CN112963553A - 一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，通过阀体、壳体组件、伸入阀体内设置的中心杆、固定设置在阀体外侧的电器驱动单元以及在壳体组件内设置的气体控制装置实现了智能流量控制以及截断功能，通过电器驱动单元驱动铜螺母使得丝杠带动中心杆上下移动，同时带动中心杆底端的锥堵上下移动，实现控制锥堵与座圈之间的间隙，实现了流量的智能控制；通过气体控制装置连接超压气缸的驱动端，并驱动活塞在密封空腔内沿着中心杆上下移动，带动座封阀在座圈上闭合设置，实现了滑动截断；在天然气管网突发重大泄漏状况下，即使断电情况下也能进行机械保护，可独立实现流量控制功能。

Description

一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置
技术领域
本发明涉及石油、天然气井开采专用设备机械制造技术领域，具体为一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置。
背景技术
石油、天然气井常规安全截断阀，安装在天然气采气井口生产阀门的位置，可以遥控遥测井口压力、保护输气管线，是石油天然气行业重要的安全保护装置。当输气管线的压力高于或低于设定值时，该装置能及时自动截断天然气通道，防止了重大事故的发生；当故障排除后，通过远程遥控，截断阀即可自动打开，恢复生产。常规安全截断阀的缺点是：无法对油、天然气管线进行独立流量控制，常常导致需要井场另外增设针阀流控，既增加了成本及维护费用，又给管线多增加一处连接点。
发明内容
针对现有技术中常规安全截断阀存在无法对油、天然气管线进行独立流量控制的问题，本发明提供一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，该装置结构简单，操作方便，同时具备流量控制和截断两项功能，大大降低了井场设备投入，具有一阀两用的功效。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，包括阀体、壳体组件、伸入阀体内设置的中心杆、固定设置在阀体外侧的电器驱动单元以及在壳体组件外设置的气体控制装置；
阀体连接贯通在壳体组件的中部，壳体组件的两端分别设有用于流通气体的接头；壳体组件在与阀体的连接部上设有座圈；阀体的顶部套设顶盖，顶盖设有通孔，中心杆贯穿顶盖设置，且中心杆的底部固定设置有锥堵，锥堵与座圈密封接触设置，中心杆的顶部固定连接丝杠，丝杠上套设铜螺母，电器驱动单元通过传动机构驱动铜螺母，并操纵丝杠带动中心杆上下移动，同时带动中心杆底端的锥堵在座圈上闭合设置；
顶盖内沿着中心杆的顶端至底端依次内嵌设有封盘、活塞和超压气缸；封盘、活塞和超压气缸均套设在中心杆上设置，活塞的底端固定连接有座封阀；座封阀的驱动端连接设在超压气缸上，座封阀的密封端与座圈接触设置，封盘的底部与超压气缸的顶部在顶盖内之间形成密封空腔，气体控制装置连接超压气缸的驱动端，并驱动活塞在密封空腔内沿着中心杆上下移动，带动座封阀在座圈上闭合设置。
优选的，顶盖的顶部上螺栓连接封盘，丝杠通过封盘与中心杆连接设置，封盘上装有定位键。
优选的，传动机构采用齿轮，齿轮套设在铜螺母上，通过电器驱动单元转动驱动铜螺母在丝杠上的转动。
优选的，丝杠的上套设手柄扳头，手柄扳手与丝杠之间设有手柄扳头压帽，丝杠的顶部盖设有显示压帽。
优选的，阀体与壳体组件的连接端上套设有用于密封的垫环。
优选的，座封阀的密封端与座圈之间设有座封密封圈。
优选的，座封阀的密封端上设有凹腔，凹腔的孔径大小与锥堵的外径大小对应设置，用于中心杆在凹腔内带动锥堵升降移动。
优选的，座封阀密封端大小与座圈的大小对应设置。
优选的，活塞的外径与顶盖的内径对应设置。
优选的，锥堵呈倒锥台状设置，锥堵卡在座圈上密封设置。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供了一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，通过阀体、壳体组件、伸入阀体内设置的中心杆、固定设置在阀体外侧的电器驱动单元以及在壳体组件内设置的气体控制装置实现了智能流量控制以及截断功能，通过电器驱动单元驱动铜螺母使得丝杠带动中心杆上下移动，同时带动中心杆底端的锥堵上下移动，实现控制锥堵与座圈之间的间隙，实现了流量的智能控制；通过气体控制装置连接超压气缸的驱动端，并驱动活塞在密封空腔内沿着中心杆上下移动，带动座封阀在座圈上闭合设置，实现了滑动截断，性能稳定，安装维护方便；在天然气管网突发重大泄漏状况下，即使断电情况下也能进行机械保护，可独立实现流量控制功能，本装置完全利用本井天然气、石油的管道内压力完成，无需外接控制气源。
进一步的，顶盖的顶部上螺栓连接封盘，丝杠穿过封盘与中心杆连接设置，封盘上装有定位键，可防止中心杆转动，保证中心杆可上下自由滑动。
进一步的，传动机构采用齿轮，提高了电器驱动单元对铜螺母的传动性，齿轮套设在铜螺母上，大大提高了传动的稳定性，通过电器驱动单元转动驱动铜螺母在丝杠上的转动。
