CN116181281A - 一种组合式多用井口闸阀 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种组合式多用井口闸阀，涉及石油开采井口闸阀的技术领域，包括油压密封机构，油压密封机构包括油压接收组件和阀芯密封组件，其中，油压接收组件设置在阀门本体内部，油压接收组件用于接收并利用阀门本体内流通的石油压力，阀芯密封组件设置在阀芯外部，阀芯密封组件通过放大石油压力提高阀芯的密封性，由此，本申请的组合式多用井口闸阀，通过液压变矩杠杆原理，对阀门本体内流通的石油压力进行放大利用，并通过放大后的石油压力推动夹片夹紧阀芯，使阀芯持续与夹片紧密压力贴合，防止阀芯密封性降低，提高阀门本体整体的密封性。

Description

一种组合式多用井口闸阀

技术领域

本申请涉及石油开采井口闸阀的技术领域，尤其涉及一种组合式多用井口闸阀。

背景技术

石油开采是指在有石油储存的地方对石油进行挖掘，提取的行为。在开采石油的过程中，油气从储层流入井底，又从井底上升到井口的驱动方式。传统石油开采过程中，井口需要采油树来完成石油的提取工作，采油树是位于通向油井顶端开口处的一个组件，包括用来测量和维修的阀门、安全系统和一系列监视器械。采油树连接来自井下的生产管路和出油管，同时作为油井顶端与外部环境隔绝开的重要屏障。它包括许多可以用来调节或阻止所产原油蒸气、天然气和液体从井内涌出的阀门。这其中，井口闸阀作为常用的压力阀门经常被采油树所采用。

石油开采过程中，石油井口的石油压力由于开采的速度影响变得极不稳定，石油压力变得过大或过小，且由于井口采油树中的闸阀由于经常开闭，闸阀内的阀芯组件会经常与密封件发生频发的摩擦，阀芯组件与密封件因摩擦产生缝隙，进而导致阀芯组件密封性降低。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提供一种组合式多用井口闸阀，能够通过液压变矩杠杆原理，对阀门本体内流通的石油压力进行放大利用，使阀芯持续与夹片紧密压力贴合，提高阀芯密封性的目的。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出了一种组合式多用井口闸阀，包括阀门本体，所述阀门本体的进出端设置有用于连接外部石油管路的法兰，所述阀门本体的内部设置有控制其开闭的阀芯，所述阀芯上设置有控制其上下移动的阀杆组件，所述阀门本体内部设置有油压密封机构，所述油压密封机构包括油压接收组件和阀芯密封组件，其中，所述油压接收组件设置在阀门本体内部，所述油压接收组件，用于接收并利用阀门本体内流通的石油压力，所述油压接收组件包括进油嘴、压力室、压力槽和压力槽活塞，其中，所述压力槽活塞设置在压力槽内，所述压力槽连接在压力室的两侧，所述进油嘴的一端与压力室连通，所述进油嘴的另一端贯穿法兰内壁，所述阀芯密封组件设置在阀芯外部，所述阀芯密封组件，通过放大石油压力提高阀芯的密封性，所述阀芯密封组件包括第一变矩槽、第一减速活塞、第一推杆和两个夹片，其中，所述第一变矩槽开设在阀门本体内部，所述第一减速活塞设置在第一变矩槽内，所述第一推杆的一端与第一减速活塞连接，所述第一推杆的另一端与夹片连接，所述阀芯位于两个夹片之间。

本申请实施例的组合式多用井口闸阀，通过液压变矩杠杆原理，对阀门本体内流通的石油压力进行放大利用，并通过放大后的石油压力推动夹片夹紧阀芯，使阀芯持续与夹片紧密压力贴合，防止阀芯密封性降低，提高阀门本体整体的密封性。

另外，根据本申请上述提出的组合式多用井口闸阀还可以具有如下附加的技术特征：

在本申请的一个实施例中,上述组合式多用井口闸阀还包括机械增压机构，所述机械增压机构，所述机械增压机构包括活塞、油缸和多个中空密封环，其中，所述阀芯的底部设置有活塞杆，所述活塞与活塞杆底部连接，所述油缸设置在阀门本体的底部，所述活塞可活动设置在油缸内。

在本申请的一个实施例中,所述活塞与活塞杆均贯穿开设有进油槽，所述进油槽与多个中空密封环之间分别连接有分支油槽，所述中空密封环为中空结构，所述中空密封环材质为弹性硅胶。

