CN113623457A - 节流阀 - Google Patents

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CN113623457A CN202010387944.4A CN202010387944A CN113623457A CN 113623457 A CN113623457 A CN 113623457A CN 202010387944 A CN202010387944 A CN 202010387944A CN 113623457 A CN113623457 A CN 113623457A
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郭庆丰
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张景田
赵莉萍
门明磊
张鑫
王国伟
梁磊
李鹏飞
屈宪伟
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Abstract

本发明提供了一种节流阀，该节流阀包括：壳体，具有第一阀腔、介质入口以及介质出口；阀座，设置在第一阀腔内，阀座上设置有阀口；第一阀芯组件，可移动地设置在第一阀腔内，第一阀芯组件对应阀口设置，第一阀芯组件具有第二阀腔；第二阀芯组件，至少部分第二阀芯组件可移动地设置在第二阀腔内，第二阀腔内设置有辅助流道，辅助流道的一端与介质入口连通，辅助流道的另一端与介质出口连通，第二阀芯组件用于调节辅助流道的流通面积。通过本申请提供的技术方案，能够解决现有技术中的节流阀的适应性差的问题。

Description

节流阀
技术领域
本发明涉及节流阀技术领域，具体而言，涉及一种节流阀。
背景技术
节流阀是通过改变阀芯处节流面或节流长度来控制介质流量的阀门，节流阀可安装在各种采油(气)井口装置、各种管汇以及其他高压管道上，用来控制产量和管网压力，又可安装在节流管汇中，作为井控装置的核心部件。同时，在实施油气井压力控制技术时，可借助节流阀来控制一定的井口压力，将井底压力变化稳定在一定的范围内。
在现有技术中，节流阀均为单一节流通径，难以保证在多种工况下的节流精度，并需要针对不同工况配备不同节流通径的节流阀，增加了作业成本。因此，现有技术中存在节流阀的适应性差的问题。
发明内容
本发明提供一种节流阀，以解决现有技术中的节流阀的适应性差的问题。
本发明提供了一种节流阀，节流阀包括：壳体，具有第一阀腔、介质入口以及介质出口；阀座，设置在第一阀腔内，阀座上设置有阀口；第一阀芯组件，可移动地设置在第一阀腔内，第一阀芯组件对应阀口设置，第一阀芯组件具有第二阀腔；第二阀芯组件，至少部分第二阀芯组件可移动地设置在第二阀腔内，第二阀腔内设置有辅助流道，辅助流道的一端与介质入口连通，辅助流道的另一端与介质出口连通，第二阀芯组件用于调节辅助流道的流通面积。
进一步地，第一阀芯组件包括相互连接的主阀芯和主阀杆，主阀芯具有第二阀腔，辅助流道包括流通进口和流通出口，流通进口和流通出口均设置在主阀芯上，流通进口的一端与第一阀腔连通，流通进口的另一端与第二阀腔连通，流通出口对应阀口设置。
进一步地，第二阀芯组件包括相互连接的副阀芯和副阀杆，副阀芯可移动地设置在第二阀腔内，副阀芯对应流通进口设置。
进一步地，主阀芯的侧壁上间隔设置有多个流通进口。
进一步地，节流阀还包括驱动组件，驱动组件分别与第一阀芯组件和第二阀芯组件驱动连接。
进一步地，壳体包括阀体和阀盖，阀盖设置在阀体上，第一阀腔、介质入口以及介质出口均位于阀体内，阀盖上设置有避让部，第一阀芯组件和第二阀芯组件的一端从避让部穿出并与驱动组件连接。
进一步地，节流阀还包括衬里，壳体内设置有入口流道和出口流道，入口流道的一端与介质入口连通，出口流道的一端与介质出口连通，入口流道和出口流道的另一端分别与第一阀腔连通，衬里设置在入口流道和/或出口流道内。
进一步地，节流阀还包括密封件，第一阀芯组件与壳体之间、第二阀芯组件与第一阀芯组件之间、阀座与壳体之间均设置有密封件。
进一步地，第二阀芯组件穿设在第一阀芯组件内，壳体、阀座、第一阀芯组件以及第二阀芯组件同轴设置。
进一步地，主阀芯和副阀芯均由碳化钨材料制成。
