CN113007434A - 一种用于高温状态下自洁式阀座组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀板与阀座组件领域，具体为一种用于高温状态下自洁式阀座组件，包括阀座和阀板，阀座的中部开设有第一流道孔，阀座上端开设有储存仓，储存仓内部处连接有活塞，阀座内部设置有若干管道，阀座外壁处开设有沟槽，阀座外壁表面案子有导向销，阀板下端开设有第二流道孔，第二流道孔，阀板中部开设有沉孔，沉孔内部放置有弹簧，第二流道孔外部放置有防砂圈，本发明通过阀板是分体式结构，二个密封表面是平行的，腔内工作压力会推动阀板朝着出口端分阀座贴合，阀板的二个密封表面存在压力差，压力差的存在，可以使阀板紧紧压在阀座表面上，腔内压力越高，阀板压在阀座上的力越大，密封效果越好。

Description

一种用于高温状态下自洁式阀座组件

技术领域

本发明涉及阀板与阀座组件领域，具体为一种用于高温状态下自洁式阀座组件。

背景技术

在开采稠油时，地层压力一般都不是很高，达不到自喷的要求，需要靠高温水蒸气持续注入到油藏，这样可以促使稠油的流动，通过抽油设备的连续工作，将稠油开采到地面的管道中、这样可以提高采收率。

现有技术存在以下问题：

1.阀板与阀座之间的密封是靠阀板从上往下强插入二个阀座之间进行挤压消除间隙建立起来的一种密封，由于在挤压的瞬间，阀座与阀板之间的相当运动会产生剧烈摩擦，剧烈摩擦会使密封表面的温度升高，高温会使表面金属材料硬度下降并产生积瘤，积瘤的出现会使密封表面凹凸不平，凹凸不平的阀板与阀座会使密封能力下降，另一方面在345℃水蒸汽温度下，任何材料的机械性能都会下降，这就会促使阀板与阀座之间的积瘤产生

2.当阀门开启时，阀板与阀座是脱离的，阀板和阀座的密封表面完全浸入在含有碳酸钙盐的介质中，阀板与阀座密封面之间就会有碳酸钙盐结晶体的沉积，随着时间的推移，碳酸钙盐会粘附在阀板和阀座的密封表面上，在密封表面上形成碳酸钙盐结晶体，并且碳酸钙盐结晶体会变的越来越硬，而且会越积越厚，当阀门需要关闭时，碳酸钙盐结晶体就会夹在阀板与阀座之间，造成阀门关不严，这样会影响阀板与阀座之间的密封

3.阀板与阀座的密封表面一般都会喷涂一层硬化材料，这些硬化材料一般为镍基合金、钴基合金、碳化钨硬质合金，这些合金在绝大多数介质中一般是不会造成密封表面生锈的，甚至在345℃高温水蒸气的温度下，阀板与阀座一般会采用4130低合金钢或410马氏体不锈钢制造，机械性能达到75K要求，

4.材料与机械性能是满足API6A规范的要求，在345℃高温水蒸汽温度下、阀板与阀座在使用中一般是不会变形的，为此我们提出一种用于高温状态下自洁式阀座组件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于高温状态下自洁式阀座组件，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，一种用于高温状态下自洁式阀座组件，包括阀座和阀板，所述阀座的中部开设有第一流道孔，所述阀座上端开设有储存仓，所述储存仓内部处连接有活塞，所述阀座内部设置有若干管道，所述阀座外壁处开设有沟槽，所述阀座外壁表面案子有导向销，所述阀板下端开设有第二流道孔，所述第二流道孔，所述阀板中部开设有沉孔，所述沉孔内部放置有弹簧，所述第二流道孔外部放置有防砂圈。

优选的：所述阀座分为进口端分阀座和出口端分阀座两部分，所述阀座的长度相比较传统的阀座至少高出30mm，所述阀座表面采用镍基、钴基或碳化钨硬质合金硬化处理，加长的所述阀座设计，能够保证所述阀板在上下运动时始终在阀座的长度区域内，可以避免碳酸钙盐粘附在阀座和阀板的密封表面上，这样就解决了随着时间的推移，碳酸钙盐不会在阀板板和阀座的密封表面上形成坚硬的结晶。

优选的：所述第一流道孔的直径与阀门主通径是一致的，所述阀座在两端顶部均开设有储存仓，所述储存仓内壁处滑动连接有活塞，所述储存仓内部储存有抗高温密封脂、清洗剂，所述储存仓的作用是用于存储高温密封剂或清洗剂，所述活塞用于将储存仓内部所储存的高温密封剂或清洗剂。

优选的：所述管道顶部与储存仓连通，所述沟槽贯穿阀座外壁与管道连通，所述储存仓内部的高温密封剂通过活塞推入至管道并通过沟槽到达至阀座表面，以起到辅助密封的作用。

优选的：所述阀板为分体式设计所构成，分别为进口端分阀板和出口端分阀板组成，所述进口端分阀板与出口端分阀板之间存在一定空隙，所述进口端分阀板和出口端分阀板的上端和下端的边缘处角度为锐角，所述阀板表面采用镍基、钴基、碳化钨硬质合金硬化处理，此结构可以降低表面的摩擦系数。