进一步的，丝杠的上套设手柄扳头，便于操作者手持，手柄扳手与丝杠之间设有手柄扳头压帽，丝杠的顶部盖设有显示压帽，可以直观的看出丝杠的位置。
进一步的，阀体与壳体组件的连接端上套设有用于密封的垫环，增强了阀体与壳体组件的密封性。
进一步的，座封阀的密封端与座圈之间设有座封密封圈，座封时密封圈阀与座圈在接触时受挤压，能够有效的截断气体或者液体流通。
进一步的，座封阀的密封端上设有凹腔，凹腔的孔径大小与锥堵的外径大小对应设置，用于中心杆在凹腔内带动锥度升降移动，为锥堵在座封阀上提供了升降行程。
进一步的，座封阀密封端大小与座圈的大小对应设置，便于座封阀截断通入壳体组件的气体。
进一步的，活塞的外径与顶盖的内径对应设置，便于活塞在顶盖的通孔内的升降，同时在升降过程中，密封空腔内形成压强。
进一步的，锥堵呈倒锥台状设置，锥堵卡在座圈上密封设置，便于锥堵对座圈的密封，提高了流量的智能控制。
附图说明
图1为本发明中天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置结构示意图；
图2为本发明中天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置的侧视图。
图中：1-活塞；2-顶盖；3-丝杠；4-电器驱动单元；5-手柄扳头压帽；6-手柄扳头；7-显示压帽；8-铜螺母；9-齿轮；10-连接体；11-定位键；12-封盘；13-超压气缸；14-壳体组件；15-座封阀；16-锥堵；17-气体控制装置；18-中心杆；19-座圈；20-座封密封圈；21-阀体；22-垫环。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供了一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，如图1和图2所示，阀体21、壳体组件14、伸入阀体21内设置的中心杆18、固定设置在阀体21外侧的电器驱动单元4以及在壳体组件14外设置的气体控制装置17；
阀体21连接贯通在壳体组件14的中部，壳体组件14的两端分别设有用于流通气体的接头；壳体组件14在与阀体21的连接部上设有座圈19；所述阀体21的顶部套设顶盖2，所述顶盖2设有通孔，中心杆18贯穿顶盖2设置，且中心杆18的底部固定设置有锥堵16，所述锥堵16与座圈19密封接触设置，中心杆18的顶部固定连接丝杠3，所述丝杠3上套设铜螺母8，所述电器驱动单元4通过传动机构驱动铜螺母8，并操纵丝杠3带动中心杆18上下移动，同时带动中心杆18底端的锥堵16在座圈19上闭合设置
顶盖2内沿着中心杆18的顶端至底端依次内嵌设有封盘12、活塞1和超压气缸13；所述封盘12、活塞1和超压气缸13均套设在中心杆18上设置，所述活塞1的底端固定连接有座封阀15；所述座封阀15的驱动端连接设在超压气缸13上，座封阀15的密封端与座圈19接触设置，所述封盘12的底部与超压气缸13的顶部在顶盖2内之间形成密封空腔，气体控制装置连接超压气缸13的驱动端，并驱动活塞1在密封空腔内沿着中心杆18上下移动，带动座封阀15在座圈19上闭合设置。
顶盖2的顶部上螺栓连接封盘12，丝杠3通过封盘12与中心杆18连接设置，封盘12上装有定位键11，提高了丝杠在顶盖内的稳定性，避免丝杠晃动，影响流量的控制；定位键11可防止中心杆3转动，保证中心杆3可上下自由滑动。
传动机构采用齿轮9，齿轮9套设在铜螺母8上，大大提高了传动的稳定性，齿轮9通过电器驱动单元4转动驱动铜螺母8在丝杠3上的转动。
丝杠3的上套设手柄扳头6，便于操作者手持，手柄扳手6与丝杠3之间设有手柄扳头压帽5，丝杠3的顶部盖设有显示压帽7，可以直观的看出丝杠的位置。
阀体21与壳体组件14的连接端上套设有用于密封的垫环22，增强了阀体与壳体组件的密封性。座封阀15的密封端与座圈19之间设有座封密封圈20，提高了座封阀15与座圈19在接触时的密封性，增强了截断能力，避免气体流通。
座封阀15的密封端上设有凹腔，凹腔的孔径大小与锥堵16的外径大小对应设置，用于中心杆18在凹腔内带动锥堵16升降移动，为锥堵16在座封阀上提供了升降行程；座封阀15密封端大小与座圈19的大小对应设置，便于座封阀15截断通入壳体组件14的气体。
活塞1的外径与顶盖2的内径对应设置，便于活塞1在顶盖2的通孔内的升降，同时在升降过程中，密封空腔内形成压强。
锥堵16呈倒锥台状设置，锥堵16卡在座圈19上密封设置，便于锥堵对座圈的密封，提高了流量的智能控制。
本发明提供的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，将智能流量控制和滑动截断二合一设置，从根本上打破了传统截断阀功能的唯一特性，同时大大降低了井场设备投入，具有一阀两用的功效。该组合阀装置属于石油、天然气管线智能控制精密机电制造设备，
一阀两用，在同一轴系下，同时具备智能数控精准流量控制和滑动截断两种功能。其中流量控制功能集成智能数控流量控制装置实现；同时截断功能通过精密的滑动截断装置实现，在气体控制装置的控制下通过上下滑动实现座封阀的截断。
本发明天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置在使用时，
