CN116025724A - 具有可更换阀插入件的阀组件 - Google Patents

Abstract

一种用于阀组件的阀插入件，所述阀插入件可定位在阀入口端和/或阀出口端内，并且包括流体通路以允许流体流动通过阀组件。所述阀插入件形成为具有用于将所述阀插入件支承在开孔内的外表面和限定流体通路的内表面，所述内表面和所述外表面在构造成接合阀座的近侧面与相对的外面之间纵向地延伸。所述阀插入件进一步包括形成在所述外表面上的凹入部分，所述凹入部分构造成接收密封件以密封地接合所述开孔。

Description

具有可更换阀插入件的阀组件

技术领域

本公开涉及阀组件，并且特别是涉及具有设置在阀体内的可移除插入件的阀组件。

背景技术

在水力压裂和其它油田操作期间，诸如闸阀的阀在操作期间例如会经历恶劣条件。这些包括但不限于高流量、腐蚀性化学物质和细沙，它们各自促成通常与此类阀相关联的各种阀密封件和座凹部(seat pocket)上的显著磨损。一旦阀在使用后进行保养，就需要拆卸并且彻底检查。通常，零件需要更换或再加工，这可能既昂贵又耗时。例如，污染物可侵蚀阀体密封表面，这需要焊接修复、热处理和机加工。

关于闸阀和其它类型的阀，在更换这些和其它部件之前，进入内部阀座和/或插入件需要大量拆卸并且清空润滑剂。更换阀密封件和/或阀插入件后，必须执行闸构件的组装和阀的脂润滑。无论哪些部件损坏和/或需要更换，这些活动都可能耗时并且繁琐，延长了阀组件停止服务的时间长度。

发明内容

根据第一方面，提供了一种阀组件，所述阀组件具有阀体，所述阀体具有在阀入口与阀出口之间延伸的开孔；以及阀构件，所述阀构件可在使流体能够流动通过阀体的打开位置与防止流体流动通过阀体的关闭位置之间移动。所述阀组件还包括阀座，所述阀座在所述阀构件的每一侧上设置在所述开孔内；以及可移除阀插入件，所述阀插入件固定在所述开孔内，并且至少部分地在所述阀入口和所述阀出口中的至少一个与所述阀座之间延伸。所述可移除插入件包括形成流体通路以使得流体能够流动通过所述阀组件的内表面，以及用于将阀插入件支承在所述开孔内的外表面，以及形成在所述外表面的一部分上的凹入部分，所述凹入部分构造成接收密封件以在所述阀开孔上密封。

根据一个实施例，所述阀组件进一步包括保持环，所述保持环固定到入口和出口中的至少一个，以将阀插入件在阀座与保持环之间固定在阀体内。

根据另一个实施例，所述阀组件包括形成在凹入部分上的凹槽，所述凹槽的大小设定成在其中接收密封件。

根据再一个实施例，所述阀组件包括形成在凹入部分上的多个凹槽，以在其中接收对应的密封件。

在又一个实施例中，所述阀插入件包括近侧面和相对的外面，所述近侧面面向所述阀座的座密封面以用于密封地接合所述阀座，其中所述凹入部分从所述近侧面至少部分地朝向所述相对的外面延伸。

在又一个实施例中，所述凹入部分延伸所述阀插入件的外表面的总长度的至少1/10的总距离。

在又一个实施例中，所述阀插入件包括近侧面和相对的外面，所述近侧面面向所述阀座的座密封面以用于密封地接合所述阀座，其中所述相对的外面与所述阀入口端或所述阀出口端齐平。

在另一个实施例中，阀插入件进一步包括从其延伸的凸缘，凸缘包括至少一个凹入区域，所述至少一个凹入区域构造成接收用于密封地接合阀体的拦污密封件(trashseal)。

在又一个实施例中，凸缘牢固地紧固到阀体以将阀插入件固定到阀体。

根据第二方面，提供了一种将阀插入件安装到阀体中的方法。所述方法包括在所述阀插入件的外表面上形成凹入部分，以及在所述凹入部分上安装密封件。所述方法进一步包括将所述阀插入件与形成在所述阀体中的开孔对准，以及将所述阀插入件定位在所述开孔内，使得所述密封件密封地接合所述开孔。所述方法还包括将所述阀插入件固定到所述阀体。

