲的双重性能，其安全系数、结构紧凑、适用性广。具有较好的耐腐蚀性，耐高温性，最高可承受700℃，耐压高，可以满足高温热采井口闸阀21MPa的使用要求。另外，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具有更大的延展和压缩性，耐疲劳，可以满足高温高压条件下的热采的要求；寿命高，可以1.5-2年检修一次即可。

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)

1.一种热采井口闸阀，其特征在于，包括：

阀体(1)，包括：第一管路(111)，与第一外部四通(30)连接；第二管路(112)，与第二外部四通(40)连接；阀体空间(113)，与第一管路(111)和第二管路(112)连通；

阀座(4)，设置在第一管路(111)和第二管路(112)之间，与阀体(1)连接；

阀盖(8)，设置在阀体空间(113)的上方，与阀体(1)密封连接；

阀杆(6)，穿过阀盖(8)进入阀体空间(113)内；

闸板(5)，与阀杆(6)进入阀体空间(113)内的一端连接，用于在阀杆(6)向上运动时，与阀座(4)配合控制第一管路(111)和第二管路(112)连通；或在阀杆(6)向下运动时，与阀座(4)配合阻断第一管路(111)和第二管路(112)连通；

多层金属波纹状密封衬套(10)，沿阀杆(6)轴向套设在阀杆(6)外部，多层金属波纹状密封衬套(10)的第一端与阀盖(8)密封连接，第二端与阀杆(6)的连接闸板(5)的一端密封连接，用于随阀杆(6)沿轴向往复运动，将阀体空间(113)与外部空间隔断；

阀杆驱动部件，与阀杆(6)远离闸板(5)的一端连接，用于接受施力驱动阀杆(6)沿轴向往复运动。

2.如权利要求1所述的热采井口闸阀，其特征在于，所述多层金属波纹状密封衬套(10)为中空管体，管体沿着阀杆(6)轴向套设于阀杆(6)的外部；所述管体壁曲折弯曲沿阀杆(6)轴向间隔排列成多个凸环和凹槽形成波纹状结构。

3.如权利要求1所述的热采井口闸阀，其特征在于，所述多层金属波纹状密封衬套(10)采用多层薄壁镍基合金不锈钢材料。

4.如权利要求1所述的热采井口闸阀，其特征在于，还包括：

支架(14)，设置在阀盖(8)的上方，与阀盖(8)固定连接；

金属波纹状密封衬套接头(13)，设置在支架(14)与阀盖(8)之间，用于连接多层金属波纹状密封衬套(10)远离闸板(5)的第一端。

5.如权利要求4所述的热采井口闸阀，其特征在于，还包括：第一柔性石墨(12)，设置在所述多层金属波纹状密封衬套接头(13)与阀盖(8)之间。

6.如权利要求4所述的热采井口闸阀，其特征在于，多层金属波纹状密封衬套(10)远离闸板(5)的第一端与金属波纹状密封衬套接头(13)焊接；多层金属波纹状密封衬套(10)靠近闸板(5)的第二端与阀杆(6)连接闸板(5)的一端焊接。

7.如权利要求6所述的热采井口闸阀，其特征在于，所述阀杆(6)沿轴向方向靠近闸板(5)的一端设有开口；

所述多层金属波纹状密封衬套(10)远离所述开口的一端与金属波纹状密封衬套接头(13)沿多层金属波纹状密封衬套(10)管壁周向焊接形成第一焊接密封环；所述多层金属波纹状密封衬套(10)靠近所述开口的一端与所述阀杆沿多层金属波纹状密封衬套(10)管壁周向焊接形成第二焊接密封环。

8.如权利要求4所述的热采井口闸阀，其特征在于，所述阀体(1)与所述阀盖(8)螺纹连接；所述阀体(1)与所述阀盖(8)之间连接有第一销钉(7)；所述阀盖(8)与所述支架(14)螺纹连接，所述阀盖(8)与所述支架(14)连接有第二销钉(11)。

9.如权利要求1所述的热采井口闸阀，其特征在于，所述阀杆(6)与所述闸板(5)槽面连接。

10.如权利要求1所述的热采井口闸阀，其特征在于，所述阀体(1)和与所述阀盖(8)之间设有垫片(9)，所述垫片(9)的材质包括304钢；

所述阀座(4)的轴向设置有第二柔性石墨(2)，所述阀座(4)的径向设置有第三柔性石墨(3)。

Images