CN112943963B - 一种整体式安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式安全阀，包括阀体；在阀体的一侧或两侧设有操作孔，操作孔内设有操作键；阀体内设有集成为一体的阀芯组件；阀芯组件经拼环、支撑套和孔用弹簧挡圈固定在阀体内；操作键经十字节与阀体内阀芯组件上的球芯传动连接。本发明实现了阀芯组件的集成化，并最大限度减少零件数量和零件材料消耗，在提高工具强度安全的前提下最大限度降低加工难度，可节约组装和拆卸时间，实现在一定压力下带压开和带压关，不仅可提高旋塞阀的可靠性、安全性，且有效提高产品的性价比。本发明的整体式安全阀适用于高压的带双操作键的旋塞阀和钻杆旋塞阀、顶驱旋塞阀、钻杆安全阀或油管旋塞阀。

Description

一种整体式安全阀

技术领域

本发明涉及一种整体式安全阀。属于油田设备技术领域。

背景技术

石油天然气钻杆球阀作为钻具内防喷球阀已经广泛应用在国内外的钻井和修井施工作业中，用于隔断或者连通钻柱水眼中的液体。在正常钻进过程中打开石油天然气钻杆球阀钻井液进入钻柱，接单根时关闭石油天然气钻杆球阀可以避免钻井液溅在井台上，既避免了钻井液的浪费，又满足了环保要求；当井下发生井涌、井喷等事故时及时关闭石油天然气钻杆球阀可以防止可燃气体或者液体溢出井口，造成人员伤亡和财产损失。

现有市场上常用的石油天然气钻杆球阀结构复杂、装拆麻烦、批量生产困难；现有球阀本体内孔上切有较深的环形沟槽，强度低，且易造成应力集中，产生断裂，带来新的安全隐患。现有石油天然气钻杆球阀，零件数量多，本体强度低、不便于加工和管理，拆装维修不方便，耗时费力。因此现有技术仍存在不足，有待进一步改进。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种整体式安全阀，在提高安全阀强度安全的前提下最大限度的降低加工难度，节约组装和拆卸时间，以提升安全阀的可靠性和安全性及提高成品的性价比，从而克服现有技术存在的不足。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种整体式安全阀，包括阀体；在阀体的一侧或两侧设有操作孔，操作孔内设有操作键；阀体内设有集成为一体的阀芯组件；阀芯组件经拼环、支撑套和孔用弹簧挡圈固定在阀体内；操作键经十字节与阀体内阀芯组件上的球芯传动连接。

前述整体式安全阀中，所述阀体为圆管状结构；阀体上端设有内锥螺纹，阀体下端设有外锥螺纹，阀体中部管内形状与阀芯组件外型对应；阀芯组件上方的阀体管内设有用于安装拼环的拼环槽；阀体的操作孔孔口设有扇形限位凸筋，操作孔中部设有用于安装密封圈的密封槽；操作孔孔口的阀体外圆设有开关位置标记。

前述整体式安全阀中，所述操作键为圆柱结构，操作键顶端中央设有旋扭孔，旋扭孔孔底设有螺纹盲孔；操作键顶端边缘设有扇形限位槽，操作键底端边缘设有限位环，限位环顶面设有油槽，操作键底端设有一字凹槽；限位环顶面与操作孔之间设有软金属密封垫圈。

前述整体式安全阀中，所述阀芯组件包括球芯；球芯顶部设有上球座，球芯底部设有下球座；下球座底部设有压盘，压盘与下球座之间设有波簧；上球座、球芯、下球座、压盘和波簧外套有安装筒；安装筒连接耳一侧或者两侧设有十字节，安装筒顶部两内侧经双燕尾键与上球座两外侧连接，从而将阀芯组件连接成一个整体，实现集成化。

前述整体式安全阀中，所述球芯为球形结构；球芯中央设有通孔，通孔两侧对称铣有操作面，操作面上设有一字凹槽，其中一个一字凹槽的槽底中央钻有小孔；一字凹槽与十字节配合连接。

前述整体式安全阀中，所述上球座为环形结构；上球座外圆上段设有密封槽，密封槽内设有密封圈；上球座外圆下段两侧对称铣出两个平面并设有燕尾槽，上球座下口为与球芯的配合面为凹球面。

前述整体式安全阀中，所述下球座为环形结构；下球座内圆上段为小内径段，小内径段外圆设有密封槽，密封槽内设有密封圈；下球座内圆下段为大内径段；下球座上口为与球芯的配合面为凹球面。