根据一些实施例，将阀插入件固定到阀体的步骤包括固定保持环，以将阀插入件牢固地紧固在阀体内。

根据另一个实施例，所述方法进一步包括在凹入部分内形成凹槽以接收密封件。

在又一些其它实施例中，所述方法包括在所述凹入部分内形成多个凹槽，所述多个凹槽构造成接收对应的密封件。

根据其它实施例，所述方法包括从开孔移除阀插入件，以及在凹入部分中安装新密封件。

根据再一些其它实施例，所述方法包括将阀插入件重新插入开孔内，使得新密封件密封地接合开孔。

根据第三方面，提供了一种用于阀组件的阀插入件，所述阀插入件可定位在阀入口或阀出口内，并且包括流体通路以允许流体流动通过阀组件。所述阀插入件形成为具有用于将所述阀插入件支承所述开孔内的外表面和形成流体通路的内表面，所述内表面和外表面在用于接合阀座的座表面与相对外表面之间延伸。所述阀插入件进一步包括形成在所述外表面上的凹入部分，所述凹入部分构造成接收密封件以密封地接合所述开孔。

根据一些实施例，凹槽形成在凹入部分上并且大小设定成在其中接收密封件。

根据其它实施例，所述插入件包括形成在凹入部分上的多个凹槽，以在其中接收对应的密封件。

根据又一些其它实施例，凹入部分延伸大于阀插入件的外表面的总长度的一半的总距离。

在再一些其它实施例中，所述阀插入件包括近侧面，所述近侧面面向所述阀座的座密封面以用于密封地接合相邻定位的阀座。

附图说明

本公开的主题在说明书的结论部分中特别指出并且清楚地要求保护。然而，当结合附图考虑时，通过参考详细描述和权利要求来最好地获得对本公开的更完整的理解，其中相同的附图标记表示相同的元件。

图1示出了阀组件的截面视图，其中示出了可移除插入件；

图2是示出阀插入件的图1的阀组件的一部分的详细视图。

具体实施方式

图1是其中设置两个可移除阀插入件12的阀组件10的图示。如下文更详细地解释的，阀插入件12是可移除的，使得磨损的或以其它方式损坏的阀插入件12、密封件以及其它阀部件可通过阀入口侧18(其也可称为阀体14的“入口端”)和/或阀出口侧20(其也可称为阀体14的“出口端”)快速移除和更换，以便有效地使阀组件10返回到操作中，而无需或以其它方式最少地需要对于阀组件10的焊接修复、热处理、机加工和/或二次切削(skimcutting)。

参考图1，阀组件10形成为具有阀体14，开孔16在阀入口侧18与阀出口侧20之间在阀体中延伸。如下文更详细地解释的，开孔16的大小设定成在入口侧18和/或出口侧20中的任一个或两个上接收阀插入件12。阀组件10进一步包括阀构件(例如，阀门22)、在阀门22的每一侧上设置在开孔16内的一对阀座24，以及两个保持环26(一个在入口端18上，而另一个在出口端20上)。保持环26可将每个阀插入件12固定在开孔16内侧以将每个阀座24抵靠阀门22固定就位。在操作中，阀门22可在使得流体能够流动通过在阀插入件12和阀座24内径向地限定的流动通路28(图2中示出)的打开位置与防止流体流动通过流动通路28的关闭位置之间移动。尽管图1将阀组件10示为板式闸阀，但应理解，阀组件10可为楔式闸阀、分体式闸阀或任何其它类型的闸阀。

现在参考图2，开孔16具有减小的开孔区段64。图2中所示的阀插入件12包括环形中空形主体50，其具有外表面52和内表面54，内表面54至少部分地限定流动通路28。如下文更详细地解释的，阀插入件12进一步包括用于密封地接合阀座24的面向阀座24的座密封面56的近侧面57，以及用于在阀入口端18处密封地接合相邻凸缘或其它相邻结构的远侧/外面58。与阀出口侧20相邻的另一个阀插入件12可与图2中所示的阀插入件12共有相同特征(例如，为其镜像)。

特别参考图2，当阀插入件12牢固地紧固在阀体14内时，多个密封件用于防止和/或以其它方式基本上消除流体泄漏。例如，在图2中所示的实施例中，外表面52包括插入件密封件72，以便如下文更详细地论述，沿着减小的开孔区段64密封地接合阀体14的开孔16。此外，阀座24的座密封面56包括凹槽74和76，其大小和位置设定成分别适于接收座密封件78和80。应理解，取决于期望的构造，可使用更多或更少数量的密封件。尽管图1和2示出了设置在阀座24的座密封面56处的凹槽74和76，但在其它实施例中，接收座密封件78和80的凹槽74和76中的至少一个可设置在阀插入件12的面向阀座24的座密封面56的近侧面57处。在另一些其它实施例中，凹槽74和76中的一个或多个可设置在阀座24的座密封面56处，同时，凹槽74和76中的另外一个或多个可设置在阀插入件12的面向阀座24的座密封面56的近侧面57处。在所示的实例中，阀插入件12的外面58包括大小设定成接收垫圈84的凹槽/凹入部分82。在所示实例中，拦污密封件86轴向地设置在阀插入件12的凸缘部分88与阀体14之间。在其它实例中，拦污密封件86是可选的。应理解，取决于期望的构造，可使用更多或更少数量的密封件。

