CN117847246A - 一种节流装置及其调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节流装置及其调节方法，包括：节流阀和蜗轮蜗杆执行机构；蜗轮蜗杆执行机构包括：设备外壳、蜗轮蜗杆组件以及与间隙调整组件；蜗轮蜗杆执行机构与阀芯组件相连；阀芯组件包括：一体式阀芯套和阀芯；一体式阀芯套连接于阀腔中，阀芯设于一体式阀芯套的内部通道中；阀芯上设有定位台阶，定位台阶的两侧分别设有阀杆连接套，一体式阀杆的一端连接于阀杆连接套中，另一端与蜗轮蜗杆组件相连接，蜗轮蜗杆组件推拉一体式阀杆带动阀芯在阀芯套内往复运动；本发明采用一体式阀芯套、分体式阀杆连接套以及内设间隙调整组件的蜗轮蜗杆传动结构，使节流装置构件间的配合关系更加紧密，整体更加稳定，从而提高了节流作业的可靠性。

Description

一种节流装置及其调节方法

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，更具体地说，尤其涉及一种节流装置及其调节方法。

背景技术

石油天然气钻井过程中，当出现溢流、井涌等险情关井后，需要通过节流压井管汇进行循环压井，处理险情；随着国内外超深井及“三高”井技术的不断提高和实施，所面临的井口压力也越来越高，作为钻井、测试用主要控压部件的节流阀，其节流性能和安全可靠性也日益受到高度重视。

目前，国内钻井常用节流阀有筒形、针形、孔板式和楔形节流阀，上述几类节流阀在“三高”环境节流控压过程中，节流位置受高压流体冲蚀，不同程度地存在振动断裂的情况，造成流体侧冲下游通道、刺穿管线等问题，或压力过高使得密封圈挤入缝隙撕裂从而导致密封失效造成泄露的后果；并且，后方驱动执行机构维保重装后产生的配合误差，导致节流阀开关失去准确性，进一步加剧节流阀振动幅度，增加控压失效风险，严重时会导致节流通道损坏，失去节流功能，造成不可挽回的损失，给生产作业带来极大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中节流阀在节流过程中开关准确性难以保障，阀芯易断裂，导致作业可靠性低的技术问题，而提出的一种节流装置及其调节方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种节流装置，包括：节流阀和与所述节流阀相连的蜗轮蜗杆执行机构；

所述节流阀包括：阀座、与所述阀座相连的阀体、与所述阀体相连的阀芯组件以及连接于所述阀芯组件内的一体式阀杆；所述阀体内设置有能够容纳所述阀芯组件的阀腔以及与所述阀腔相连通的流体输入通道、流体输出通道，所述阀座内设有连通所述流体输出通道的流道孔；

所述蜗轮蜗杆执行机构包括：设备外壳、安装在所述设备外壳内的蜗轮蜗杆组件以及与所述蜗轮蜗杆组件相连的间隙调整组件；所述蜗轮蜗杆执行机构与所述阀芯组件相连；

其中，所述阀芯组件包括：一体式阀芯套和阀芯；所述阀芯还包括阀芯主体，所述一体式阀芯套、阀芯主体均呈管状结构，所述一体式阀芯套连接于所述阀腔中，所述阀芯主体设于所述一体式阀芯套的内部通道中；

所述阀芯主体的内壁沿周向向内凸起形成环状的定位台阶，所述定位台阶的两侧分别设有阀杆连接套，所述一体式阀杆的一端连接于所述阀杆连接套中，另一端与所述蜗轮蜗杆组件相连接，所述蜗轮蜗杆组件推拉所述一体式阀杆带动所述阀芯在所述阀芯套内往复运动。

进一步的，所述一体式阀芯套包括：阀芯套主体以及设置在所述阀芯套主体表面的外部密封部；

其中，所述阀芯套主体的一端位于所述阀腔内并超出所述流体输入通道的中心，所述阀芯套主体内部贯穿设置有与一体式阀杆相匹配的第一阀杆通道；所述阀芯套主体的一端设置有用于连接阀体的由壬母头；

所述外部密封部位于所述阀芯套主体与阀体相接的缝隙中，其包括：多条密封槽以及与所述密封槽相匹配的第一密封圈；

其中，多条所述第一密封圈分别卡接在所述密封槽内，所述密封槽与所述第一密封圈之间设置有限位挡圈；所述限位挡圈与所述密封圈相接触的面向内凹陷设置为与所述密封圈形状适配的弧形面。

进一步的，所述阀芯套主体内沿其内壁周向设置有相互配合的导向定位槽和导向定位圈；其中，所述导向定位圈卡接于所述导向定位槽内，并且所述导向定位圈的内径与所述阀芯主体的外径相适配。

进一步的，所述阀芯主体两端的外表面上对称设置有呈阶梯状的节流面，所述节流面由多节截面尺寸不同的导向锥面和一节圆柱面构成，其中，所述圆柱面连接于所述导向锥面之间，多节所述导向锥面的截面尺寸由阀芯主体的端部向阀芯主体的中部逐级递增。

进一步的，所述一体式阀杆依次包括：阀杆头、阀杆体以及阀杆尾；其中，所述阀杆头的表面攻有与所述阀杆连接套相配合的螺纹，所述阀杆头上远离所述阀杆体的自由端头表面设置为光圆面；所述阀杆体的直径大于阀杆头的直径并且所述阀杆体与所述阀杆头的过渡面设置为圆弧面；所述阀杆尾沿径向贯穿设有用于连接所述蜗轮蜗杆执行机构的第一销孔。

进一步的，所述设备外壳包括：蜗轮腔室，所述蜗轮腔室呈筒型结构，其两端的内壁周向攻有与所述间隙调整组件相配合的螺纹；

蜗杆腔室，所述蜗杆腔室位于所述蜗轮腔室上方并与所述蜗轮腔室相连通；

所述蜗轮蜗杆组件包括：蜗杆，所述蜗杆位于所述蜗杆腔室内；

蜗轮，所述蜗轮位于所述蜗轮腔室内并与所述蜗杆相啮合；

传动丝杠，所述传动丝杠连接于所述蜗轮的轴孔内，所述传动丝杠的一端通过所述第一销孔与所述一体式阀杆相连接。

进一步的，所述间隙调整组件包括：第一间隙调整套，所述第一间隙调整套呈套环结构，其内部沿轴向设有与所述传动丝杠相适配的通孔，第一间隙调整套的通孔周围凹陷设置，使第一间隙调整套的边缘形成环形凸槽，所述传动丝杠的一端穿设于所述第一间隙调整套的通孔中；所述第一间隙调整套的外表面侧壁攻有螺纹并通过螺纹连接于所述蜗轮腔室的一端，使所述环形凸槽与所述蜗轮的一侧端面相抵接；