当需要使用智能流量控制时，通过集成数控流量控制装置电器驱动单元4驱动铜螺母8，铜螺母8带动齿轮9转动，精准数控提升丝杠3，操纵丝杠3带动中心杆18上下移动，锥堵16通过中心杆18的带动不断改变锥堵16外锥面在座圈19上的轴向位置；使得锥面与座圈19通气间隙截面成连续曲线变化，从而准确实现流量数控。
当需要滑动截断时，气体控制装置连接超压气缸13的驱动端，通过气体控制装置制造上下腔压差的作用下驱动活塞1在密封空腔内沿着中心杆18上下移动带动座封阀15下降至座圈19上，从而实现座封截断，反之，则座封截断打开。
在密封空腔内气体控制装置制造上下腔气体注入及截断状态：管线高、低压气进入上腔，下腔排气，座封截断；中压气进入下腔，上腔排气，座封截断打开。
本发明在天然气管网突发重大泄漏状况下，即使断电情况下也能进行机械保护，可独立实现流量控制功能，在进行密封空腔内气体控制时，完全利用本井天然气、石油的管道内压力完成，无需外接控制气源；在日常运行中，电磁阀均不带电，需要电气控制时，电磁阀短暂通电即可完成阀门动作，大大提高了使用寿命和可靠性，且耗电量极小“弱电强动作”性能；本发明具有一定的防砂性能；有耐高压、抗低温、抗硫化氢腐蚀的性能；性能稳定、安装维护简单方便、使用寿命长；结构设计合理，重量轻。

Claims (10)

1.一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，包括阀体(21)、壳体组件(14)、伸入阀体(21)内设置的中心杆(18)、固定设置在阀体(21)外侧的电器驱动单元(4)以及在壳体组件(14)外设置的气体控制装置(17)；
所述阀体(21)连接贯通在壳体组件(14)的中部，壳体组件(14)的两端分别设有用于流通气体的接头；壳体组件(14)在与阀体(21)的连接部上设有座圈(19)；所述阀体(21)的顶部套设顶盖(2)，所述顶盖(2)设有通孔，中心杆(18)贯穿顶盖(2)设置，且中心杆(18)的底部固定设置有锥堵(16)，所述锥堵(16)与座圈(19)密封接触设置，中心杆(18)的顶部固定连接丝杠(3)，所述丝杠(3)上套设铜螺母(8)，所述电器驱动单元(4)通过传动机构驱动铜螺母(8)，并操纵丝杠(3)带动中心杆(18)上下移动，同时带动中心杆(18)底端的锥堵(16)在座圈(19)上闭合设置；
所述顶盖(2)内沿着中心杆(18)的顶端至底端依次内嵌设有封盘(12)、活塞(1)和超压气缸(13)；所述封盘(12)、活塞(1)和超压气缸(13)均套设在中心杆(18)上设置，所述活塞(1)的底端固定连接有座封阀(15)；所述座封阀(15)的驱动端连接设在超压气缸(13)上，座封阀(15)的密封端与座圈(19)接触设置，所述封盘(12)的底部与超压气缸(13)的顶部在顶盖(2)内之间形成密封空腔，气体控制装置连接超压气缸(13)的驱动端，并驱动活塞(1)在密封空腔内沿着中心杆(18)上下移动，带动座封阀(15)在座圈(19)上闭合设置。
2.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述顶盖(2)的顶部上螺栓连接封盘(12)，所述丝杠(3)通过封盘(12)与中心杆(18)连接设置，封盘(12)上装有定位键(11)。
3.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述传动机构采用齿轮(9)，所述齿轮(9)套设在铜螺母(8)上，通过电器驱动单元(20)转动驱动铜螺母(8)在丝杠(3)上的转动。
4.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述丝杠(3)的上套设手柄扳头(6)，手柄扳手(6)与丝杠(3)之间设有手柄扳头压帽(5)，丝杠(3)的顶部盖设有显示压帽(7)。
5.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述阀体(21)与壳体组件(14)的连接端上套设有用于密封的垫环(22)。
6.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述座封阀(15)的密封端与座圈(19)之间设有座封密封圈(20)。
7.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述座封阀(15)的密封端上设有凹腔，凹腔的孔径大小与锥堵(16)的外径大小对应设置，用于中心杆(18)在凹腔内带动锥堵(16)升降移动。
8.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述座封阀(15)密封端大小与座圈(19)的大小对应设置。
9.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述活塞(1)的外径与顶盖(2)的内径对应设置。
10.根据权利要求1所述的一种天然气井智能流量控制及截断的组合阀装置，其特征在于，所述锥堵(16)呈倒锥台状设置，锥堵(16)卡在座圈(19)上密封设置。
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