参考图2中所示的阀插入件12，外表面52包括限定阀插入件外表面52的凹入部分62的阶梯部60。在其它实例中，外表面52具有恒定外径。凹入部分62可围绕外表面52的圆周延伸。阶梯部60的大小设定成并且以其它方式形成为使得凹入部分62配合并且以其它方式接收在阀体14中的对应成形的减小的开孔区段64中，以便如下文更详细地解释的，提供足够的间隙以允许在不损坏插入件密封件72的情况下插入和移除开孔16内的阀插入件12。特别地，凹入部分62的外径小于开孔16的内径，使得开孔16与阀插入件12的凹入部分62之间有足够的间隙，以使得能够分别从入口端18和出口端20中的任一个插入。

如图2中所示，凹入部分62从面向阀座24的座密封面56的近侧面57朝向相对的远侧外面58延伸。在所示的实例中，凹入部分62的长度是阀插入件12的纵向长度的至少1/10(例如，面向阀座24的座密封面56的近侧面57与相对的外面58之间的距离的至少1/10)。应理解，凹入部分62可以其它方式延伸。凹入部分62、减小的开孔区段64和外表面52的长度可更短或更长，以适应沿着阀插入件12的各种密封位置。例如，凹入部分62可延伸阀插入件12的纵向长度的最高7/8的任何距离。在一些实例中，凹入部分62可沿着阀插入件12的纵向长度延伸任何距离，直到凹入部分62与阀插入件12的凸缘部分88相交。无论凹入部分62的长度和阶梯部60的位置如何，沿着凹入部分62的长度的阀插入件12的减小的直径都使得能够更容易地将阀插入件12插入开孔16内侧。

继续参考图2，凹入部分62包括大小设定成接收插入件密封件72的凹槽70。在操作中，插入件密封件72防止和/或以其它方式阻止流体从阀组件10泄漏。特别地，插入件密封件72定位在凹槽70内，并且大小设定成密封地接合开孔16的减小的开孔区段64，以便防止流体泄漏。应理解，如下文更详细地解释的，尽管图2中所示的实施例示出了单个凹槽70和对应的插入件密封件72，但可在凹入部分62中形成更多数量的凹槽70以容纳至少一个插入件密封件72，以使得阀插入件12能够有较长使用寿命。

由于阀组件10的操作周期延长，因此需要定期维护来更换部件，例如，如阀座24和密封件72、78和80。具体参考入口侧18(相同程序也适用于出口侧20)，通过沿箭头100的方向从开孔16移除阀插入件12，直到面向阀座24的座密封面56的近侧面57从阀体14完全地移除，来执行维护。一旦移除，如果条件允许，则阀插入件12就可用新的更换阀插入件12来更换。否则，如果阀插入件12受损，则可修复，并且可从阀插入件12移除使用过的插入件密封件72，并且用新插入件密封件72更换。另外和/或可选地，取决于凹槽70和凹入部分62的周围外表面的状况(例如，取决于由于侵蚀和/或磨损和撕裂导致的表面状况)，可以使用新凹槽(未示出)或可在原始凹槽70的位置与外面58之间邻近原始凹槽70在凹入部分62上以其它方式形成新凹槽(未示出)，以便接收并且以其它方式支承新的更换插入件密封件72。一旦插入件密封件72设置在凹槽70内，则阀插入件12就重新定位在阀体14内侧并且以其它方式安装在阀体内侧，使得新的插入件密封件72在与阀座24进一步间隔开的位置处抵靠阀体14，在新密封位置处沿着减小的开孔区段64密封地接合开孔16。应理解，除了更换插入件密封件72之外，还可在重新插入阀插入件12之前修复和/或更换座密封件78和80以及阀座24(和阀组件10的任何其它部件)。根据本文中公开的实施例，通过阀入口侧18和阀出口侧20的开孔16的内径足够大，使得当阀插入件12从开孔16移除时，阀座24可从阀体14移除，以通过阀入口侧18或阀出口侧20进行修复或更换。