第二间隙调整套，所述第二间隙调整套呈套环结构，其外表面侧壁攻有螺纹并通过螺纹连接于所述蜗轮腔室上远离所述第一间隙调整套的一端，所述第二间隙调整套内部沿轴向设有直径逐级改变的阶梯型通孔，所述阶梯型通孔的直径大于所述传动丝杠的直径，使所述传动丝杠穿设于所述阶梯型通孔中后与所述第二间隙调整套之间形成缝隙；

蜗轮丝杠间隙调整套，所述蜗轮丝杠间隙调整套呈管状结构，其内壁攻有螺纹，所述蜗轮丝杠间隙调整套通过螺纹连接在所述传动丝杠上远离所述第一间隙调整套的一端；所述蜗轮丝杠间隙调整套位于所述传动丝杠与所述第二间隙调整套之间的缝隙内；所述蜗轮丝杠间隙调整套的端部周向凸起形成抵接平台并通过所述抵接平台抵接于所述第二间隙调整套的内壁上。

进一步的，所述抵接平台与蜗轮的端面上分别设有多个相对应的第二销孔，所述第二销孔内穿设有圆柱销使所述蜗轮丝杠间隙调整套与蜗轮之间相对固定。

进一步的，所述第一间隙调整套与所述蜗轮的端面之间垫设有第一推力球轴承；所述第二间隙调整套与所述蜗轮丝杠间隙调整套的抵接平台之间垫设有第二推力球轴承；所述蜗杆腔室内沿所述蜗杆的轴线方向排列固定有若干圆锥滚子轴承；所述蜗杆的两端分别穿设于所述圆锥滚子轴承中。

本发明第二方面提供了一种节流装置调节方法，包括以下步骤：

S1：将第一间隙调整套装配到蜗轮一侧端面的预装位置；

S2：将蜗轮丝杠间隙调整套通过螺纹连接在传动丝杠上，并向蜗轮所在方向旋进蜗轮丝杠间隙调整套，至蜗轮丝杠间隙调整套的螺旋线与蜗轮的螺旋线相接合时，安装圆柱销固定蜗轮丝杠间隙调整套于所述蜗轮上；

S3：朝蜗轮所在方向旋进第二间隙调整套，并使第二间隙调整套带动蜗轮丝杠间隙调整套向前移动，消除蜗轮丝杠间隙调整套与传动丝杠之间的间隙；继续旋进第二间隙调整套，使蜗轮丝杠间隙调整套带动传动丝杠向前移动，调节传动丝杠与蜗轮之间的间隙；

S4：朝蜗轮所在方向旋进第一间隙调整套，调节蜗轮与蜗杆之间的位置关系，第一间隙调整套位于装配预定位置后，手动转动蜗杆并测量蜗轮蜗杆之间受力状况，根据受力状况重复调节第一间隙调整套，直至蜗轮与蜗杆之间测得的扭矩小于预先设定的值。

本发明的有益效果为：

1、本申请通过一体式阀芯套的设计不仅减少了节流装置的泄漏点，并能在外部对阀芯形成稳固保护，起到控流稳压的作用，解决了相关技术中高压流体直接冲刷阀芯致使阀芯稳定性不佳的技术问题；

2、本申请的阀芯设计，使阀芯主体与阀杆连接套不会随着流体冲向下游对下游设备或操作人员造成不可逆的伤害，保障了生产作业的安全；并且阀芯主体的外表面采用多级导向锥面的设计，易于节流控压使流体均匀通过，减小对下游设备的冲蚀；

3、本申请采用内设间隙调整组件的蜗轮蜗杆传动结构，使蜗轮蜗杆丝牙间的相对位置可调，从而减小蜗轮蜗杆间的配合误差，不仅有效延缓了蜗轮蜗杆磨损程度，增加节流阀的开关准确度，并且使节流装置构件间的配合关系更加紧密，从而提高了节流作业的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的节流装置整体结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的节流阀内部结构示意图；

图3为本发明实施例中一体式阀芯套整体结构示意图；

图4为本发明实施例中一体式阀芯套剖面图；

图5为图4中A处放大图；

图6为本发明实施例中限位挡圈剖面图；

图7为本发明实施例中一体式阀杆结构示意图；

图8为本发明实施例中阀芯结构示意图；

图9为本发明实施例中阀芯内部结构示意图；

图10为本发明实施例中阀芯外部结构示意图；

图11为本发明实施例中阀杆连接套剖面图；

图12为本发明蜗轮蜗杆执行机构内部结构示意图；

图13为本申请实施例中设备外壳结构示意图；

图14为本申请实施例中蜗杆腔室内部结构示意图；

图15为本申请实施例中蜗轮腔室内部结构示意图；

图16为本申请实施例中蜗轮剖视图；

图17为本申请实施例中蜗轮丝杠间隙调整套结构示意图；

图中标记如下所示：

1、节流阀；

11、阀座；12、阀体；121、流体输出通道；122、流体输入通道；13、阀芯组件；131、一体式阀芯套；1311、阀芯套主体；13111、第一阀杆通道；13112、节流端；13113、阀杆定位孔；13114、阀芯容置腔；13115、密封腔；13116、导向定位槽；13117、导向定位圈；1312、外部密封部；13121、密封槽；13122、第一密封圈；13123、限位挡圈；131231、斜切口；1314、由壬母头；1315、由壬接头；1317、安装孔；132、阀芯；1321、阀芯主体；13211、第二阀杆通道；13212、节流面；132121、第一锥面；132122、第二锥面；132123、圆柱面；132124、第三锥面；13213、定位台阶；13214、定位通孔；1322、阀杆连接套；13221、连接套通道；132211、螺纹段；132212、卡接段；132213、限位台阶；14、一体式阀杆；141、阀杆头；142、阀杆体；143、阀杆尾；

