CN116255484A - 一种单向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单向阀，其属于油田开发用阀门技术领域，包括阀体、密封座、密封体、限位环和弹性件。阀体内设置有两端具有开口的容置腔，容置腔的两个开口分别为进气口和出气口；密封座包括密封面，密封面位于容置腔内；密封体设于容置腔内且能够沿阀体的轴线方向往复移动以使得密封体的首端与密封面抵紧或者分离，从而使得单向阀关闭或者打开，密封体的尾端设置有限位槽，限位槽与阀体同轴设置；限位环设于容置腔内且靠近出气口设置，限位环的内圈与出气口同轴设置；弹性件一端设置于限位槽内且弹性件的外侧与限位槽的内侧面抵接，另一端套设于限位环的外侧面。本发明的单向阀在关闭时的气体密封性良好。

Description

一种单向阀

技术领域

本发明涉及油田开发用阀门技术领域，尤其涉及一种单向阀。

背景技术

注气驱油技术是注水开发后期及低渗透油藏开发的优势技术。

在注气驱油技术中，需要控制气体单向流动。参见图1，现有技术中，单向阀内设置有压缩弹簧10和单向阀柱20，当气流从单向阀入口30进入单向阀内时，气体冲击单向阀柱20的首端，使得单向阀打开，同时压缩弹簧10被压缩；当气流方向相反时，气体冲击单向阀柱20的尾端，在气流和压缩弹簧10的弹性恢复力的共同作用下，单向阀柱20复位并使得单向阀关闭。

但是，由于单向阀的环控间隙的设计，当工业级气流快速冲击、压差骤变时，单向阀柱20可能会产生轻微偏斜，导致单向阀柱20无法准确复位，进而使得气体密封不良。

因此，亟需一种单向阀来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单向阀，以解决现有技术中存在的单向阀在应用于气体时密封不良的技术问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种单向阀，包括：

阀体，所述阀体内设置有两端具有开口的容置腔，所述容置腔的两个开口分别为进气口和出气口；

密封座，包括密封面，所述密封面位于所述容置腔内且靠近所述进气口设置；

密封体，设于所述容置腔内且能够沿所述阀体的轴线方向往复移动以使得所述密封体的首端与所述密封面抵紧或者分离，从而使得所述单向阀关闭或者打开，所述密封体的尾端设置有限位槽，所述限位槽与所述阀体同轴设置；

限位环，设于所述容置腔内且靠近所述出气口设置，所述限位环的内圈与所述出气口同轴设置；

弹性件，一端设置于所述限位槽内且所述弹性件的外侧与所述限位槽的内侧面抵接，另一端套设于所述限位环的外侧面。

可选地，所述密封体包括：

密封块，所述密封块上设置有与所述密封面适配的密封贴合面，所述密封块与所述容置腔的内侧壁之间存在间隙；

首端导向部，设于所述密封块靠近所述进气口的一端，所述容置腔内固定设置有与所述首端导向部配合的导向支撑板，所述首端导向部滑动穿设于所述导向支撑板上的导向孔，所述导向支撑板上设置有第一通气孔；

尾端导向部，设于所述密封块靠近所述出气口的一端，所述尾端导向部的侧壁与所述容置腔的内侧壁滑动抵接，所述限位槽同轴设于所述尾端导向部靠近所述出气口的一端，所述尾端导向部上设置有与所述限位槽连通的第二通气孔；

所述密封座设于所述首端导向部和所述尾端导向部之间，所述密封座上设置有第三通气孔，气体能够依次经由所述进气口、所述第一通气孔、所述第三通气孔、所述第二通气孔和所述限位槽自所述出气口流出。

可选地，所述密封座上设置有密封锥槽，所述密封锥槽的内侧壁形成所述密封面，所述密封块上设置有与所述密封锥槽配合的锥形面。

可选地，所述第三通气孔与所述密封锥槽同轴设置，所述首端导向部穿过所述第三通气孔和所述密封锥槽设置。

可选地，所述首端导向部与所述导向支撑板之间设置有轴承。

可选地，所述导向支撑板和所述密封座之间设置有隔挡环，所述隔挡环的外侧壁与所述容置腔的内侧壁抵接。

可选地，所述密封块与所述尾端导向部之间连接有连接杆。

可选地，所述密封体包括：

半球形密封头，所述半球形密封头上设置有与所述密封面适配的密封贴合面，所述半球形密封头与所述容置腔的内侧壁之间存在间隙；

柱体，一端与所述半球形密封头同轴连接，所述限位槽设置于所述柱体的另一端，所述柱体与所述容置腔的内侧壁之间设置有通气道。

可选地，所述柱体的外侧面设置有若干个导向凸肋，每一所述导向凸肋均沿所述阀体的轴线方向延伸，所述导向凸肋的自由端与所述容置腔的内侧壁滑动抵接，相邻的两个所述导向凸肋、所述容置腔的内侧壁及所述柱体的外侧壁之间围设形成所述通气道。

