CN117989345A - 一种方钻杆旋塞阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋塞阀领域，具体涉及一种方钻杆旋塞阀，包括竖状结构的阀体，还包括用于配合阀体进行密封的阀芯以及用于配合阀芯对传输过程中颗粒物杂质进行清理的清理机构，阀芯横向设置在阀体内部，阀芯为锥形结构，阀体内部成型有配合阀芯的腔室，阀芯侧面设置有拧动轴，拧动轴一端连接阀芯，阀体侧面成型有露出拧动轴的孔，阀芯远离拧动轴一侧设置有用于辅助阀芯密封的辅助密封机构，阀芯上竖向贯穿设置有穿孔，穿孔底部开口处对称安装清理机构用以解决在介质传输过程中由于微小杂质渗透进阀芯与阀体之间造成阀芯磨损以及缝隙扩大从而闭合不严的技术问题。

Description

一种方钻杆旋塞阀

技术领域

本发明涉及旋塞阀领域，具体涉及一种方钻杆旋塞阀。

背景技术

方钻杆旋塞阀是钻柱循环系统中的控制阀门，是防止井喷的有效工具之一。方钻杆旋塞阀操作非常简单，用专用扳手按指示要求转动90度即可实现开或关，具有良好的密封性能和耐腐蚀性能。方钻杆旋塞阀在石油钻井行业广泛应用，在方钻杆旋塞阀的使用过程中，可能会出现以下一些常见问题：泄漏、卡死或卡涩、磨损、堵塞、腐蚀等问题，且在实际应用中，堵塞问题一般是由于钻井液等介质中的微小杂质在缝隙处堆积，导致无法正常操作或失效。

在现有技术中，公告号为CN113431523B的中国发明专利公开了一种石油开采施工用方钻杆旋塞阀，其也是针对在介质中杂质堆积阀门与阀芯处，造成阀门开合不便以及影响使用的情况，但是此类方案在实际应用时，需要借助外部的结构对缝隙处进行处理，且外挂结构会影响设备在实际中的运行，且还需要主动运行，造成阀体在使用和开合过程的不便，以及对外挂结构后续的维护也需要大量的人力。

发明内容

本发明提供一种方钻杆旋塞阀，以解决在介质传输过程中由于微小杂质渗透进阀芯与阀体之间造成阀芯磨损以及缝隙扩大从而闭合不严的技术问题。

本发明的一种方钻杆旋塞阀采用如下技术方案：包括竖状结构的阀体，还包括用于配合阀体进行密封的阀芯以及用于配合阀芯对传输过程中颗粒物杂质进行清理的清理机构，阀芯横向设置在阀体内部，阀芯为锥形结构，阀体内部成型有配合阀芯的腔室，阀芯侧面设置有拧动轴，拧动轴一端连接阀芯，阀体侧面成型有露出拧动轴的孔，阀芯远离拧动轴一侧设置有用于辅助阀芯密封的辅助密封机构，阀芯上竖向贯穿设置有穿孔，穿孔底部开口处对称安装清理机构；

清理机构包括刮条，刮条两端通过转轴转动连接阀芯，阀芯上成型有收纳刮条的容纳槽，阀体上容纳槽内对应刮条位置成型有限位槽，限位槽以水平面为基准向容纳槽内侧倾斜向上设置，容纳槽内侧对一个刮条位置安装有复位机构，复位机构为刮条提供弹性支撑。

进一步的，复位机构包括复位槽，复位槽成型于阀芯上容纳槽的中心位置，复位槽内部安装有复位弹簧。

进一步的，刮条与阀芯之间远离开口一侧设置有密封垫，密封垫固接在阀芯的容纳槽内。

进一步的，刮条截面为类半圆结构，且刮条外部可分为冲击区域、贴合区域、摆动区域，刮条贴合阀体侧面为贴合区域，刮条贴合穿孔侧面区域为摆动区域，刮条对应穿孔侧面为冲击区域。

进一步的，转轴设置在刮条中心偏上设置，转轴截面为鼓形，限位槽分为滑动区域和转动区域。

进一步的，阀芯远离拧动轴一端成型有支撑柱，支撑柱转动连接阀体，支撑柱、拧动轴位置均通过密封圈连接阀体。

进一步的，辅助密封机构包括活动块、挤压块，阀体内侧面成型有环槽，环槽内部设置有挤压块，支撑柱对应环槽位置成型有活动块。

进一步的，复位弹簧两端分别固定连接阀芯和刮条。

进一步的，限位槽中位于滑动区域和转动区域上侧的交界处，成型有限制转轴过渡转动的台阶。

进一步的，阀芯位于打开状态时，活动块和挤压块之间夹角为90度。

本发明的有益效果是：本发明的利用刮条在非稳态的介质输送过程中，为缝隙处提供辅助密封的同时提供摆动效果，从而避免杂质在缝隙处形成堆积，以此避免杂质渗透进阀芯和阀体之间的缝隙内，提高了阀体整体的密封性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的第一轴测图；