2、蜗轮蜗杆执行机构；

21、设备外壳；211、蜗杆腔室；2111、圆锥滚子轴承；2112、轴承压紧环；212、蜗轮腔室；2121、第一螺纹；2122、第二螺纹；215、第二密封圈；22、蜗轮蜗杆组件；221、蜗杆；222、蜗轮；2221、支撑轴承；223、传动丝杠；2231、阀杆连接销；23、间隙调整组件；231、第一间隙调整套；2311、环形凸槽；232、第一推力球轴承；233、第二间隙调整套；234、蜗轮丝杠间隙调整套；2341、抵接平台；2342、圆柱销；235、第二推力球轴承；236、弹性波簧。

具体实施方式

实施例一：图1-17示出的本申请实施例提供了一种节流装置，在实际应用中，安装于钻井井口上方的井口管道上,确保能够有效控制井口流量，其包括：节流阀1以及连接在节流阀1一侧的蜗轮蜗杆执行机构2。

请参阅图2，进一步的，节流阀1包括：阀座11、阀体12、阀芯组件13以及一体式阀杆14；其中，阀体12呈一端开口的筒型结构，其内部为能够容纳阀芯组件13的圆柱形阀腔，阀体12采用一端开口的设计以便于安装阀芯组件13，阀体12内与开口相对的一端设有流体输出通道121；阀体12的侧面设有与流体输出通道121轴线相垂直的流体输入通道122，流体输入通道122、流体输出通道121与阀腔相连通形成完整流体输送线路；

阀座11连接在阀体12上靠近流体输出通道121的一侧，阀座11上与流体输出通道121相对应的位置设有贯穿阀座11的流道孔，阀座11安装完成后通过流道孔、流体输出通道121连通阀体12；在节流装置工作时，流体通过流体输入通道122进入到阀腔内，流经流体输出通道121和流道孔排出阀体12，在此过程中通过位于阀体12内部的阀芯组件13控制流体输出通道121的开口大小，从而调节阀座11中流体流量的大小。

进一步的，阀芯组件13包括：一体式阀芯套131和阀芯132；一体式阀芯套131、阀芯132均呈管状结构，一体式阀芯套131设于阀腔中，阀芯132设于一体式阀芯套131的内部通道中，以保护阀芯132免受横向流体冲刷而产生振动断裂；一体式阀芯套131包括：阀芯套主体1311以及设置在阀芯套主体1311表面的外部密封部1312；

请参阅图3和图4，在上述技术方案中，阀芯套主体1311为一体式筒形结构，其内部贯穿设置有与一体式阀杆14相配合的第一阀杆通道13111，其外部受流体直接冲刷的部分为节流端13112，节流端13112的直径小于阀腔的内径，以使节流端13112与阀体12之间形成用于降低流体流速的缓冲空间；进一步的，第一阀杆通道13111内设置有阀杆定位孔13113，阀杆定位孔13113由第一阀杆通道13111中部周向向内凸起的内壁构成，阀杆定位孔13113的孔径略大于一体式阀杆14的直径，以使一体式阀杆14能够在阀杆定位孔13113内相对滑动；阀杆定位孔13113的设计能够保障节流阀1安装完成后一体式阀杆14的轴心居中，减少杆体晃动，避免一体式阀杆14长时间使用后发生的变形；同时阀杆定位孔13113与一体式阀杆14之间微小的间隙使得流体中大颗粒物质不易通过，有利于保护后部构件。

进一步的，阀杆定位孔13113将第一阀杆通道13111分隔为圆柱形的阀芯容置腔13114和密封腔13115；其中，阀芯容置腔13114位于第一阀杆通道13111中受流体冲刷的一端，其直径略大于阀芯132的直径，阀芯132位于阀芯容置腔13114内以实现定位，此时阀芯132与阀杆定位孔13113的中心轴位于同一条直线上；作为本申请的一种优选的实施方式，阀芯容置腔13114内沿第一阀杆通道13111内壁周向设置有导向定位槽13116和导向定位圈13117；其中，导向定位圈13117呈O型结构，其外径与导向定位槽13116的直径相适配，其内径小于阀芯容置腔13114的直径并与阀芯132相适配，导向定位圈13117卡接于导向定位槽13116内用于将阀芯132与阀芯套主体1311隔开；导向定位圈13117的设计能够起到固定阀芯132的作用，提高阀芯132和一体式阀杆14的同心度，同时也能够避免流体冲刷时阀芯132和一体式阀芯套131直接接触发生振动碰撞而损坏。

请参阅图4，进一步的，阀芯套主体1311的一端设置有用于连接阀体12的由壬母头1314；由壬母头1314为沿阀芯套主体1311外表面周向设置的一圈环形凸起，阀芯套主体1311从阀体12的开口端伸入阀腔内部，利用由壬母头1314与阀体12开口边缘上相抵接，并采用环形的由壬接头1315螺纹紧固，构成完整的由壬结构；可以理解的是，阀芯套主体1311靠近由壬母头1314一侧的底面上还开设有用于连接蜗轮蜗杆执行机构2的多个安装孔1317；采用上述技术方案，节流装置通过公母由壬连接可满足超高压工作条件；在能够快速安装的同时具备良好的密封效果；作为本申请的一种优选的实施方式，由壬接头1315内部设有锥形面，由壬母头1314靠近阀芯套主体1311底面的一面设置为与由壬接头1315相适配的倾斜面，使安装完成后由壬母头1314的倾斜面与由壬接头1315的锥形面抵接，该设计使操作人员能快速将一体式阀芯套131连接在阀体12上，操作简单方便，减小了由壬母头1314与由壬接头1315的应力集中，增大了整个由壬结构的承载能力，提高了疲劳强度，延长了节流阀1使用寿命。