优选的：所述进口端分阀板和出口端分阀板相邻两端中部均开设有沉孔，两组所述沉孔均固定连接有同一组弹簧由于分体式阀板之间具有弹簧，分体式所述阀板在弹簧初始力的作用下可以紧密贴合在阀座的密封表面，这样可以避免碳酸钙盐对阀座和整个阀板密封表面的侵蚀。

优选的：所述第二流道孔的直径与阀门主通径是一致的，所述第二流道孔的底部和底部均固定连接有防砂圈，所述防砂圈位于进口端分阀板和出口端分阀板之间，所述防砂圈可以防止管道中的任何外部异物流入阀腔内

优选的：所述阀板与阀座采用4130低合金钢或410马氏体不锈钢制造，机械性能达到75K要求，材料与机械性能是满足API6A规范的要求，这些硬化材料使得阀座和阀板在高温水蒸汽的环境下不会生锈。

优选的：在所述进口端分阀板(801)和出口端分阀板(802)的反面靠近上端有一个凹的半圆孔，所述半圆孔连接有阀杆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.所述进口端分阀座在力的作用下与阀板是脱开，不会建立密封；

2.所述阀板是分体式结构，二个密封表面是平行的，腔内工作压力会推动阀板朝着出口端分阀座贴合，阀板的二个密封表面存在压力差，压力差的存在，可以使阀板紧紧压在阀座表面上，腔内压力越高，阀板压在阀座上的力越大，密封效果越好；

3.保证一个人在不使用其他辅助工具的前提下，带压轻松打开阀门；

4.阀板与阀座之间不会发生相对运动，阀板是靠阀腔内的工作压力推动阀板与出口端阀座紧密贴合，这样就避免了阀板与阀座密封表面之间因相对挤压运动而被破坏这就保证了密封的可靠性。

附图说明

图1为本发明的立视结构示意图；

图2为本发明的卧式结构示意图；

图3位本发明阀板的结构放大示意图。

图中：1、阀座；101、进口端分阀座；102、出口端分阀座；2、第一流道孔；3、储存仓；4、活塞；5、管道；6、沟槽；7、导向销；8、阀板；801、进口端分阀板；802、出口端分阀板；9、沉孔；10、弹簧；11、第二流道孔；12、防砂圈。

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。

请参阅图1-3，一种用于高温状态下自洁式阀座组件，包括阀座1和阀板8，阀座1的中部开设有第一流道孔2，阀座1上端开设有储存仓3，储存仓3内部处连接有活塞4，阀座1内部设置有若干管道5，阀座1外壁处开设有沟槽6，阀座1外壁表面案子有导向销7，阀板8下端开设有第二流道孔11，第二流道孔11，阀板8中部开设有沉孔9，沉孔9内部放置有弹簧10，第二流道孔11外部放置有防砂圈12。

阀座1分为进口端分阀座101和出口端分阀座102两部分，阀座1的长度相比较传统的阀座1至少高出30mm，阀座1表面采用镍基、钴基或碳化钨硬质合金硬化处理；第一流道孔2的直径与阀门主通径是一致的，阀座1在两端顶部均开设有储存仓3，储存仓3内壁处滑动连接有活塞4，储存仓3内部储存有抗高温密封脂、清洗剂；管道5顶部与储存仓3连通，沟槽6贯穿阀座1外壁与管道5连通；阀板8为分体式设计所构成，分别为进口端分阀板801和出口端分阀板802组成，进口端分阀板801与出口端分阀板802之间存在一定空隙，进口端分阀板801和出口端分阀板802的上端和下端的边缘处角度为锐角，阀板8表面采用镍基、钴基、碳化钨硬质合金硬化处理；进口端分阀板801和出口端分阀板802相邻两端中部均开设有沉孔9，两组沉孔9均固定连接有同一组弹簧10；第二流道孔11的直径与阀门主通径是一致的，第二流道孔11的底部和底部均固定连接有防砂圈12，防砂圈12位于进口端分阀板801和出口端分阀板802之间；阀板8与阀座1采用4130低合金钢或410马氏体不锈钢制造，机械性能达到75K要求，材料与机械性能是满足API6A规范的要求；在进口端分阀板801和出口端分阀板802的反面靠近上端有一个凹的半圆孔，半圆孔连接有阀杆。

其中：公式中，F＝Nμ、F---摩擦力、N---正压力、μ---摩擦系数，摩擦力F与正压力N成正比，按照以上陈述，阀板(8)只有一个密封面在受力，摩擦力F等于1倍的正压力N乘上摩擦系数，当开启阀门时，提升阀板(8)的力就会感觉明显减小。

其中：阀板8表面采用镍基、钴基、碳化钨硬质合金硬化处理表面硬化可以降低表面的摩擦系数。

其中：在345℃水蒸汽温度下，不会因为材料的热胀冷缩的作用，阀板8会被阀座1夹的死死的。

其中：按照公式，阀杆在开启时所承受的总扭矩M＝Ml+Mg+Mp，Ml---阀杆与阀板8提升螺母之间所产生扭矩，Ml＝FR，R---阀杆螺纹处的摩擦半径，从公式中可以看出Ml与F摩擦力成正比，摩擦力越大所需要开启阀门的扭矩也就越大。