可选地，所述导向凸肋的朝向所述通气道的侧面为流线型曲面。

本发明提出的单向阀，在气体正向通过时，气体自进气口进入容置腔内，气体对密封体施加朝向出气口的压力，从而推动密封体朝向出气口运动，密封体的首端与密封面分离，同时密封体挤压弹性件并使得弹性件被压缩，由于弹性件的一端设置于限位槽内，且弹性件该端的外侧与限位槽的内侧面抵接，弹性件的另一端套设于限位环的外侧面，从而对弹性件形成了两端轴向限位，被压缩的弹性件的弹性恢复力沿阀体的轴线方向，从而对密封体施加沿阀体轴线方向的作用力，该作用力能够避免密封体产生偏斜。

在气体反向通过单向阀时，气体冲击密封体的尾端，也即气体进入限位槽内从而对密封体施加朝向进气口的作用力，由于弹性件对密封体施加沿阀体轴线方向的作用力，当密封体朝向密封面运动直至与密封面抵接的过程中，密封体不会发生偏斜，当单向阀关闭时，其气密性良好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中的单向阀的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的单向阀的剖面结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的密封座的剖面结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的气体正向流动、单向阀打开时的剖面结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的气体反向流动、单向阀关闭时的剖面结构示意图；

图6是本发明实施例二提供的气体正向流动、单向阀打开时的剖面结构示意图；

图7是图6中密封体的A向视图；

图8是图7中的导向凸肋的B向视图的一种结构；

图9是图7中的导向凸肋的B向视图的再一种结构。

图1中：

10、压缩弹簧；20、单向阀柱；30、单向阀入口。

图2-图9中：

1、阀体；11、阀体本体；12、接头；

2、密封座；21、密封面；22、第三通气孔；

3、密封体；31、密封块；32、首端导向部；33、尾端导向部；331、第二通气孔；34、连接杆；35、半球形密封头；36、柱体；361、导向凸肋；37、限位槽；

4、限位环；41、限位环座；42、限位圈；

5、弹性件；

6、导向支撑板；61、第一通气孔；

7、隔挡环。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

参见图2-图5，本实施例提供一种单向阀，该单向阀包括阀体1、密封座2、密封体3、限位环4和弹性件5。

阀体1内设置有两端具有开口的容置腔，容置腔的两个开口分别为进气口和出气口。密封座2包括密封面21，密封面21位于容置腔内且靠近进气口设置。密封体3设于容置腔内且能够沿阀体1的轴线方向往复移动以使得密封体3的首端与密封面21抵紧或者分离，从而使得单向阀关闭或者打开，密封体3的尾端设置有限位槽37，限位槽37与阀体1同轴设置。限位环4设于容置腔内且靠近出气口设置，限位环4的内圈与出气口同轴设置。弹性件5的一端设置于限位槽37内，且弹性件5的外侧与限位槽37的内侧面抵接，弹性件5的另一端套设于限位环4的外侧面。

本实施例提供的单向阀，在气体正向通过时，气体自进气口进入容置腔内，气体对密封体3施加朝向出气口的压力，从而推动密封体3朝向出气口运动，密封体3的首端与密封面21分离，同时密封体3挤压弹性件5并使得弹性件5被压缩，由于弹性件5的一端设置于限位槽37内，且该端的外侧与限位槽37的内侧面抵接，弹性件5的另一端套设于限位环4的外侧面，从而对弹性件5形成了两端轴向限位，被压缩的弹性件5的弹性恢复力沿阀体1的轴线方向，从而对密封体3施加沿阀体1轴线方向的抵接力，避免密封体3产生偏斜。

在气体反向通过单向阀时，气体冲击密封体3的尾端，也即气体进入限位槽37内从而对密封体3施加朝向进气口的作用力，由于弹性件5对密封体3施加沿阀体1轴线方向的抵接力，当密封体3朝向密封面21运动直至与密封面21抵接的过程中，密封体3不会发生偏斜，当单向阀关闭时，其气密性良好。