进一步的，请参阅图5，外部密封部1312设置于阀芯套主体1311上并位于阀芯套主体1311与阀体12接触面的缝隙中，其包括：多条密封槽13121以及与密封槽13121相匹配的第一密封圈13122；其中，密封槽13121分别沿周向设置于阀芯套主体1311的表面，形成环形槽结构；第一密封圈13122可采用横截面为圆形的O型密封圈，其分别卡接在密封槽13121内；第一密封圈13122的设计能够填充阀芯套主体1311与阀体12之间的缝隙，提高节流阀1内部的密封性，并且设置多组相配合的密封槽13121和第一密封圈13122，工作过程中即使其中某一组受损失效，剩余的外部密封部1312也能够继续维持阀芯套主体1311与阀体12之间的密封性；作为本申请的一种优选的实施方式，密封槽13121与第一密封圈13122之间设置有用于防止第一密封圈13122滑脱的限位挡圈13123，限位挡圈13123与密封槽13121之间过盈配合，使安装完成后的限位挡圈13123能够被抵紧在密封槽13121内，不会松动掉落；限位挡圈13123上与第一密封圈13122相接触的面设置为向内凹陷的弧形面且弧形面的弧度与第一密封圈13122表面相适配；在实际使用中，弧形面正对压力方向安装，由于节流阀1节流控压的作用，压力进入阀体12内腔，其中一部分压力通过流道孔排出，另一部分压力留在阀体12内部；此时，留存在阀体12内部的压力会沿阀体12与阀芯套主体1311间的间隙作用于第一密封圈13122上；由于限位挡圈13123一侧弧形面的保护，第一密封圈13122受压时会向弧形面的中部移动，从而避免被压力挤入阀芯套主体1311与阀体12之间的间隙内受到损坏，限位挡圈13123的设计使得第一密封圈13122不承受拉扯力，提高了耐压能力，还延长了使用寿命；请参阅图6，限位挡圈13123上径向设有斜切口131231，斜切口131231的开口角度优选为10°～30°；斜切口131231的设计一是方便限位挡圈13123的装配，二是在限位挡圈13123承压时与密封槽13121贴合更紧密，受压更均匀，从而提高承压能力；限位挡圈13123可采用PEEK（聚醚醚酮）、丁腈橡胶、氟橡胶等材料制成，优选为PEEK材质，PEEK材料制成的限位挡圈13123兼具耐腐蚀、抗老化、耐高温、自润滑、易加工和高机械强度的特性，在节流阀1内部高压环境下能够保持稳定的工作性能。

本申请提供的节流装置采用在阀体12上设置一体式阀芯套131，不仅保证了加工的精确度，同时也减少了泄漏点；阀芯套主体1311表面部分增设多组密封槽13121和第一密封圈13122进行密封，并通过限位挡圈13123进行保护，使得第一密封圈13122的承压能力更强，进而增强了节流阀1的密封性能；在安装本申请一体式阀芯套131时，阀芯套主体1311的节流端13112超出流体输入通道122的中心，在节流阀1工作过程中能保护阀芯132，避免其直接面对流体的冲刷，能够有效防止阀芯132因受横向流体冲刷而发生振动断裂。

请参阅图7，进一步的，一体式阀杆14包括：阀杆头141、阀杆体142以及阀杆尾143；其中，阀杆头141的表面攻有螺纹以用于螺纹连接于阀芯132的内部，阀杆头141的自由端头周围设置为光圆面以便于一体式阀杆14与阀芯132的装配；阀杆体142的直径大于阀杆头141从而使阀杆头141与阀杆体142之间形成台阶，使安装完成后的阀芯132一端抵接于台阶的端面上，阀杆体142至阀杆头141的过渡面设置为圆弧面，目的是为了避免装配一体式阀杆14时碰撞损坏其他构件；阀杆尾143径向贯穿设置有第一销孔，第一销孔内设有相适配的阀杆连接销2231用于连接蜗轮蜗杆执行机构2，节流装置通过蜗轮蜗杆执行机构2带动一体式阀杆14和阀芯132完成阀门动作；阀杆采用一体式设计，不仅能够保证加工的精确度和同轴度，并且优化了阀杆与阀芯132之间的装配步骤，直接连接减少了累计误差使两者间连接更稳定，降低阀芯132受流体冲刷脱落的可能。

进一步的，阀芯132在实际应用中安装在一体式阀杆14的阀杆头141上，与阀座11相配合改变内部流道孔的过流面积，控制通过阀座11的流体流量；其包括：阀芯主体1321以及连接于所述阀芯主体1321内部的阀杆连接套1322。

请参阅图8至图10，其中，阀芯主体1321整体呈管状结构，其内部开设有贯穿的第二阀杆通道13211，第二阀杆通道13211的中部沿其内壁向内周向凸起形成环状的定位台阶13213；安装时，阀杆连接套1322的端部抵接于定位台阶13213上以便于快速装配，同时，定位台阶13213能够对脱落的阀杆连接套1322进行阻挡，防止其离开阀芯主体1321对下游设备和操作人员造成伤害；定位台阶13213的中部留设有与一体式阀杆14直径相适配的定位通孔13214，使一体式阀杆14穿设在定位通孔13214中能够减小晃动幅度。

请参阅图10，在上述技术方案中，阀芯主体1321端部的外表面受流体直接冲刷并与阀座11相配合的部分设置为节流面13212，节流面13212由多级截面尺寸不同的导向锥面以及圆柱面132123构成，节流面13212的截面尺寸由阀芯主体1321的边缘向阀芯主体1321的中部逐级递增，作为本申请的一种优选的实施方式，节流面13212的截面尺寸由小到大依次包括：第一锥面132121、第二锥面132122、圆柱面132123以及第三锥面132124；其中，第二锥面132122位于第一锥面132121上靠近阀芯主体1321中部的一侧，第一锥面132121、第二锥面132122与阀芯主体1321的轴线之间的角度优选的设置为6°；采用这种技术方案，在节流阀1进行节流动作时，通过一体式阀杆14带动阀芯主体1321移动，使节流面13212伸入到阀体12上的流体输出通道121中，以改变节流阀1内部节流通道的大小，从而达到节流效果；节流面13212采用多个导向锥面的设计能够起到逐级导流作用，节流过程中使流体能够延第二锥面132122、第一锥面132121流向阀座11中；通过调节节流面13212与阀座11之间的缝隙大小，易于节流控压使流体均匀通过，从而减小阀芯132的整体振动幅度，降低阀杆连接套1322脱落的可能和节流阀1控压失效的风险，同时也能够减小对下游设备的冲蚀，保障生产作业的安全，可以理解的是，导向锥面的数量可根据实际情况中流量的大小进行增减；