在本申请的一个实施例中,所述法兰上设置有管路密封组件，所述管路密封组件包括密封舌、第二推杆、第二减速活塞、第二变矩槽，其中，所述第二变矩槽与压力槽连通，所述第二减速活塞设置在第二变矩槽内，所述第二推杆的一端与第二减速活塞连接，所述第二推杆的另一端与密封舌连接，所述密封舌的另一端贯穿法兰的端部。

在本申请的一个实施例中,所述阀杆组件包括阀杆、螺纹套和轴承，其中，所述阀杆分为上下两段，所述轴承设置在上下两段所述阀杆之间，所述螺纹套设置在阀门本体顶部，下段所述阀杆与阀芯顶部连接，上段所述阀杆与螺纹套螺纹啮合，上段所述阀杆的顶部还设置有旋转把手。

在本申请的一个实施例中,所述阀杆外部设置有阀杆密封组件，所述阀杆密封组件包括第三变矩槽和密封填料，其中，所述密封填料套设在下段所述阀杆上，所述第三变矩槽与第一变矩槽连通，所述密封填料位于第三变矩槽内，所述密封填料为硅胶密封填料。

在本申请的一个实施例中,所述阀芯和夹片均开设有用于石油通过的通油槽，两个所述夹片相互靠近的一端均设置有密封胶垫。

在本申请的一个实施例中,所述阀门本体的内部设置有多个弹簧推杆，多个所述弹簧推杆均匀分布在两个夹片上，所述弹簧推杆的一端与阀门本体的内壁铰接，所述弹簧推杆的另一端与夹片铰接。

在本申请的一个实施例中,所述阀门本体上还设置有注油阀，所述注油阀的出油端与压力槽连通。

在本申请的一个实施例中,所述压力槽的两端设置有对压力槽活塞活动限位的限位环，所述压力槽活塞的活动面积远小于第一减速活塞的活动面积，所述法兰的端部还设置有法兰密封垫。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本申请一个实施例的组合式多用井口闸阀的结构示意图；

图2为本申请实施例的油压密封机构的正视剖面图；

图3为图2中B的放大图；

图4为本申请实施例的管路密封组件的局部剖视图；

图5为本申请实施例的阀杆密封组件的局部剖视图；

图6为本申请实施例的油压密封机构的俯视剖面图；

图7为图6中A的放大图；

图8为本申请实施例的石油压力方法的原理图；

图9为本申请实施例的井口闸阀的管路连接原理图。

如图所示：1、进出口；2、油压密封机构；21、管路密封组件；211、法兰密封垫；212、密封舌；213、第二推杆；214、第二减速活塞；215、第二变矩槽；216、法兰；22、油压接收组件；221、注油阀；222、压力室；223、进油嘴；224、压力槽活塞；225、压力槽；23、阀芯密封组件；231、第一变矩槽；232、第一减速活塞；233、第一推杆；234、弹簧推杆；235、夹片；236、密封胶垫；24、阀杆密封组件；241、第三变矩槽；242、密封填料；3、阀杆组件；31、旋转把手；32、螺纹套；33、轴承；34、阀杆；4、阀芯；41、通油槽；5、机械增压机构；51、活塞杆；511、进油槽；52、活塞；53、油缸；54、中空密封环；541、分支油槽；6、阀门本体。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

下面结合附图来描述本申请实施例的组合式多用井口闸阀。

如图1-9所示，本申请实施例的组合式多用井口闸阀，包括阀门本体6，阀门本体6的进出端设置有用于连接外部石油管路的法兰216，阀门本体6的内部设置有控制其开闭的阀芯4，阀芯4上设置有控制其上下移动的阀杆组件3，阀门本体6内部设置有油压密封机构2，油压密封机构2包括油压接收组件22和阀芯密封组件23。

其中，油压接收组件22设置在阀门本体6内部，油压接收组件22，用于接收并利用阀门本体6内流通的石油压力，油压接收组件22包括进油嘴223、压力室222、压力槽225和压力槽活塞224，其中，压力槽活塞224设置在压力槽225内，压力槽225连接在压力室222的两侧，进油嘴223的一端与压力室222连通，进油嘴223的另一端贯穿法兰216内壁。