具体地，本实施例中，密封体3的首端为密封体3靠近进气口的一端；密封体3的尾端为密封体靠近出气口的一端。

具体地，本实施例中，弹性件5为压缩弹簧。

具体地，本实施例中，阀体1包括柱形的阀体本体11，阀体本体11内设置有两端具有开口的容置腔。容置腔的两个开口分别为进气口和出气口。进气口和出气口处均设置有接头12，接头12与阀体本体11通过螺栓固定连接。

具体地，本实施例中，限位环4包括限位环座41以及与限位环座41同轴设置的限位圈42，限位圈42的外径小于限位环座41的外径。限位环座41同轴连接于出气口处的接头12上，弹性件5的另一端套设于限位圈42的外侧面。

进一步地，密封体3包括密封块31、首端导向部32和尾端导向部33。

密封块31上设置有与密封面21适配的密封贴合面，密封块31与容置腔的内侧壁之间存在间隙，以保证气体能够通过。

首端导向部32设于密封块31靠近进气口的一端，容置腔内固定设置有与首端导向部32配合的导向支撑板6，首端导向部32滑动穿设于导向支撑板6上的导向孔，导向支撑板6上设置有第一通气孔61。

尾端导向部33设于密封块31靠近出气口的一端，尾端导向部33的侧壁与容置腔的内侧壁滑动抵接，限位槽37同轴设于尾端导向部33靠近出气口的一端，尾端导向部33上设置有与限位槽37连通的第二通气孔331。

密封座2设于首端导向部32和尾端导向部33之间，密封座2上设置有第三通气孔22，气体能够依次经由进气口、第一通气孔61、第三通气孔22、第二通气孔331和限位槽37自出气口流出。

本实施例中，导向支撑板6上的导向孔能够对首端导向部32进行导向限位；尾端导向部33的侧壁与容置腔的内侧壁滑动抵接，从而使得容置腔的内侧壁能够对尾端导向部33进行导向限位；通过对首端导向部32和尾端导向部33进行导向限位，也即通过对密封体3形成两端支撑定位导向的结构形式，在大流量气体及压力瞬时波动强的条件下，保证密封体3的准直，保证密封块31能够与密封面21精准密封。

进一步地，首端导向部32与导向支撑板6之间设置有轴承。通过设置轴承，进一步保证导向支撑板6对首端导向部32的准直导向。

进一步地，尾端导向部33与容置腔的内侧面之间设置有第一密封圈和第二密封圈。第一密封圈的材质为橡胶，主要起到密封作用。第二密封圈的材质为聚四氟，主要起到支撑作用。具体地，第一密封圈和第二密封圈沿阀体1的轴线方向间隔设置。第一密封圈和第二密封圈的数量及排布形式根据需要设置即可。

优选地，导向支撑板6上设置有多个第一通气孔61。多个第一通气孔61绕导向支撑板6的轴线呈圆周设置。设置多个第一通气孔61，保证气流能够充分进入容置腔内。

具体地，本实施例中，密封座2上设置有密封锥槽，密封锥槽的内侧壁形成密封面21，密封块31上设置有与密封锥槽配合的锥形面，该锥形面即为密封贴合面。优选地，本实施例中，密封锥槽的轴向尺寸小于锥形面的轴线尺寸，从而使得锥形面能够完全覆盖密封锥槽的内侧壁，保证密封的良好性。

优选地，第三通气孔22与密封锥槽同轴设置，首端导向部32穿过第三通气孔22和密封锥槽设置。

优选地，导向支撑板6和密封座2之间设置有隔挡环7，隔挡环7的外侧壁与容置腔的内侧壁抵接。通过设置隔挡环7，将导向支撑板6和密封座2分开，保证轴承的工作条件，同时使得外界气体容易进入密封座2的第三通气孔22中。

具体地，首端导向部32为导向杆。第三通气孔22的直径大于首端导向部32的直径，保证首端导向部32与密封座2之间无接触，便于气流流入第三通气孔22。

进一步地，密封块31与尾端导向部33之间连接有连接杆34。

具体地，容置腔呈圆柱体，尾端导向部33的外表面为圆柱曲面。连接杆34的直径小于尾端导向部33的直径，从而使得连接杆34与容置腔的内壁之间形成储气腔，保证气流能够充分进入第二通气孔331内。