第三锥面132124位于圆柱面132123远离第二锥面132122的一端，第三锥面132124上远离圆柱面132123一侧的截面尺寸不小于阀座11上流道孔的截面尺寸；在实际使用时第三锥面132124可以与第一锥面132121、第二锥面132122相配合起到流体导向作用，以减小流体对阀芯132的冲蚀，当节流面13212深入阀座11一定深度后，第三锥面132124与阀体12上流体输出通道121的边缘形成线接触使节流通道完全关闭，从而对流体做出短暂的截断功能。

可以理解的是，阀芯主体1321的两端的外表面上对称设置节流面13212，并且节流面13212采用耐冲蚀合金材料制成；采用这种技术方案使得阀芯主体1321的两端均能够与阀体12的流体输出通道121相对接，可在阀芯主体1321一端无法使用时，将另一端调换位置后继续使用，从而节省成本；作为一种优选的实施方式，阀体12的流体输出通道121内壁可设为与节流面13212形状大小相适配的多级锥面结构，采用这种技术方法节流面13212能够更紧密的贴合在阀体12的流体输出通道121表面，使阀芯132起到更好的截断效果。

请参阅图9和图11，进一步的，阀杆连接套1322整体呈管状结构并优选采用不锈钢材质制成，其内部设置有容纳一体式阀杆14的连接套通道13221，连接套通道13221的内径与一体式阀杆14相适配，阀杆连接套1322的外径与第二阀杆通道13211相适配；阀杆连接套1322优选设置为两个，两个阀杆连接套1322对称分布于第二阀杆通道13211的两端并抵接于定位台阶13213的两侧；阀杆连接套1322可采用焊接、粘接、螺纹连接等方式固定连接在第二阀杆通道13211的内壁上；

其中，连接套通道13221包括：螺纹段132211和卡接段132212；卡接段132212位于连接套通道13221中靠近第二阀杆通道13211通道口的一端，卡接段132212的直径大于螺纹段132211并且与一体式阀杆14接头的直径相适配，使卡接段132212与螺纹段132211之间形成限位台阶132213；螺纹段132211的直径与一体式阀杆14的杆体直径相适配，其表面攻有螺纹，使一体式阀杆14的杆体能够螺纹连接在连接套通道13221内；由于采用对称设计的两个阀杆连接套1322，一体式阀杆14安装完成后，一体式阀杆14的杆体通过阀杆头141表面的螺纹分别与两个阀杆连接套1322的螺纹段132211相连接，阀杆头141端部的接头位于卡接段132212中，并抵紧限位台阶132213，限位台阶132213不仅起到了导向作用，并能够防止装配时连接螺纹损坏；采用这种技术方案，在使用过程中，当远离一体式阀杆14接头一侧的阀杆连接套1322因振动发生脱落时，能够抵接在定位台阶13213上，避免流向下游；当靠近一体式阀杆14接头一侧的阀杆连接套1322脱落时，剩余的一个阀杆连接套1322也能够保持一体式阀杆14的稳定，并且脱落的阀杆连接套1322能够通过螺纹段132211和限位台阶132213固定在一体式阀杆14上，同时利用端部与定位台阶13213相抵接，实现阀芯主体1321、阀杆连接套1322和一体式阀杆14之间的相互卡接，避免阀芯主体1321和脱落的阀杆连接套1322随着流体冲向下游，对下游设备或操作人员造成不可逆的伤害；阀杆连接套1322的设计将阀芯主体1321和一体式阀杆14连接为稳固的一体，能够有效防止自身脱落后流向下游。

阀芯主体1321与阀杆连接套1322的连接加工过程如下：第一步，在阀杆连接套1322内加工连接套通道13221和限位台阶132213；第二步，将两个阀杆连接套1322分别固定连接在定位台阶13213两侧的第二阀杆通道13211内；第三步，采用专用夹具夹持阀芯主体1321，通过加长型丝锥一次性加工两个阀杆连接套1322的内螺纹。

进一步的，蜗轮蜗杆执行机构2在实际使用中连接在一体式阀芯套131的一端用于驱动一体式阀杆14轴向移动以改变节流通道的启闭状态，其包括：设备外壳21、安装在设备外壳21内部的蜗轮蜗杆组件22以及与蜗轮蜗杆组件22相抵接的间隙调整组件23。

其中，为保护蜗轮蜗杆执行机构2运行免受环境干扰，蜗轮蜗杆执行机构2的内部构件与外界之间通过设备外壳21隔开，请参阅图12至图15，设备外壳21的内部包括：蜗杆腔室211和蜗轮腔室212；蜗杆腔室211和蜗轮腔室212均呈两端开口的筒型结构；蜗轮腔室212一端的内壁周向攻有与间隙调整组件23相配合的第一螺纹2121；蜗杆腔室211位于蜗轮腔室212的上方并与蜗轮腔室212相连通；其中，蜗杆腔室211的轴线垂直于蜗轮腔室212的轴线，使设备外壳21的内部形成与蜗轮蜗杆组件22形状相适配的容置空腔；

进一步的，蜗轮蜗杆组件22包括：蜗杆221、蜗轮222以及传动丝杠223；其中，请参阅图14，蜗杆腔室211内沿其轴线排列固定有若干圆锥滚子轴承2111，蜗杆221的两端分别穿设于圆锥滚子轴承2111中，以使蜗杆221可转动连接在蜗杆腔室211内；圆锥滚子轴承2111在高载荷、高转速、高温环境下仍能保持稳定转动、内外圈的精确可控，并且易于拆装、维护方便的特点也使其适用于与蜗杆221相配合在节流阀1的恶劣环境中进行作业；可以理解的是，蜗杆221上圆锥滚子轴承2111的外侧抵接有轴承压紧环2112；轴承压紧环2112的设计能够为圆锥滚子轴承2111提供辅助支撑分担轴向负载，同时固定圆锥滚子轴承2111的轴向位置。

作为本申请的一种优选的实施方式，蜗杆221的一端安装手轮，另一端则与自动驱动端传动连接；采用这种技术方案，外接的自动驱动端能够通过控制器精确控制蜗杆221的行程，即便自动驱动端故障停止作业，操作人员也能够通过手轮控制蜗杆221旋转，维持节流阀1的正常工作状态；自动驱动端可采用液压马达、气缸、油缸、电驱动端中任意一种，实现传动结构的远程控制。