阀芯密封组件23设置在阀芯4外部，阀芯密封组件23，通过放大石油压力提高阀芯4的密封性，阀芯密封组件23包括第一变矩槽231、第一减速活塞232、第一推杆233和两个夹片235，其中，第一变矩槽231开设在阀门本体6内部，第一减速活塞232设置在第一变矩槽231内，第一推杆233的一端与第一减速活塞232连接，第一推杆233的另一端与夹片235连接，阀芯4位于两个夹片235之间。

需要说明的是，两个夹片235环抱阀芯4外壁，以此增强夹片235与阀芯4之间的密封性；第一推杆233可根据需要设置多个，用于平衡第一减速活塞232的受力。

具体地，如图2-7所示，工作人员将阀门本体6上的两个法兰216分别连接石油管路，当石油管路内的石油进入阀门本体6内，阀门本体6靠近相应法兰216进出口1的一侧或两侧产生石油压力，石油压力随着进油嘴223进入压力室222，接着石油压力推动压力槽活塞224向远离压力室222的两侧移动，压力槽活塞224推动压力槽225内事先注入的液压油，液压油推动第一变矩槽231内的第一减速活塞232移动。

结合8和图9所示（图9中框图为力作用对象，箭头为力传输介质），石油压力放大原理：设压力槽活塞224受石油压力的推力为F1，压力槽活塞224的活动面积为S1，第一减速活塞232的活动面积为S2，则第一减速活塞232生成的推力F2=F1×(S2/S1)，由于压力槽活塞224的活动面积可以根据需要做到远小于第一减速活塞232的活动面积，因此第一减速活塞232生成的推力F2理论上可以无限大，进而通过第一减速活塞232推动夹片235夹紧阀芯4，增强阀芯4与夹片235之间的密封性，只要阀门本体6内有石油压力存在，夹片235夹紧阀芯4的压力就一直存在，因此减小阀芯4往复移动时，夹片235与阀芯4之间摩擦损耗降低密封性的隐患。

在本申请的一个实施例中，如图2和图3所示，上述组合式多用井口闸阀还包括机械增压机构5，机械增压机构5通过对阀芯4内注入液压油使其膨胀，来提高阀芯4与夹片235之间的密封性，机械增压机构5包括活塞52、油缸53和多个中空密封环54，其中，阀芯4的底部设置有活塞杆51，活塞52与活塞杆51底部连接，油缸53设置在阀门本体6的底部，活塞52可活动设置在油缸53内。

进一步地，塞与活塞杆51均贯穿开设有进油槽511，进油槽511与多个中空密封环54之间分别连接有分支油槽541，中空密封环54为中空结构，中空密封环54材质为弹性硅胶，需要说明的是，可以根据中空密封环54膨胀程度来适配调节油缸53的尺寸，或者根据中空密封环54膨胀程度来适配活塞52的行程，以调节中空密封环54最大密封压力。

具体地，当阀杆34向下移动，阀芯4关闭通路，同时油缸53内的液压油进入中空密封环54，中空密封环54膨胀使阀芯4膨胀，进而提高阀芯4的密封性；当阀杆34向上移动，阀芯4打开通路，同时中空密封环54内的液压流出收缩，降低阀杆34向上移动的阻力，有利于阀芯4的向上移动，另外还能降低阀杆34向上移动与夹片235之间的摩擦损耗。

在本申请的一个实施例中，如图4所示，管路密封组件21设置在法兰216上，管路密封组件21，通过对石油压力进行放大提高法兰216与外部管路的连接密封性，管路密封组件21包括密封舌212、第二推杆213、第二减速活塞214、第二变矩槽215。

其中，第二变矩槽215与压力槽225连通，第二减速活塞214设置在第二变矩槽215内，第二推杆213的一端与第二减速活塞214连接，第二推杆213的另一端与密封舌212连接，密封舌212的另一端贯穿法兰216的端部，需要说明的是，第二推杆213可根据需要设置多个，用于平衡第二减速活塞214的受力。

具体地， 液压油推动第一变矩槽231内的第一减速活塞232移动的同时，压力槽225内的液压油会同时推动第二变矩槽215内的第二减速活塞214移动，第二减速活塞214通过第二推杆213推动密封舌212移动，密封舌212逐渐凸出法兰216的端部，根据上述石油压力放大原理，密封舌212紧贴石油管路的端部，从而增强法兰216与石油管路之间的连接紧密性，只要阀门本体6内有石油压力存在，密封舌212的压力就一直存在，因此密封舌212即使老化形变依然会与石油管路紧密接触，接触压力不变。