前述整体式安全阀中，所述压盘为截面为L型的环形结构；在L型构成的台阶转角外设有排气孔；所述波簧套在压盘外圆的小外径段。

前述整体式安全阀中，所述安装筒为变径圆筒结构；安装筒内外均设有台阶；安装筒大直径段顶部对称设有一对连接耳，一对连接耳内侧为平面结构；连接耳一侧或两侧铣有平面并设有十字节安装孔，连接耳顶部设有用于连接上球座的燕尾槽，燕尾槽与安装筒中轴线垂直；连接耳的燕尾槽与上球座外圆两侧的燕尾槽经双燕尾键配合连接；安装筒小直径段外圆设有密封槽，密封槽内设有密封圈；双燕尾键的截面形状为中间小两侧大的“X”形，双燕尾键两端为圆弧面。

前述整体式安全阀中，所述十字节截面为十字型，中部为圆盘状，圆盘两侧面分别设有一字键，圆盘一侧的一字键与球芯上的一字凹槽配合连接，圆盘另一侧的一字键与操作键底部的一字凹槽配合连接。

由于采用了上述技术方案，本发明采用巧妙地通过两根双燕尾键将安装筒、上球座、球芯、下球座、十字节和波簧等集成为一个整体，极大方便了阀芯组件的更换。阀体的操作孔处通过扇形限位凸筋和扇形限位槽配合，实现安全阀的90°开关位置限位。操作键的限位环设有油槽和软金属密封垫圈，既保证了开关的顺畅性又实现了良好的密封效果；本发明通过十字节作为操作键与球芯的连接件，提高了开关使用寿命并方便维修。阀体上采用雕刻机雕刻有“开”和“关”字样，既美观清晰、又能保持字迹的长久性。阀芯组件内部采用波簧降低了球座的加工难度，有利于批量生产。本发明的所有密封圈采用同种类密封圈，减少了密封圈种类，便于现场管理和组装。所以，本发明与现有技术相比，本发明不仅具有加工难度低、组装和拆卸方便的优点，而且还具有可靠性、安全性和成品的性价比都高的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明阀体的结构示意图；

图3是本发明阀体的外观示意图；

图4是本发明操作键的结构示意图；

图5是本发明操作键的外观示意图；

图6是本发明阀芯组件的结构示意图；

图7是本发明阀芯组件的分解示意图。

附图中的标记为：1-阀体、2-操作孔、3-操作键、4-阀芯组件、5-拼环、6-支撑套、7-孔用弹性挡圈、8-十字节、9-球芯、10-内锥螺纹、11-外锥螺纹、12-拼环槽、13-扇形限位凸筋、14-密封圈、15-开关位置标记、16-旋扭孔、17-螺纹盲孔、18-扇形限位槽、19-限位环、20-油槽、21-一字凹槽、22-软金属密封垫圈、23-上球座、24-下球座、25-密封槽、26-压盘、27-波簧、28-安装筒、29-双燕尾键、30-通孔、31-操作面、32-小孔、33-燕尾槽、34-凹球面、35-排气孔、36-连接耳、37-十字节安装孔、38-圆弧斜面、39-一字键。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明的一种整体式安全阀，如图1～图7所示，包括阀体1；在阀体1的一侧或两侧设有操作孔2，操作孔2内设有操作键3；阀体1内设有阀芯组件4；阀芯组件4经拼环5、支撑套6和孔用弹簧挡圈7固定在阀体1内；操作键3经十字节8与阀体1内阀芯组件4上的球芯9传动连接。

如图2所示，阀体1为圆管状结构；阀体1上端设有内锥螺纹10，阀体1下端设有外锥螺纹11，阀体1中部管内形状与阀芯组件4外型对应；阀芯组件4上方的阀体1管内设有用于安装拼环5的拼环槽12；阀体1的操作孔2孔口设有扇形限位凸筋13，操作孔2中部设有用于安装密封圈14的密封槽25；如图3所示，操作孔2孔口的阀体1外圆设有开关位置标记15。

如图4和图5所示，操作键3为圆柱结构，操作键3顶端中央设有旋扭孔16，旋扭孔16孔底设有螺纹盲孔17；操作键3顶端边缘设有扇形限位槽18，操作键3底端边缘设有限位环19，限位环19顶面设有油槽20，操作键3底端设有一字凹槽21；限位环19顶面与操作孔2之间设有软金属密封垫圈22。

如图6所示，阀芯组件4包括球芯9；球芯9顶部设有上球座23，球芯9底部设有下球座24；下球座24底部设有压盘26，压盘26与下球座24之间设有波簧27；上球座23、球芯9、下球座24、压盘26和波簧27外套有安装筒28；安装筒连接耳一侧或者两侧设有十字节，安装筒28顶部两内侧经双燕尾键29与上球座23两外侧连接。