请参阅图15和图16，蜗轮222位于蜗轮腔室212内并通过齿轮与蜗杆221相啮合，以使蜗杆221旋转时能够带动蜗轮222旋转；其中，蜗轮222上轴向设有与传动丝杠223直径相适配的轴孔，蜗轮222的端面设置有凸起的多级圆柱台阶型结构，用于为间隙调整组件23提供抵接位置；蜗轮222与蜗轮腔室212的内壁之间安装有支撑轴承2221，支撑轴承2221整体呈环状结构，其设于蜗轮222端面上的圆柱台阶型结构上，蜗轮222通过支撑轴承2221固定于蜗轮腔室212内部，并能够相对与蜗轮腔室212转动。

请参阅图15，传动丝杠223螺纹连接于蜗轮222的轴孔中，传动丝杠223的一端通过阀杆连接销2231与一体式阀杆14相连接，另一端连接位移传感器，通过上述技术方案，在蜗轮蜗杆执行机构2工作时，蜗杆221带动蜗轮222旋转，蜗轮222转动使传动丝杠223沿轴向直线平移，从而推拉一体式阀杆14轴向运动，再利用阀芯132实现节流通道的启闭功能；位移传感器能够采集传动丝杠223的移动数据，并将数据传输至自动驱动端的控制器，控制器比较目标位置和当前位置的差异，通过自动驱动端控制蜗杆221的转速和转向，使传动丝杠223进一步移动到目标位置。

相关技术中节流阀1的传动丝杠223牙距通常为3.175毫米，通过人工手动控制传动丝杠223的位移，难以实现毫米以下位移量的准确控制，达到工业精度控制要求，蜗轮蜗杆组件22能够将蜗杆221上高转速低扭矩的输入转换为蜗轮222上低转速高扭矩的输出，从而精确控制传动丝杠223轴向移动；并且蜗杆221与蜗轮222的斜面啮合具有平稳的传动特性，能够避免相关技术中齿轮传动的冲击和振动，从而平稳推拉一体式阀杆14作出启闭动作，降低阀芯132受蜗轮蜗杆执行机构2和流体冲蚀影响而振动脱落的概率，保障节流阀1节流控压稳定性。

请参阅图13和图14，在上述技术方案中，为进一步保护设备外壳21内的构件同时方便外接其他设备，蜗杆腔室211和蜗轮腔室212上的端部开口处均安装有连接法兰；蜗杆腔室211、蜗轮腔室212上与连接法兰相接触的部分周向开设有环形凹槽，凹槽内安装有形状大小相适配的第二密封圈215，第二密封圈215与安装完成后连接法兰的法兰面过盈配合，使蜗杆腔室211、蜗轮腔室212形成密封空间；连接法兰不仅起到了连通蜗轮蜗杆执行机构2和节流阀1的作用，同时也便于工作人员在进行维保作业时拆装设备外壳21，第二密封圈215的设置则进一保障了设备外壳21在工作状态中结构的密封性。

请参阅图15，作为本申请的一种优选的实施方式，蜗轮222的一侧端面上设置有第一推力球轴承232，第一推力球轴承232卡接在蜗轮222端面的圆柱台阶型结构上；进一步的，间隙调整组件23包括：呈套环结构的第一间隙调整套231，其内部轴向设有与传动丝杠223的直径相适配的通孔；其中，第一间隙调整套231的通孔周围凹陷设置，形成能够容纳传动丝杠223的圆柱形凹槽，并使第一间隙调整套231的边缘形成用于抵接蜗轮222的环形凸槽2311；第一间隙调整套231的外表面侧壁攻有与第一螺纹2121相配合的螺纹并通过螺纹连接在蜗轮腔室212内；安装完成后，第一间隙调整套231的通孔与传动丝杠223共轴，环形凸槽2311抵接于第一推力球轴承232上远离蜗轮222一侧的轴圈上；在进行间隙调整时，通过旋转第一间隙调整套231改变其旋入蜗轮腔室212的深度，向第一推力球轴承232施加推力，通过第一推力球轴承232推动蜗轮222，使蜗轮222与蜗杆221之间产生相对移动；从而调节蜗杆221的丝牙与蜗轮222的丝牙之间的咬合缝隙，使蜗杆221和蜗轮222恢复最佳的配合关系；第一间隙调整套231的设计让操作人员在每次维保时能够方便快捷地调整蜗杆221和蜗轮222之间的配合状态，减小配合误差，使两者之间保持紧密配合的状态，延缓蜗轮蜗杆组件22磨损速度，延长传动组件的使用寿命，能够有效保障前端节流阀1内阀芯132开关流体输出通道121的准确度，杜绝控压失效的情况发生。

在上述技术方案中，采用在第一间隙调整套231与蜗轮222之间垫设第一推力球轴承232的设计，推力球轴承可以在高速和高温的作业环境中承受较高的轴向负荷和较小的径向负荷，使第一间隙调整套231与蜗轮222之间相对转动，防止节流阀1工作状态时第一间隙调整套231与旋转的蜗轮222直接接触摩擦，致使蜗轮222快速磨损。

请参阅图13和图15，为进一步调节蜗轮222与传动丝杠223之间丝牙的配合状态，蜗轮腔室212远离第一螺纹2121一端的内壁周向攻有第二螺纹2122；间隙调整组件23还包括：第二间隙调整套233、蜗轮丝杠间隙调整套234、第二推力球轴承235；第二间隙调整套233呈套环结构，外表面侧壁攻有与第二螺纹2122相配合的螺纹并通过螺纹连接在蜗轮腔室212内；第二间隙调整套233内沿轴向设有直径逐级改变的阶梯型通孔并套设在传动丝杠223上远离第一间隙调整套231的一端，阶梯型通孔的直径由靠近蜗轮222的一侧向远离蜗轮222的一侧逐级变小；其中，阶梯型通孔的小孔径端的直径大于传动丝杠223的直径，使第二间隙调整套233套设在传动丝杠223上后与传动丝杠223之间形成能够容纳蜗轮丝杠间隙调整套234的缝隙；