图2为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的第二轴测图；

图3为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的阀芯结构示意图；

图4为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的清理机构安装位置相对于介质传输方向结构示意图；

图5为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的刮条初始状态时结构示意图；

图6为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的刮条过渡状态时结构示意图；

图7为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的刮条翻转状态时结构示意图；

图8为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的复位机构结构示意图；

图9为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的转轴与限位槽对比结构示意图；

图10为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的辅助密封机构相对于阀芯安装位置结构示意图；

图11为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的辅助密封机构局部细节图；

图12为本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例的活动块与挤压块分布图。

图中：1、阀体；2、阀芯；3、拧动轴；4、清理机构；5、复位机构；6、密封垫；7、辅助密封机构；21、穿孔；22、支撑柱；41、刮条；42、转轴；43、限位槽；51、复位弹簧；52、复位槽 ；71、活动块；72、挤压块。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的一种方钻杆旋塞阀的实施例，如图1至图12所示，包括竖状结构的阀体1，还包括用于配合阀体1进行密封的阀芯2以及用于配合阀芯2对传输过程中颗粒物杂质进行清理的清理机构4，阀芯2横向设置在阀体1内部，阀芯2为锥形结构，阀体1内部成型有配合阀芯2的腔室，阀芯2侧面设置有拧动轴3，拧动轴3一端连接阀芯2，阀体1侧面成型有露出拧动轴3的孔，阀芯2远离拧动轴3一侧设置有用于辅助阀芯2密封的辅助密封机构7，阀芯2上竖向贯穿设置有穿孔21，穿孔21底部开口处对称安装清理机构4；

清理机构4包括刮条41，刮条41两端通过转轴42转动连接阀芯2，阀芯2上成型有收纳刮条41的容纳槽，阀体1上容纳槽内对应刮条41位置成型有限位槽43，如图8所示，限位槽43以水平面为基准向容纳槽内侧倾斜向上设置，容纳槽内侧对一个刮条41位置安装有复位机构5，复位机构5为刮条41提供弹性支撑。

在本实施例中，如图2到图6所示，复位机构5包括复位槽52，复位槽52成型于阀芯2上容纳槽的中心位置，复位槽52内部安装有复位弹簧51。

在本实施例中，如图5所示，刮条41与阀芯2之间远离开口一侧设置有密封垫6，密封垫6固接在阀芯2的容纳槽内。

在本实施例中，如图8所示，刮条41截面为类半圆结构，且刮条41外部可分为冲击区域、贴合区域、摆动区域，刮条41贴合阀体1侧面为贴合区域，刮条41贴合穿孔21侧面区域为摆动区域，刮条41对应穿孔21侧面为冲击区域。

在本实施例中，如图9所示，转轴42设置在刮条41中心偏上设置，转轴42截面为鼓形，限位槽43分为滑动区域和转动区域。

在本实施例中，阀芯2远离拧动轴3一端成型有支撑柱22，支撑柱22转动连接阀体1，支撑柱22、拧动轴3位置均通过密封圈连接阀体1。

在本实施例中，如图9-图12所示，辅助密封机构7包括活动块71、挤压块72，阀体1内侧面成型有环槽，环槽内部设置有挤压块72，支撑柱22对应环槽位置成型有活动块71。

在本实施例中，复位弹簧51两端分别固定连接阀芯2和刮条41。

在本实施例中，如图9所示，限位槽43中位于滑动区域和转动区域上侧的交界处，成型有限制转轴42过渡转动的台阶。

在本实施例中，阀芯2位于打开状态时，活动块71和挤压块72之间夹角为90度。

将装置安装在油田方钻杆区域后，当需要传输钻井液等介质时，利用扳手拧动拧动轴3和阀芯2，使阀芯2的穿孔21对一个阀体1的钻井液等介质通道，此时传输管道内的钻井液等介质通过阀体1和穿孔21向下传输；

在阀芯2打开时，当阀芯2在转动过程中，复位弹簧51为刮条41提供支撑，此时刮条41对应阀体1的侧面与阀体1的内壁之间形成弹性摩擦，从而在打开过程中可以对阀体1的侧面进行初步的刮动如图5所示；

在打开后，由于钻井液等介质自上往下的冲击刮条41的冲击区域，同时又因为转轴42在限位槽43的滑动区域，钻井液等介质对刮条41的冲击配合转轴42的限位，刮条41整体向右上方向移动（如图5到图6的变化），此时刮条41的贴合区域一直紧贴阀体1的内壁，同时又因为是向右上方向移动，刮条41会对阀体1的侧面形成一个挤压应力，提高与阀体1内壁的配合效果，从而避免钻井液等介质中的杂质渗透进阀体1与阀芯2之间的缝隙内；