应用本发明的技术方案，该节流阀包括壳体、阀座、第一阀芯组件以及第二阀芯组件。其中，壳体具有第一阀腔、介质入口以及介质出口，阀座设置在第一阀腔内，阀座上设置有阀口，第一阀芯组件可移动地设置在第一阀腔内，第一阀芯组件对应阀口设置，第一阀芯组件具有第二阀腔。通过将至少部分第二阀芯组件可移动地设置在第二阀腔内，由于第二阀腔内设置有辅助流道，辅助流道的一端与介质入口连通，辅助流道的另一端与介质出口连通，第二阀芯组件用于调节辅助流道的流通面积，可利用第一阀芯组件和第二阀芯组件相配合对节流阀的节流通径进行调整，可以提升节流阀的调节能力，使得节流阀在多种工况下均能够保证其节流精度，针对不同工况无需更换节流阀，能够提升节流阀的适用性，降低作业成本。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例提供的节流阀的结构示意图；
图2示出了根据本发明实施例提供的节流阀的副阀芯随主阀芯共同运动的示意图；
图3示出了根据本发明实施例提供的节流阀的副阀芯与主阀芯相对运动的示意图；
图4示出了根据本发明实施例提供的节流阀的副阀芯单独运动的示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、壳体；11、第一阀腔；12、介质入口；13、介质出口；14、阀体；15、阀盖；16、入口流道；17、出口流道；20、阀座；30、第一阀芯组件；31、第二阀腔；32、主阀芯；33、主阀杆；40、第二阀芯组件；41、副阀芯；42、副阀杆；50、驱动组件；60、衬里；70、密封件；71、密封填料；81、入口法兰；82、出口法兰。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
如图1至图4所示，本发明实施例提供一种节流阀，该节流阀包括壳体10、阀座20、第一阀芯组件30以及第二阀芯组件40。其中，壳体10具有第一阀腔11、介质入口12以及介质出口13，介质可从介质入口12进入第一阀腔11内，然后经介质出口13流出。具体地，阀座20设置在第一阀腔11内，阀座20上设置有阀口，第一阀芯组件30可移动地设置在第一阀腔11内，第一阀芯组件30对应阀口设置，利用第一阀芯组件30能够对阀口进行打开或封堵，以控制介质入口12与介质出口13的连通情况。在本实施例中，第一阀芯组件30具有第二阀腔31，至少部分第二阀芯组件40可移动地设置在第二阀腔31内，第二阀腔31内设置有辅助流道，辅助流道的一端与介质入口12连通，辅助流道的另一端与介质出口13连通，第二阀芯组件40用于调节辅助流道的流通面积。采用上述结构，通过调节第一阀芯组件30相对阀口的位置，即可利用第一阀芯组件30调节节流阀的节流通径，利用第二阀芯组件40调节辅助流道的流通面积，即可利用第二阀芯组件40调节节流阀的节流通径，节流阀的节流通径的调节形式更为多样，如此能够提升节流阀的节流通径的调节精度。
应用本实施例提供的节流阀，通过将至少部分第二阀芯组件40可移动地设置在第二阀腔31内，可利用第一阀芯组件30和第二阀芯组件40相配合对节流阀的节流通径进行调整，可以提升节流阀的调节能力，使得节流阀在多种工况下均能够保证其节流精度，针对不同工况无需更换节流阀，能够提升节流阀的适用性，降低作业成本。
其中，第一阀芯组件30和第二阀芯组件40的运动形式包括以下两种：
第一种：第一阀芯组件30运动，且第二阀芯组件40随第一阀芯组件30同步运动，第二阀芯组件40与第一阀芯组件30之间无相对运动，通过调节第一阀芯组件30相对阀口的位置，以调节节流阀的节流通径；
第二种：仅第二阀芯组件40运动，第一阀芯组件30保持静止，通过调节第二阀芯组件40在第二阀腔31内的位置，以调节节流阀的节流通径。
本实施例提供的节流阀并不仅限于在上述运行形式，例如在第一阀芯组件30和第二阀芯组件40共同运动时，可使第二阀芯组件40不完全将第二阀腔31封堵住；或者，在仅利用第二阀芯组件40运动时，可使第一阀芯组件30不完全将阀口封堵住。
如图1、图2以及图4所示，第一阀芯组件30包括相互连接的主阀芯32和主阀杆33，主阀芯32具有第二阀腔31。其中，辅助流道包括流通进口和流通出口，流通进口和流通出口均设置在主阀芯32上，流通进口的一端与第一阀腔11连通，流通进口的另一端与第二阀腔31连通，利用第二阀芯组件40可控制流通进口两端的连通情况。具体地，流通出口对应阀口设置，介质可通过流通出口流动至阀口处。在本实施例中，流通进口设置在主阀芯32的侧壁上，流通出口设置在主阀芯32的底壁上。
在本实施例中，第二阀芯组件40包括相互连接的副阀芯41和副阀杆42，副阀芯41可移动地设置在第二阀腔31内，副阀芯41对应流通进口设置，以控制辅助流道的流通面积。