请参阅图15和图17，蜗轮丝杠间隙调整套234呈管状结构，其内部通道的直径与传动丝杠223相适配且内壁上攻有螺纹；蜗轮丝杠间隙调整套234螺纹连接在传动丝杠223上远离第一间隙调整套231的一端并位于第二间隙调整套233与传动丝杠223之间的缝隙中；蜗轮丝杠间隙调整套234的靠近蜗轮222的一端环向凸起形成抵接平台2341，抵接平台2341与第二间隙调整套233之间形成环形腔室；第二推力球轴承235安装在环形腔室中，使第二间隙调整套233内部的阶梯面抵紧第二推力球轴承235的一侧轴圈，抵接平台2341抵紧第二推力球轴承235的另一侧轴圈；抵接平台2341与蜗轮222的端面上对应的位置布设有相配合的多个第二销孔，第二销孔内穿设有圆柱销2342用于固定蜗轮丝杠间隙调整套234与蜗轮222的相对位置。

采用这种技术技术方案，在进行间隙调整时，旋转第二间隙调整套233改变其旋入蜗轮腔室212的深度，第二间隙调整套233向第二推力球轴承235施加推力，并通过第二推力球轴承235将推力传达至蜗轮丝杠间隙调整套234，蜗轮丝杠间隙调整套234受力推动传动丝杠223沿轴向移动，使传动丝杠223与蜗轮222之间产生相对位移，从而调节传动丝杠223的丝牙与蜗轮222的丝牙之间的咬合缝隙，使传动丝杠223和蜗轮222恢复最佳的配合关系，上述技术方案能够有效防止蜗轮蜗杆执行机构2使用过程中因传动丝杠223与蜗轮222之间丝牙咬合关系不佳引发的窜动，减轻传动丝杠223传递至一体式阀杆14上的振动，降低配合误差对阀门动作精度的影响，从而保障节流阀1运行的稳定性。

采用圆柱销2342的设计将蜗轮222与蜗轮丝杠间隙调整套234形成整体；当蜗轮222处于正常工作状态时通过圆柱销2342带动蜗轮丝杠间隙调整套234同步旋转，从而避免蜗轮丝杠间隙调整套234随传动丝杠223移动至其他位置，对其他构件造成破坏。

请参阅图12，作为本申请提供的一种优选的实施方式，第一间隙调整套231、第二间隙调整套233上与连接法兰相接触的面上设置有环形的安装槽，安装槽内放置有弹性波簧236，弹性波簧236与安装完成后的连接法兰过盈配合；弹性波簧236用于在设备工作过程中抵紧连接法兰，为第一间隙调整套231、第二间隙调整套233提供一个合适的预紧弹力，防止间隙调整组件23发生松动，消除间隙调整组件23的窜动和振动，同时还能够减少工作噪音，提高了整体运转平稳性和使用寿命。

实施例二：本发明在本实施例中还提供了一种节流装置调节方法，所述调节方法采用了实施例一中的节流装置，具体的，所述调节方法步骤包括：

S1：将第一间隙调整套231装配到蜗轮222一侧端面的预装位置。

S2：将蜗轮丝杠间隙调整套234通过T型螺纹连接在传动丝杠223上，并向蜗轮222所在方向旋进蜗轮丝杠间隙调整套234，至蜗轮丝杠间隙调整套234的螺旋线与蜗轮222的螺旋线相接合时，即圆柱销2342与第二销孔重合，安装圆柱销2342使蜗轮丝杠间隙调整套234固定。

S3：由于圆柱销2342的作用，蜗轮丝杠间隙调整套234与传动丝杠223之间不能相对转动；朝蜗轮222所在方向旋进第二间隙调整套233，并使第二间隙调整套233带动蜗轮丝杠间隙调整套234向前移动，以此消除蜗轮丝杠间隙调整套234与传动丝杠223之间的间隙；继续旋进第二间隙调整套233，使蜗轮丝杠间隙调整套234带动传动丝杠223向前移动，以此调节传动丝杠223与蜗轮222之间的间隙；在调节过程中，蜗轮丝杠间隙调整套234通过T型螺纹连接传动丝杠223，第二间隙调整套233带动传动丝杠223向前移动，消除蜗轮222与传动丝杠223之间的间隙。

S4：蜗轮222与蜗杆221的中心处于未重合状态，并且蜗轮222的位置向第一间隙调整套231所在方向偏离；朝蜗轮222所在方向旋进第一间隙调整套231，调节蜗轮222与蜗杆221之间的位置关系，第一间隙调整套231位于装配预定位置后，手动转动蜗杆221并测量蜗轮222与蜗杆221之间受力状况，根据测得受力情况重复调节第一间隙调整套231，使蜗轮蜗杆组件22中心达到最佳配合状态，最终蜗轮222与蜗杆221之间测得的扭矩应小于10N· m。

该节流装置通过间隙调节，确保传动精度，配合位移传感器、自动驱动端可使阀芯132相对阀座11的位移调节精度≤0.1 mm，达到精准控制井内流量和压力的目的。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种节流装置，其特征在于，包括：节流阀和与所述节流阀相连的蜗轮蜗杆执行机构；

所述节流阀包括：阀座、与所述阀座相连的阀体、与所述阀体相连的阀芯组件以及连接于所述阀芯组件内的一体式阀杆；所述阀体内设置有能够容纳所述阀芯组件的阀腔以及与所述阀腔相连通的流体输入通道、流体输出通道，所述阀座内设有连通所述流体输出通道的流道孔；

所述蜗轮蜗杆执行机构包括：设备外壳、安装在所述设备外壳内的蜗轮蜗杆组件以及与所述蜗轮蜗杆组件相连的间隙调整组件；所述蜗轮蜗杆执行机构与所述阀芯组件相连；

其中，所述阀芯组件包括：一体式阀芯套和阀芯；所述阀芯还包括阀芯主体，所述一体式阀芯套、阀芯主体均呈管状结构，所述一体式阀芯套连接于所述阀腔中，所述阀芯主体设于所述一体式阀芯套的内部通道中；

所述阀芯主体的内壁沿周向向内凸起形成环状的定位台阶，所述定位台阶的两侧分别设有阀杆连接套，所述一体式阀杆的一端连接于所述阀杆连接套中，另一端与所述蜗轮蜗杆组件相连接，所述蜗轮蜗杆组件推拉所述一体式阀杆带动所述阀芯在所述阀芯套内往复运动。