根据一些实施例，外表面52并且特别是凹入部分62可预先形成为具有多个凹槽70，或者在修复期间从阀体14移除阀插入件12之后，此类附加凹槽70可形成在其上。通过利用沿着凹入部分62的多个凹槽70和至少一个插入件密封件72，可延长阀插入件12的使用寿命。例如，每次阀组件10停止使用以进行维护时，可移除阀插入件12，并且可在朝向外面58的位置处在凹入部分62上形成新的凹槽70。备选地，插入件密封件72可更换或以其它方式定位在新的/未使用的凹槽70(如果先前形成在凹入部分62内)中。在一些实例中，一个以上的插入件密封件72可沿着凹入部分62定位在多个凹槽70中。插入件密封件72的数目可对应于凹槽70的数目。当阀插入件12移除时，用过的插入件密封件72可由新的插入件密封件72更换。由于可根据插入件密封件72的新位置调整密封位置，因此该过程可减少或消除对焊接、热处理、机加工和二次切削阀插入件12和/或阀体14的需要。

根据本文中公开的实施例，阀插入件12可设置在阀门22的任一侧上，并且从对应的阀座24轴向地延伸到相应的入口侧18和出口侧20。因此，阀插入件12、阀座24和密封件72、78和/或80可简单地移除阀门22的每一侧上的阀插入件12而得到通过入口侧18和出口侧20的完全接近来更换，而无需拆卸阀门22。由于不需要拆卸和拉出阀构件22来接近阀插入件12、阀座24，以及密封件72、78和/或80，因此这种有利的方法为阀组件10重新投入操作提供了更有效的周转时间。

如图2中所示，阀体14包括用于连接到相邻结构(例如，另一个阀组件)的凸缘部分90(可称为“凸缘连接”)。阀体14的凸缘部分90可包括若干通孔，所述通孔与合适的紧固件(例如螺柱和螺母)组合可用于将阀体14连接到另一个结构的相邻表面。在一些其它实例中，可使用螺柱连接代替凸缘连接。螺柱连接可包括盲螺纹孔而不是通孔。与螺柱连接相比，凸缘连接提供相对较长的阀体14，并且允许相对较长的阀插入件12。与结合螺柱连接使用的相对较短的阀插入件相比，较长的阀插入件12具有较长的外表面52以用于在其上限定凹入部分62。因此，可在凹入部分62上形成更多凹槽70，并且插入件密封件72可被更换更多次(与具有用于凹槽的轴向距离较短的较短凹入部分的较短阀插入件相比)。因此，当凸缘连接用于将阀体14连接到相邻结构时，可实现阀插入件12的较长寿命。

继续参考图2，提供了保持环26以将阀插入件12牢固地紧固在阀体14内侧。在其它实例中，保持环26是可选的。在图1和2中所示的实例中，保持环26包括螺纹外表面110，以用于分别阀在入口侧18和出口侧20处螺纹地接合阀体14。备选地，保持环26的外表面110可为非螺纹的。当固定到阀体14时，保持环26将阀插入件12固定在开孔16内以防止阀插入件12从阀入口侧18和出口侧20的意外移动和/或移除。两个或更多个螺纹孔设置在保持环26内，以便于将保持环26安装到阀体14和从阀体移除。备选地，螺纹孔是可选的。无论固定保持环26的方法如何，当安装时，保持环26都将阀插入件12牢固地紧固在开孔16内侧。备选地，凸缘部分88上的外表面112可旋入以固定到阀体14上的对应螺纹。两个或更多个螺纹孔设置在凸缘部分88内，以便于将阀插入件12安装到阀体14和从阀体移除。备选地，螺纹孔是可选的。在一些实例中，插入件12可通过抵靠外面58的另一个结构的相邻表面固定在开孔16内。

在某些实施例的前述描述中，为了清楚起见，已经使用特定术语。然而，本公开不旨在限于如此选择的特定术语，并且应当理解，每个特定术语包括以类似方式操作以实现类似技术目的的其它技术等同方案。诸如“左”和“右”、“前”和“后”、“上”和“下”等术语用作方便的词语以提供参考点，并且不应解释为限制性术语。

在本说明书中，词语“包括”应从其“开放”意义理解，即在“包含性”意义上，并且因此不限于其“封闭”意义，即“仅由......组成”意义。相应的意义应归属于它们出现的对应词语“包括(comprise)”、“包括(comprised)”和“包括(comprises)”。

另外，前述内容仅描述了本发明的一些实施例，并且可在不脱离所公开的实施例的范围和精神的情况下对其进行改变、修改、添加和/或变化，所述实施例是示范性的而非限制性的。

而且，发明已结合目前认为最实用和最优选的实施例进行描述，并且应理解，本发明不限于所公开的实施例，而相反，旨在涵盖发明的精神和范围内包括的各种修改和等同布置。另外，上述各种实施例可结合其它实施例实施，例如，一个实施例的方面可与另一个实施例的方面组合以实现另外其它实施例。此外，任何给定组件的每个独立特征或部件可构成附加实施例。