如图7所示，球芯9为球形结构；球芯9中央设有通孔30，通孔30两侧对称铣有操作面31，操作面31上设有一字凹槽21，其中一个一字凹槽21的槽底中央钻有小孔32；一字凹槽21与十字节8配合连接。上球座23为环形结构；上球座23为环形结构；上球座23外圆上段设有密封槽25，密封槽25内设有密封圈14；上球座23外圆下段两侧对称铣出两个平面并设有燕尾槽33，上球座23下口为与球芯9的配合面为凹球面34。下球座24为环形结构；下球座24内圆上段为小内径段，小内径段外圆设有密封槽25，密封槽25内设有密封圈14；下球座24内圆下段为大内径段；下球座24上口为与球芯9的配合面为凹球面34。所述压盘26为截面为L型的环形结构；在L型构成的台阶转角外设有排气孔35；所述波簧27套在压盘26外圆的小外径段。所述安装筒28为变径圆筒结构；安装筒28内外均设有台阶；安装筒28大直径段顶部对称设有一对连接耳36，一对连接耳36内侧为平面结构；连接耳36一侧或两侧铣有平面并设有十字节安装孔37，连接耳36顶部设有用于连接上球座23的燕尾槽33，燕尾槽33与安装筒28中轴线垂直；连接耳36的燕尾槽33与上球座23外圆两侧的燕尾槽33经双燕尾键29配合连接；安装筒28小直径段外圆设有密封槽25，密封槽25内设有密封圈14；双燕尾键29的截面形状为中间小两侧大的“X”形，双燕尾键29两端为圆弧面38。十字节8截面为十字型，中部为圆盘状，圆盘两侧面分别设有一字键39，圆盘一侧的一字键39与球芯9上的一字凹槽21配合连接，圆盘另一侧的一字键39与操作键3底部的一字凹槽21配合连接。

具体实施时，首先按图加工好所有零配件，组装工序如下：

1、参照图7所示组装阀芯组件4。将安装筒28的连接耳36向上放置在工作平台上；

2、将波簧27套在压盘26的小外径段；再将压盘26的大外径端向下放入安装筒28内；

3、将下球座24的凹球面34向上放入安装筒28内；

4、将十字节8的小头端从安装筒28内穿过一字键安装孔37，并向外拉住十字节8小头端，并旋转十字节8确保十字节8大头端与球芯9配合的一字键与安装筒28轴线平行；

5、将球芯9的一字凹槽32对准十字节8大头端的一字键放入安装筒28，使球芯9的一字凹槽32与十字节8大头端的一字键配合；

6、将上球座23的铣有燕尾槽的平面端向下对准安装在安装筒28的连接耳36上；

7、用一根棒料向下压球芯9，并通过球芯9下压波簧27，使上球座23的燕尾槽33与安装筒28上连接耳36的燕尾槽33对齐，然后两根双燕尾键29插入上球座23和连接耳36上燕尾槽33使安装筒28与上球座23连接为一体；插入双燕尾键29应确保双燕尾键29两端的圆弧斜面38与连接耳36外圆弧平齐，不可插反，此时十字节8的一字键39为竖向放置。

至此，完成阀芯组件4的组装。

8、将组装好的阀芯组件4安装在阀体1内时，首先将操作键3从阀体1内插入操作孔2内，插入前应套好软金属密封垫圈22和密封圈14；然后采用螺杆旋入操作键3的螺纹盲孔17,向外拉着操作键3，拆除螺杆，用专用扳手旋转操作键3使操作键3处于关闭位置，此时操作键3的一字凹槽21为竖向放置；再将阀芯组件的十字节8的一字键39对准插入同样竖向放置的操作键3的一字凹槽21内，且阀芯组件4安装到位时，再通过拼环5、支撑套6和孔用弹簧挡圈7将阀芯组件4固定，防止阀芯组件4轴向窜动。

9、检查有无漏装零件，并用专用扳手旋转操作键3，检查转动是否灵活，有无卡滞及泄漏现象。并检查阀体1外圆上的开关位置标记15是否正确。如有上述现象应分解后重新组装，若检查无误后完成本发明安装阀的全部组装。

本发明的补充说明：以上说明仅以一个操作键为例进行说明，具体实施时，也可以两个操作健安装在阀体的两侧面。用于高压的带双操作键的石油天然气钻杆球阀和钻杆石油天然气钻杆球阀、顶驱石油天然气钻杆球阀、钻杆安全阀或油管石油天然气钻杆球阀。