本实施例提供的单向阀的密封体3的准直运动良好，大流量气流和小流量气流均可以适用。

实施例二

参见图6-图9，本实施例提供一种单向阀。

该单向阀包括阀体1、密封座2、密封体3、限位环4和弹性件5。

阀体1内设置有两端具有开口的容置腔，容置腔的两个开口分别为进气口和出气口。密封座2包括密封面21，密封面21位于容置腔内且靠近进气口设置。密封体3设于容置腔内且能够沿阀体1的轴线方向往复移动以使得密封体3的首端与密封面21抵紧或者分离，从而使得单向阀关闭或者打开，密封体3的尾端设置有限位槽37，限位槽37与阀体1同轴设置。限位环4设于容置腔内且靠近出气口设置，限位环4的内圈与出气口同轴设置。弹性件5的一端设置于限位槽37内，且弹性件5的外侧与限位槽37的内侧面抵接，弹性件5的另一端套设于限位环4的外侧面。

本实施例提供的单向阀，在气体正向通过时，气体自进气口进入容置腔内，气体对密封体3施加朝向出气口的压力，从而推动密封体3朝向出气口运动，密封体3的首端与密封面21分离，同时密封体3挤压弹性件5并使得弹性件5被压缩，由于弹性件5的一端设置于限位槽37内，且该端的外侧与限位槽37的内侧面抵接，弹性件5的另一端套设于限位环4的外侧面，从而对弹性件5形成了两端轴向限位，被压缩的弹性件5的弹性恢复力沿阀体1的轴线方向，从而对密封体3施加沿阀体1轴线方向的抵接力，避免密封体3产生偏斜。

在气体反向通过单向阀时，气体冲击密封体3的尾端，也即气体进入限位槽37内从而对密封体3施加朝向进气口的作用力，由于弹性件5对密封体3施加沿阀体1轴线方向的抵接力，当密封体3朝向密封面21运动直至与密封面21抵接的过程中，密封体3不会发生偏斜，当单向阀关闭时，其气密性良好。

具体地，本实施例中，弹性件5为压缩弹簧。

具体地，本实施例中，阀体1包括柱形的阀体本体11，阀体本体11内设置有两端具有开口的容置腔。容置腔的两个开口分别为进气口和出气口。密封座2设置于进气口处，出气口处设置有接头12。进一步地，密封座2背离容置腔的一端设置有连接头；具体地，连接头的径向尺寸小于密封座2的径向尺寸。

具体地，本实施例中，限位环4包括限位环座41以及与限位环座41同轴设置的限位圈42，限位圈42的外径小于限位环座41的外径。限位环座41同轴连接于出气口处的接头12上，弹性件5的另一端套设于限位圈42的外侧面。

进一步地，本实施例中，密封体3包括半球形密封头35和柱体36。

半球形密封头35上设置有与密封面21适配的密封贴合面，半球形密封头35与容置腔的内侧壁之间存在间隙。具体地，本实施例中，密封面21为下凹的弧形面。密封贴合面为上凸的弧形面。

柱体36的一端与半球形密封头35同轴连接，限位槽37设置于柱体36的另一端，柱体36与容置腔的内侧壁之间设置有通气道。

具体地，柱体36的外侧面设置有若干个导向凸肋361，每一导向凸肋361均沿阀体1的轴线方向延伸，导向凸肋361的自由端与容置腔的内侧壁滑动抵接，相邻的两个导向凸肋361、容置腔的内侧壁及柱体36的外侧壁之间围设形成通气道。

可选地，导向凸肋361呈长方体。

单向阀中密封体3的微小偏移都会影响单向阀的整体密封效果。

参见图8，图中带箭头的曲线表示气流。当导向凸肋361呈长方体时，气体沿导向凸肋361的侧面流动时，在导向凸肋361的首端和末端都会产生紊流团，并增加了前后段的压差，极易导致长方体在切向的微量偏移。

优选地，导向凸肋361的朝向通气道的侧面为流线型曲面。通过将导向凸肋361的朝向通气道的侧面设置为流线型，使得密封体3受力均匀，气流能够平稳流过通气道。

参见图9，图中带箭头的曲线表示气流。当导向凸肋361的朝向通气道的侧面为流线型曲面时，流线型曲面较好地稳定了气流，最大化消除偏移现象产生的影响。

进一步地，容置腔的内侧壁设置有与导向凸肋361一一对应的导向凹槽，导向凸肋361的自由端与导向凹槽的内侧面滑动抵接。通过导向凸肋361与导向凹槽配合对密封体3的运动进行限位，进一步防止密封体3发生偏斜，保证密封体3的准直运动，从而实现半球形密封头35与密封座2的有效密封。