在本申请的一个实施例中，如图2和图5所示，阀杆组件3包括阀杆34、螺纹套32和轴承33，其中，阀杆34分为上下两段，轴承33设置在上下两段阀杆34之间，螺纹套32设置在阀门本体6顶部，下段阀杆34与阀芯4顶部连接，上段阀杆34与螺纹套32螺纹啮合，上段阀杆34的顶部还设置有旋转把手31。

进一步地，阀杆34密封组件24设置在阀杆34外部，阀杆34密封组件24，通过对石油压力进行放大提高阀杆34的密封性，阀杆34密封组件24包括第三变矩槽241和密封填料242，其中，密封填料242套设在下段阀杆34上，第三变矩槽241与第一变矩槽231连通，密封填料242位于第三变矩槽241内，密封填料242为硅胶密封填料242。

具体地，液压油推动第一变矩槽231内的第一减速活塞232移动的同时，第一变矩槽231内的的液压油会进入第三变矩槽241，液压油推动第三变矩槽241内的密封填料242收缩，根据上述石油压力放大原理，密封填料242收缩紧贴阀杆34，从而增强阀杆34与密封填料242之间的紧密性，只要石油压力存在，密封填料242的压力就一直存在，且接触压力不变，因此不存在密封填料242摩擦损耗降低密封性的隐患。

在本申请的一个实施例中，如图5和图6所示，阀芯4和夹片235均开设有用于石油通过的通油槽41，两个夹片235相互靠近的一端均设置有密封胶垫236，具体而言，通油槽41用于阀芯4打开时阀芯4内部石油得以流通，密封胶垫236使两个夹片235的贴近处密封夹紧。

另外当阀芯4向下移动，通油槽41关闭时，阀芯4一侧的进出口1内石油压力上升，根据上述石油压力放大原理，一侧夹片235也会夹紧阀芯4，同时一侧夹片235与另一个夹片235夹紧。

在本申请的一个实施例中，如图6所示，阀门本体6的内部设置有多个弹簧推杆234，多个弹簧推杆234均匀分布在两个夹片235上，弹簧推杆234的一端与阀门本体6的内壁铰接，弹簧推杆234的另一端与夹片235铰接。

具体地，夹片235外部活动设置的弹簧推杆234，使得在进出口1未进油，或者阀门本体6通过的石油压力过低时，通过弹簧推杆234对夹片235提供一个初始压力，进而保证夹片235对阀芯4提供一个初始密封压力。

在本申请的一个实施例中，如图6所示，阀门本体6上还设置有注油阀221，注油阀221的出油端与压力槽225连通，具体而言，注油阀221的输出端分别与左右两侧的压力槽225连通，注油阀221用以接入外部液压来压力槽225内，另外，在管路内石油压力较为微弱的情况下，通过注油阀221注入较高压力的液压油，额外提高上述管路密封组件21、阀芯密封组件23、阀杆34密封组件24的初始密封性能。

在本申请的一个实施例中，如图7所示，压力槽225的两端设置有对压力槽活塞224活动限位的限位环，防止压力槽活塞224离开压力槽225，对压力槽225内的液压油及密封性进行保护，法兰216的端部还设置有法兰密封垫211，起到初步与外部石油管路密封连接的作用。

综上，本申请实施例的组合式多用井口闸阀，通过液压变矩杠杆原理，对阀门本体内流通的石油压力进行放大利用，并通过放大后的石油压力推动夹片夹紧阀芯，使阀芯持续与夹片紧密压力贴合，防止阀芯密封性降低，提高阀门本体整体的密封性。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变形。

Claims (10)

1.一种组合式多用井口闸阀，包括阀门本体（6），所述阀门本体（6）的进出端设置有用于连接外部石油管路的法兰（216），所述阀门本体（6）的内部设置有控制其开闭的阀芯（4），所述阀芯（4）上设置有控制其上下移动的阀杆组件（3），其特征在于，所述阀门本体（6）内部设置有油压密封机构（2），所述油压密封机构（2）包括油压接收组件（22）和阀芯密封组件（23），其中，