Claims (7)

1.一种整体式安全阀，包括阀体（1）；其特征在于：在阀体（1）的一侧或两侧设有操作孔（2），操作孔（2）内设有操作键（3）；阀体（1）内设有集成为一体的阀芯组件（4）；阀芯组件（4）经拼环（5）、支撑套（6）和孔用弹簧挡圈（7）固定在阀体（1）内；操作键（3）经十字节（8）与阀体（1）内阀芯组件（4）上的球芯（9）传动连接；所述操作键（3）为圆柱结构，操作键（3）顶端中央设有旋扭孔（16），旋扭孔（16）孔底设有螺纹盲孔（17）；操作键（3）顶端边缘设有扇形限位槽（18），操作键（3）底端边缘设有限位环（19），限位环（19）顶面设有油槽（20），操作键（3）底端设有一字凹槽（21）；限位环（19）顶面与操作孔（2）之间设有软金属密封垫圈（22）；所述阀芯组件（4）包括球芯（9）；球芯（9）顶部设有上球座（23），球芯（9）底部设有下球座（24）；下球座（24）底部设有压盘（26），压盘（26）与下球座（24）之间设有波簧（27）；上球座（23）、球芯（9）、下球座（24）、压盘（26）和波簧（27）外套有安装筒（28）；安装筒（28）连接耳（36）一侧或者两侧设有十字节（8），安装筒（28）顶部两内侧经双燕尾键（29）与上球座（23）两外侧连接，从而将阀芯组件集成一个整体；所述安装筒（28）为变径圆筒结构；安装筒（28）内外均设有台阶；安装筒（28）大直径段顶部对称设有一对连接耳（36），一对连接耳（36）内侧为平面结构；连接耳（36）一侧或两侧铣有平面并设有十字节安装孔（37），连接耳（36）顶部设有用于连接上球座（23）的燕尾槽（33），燕尾槽（33）与安装筒（28）中轴线垂直；连接耳（36）的燕尾槽（33）与上球座（23）外圆两侧的燕尾槽（33）经双燕尾键（29）配合连接；安装筒（28）小直径段外圆设有密封槽（25），密封槽（25）内设有密封圈（14）；双燕尾键（29）的截面形状为中间小两侧大的“X”形，双燕尾键（29）两端为圆弧面（38）。

2.根据权利要求1所述整体式安全阀，其特征在于：所述阀体（1）为圆管状结构；阀体（1）上端设有内锥螺纹（10），阀体（1）下端设有外锥螺纹（11），阀体（1）中部管内形状与阀芯组件（4）外型对应；阀芯组件（4）上方的阀体（1）管内设有用于安装拼环（5）的拼环槽（12）；阀体（1）的操作孔（2）孔口设有扇形限位凸筋（13），操作孔（2）中部设有用于安装密封圈（14）的密封槽（25）；操作孔（2）孔口的阀体（1）外圆设有开关位置标记（15）。

3.根据权利要求1所述整体式安全阀，其特征在于：所述球芯（9）为球形结构；球芯（9）中央设有通孔（30），通孔（30）两侧对称铣有操作面（31），操作面（31）上设有一字凹槽（21），其中一个一字凹槽（21）的槽底中央钻有小孔（32）；一字凹槽（21）与十字节（8）配合连接。

4.根据权利要求1所述整体式安全阀，其特征在于：所述上球座（23）为环形结构；上球座（23）外圆上段设有密封槽（25），密封槽（25）内设有密封圈（14）；上球座（23）外圆下段两侧对称铣出两个平面并设有燕尾槽（33），上球座（23）下口为与球芯（9）的配合面为凹球面（34）。

5.根据权利要求1所述整体式安全阀，其特征在于：所述下球座（24）为环形结构；下球座（24）内圆上段为小内径段，小内径段外圆设有密封槽（25），密封槽（25）内设有密封圈（14）；下球座（24）内圆下段为大内径段；下球座（24）上口为与球芯（9）的配合面为凹球面（34）。

6.根据权利要求1所述整体式安全阀，其特征在于：所述压盘（26）为截面为L型的环形结构；在L型构成的台阶转角外设有排气孔（35）；所述波簧（27）套在压盘（26）外圆的小外径段。

7.根据权利要求1所述整体式安全阀，其特征在于：所述十字节（8）截面为十字型，中部为圆盘状，圆盘两侧面分别设有一字键（39），圆盘一侧的一字键（39）与球芯（9）上的一字凹槽（21）配合连接，圆盘另一侧的一字键（39）与操作键（3）底部的一字凹槽（21）配合连接。