2.根据权利要求1所述的节流装置，其特征在于，所述一体式阀芯套包括：阀芯套主体以及设置在所述阀芯套主体表面的外部密封部；

其中，所述阀芯套主体的一端位于所述阀腔内并超出所述流体输入通道的中心，所述阀芯套主体内部贯穿设置有与一体式阀杆相匹配的第一阀杆通道；所述阀芯套主体的一端设置有用于连接阀体的由壬母头；

所述外部密封部位于所述阀芯套主体与阀体相接的缝隙中，其包括：多条密封槽以及与所述密封槽相匹配的第一密封圈；

其中，多条所述第一密封圈分别卡接在所述密封槽内，所述密封槽与所述第一密封圈之间设置有限位挡圈；所述限位挡圈与所述密封圈相接触的面向内凹陷设置为与所述密封圈形状适配的弧形面。

3.根据权利要求1所述的节流装置，其特征在于，所述阀芯套主体内沿其内壁周向设置有相互配合的导向定位槽和导向定位圈；其中，所述导向定位圈卡接于所述导向定位槽内，并且所述导向定位圈的内径与所述阀芯主体的外径相适配。

4.根据权利要求1所述的节流装置，其特征在于，所述阀芯主体两端的外表面上对称设置有呈阶梯状的节流面，所述节流面由多节截面尺寸不同的导向锥面和一节圆柱面构成，其中，所述圆柱面连接于所述导向锥面之间，多节所述导向锥面的截面尺寸由阀芯主体的端部向阀芯主体的中部逐级递增。

5.根据权利要求1-4任一所述的节流装置，其特征在于，所述一体式阀杆依次包括：阀杆头、阀杆体以及阀杆尾；其中，所述阀杆头的表面攻有与所述阀杆连接套相配合的螺纹，所述阀杆头上远离所述阀杆体的自由端头表面设置为光圆面；所述阀杆体的直径大于阀杆头的直径并且所述阀杆体与所述阀杆头的过渡面设置为圆弧面；所述阀杆尾沿径向贯穿设有用于连接所述蜗轮蜗杆执行机构的第一销孔。

6.根据权利要求5所述的节流装置，其特征在于，所述设备外壳包括：蜗轮腔室，所述蜗轮腔室呈筒型结构，其两端的内壁周向攻有与所述间隙调整组件相配合的螺纹；

蜗杆腔室，所述蜗杆腔室位于所述蜗轮腔室上方并与所述蜗轮腔室相连通；

所述蜗轮蜗杆组件包括：蜗杆，所述蜗杆位于所述蜗杆腔室内；

蜗轮，所述蜗轮位于所述蜗轮腔室内并与所述蜗杆相啮合；

传动丝杠，所述传动丝杠连接于所述蜗轮的轴孔内，所述传动丝杠的一端通过所述第一销孔与所述一体式阀杆相连接。

7.根据权利要求6所述的节流装置，其特征在于，所述间隙调整组件包括：第一间隙调整套，所述第一间隙调整套呈套环结构，其内部沿轴向设有与所述传动丝杠相适配的通孔，第一间隙调整套的通孔周围凹陷设置，使第一间隙调整套的边缘形成环形凸槽，所述传动丝杠的一端穿设于所述第一间隙调整套的通孔中；所述第一间隙调整套的外表面侧壁攻有螺纹并通过螺纹连接于所述蜗轮腔室的一端，使所述环形凸槽与所述蜗轮的一侧端面相抵接；

第二间隙调整套，所述第二间隙调整套呈套环结构，其外表面侧壁攻有螺纹并通过螺纹连接于所述蜗轮腔室上远离所述第一间隙调整套的一端，所述第二间隙调整套内部沿轴向设有直径逐级改变的阶梯型通孔，所述阶梯型通孔的直径大于所述传动丝杠的直径，使所述传动丝杠穿设于所述阶梯型通孔中后与所述第二间隙调整套之间形成缝隙；

蜗轮丝杠间隙调整套，所述蜗轮丝杠间隙调整套呈管状结构，其内壁攻有螺纹，所述蜗轮丝杠间隙调整套通过螺纹连接在所述传动丝杠上远离所述第一间隙调整套的一端；所述蜗轮丝杠间隙调整套位于所述传动丝杠与所述第二间隙调整套之间的缝隙内；所述蜗轮丝杠间隙调整套的端部周向凸起形成抵接平台并通过所述抵接平台抵接于所述第二间隙调整套的内壁上。

8.根据权利要求7所述的节流装置，其特征在于，所述抵接平台与蜗轮的端面上分别设有多个相对应的第二销孔，所述第二销孔内穿设有圆柱销使所述蜗轮丝杠间隙调整套与蜗轮之间相对固定。

9.根据权利要求7所述的节流装置，其特征在于，所述第一间隙调整套与所述蜗轮的端面之间垫设有第一推力球轴承；所述第二间隙调整套与所述蜗轮丝杠间隙调整套的抵接平台之间垫设有第二推力球轴承；所述蜗杆腔室内沿所述蜗杆的轴线方向排列固定有若干圆锥滚子轴承；所述蜗杆的两端分别穿设于所述圆锥滚子轴承中。

10.一种节流装置调节方法，其特征在于，采用权利要求1-9中任一所述的节流装置，包括以下步骤：S1：将第一间隙调整套装配到蜗轮一侧端面的预装位置；

S2：将蜗轮丝杠间隙调整套通过螺纹连接在传动丝杠上，并向蜗轮所在方向旋进蜗轮丝杠间隙调整套，至蜗轮丝杠间隙调整套的螺旋线与蜗轮的螺旋线相接合时，安装圆柱销固定蜗轮丝杠间隙调整套于所述蜗轮上；

S3：朝蜗轮所在方向旋进第二间隙调整套，并使第二间隙调整套带动蜗轮丝杠间隙调整套向前移动，消除蜗轮丝杠间隙调整套与传动丝杠之间的间隙；继续旋进第二间隙调整套，使蜗轮丝杠间隙调整套带动传动丝杠向前移动，调节传动丝杠与蜗轮之间的间隙；

S4：朝蜗轮所在方向旋进第一间隙调整套，调节蜗轮与蜗杆之间的位置关系，第一间隙调整套位于装配预定位置后，手动转动蜗杆并测量蜗轮蜗杆之间受力状况，根据受力状况重复调节第一间隙调整套，直至蜗轮与蜗杆之间测得的扭矩小于预先设定的值。