在钻井液等介质传输过程中，钻井液等介质压力逐步增大，此时转轴42已经达到限位槽43的转动区域（如图7所示），此时刮条41在转轴42的作用下继续转动，转动的同时刮条41的贴合区域还是与阀体1的内壁贴合，而因为钻井液等介质本身黏稠度不均匀，且压力稳定，则钻井液等介质在传输过程中的内压是不稳定的，则钻井液等介质对于刮条41冲击区域的压力也是不稳定的，则此时刮条41在复位弹簧51的作用下又拥有一个复位力，则在传输过程中，刮条41会发生摆动（在图6和图7的状态下往复摆动），在刮条41进行摆动时，阀体1和阀芯2之间的缝隙处也会受到刮条41的随机摆动刮动，则杂质在钻井液等介质流动力和刮条41无序摆动的情况下不会发生堆积，从而不会向缝隙内渗透，以此来保证缝隙内的洁净；

当需要关闭阀芯2时，在整个关闭过程中，内部压强一直会挤压刮条41的挤压区域，刮条41两端的转轴42不会向限位槽43的滑动区域滑动，刮条41的贴合区域不会脱离阀体1的内壁，而当阀芯2完全关闭后，刮条41的挤压区域失去压力，则复位弹簧51会带动刮条41翻转后，转轴42的平面对应限位槽43的平滑区域，使转轴42能够滑动到限位槽43的滑动区域，从而复位，同时在阀芯2完全闭合后，楔形的活动块71与楔形的挤压块72配合，从而使阀芯2拥有一个横向的挤压力，由于阀芯2为锥形结构，阀芯2的外圆面与阀体1的腔室形成挤压，从而保证了密封性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种方钻杆旋塞阀，包括竖状结构的阀体，其特征在于：还包括用于配合所述阀体进行密封的阀芯以及用于配合所述阀芯对传输过程中颗粒物杂质进行清理的清理机构，所述阀芯横向设置在所述阀体内部，所述阀芯为锥形结构，所述阀体内部成型有配合所述阀芯的腔室，所述阀芯侧面设置有拧动轴，所述拧动轴一端连接所述阀芯，所述阀体侧面成型有露出所述拧动轴的孔，所述阀芯远离所述拧动轴一侧设置有用于辅助所述阀芯密封的辅助密封机构，所述阀芯上竖向贯穿设置有穿孔，所述穿孔底部开口处对称安装所述清理机构；所述清理机构包括刮条，所述刮条两端通过转轴转动连接所述阀芯，所述阀芯上成型有收纳所述刮条的容纳槽，阀体上容纳槽内对应所述刮条位置成型有限位槽，所述限位槽以水平面为基准向所述容纳槽内侧倾斜向上设置，所述容纳槽内侧对一个所述刮条位置安装有复位机构，所述复位机构为所述刮条提供弹性支撑；所述复位机构包括复位槽，所述复位槽成型于所述阀芯上所述容纳槽的中心位置，所述复位槽内部安装有复位弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种方钻杆旋塞阀，其特征在于：所述刮条与所述阀芯之间远离开口一侧设置有密封垫，所述密封垫固接在所述阀芯的所述容纳槽内。

3.根据权利要求1所述的一种方钻杆旋塞阀，其特征在于：所述刮条截面为类半圆结构，且所述刮条外部可分为冲击区域、贴合区域、摆动区域，所述刮条贴合所述阀体侧面为贴合区域，所述刮条贴合所述穿孔侧面区域为摆动区域，所述刮条对应所述穿孔侧面为冲击区域。

4.根据权利要求3所述的一种方钻杆旋塞阀，其特征在于：所述转轴设置在所述刮条中心偏上设置，所述转轴截面为鼓形，所述限位槽分为滑动区域和转动区域。

5.根据权利要求1所述的一种方钻杆旋塞阀，其特征在于：所述阀芯远离所述拧动轴一端成型有支撑柱，所述支撑柱转动连接所述阀体，所述支撑柱、所述拧动轴位置均通过密封圈连接所述阀体。

6.根据权利要求5所述的一种方钻杆旋塞阀，其特征在于：所述辅助密封机构包括活动块、挤压块，所述阀体内侧面成型有环槽，所述环槽内部设置有挤压块，所述支撑柱对应所述环槽位置成型有活动块。

7.根据权利要求1所述的一种方钻杆旋塞阀，其特征在于：所述复位弹簧两端分别固定连接所述阀芯和所述刮条。

8.根据权利要求4所述的一种方钻杆旋塞阀，其特征在于：所述限位槽中位于滑动区域和转动区域上侧的交界处，成型有限制所述转轴过渡转动的台阶。

9.根据权利要求6所述的一种方钻杆旋塞阀，其特征在于：所述阀芯位于打开状态时，所述活动块和所述挤压块之间夹角为90度。