在本实施例中，主阀芯32的侧壁上间隔设置有多个流通进口。通过设置多个流通进口，利用副阀芯41控制多个流通进口的打开的数量，能够使得辅助流道的流通面积的控制更为精确。在本实施例中，多个流通进口沿主阀芯32的轴线方向排布在主阀芯32的侧壁上，通过控制副阀芯41相对主阀芯32升降，以控制多个流通进口的打开的数量。在其它实施例中，可将多个流通进口沿主阀芯的周向排布在主阀芯的侧壁上，在副阀芯的周向方向上设置缺口，通过副阀芯相对主阀芯转动，以控制多个流通进口的打开的数量。
如图1所示，节流阀还包括驱动组件50，驱动组件50分别与第一阀芯组件30和第二阀芯组件40驱动连接。利用驱动组件50可分别驱动第一阀芯组件30和第二阀芯组件40移动，便于利用第一阀芯组件30和第二阀芯组件40相配合对节流阀的节流通径进行调整。其中，驱动组件50包括但不限于电机、推杆等电动执行机构，并具有保障自锁功能。
在本实施例中，壳体10包括阀体14和阀盖15，阀盖15设置在阀体14上，第一阀腔11、介质入口12以及介质出口13均位于阀体14内。通过将壳体10分体设置为阀体14和阀盖15，便于对第一阀芯组件30和第二阀芯组件40进行装配。其中，阀盖15上设置有避让部，第一阀芯组件30和第二阀芯组件40的一端从避让部穿出并与驱动组件50连接。在本实施例中，阀盖15上设置有通孔，该通孔形成避让部。其中，阀盖15通过螺栓与阀体14连接，拆装、维护简便。
如图1所示，节流阀还包括衬里60，壳体10内设置有入口流道16和出口流道17，入口流道16的一端与介质入口12连通，出口流道17的一端与介质出口13连通，入口流道16和出口流道17的另一端分别与第一阀腔11连通，衬里60设置在入口流道16和/或出口流道17内。通过设置衬里60，能够提升入口流道16和出口流道17的耐磨性能，避免介质长时间冲刷流道对流道造成损伤。在本实施例中，入口流道16和出口流道17内均设置有衬里60。其中，衬里由碳化钨材料制成，具有较高的抗腐蚀性，为阀体提供额外的保护，减少介质对阀体的冲蚀磨损，延长阀体的使用寿命。
其中，入口流道16的口部和出口流道17的口部均设置有法兰，如此便于将节流阀与其它部件连接。具体地，入口流道16的口部设置有入口法兰81，出口流道17的口部设置有出口法兰82。
在本实施例中，节流阀还包括密封件70，第一阀芯组件30与壳体10之间、第二阀芯组件40与第一阀芯组件30之间、阀座20与壳体10之间均设置有密封件70，如此能够提升装置的密封性能。具体地，密封件70包括密封填料71，第一阀芯组件30与壳体10之间设置有防爆减压的密封填料71，可有效防止介质逸散损坏执行机构。其中，阀盖与阀体之间、主阀杆与阀盖之间、主阀芯与阀体之间、副阀芯与主阀芯之间、阀座与阀体之间均采用密封件密封，形成了完整的密封体系，适用于有毒工况。
具体地，第二阀芯组件40穿设在第一阀芯组件30内，壳体10、阀座20、第一阀芯组件30以及第二阀芯组件40同轴设置，便于利用第一阀芯组件30和第二阀芯组件40相配合对节流阀的节流通径进行调整，且能够保证调整精度。
在本实施例中，主阀芯32和副阀芯41均由碳化钨材料制成，具有较高的抗腐蚀性，延长阀芯的使用寿命。
在本实施例中，节流阀还包括检测机构和控制机构，检测机构用于检测节流阀的工作参数，控制机构根据检测机构检测的数据控制驱动组件工作，以调节第一阀芯组件和第二阀芯组件的移动状态，进而能够进一步提升调节精度。
如图2至图4所示，副阀芯41可随主阀芯32共同运动，也可由副阀杆42与主阀芯32相对运动。
如图2所示，副阀芯41随主阀芯32共同运动时可填满第二阀腔。当副阀芯41随主阀芯32共同运动时，介质从入口流道16进入阀体，经第一阀腔11节流后从出口流道17流出阀体。
如图3所示，当副阀芯41与主阀芯32相对运动时，介质从入口流道16进入阀体，经第一阀腔11和第二阀腔节流后从出口流道17流出。
如图4所示，副阀芯41可单独运动，介质仅经第二阀腔31节流后流出阀体14。
在本实施例中，副阀芯41可与主阀芯32同向运动，也可与主阀芯32反向运动，双阀腔设计使节流阀具备两个节流通径。在节流过程中，当主阀芯32开度较小时，副阀芯41与主阀芯32同向运动，增大介质过流面积，当主阀芯32开度较大时，副阀芯41与主阀芯32反向运动，减少介质过流面积，使过流面积随阀门开度成线性变化，从而实现压降随阀门开度呈线性变化。