其中：Mg---阀门轴承处所产生扭矩，Mg＝FugDg，ug---轴承的摩擦系数、Dg---轴承的平均直径。从公式中可以看出Mg与F摩擦力也是成正比，摩擦力越大所需要开启阀门的扭矩也就越大。

其中：Mp---盘根处所产生扭矩，Mp＝0.5Fd，d---阀杆的密封处直径，从公式中可以看出Mg与F摩擦力也是成正比，摩擦力越大所需要开启阀门的扭矩也就越大，Ml、Mg、MP都与摩擦力有关，摩擦力F下降会带动Ml、Mg、MP分扭矩的下降，反应在总的操作扭矩M也会下降，从而使得一个人在不使用其他辅助工具的前提下，带压轻松打开阀门。

本方案中：加长的阀座1设计，能够保证阀板8在上下运动时始终在阀座1的长度区域内，可以避免碳酸钙盐粘附在阀座1和阀板8的密封表面上，这样就解决了随着时间的推移，碳酸钙盐不会在阀板8板和阀座1的密封表面上形成坚硬的结晶，储存仓3的作用是用于存储高温密封剂或清洗剂，活塞4用于将储存仓3内部所储存的高温密封剂或清洗剂，储存仓3内部的高温密封剂通过活塞4推入至管道5并通过沟槽6到达至阀座1表面，以起到辅助密封的作用，阀板8表面采用镍基、钴基、碳化钨硬质合金硬化处理，此结构可以降低表面的摩擦系数，分体式阀板8在弹簧10初始力的作用下可以紧密贴合在阀座1的密封表面，这样可以避免碳酸钙盐对阀座1和整个阀板8密封表面的侵蚀，防砂圈12可以防止管道中的任何外部异物流入阀腔内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于高温状态下自洁式阀座组件，包括阀座(1)和阀板(8)，其特征在于：所述阀座(1)的中部开设有第一流道孔(2)，所述阀座(1)上端开设有储存仓(3)，所述储存仓(3)内部处连接有活塞(4)，所述阀座(1)内部设置有若干管道(5)，所述阀座(1)外壁处开设有沟槽(6)，所述阀座(1)外壁表面案子有导向销(7)，所述阀板(8)下端开设有第二流道孔(11)，所述第二流道孔(11)，所述阀板(8)中部开设有沉孔(9)，所述沉孔(9)内部放置有弹簧(10)，所述第二流道孔(11)外部放置有防砂圈(12)。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温状态下自洁式阀座组件，其特征在于：所述阀座(1)分为进口端分阀座(101)和出口端分阀座(102)两部分，所述阀座(1)的长度相比较传统的阀座(1)至少高出30mm，所述阀座(1)表面采用镍基、钴基或碳化钨硬质合金硬化处理。

3.根据权利要求1所述的一种用于高温状态下自洁式阀座组件，其特征在于：所述第一流道孔(2)的直径与阀门主通径是一致的，所述阀座(1)在两端顶部均开设有储存仓(3)，所述储存仓(3)内壁处滑动连接有活塞(4)，所述储存仓(3)内部储存有抗高温密封脂、清洗剂。

4.根据权利要求1所述的一种用于高温状态下自洁式阀座组件，其特征在于：所述管道(5)顶部与储存仓(3)连通，所述沟槽(6)贯穿阀座(1)外壁与管道(5)连通。

5.根据权利要求1所述的一种用于高温状态下自洁式阀座组件，其特征在于：所述阀板(8)为分体式设计所构成，分别为进口端分阀板(801)和出口端分阀板(802)组成，所述进口端分阀板(801)与出口端分阀板(802)之间存在一定空隙，所述进口端分阀板(801)和出口端分阀板(802)的上端和下端的边缘处角度为锐角，所述阀板(8)表面采用镍基、钴基、碳化钨硬质合金硬化处理。

6.根据权利要求1所述的一种用于高温状态下自洁式阀座组件，其特征在于：所述进口端分阀板(801)和出口端分阀板(802)相邻两端中部均开设有沉孔(9)，两组所述沉孔(9)均固定连接有同一组弹簧(10)。

7.根据权利要求1所述的一种用于高温状态下自洁式阀座组件，其特征在于：所述第二流道孔(11)的直径与阀门主通径是一致的，所述第二流道孔(11)的底部和底部均固定连接有防砂圈(12)，所述防砂圈(12)位于进口端分阀板(801)和出口端分阀板(802)之间。

8.根据权利要求1所述的一种用于高温状态下自洁式阀座组件，其特征在于：所述阀板(8)与阀座(1)采用4130低合金钢或410马氏体不锈钢制造，机械性能达到75K要求，材料与机械性能是满足API6A规范的要求。

9.根据权利要求1所述的一种用于高温状态下自洁式阀座组件，其特征在于：在所述进口端分阀板(801)和出口端分阀板(802)的反面靠近上端有一个凹的半圆孔，所述半圆孔连接有阀杆。

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