Claims (20)

1.一种阀组件，包括：

阀体，所述阀体具有：

开孔；

入口端；以及

出口端；

阀构件，所述阀构件能够在使流体能够流动通过所述阀体的打开位置与防止所述流体流动通过所述阀体的关闭位置之间移动；

阀座，所述阀座设置在所述开孔内，并且构造成在所述关闭位置中接触所述阀构件；以及

阀插入件，所述阀插入件设置在所述开孔内，并且至少部分地在所述入口端与所述阀座或所述出口端与所述阀座之间沿纵向方向延伸，所述阀插入件包括：

内表面，所述内表面限定流体通路以使得所述流体能够流动通过所述阀体；以及

外表面，所述外表面用于将所述阀插入件支承在所述开孔内，所述外表面具有限定凹入部分的阶梯部，所述凹入部分构造成接收密封件以密封地接合所述开孔。

2.根据权利要求1所述的阀组件，进一步包括保持环，所述保持环固定到所述阀体的入口端和出口端中的至少一个，以将所述阀插入件在所述阀座与所述保持环之间固定在所述阀体内。

3.根据权利要求1所述的阀组件，进一步包括形成在所述凹入部分上的凹槽，所述凹槽大小设定成在其中接收所述密封件。

4.根据权利要求1所述的阀组件，进一步包括形成在所述凹入部分上的多个凹槽，以在其中接收对应的密封件。

5.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述阀插入件包括近侧面和相对的外面，所述近侧面用于密封地接合所述阀座的座密封面，其中所述凹入部分从所述近侧面至少部分地朝向所述相对的外面延伸。

6.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述凹入部分延伸所述阀插入件的外表面的总长度的至少1/10的总距离。

7.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述阀插入件包括近侧面和相对的外面，所述近侧面用于密封地接合所述阀座的座密封面，其中所述相对的外面与所述阀体的入口端齐平。

8.根据权利要求1所述的阀组件，其中所述阀插入件进一步包括从其延伸的凸缘，所述凸缘包括至少一个凹入区域，所述至少一个凹入区域构造成接收用于密封地接合所述阀体的拦污密封件。

9.根据权利要求8所述的阀组件，其中所述凸缘牢固地紧固到所述阀体以将所述阀插入件固定到所述阀体。

10.一种将阀插入件安装到阀体中的方法，所述方法包括：

在所述阀插入件的外表面上形成凹入部分；

在所述凹入部分上安装密封件；

将所述阀插入件定位在形成在所述阀体中的开孔内，所述密封件在所述阀插入件定位在所述开孔中的同时密封地接合所述开孔；以及

将所述阀插入件固定到所述阀体。

11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述阀插入件固定到所述阀体包括将保持环固定到所述阀体以将所述阀插入件牢固地紧固到所述阀体。

12.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在所述凹入部分内形成凹槽，所述凹槽构造成接收所述密封件。

13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括在所述凹入部分内形成多个凹槽，所述多个凹槽构造成接收对应的密封件。

14.根据权利要求10所述的方法，进一步包括从所述开孔移除所述阀插入件，以及在所述凹入部分上安装不同的密封件。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括将所述阀插入件重新插入到所述开孔内，使得所述不同的密封件密封地接合所述开孔。

16.一种用于阀组件的阀插入件，所述阀插入件能够定位在具有开孔的阀体的阀入口端或阀出口端内，所述阀插入件具有流体通路以允许流体流动通过所述阀组件，所述阀插入件包括：

用于将所述阀插入件支承在所述开孔内的外表面和限定所述流体通路的内表面，所述内表面和所述外表面在构造成接合阀座的近侧面与相对的外面之间纵向地延伸；以及

形成在所述外表面上的凹入部分，所述凹入部分构造成接收密封件以密封地接合所述开孔。

17.根据权利要求16所述的阀插入件，进一步包括形成在所述凹入部分上的凹槽，所述凹槽大小设定成在其中接收所述密封件。

18.根据权利要求16所述的阀插入件，进一步包括形成在所述凹入部分上的多个凹槽，以在其中接收对应的密封件。

19.根据权利要求16所述的阀插入件，其中所述凹入部分延伸大于所述阀插入件的外表面的总长度的一半的总距离。

20.根据权利要求16所述的阀插入件，其中所述阀插入件的近侧面垂直于所述阀插入件的外表面，所述近侧面构造成密封地接合所述阀座的座密封面。

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