具体地，本实施例中，柱体36的外侧面设置有四个导向凸肋361，四个导向凸肋361沿柱体36的周向等间隔设置。

本实施例中，气流正向流动时，气流经由进气口冲击半球形密封头35，使得半球形密封头35离开密封面21，单向阀打开，气流进入容置腔内并经由通气道自出气口流出。当气流反向流动时，气流经由出气孔进入限位槽37内从而冲击密封体3，半球形密封头35与密封面21密封抵接，单向阀关闭。

本实施例提供的单向阀结构简单，适用于小流量气流。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种单向阀，其特征在于，包括：

阀体(1)，所述阀体(1)内设置有两端具有开口的容置腔，所述容置腔的两个开口分别为进气口和出气口；

密封座(2)，包括密封面(21)，所述密封面(21)位于所述容置腔内且靠近所述进气口设置；

密封体(3)，设于所述容置腔内且能够沿所述阀体(1)的轴线方向往复移动以使得所述密封体(3)的首端与所述密封面(21)抵紧或者分离，从而使得所述单向阀关闭或者打开，所述密封体(3)的尾端设置有限位槽(37)，所述限位槽(37)与所述阀体(1)同轴设置；

限位环(4)，设于所述容置腔内且靠近所述出气口设置，所述限位环(4)的内圈与所述出气口同轴设置；

弹性件(5)，一端设置于所述限位槽(37)内且所述弹性件(5)的外侧与所述限位槽(37)的内侧面抵接，另一端套设于所述限位环(4)的外侧面。

2.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述密封体(3)包括：

密封块(31)，所述密封块(31)上设置有与所述密封面(21)适配的密封贴合面，所述密封块(31)与所述容置腔的内侧壁之间存在间隙；

首端导向部(32)，设于所述密封块(31)靠近所述进气口的一端，所述容置腔内固定设置有与所述首端导向部(32)配合的导向支撑板(6)，所述首端导向部(32)滑动穿设于所述导向支撑板(6)上的导向孔，所述导向支撑板(6)上设置有第一通气孔(61)；

尾端导向部(33)，设于所述密封块(31)靠近所述出气口的一端，所述尾端导向部(33)的侧壁与所述容置腔的内侧壁滑动抵接，所述限位槽(37)同轴设于所述尾端导向部(33)靠近所述出气口的一端，所述尾端导向部(33)上设置有与所述限位槽(37)连通的第二通气孔(331)；

所述密封座(2)设于所述首端导向部(32)和所述尾端导向部(33)之间，所述密封座(2)上设置有第三通气孔(22)，气体能够依次经由所述进气口、所述第一通气孔(61)、所述第三通气孔(22)、所述第二通气孔(331)和所述限位槽(37)自所述出气口流出。

3.根据权利要求2所述的单向阀，其特征在于，所述密封座(2)上设置有密封锥槽，所述密封锥槽的内侧壁形成所述密封面(21)，所述密封块(31)上设置有与所述密封锥槽配合的锥形面。

4.根据权利要求3所述的单向阀，其特征在于，所述第三通气孔(22)与所述密封锥槽同轴设置，所述首端导向部(32)穿过所述第三通气孔(22)和所述密封锥槽设置。

5.根据权利要求2所述的单向阀，其特征在于，所述首端导向部(32)与所述导向支撑板(6)之间设置有轴承。

6.根据权利要求2所述的单向阀，其特征在于，所述导向支撑板(6)和所述密封座(2)之间设置有隔挡环(7)，所述隔挡环(7)的外侧壁与所述容置腔的内侧壁抵接。

7.根据权利要求2所述的单向阀，其特征在于，所述密封块(31)与所述尾端导向部(33)之间连接有连接杆(34)。

8.根据权利要求1所述的单向阀，其特征在于，所述密封体(3)包括：

半球形密封头(35)，所述半球形密封头(35)上设置有与所述密封面(21)适配的密封贴合面，所述半球形密封头(35)与所述容置腔的内侧壁之间存在间隙；

柱体(36)，一端与所述半球形密封头(35)同轴连接，所述限位槽(37)设置于所述柱体(36)的另一端，所述柱体(36)与所述容置腔的内侧壁之间设置有通气道。

9.根据权利要求8所述的单向阀，其特征在于，所述柱体(36)的外侧面设置有若干个导向凸肋(361)，每一所述导向凸肋(361)均沿所述阀体(1)的轴线方向延伸，所述导向凸肋(361)的自由端与所述容置腔的内侧壁滑动抵接，相邻的两个所述导向凸肋(361)、所述容置腔的内侧壁及所述柱体(36)的外侧壁之间围设形成所述通气道。

10.根据权利要求9所述的单向阀，其特征在于，所述导向凸肋(361)的朝向所述通气道的侧面为流线型曲面。

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