所述油压接收组件（22）设置在阀门本体（6）内部，所述油压接收组件（22），用于接收并利用阀门本体（6）内流通的石油压力，所述油压接收组件（22）包括进油嘴（223）、压力室（222）、压力槽（225）和压力槽活塞（224），其中，所述压力槽活塞（224）设置在压力槽（225）内，所述压力槽（225）连接在压力室（222）的两侧，所述进油嘴（223）的一端与压力室（222）连通，所述进油嘴（223）的另一端贯穿法兰（216）内壁；

所述阀芯密封组件（23）设置在阀芯（4）外部，所述阀芯密封组件（23），通过放大石油压力提高阀芯（4）的密封性，所述阀芯密封组件（23）包括第一变矩槽（231）、第一减速活塞（232）、第一推杆（233）和两个夹片（235），其中，所述第一变矩槽（231）开设在阀门本体（6）内部，所述第一减速活塞（232）设置在第一变矩槽（231）内，所述第一推杆（233）的一端与第一减速活塞（232）连接，所述第一推杆（233）的另一端与夹片（235）连接，所述阀芯（4）位于两个夹片（235）之间。

2.根据权利要求1所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，还包括机械增压机构（5），所述机械增压机构（5），所述机械增压机构（5）包括活塞（52）、油缸（53）和多个中空密封环（54），其中，

所述阀芯（4）的底部设置有活塞杆（51），所述活塞（52）与活塞杆（51）底部连接，所述油缸（53）设置在阀门本体（6）的底部，所述活塞（52）可活动设置在油缸（53）内。

3.根据权利要求2所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，所述活塞（52）与活塞杆（51）均贯穿开设有进油槽（511），所述进油槽（511）与多个中空密封环（54）之间分别连接有分支油槽（541），所述中空密封环（54）为中空结构，所述中空密封环（54）材质为弹性硅胶。

4.根据权利要求1所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，所述法兰（216）上设置有管路密封组件（21），所述管路密封组件（21）包括密封舌（212）、第二推杆（213）、第二减速活塞（214）、第二变矩槽（215），其中，

所述第二变矩槽（215）与压力槽（225）连通，所述第二减速活塞（214）设置在第二变矩槽（215）内，所述第二推杆（213）的一端与第二减速活塞（214）连接，所述第二推杆（213）的另一端与密封舌（212）连接，所述密封舌（212）的另一端贯穿法兰（216）的端部。

5.根据权利要求1所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，所述阀杆组件（3）包括阀杆（34）、螺纹套（32）和轴承（33），其中，

所述阀杆（34）分为上下两段，所述轴承（33）设置在上下两段所述阀杆（34）之间，所述螺纹套（32）设置在阀门本体（6）顶部，下段所述阀杆（34）与阀芯（4）顶部连接，上段所述阀杆（34）与螺纹套（32）螺纹啮合，上段所述阀杆（34）的顶部还设置有旋转把手（31）。

6.根据权利要求5所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，所述阀杆（34）外部设置有阀杆密封组件（24），所述阀杆密封组件（24）包括第三变矩槽（241）和密封填料（242），其中，

所述密封填料（242）套设在下段所述阀杆（34）上，所述第三变矩槽（241）与第一变矩槽（231）连通，所述密封填料（242）位于第三变矩槽（241）内，所述密封填料（242）为硅胶密封填料（242）。

7.根据权利要求1所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，所述阀芯（4）和夹片（235）均开设有用于石油通过的通油槽（41），两个所述夹片（235）相互靠近的一端均设置有密封胶垫（236）。

8.根据权利要求1所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，所述阀门本体（6）的内部设置有多个弹簧推杆（234），多个所述弹簧推杆（234）均匀分布在两个夹片（235）上，所述弹簧推杆（234）的一端与阀门本体（6）的内壁铰接，所述弹簧推杆（234）的另一端与夹片（235）铰接。

9.根据权利要求1所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，所述阀门本体（6）上还设置有注油阀（221），所述注油阀（221）的出油端与压力槽（225）连通。

10.根据权利要求1所述的组合式多用井口闸阀，其特征在于，所述压力槽（225）的两端设置有对压力槽活塞（224）活动限位的限位环，所述压力槽活塞（224）的活动面积远小于第一减速活塞（232）的活动面积，所述法兰（216）的端部还设置有法兰密封垫（211）。

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