而现有技术中所采用的节流阀的过流面积与开度呈非线性变化，节流阀在小开度时过流面积过小，而在大开度时过流面积过大，进而导致节流阀压降与开度呈非线性变化，小开度时调节反应灵敏，而大开度时调节反应迟钝。
通过本实施例提供的装置，副阀芯可根据工况随主阀芯共同运动或相对运动，并在相对运动时可相对于主阀芯同向运动或反向运动，以实现过流面积随开度呈线性变化，其结构合理紧凑、操作简便、使用寿命长、具备双节流通径，阀芯过流面积随开度呈线性变化。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
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)

1.一种节流阀，其特征在于，所述节流阀包括：
壳体(10)，具有第一阀腔(11)、介质入口(12)以及介质出口(13)；
阀座(20)，设置在所述第一阀腔(11)内，所述阀座(20)上设置有阀口；
第一阀芯组件(30)，可移动地设置在所述第一阀腔(11)内，所述第一阀芯组件(30)对应所述阀口设置，所述第一阀芯组件(30)具有第二阀腔(31)；
第二阀芯组件(40)，至少部分所述第二阀芯组件(40)可移动地设置在所述第二阀腔(31)内，所述第二阀腔(31)内设置有辅助流道，所述辅助流道的一端与所述介质入口(12)连通，所述辅助流道的另一端与所述介质出口(13)连通，所述第二阀芯组件(40)用于调节所述辅助流道的流通面积。
2.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述第一阀芯组件(30)包括相互连接的主阀芯(32)和主阀杆(33)，所述主阀芯(32)具有所述第二阀腔(31)，所述辅助流道包括流通进口和流通出口，所述流通进口和所述流通出口均设置在所述主阀芯(32)上，所述流通进口的一端与所述第一阀腔(11)连通，所述流通进口的另一端与所述第二阀腔(31)连通，所述流通出口对应所述阀口设置。
3.根据权利要求2所述的节流阀，其特征在于，所述第二阀芯组件(40)包括相互连接的副阀芯(41)和副阀杆(42)，所述副阀芯(41)可移动地设置在所述第二阀腔(31)内，所述副阀芯(41)对应所述流通进口设置。
4.根据权利要求2所述的节流阀，其特征在于，所述主阀芯(32)的侧壁上间隔设置有多个所述流通进口。
5.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述节流阀还包括驱动组件(50)，所述驱动组件(50)分别与所述第一阀芯组件(30)和所述第二阀芯组件(40)驱动连接。
6.根据权利要求5所述的节流阀，其特征在于，所述壳体(10)包括阀体(14)和阀盖(15)，所述阀盖(15)设置在所述阀体(14)上，所述第一阀腔(11)、所述介质入口(12)以及所述介质出口(13)均位于所述阀体(14)内，所述阀盖(15)上设置有避让部，所述第一阀芯组件(30)和所述第二阀芯组件(40)的一端从所述避让部穿出并与所述驱动组件(50)连接。
7.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述节流阀还包括衬里(60)，所述壳体(10)内设置有入口流道(16)和出口流道(17)，所述入口流道(16)的一端与所述介质入口(12)连通，所述出口流道(17)的一端与所述介质出口(13)连通，所述入口流道(16)和所述出口流道(17)的另一端分别与所述第一阀腔(11)连通，所述衬里(60)设置在所述入口流道(16)和/或所述出口流道(17)内。
8.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述节流阀还包括密封件(70)，所述第一阀芯组件(30)与所述壳体(10)之间、所述第二阀芯组件(40)与所述第一阀芯组件(30)之间、所述阀座(20)与所述壳体(10)之间均设置有所述密封件(70)。
9.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述第二阀芯组件(40)穿设在所述第一阀芯组件(30)内，所述壳体(10)、所述阀座(20)、所述第一阀芯组件(30)以及所述第二阀芯组件(40)同轴设置。
10.根据权利要求3所述的节流阀，其特征在于，所述主阀芯(32)和所述副阀芯(41)均由碳化钨材料制成。
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