CN204099608U - 一种节流阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种节流阀。其包括：阀体，其设置有容纳腔以及分别与容纳腔流体连通的进液通道和出液通道，进液通道和出液通道相互呈不等于0度的夹角；阀座，其设置于出液通道的内端部；阀杆总成，其包括沿出液通道轴线方向顺次连接的阀杆头和杆体，阀杆头设置于容纳腔内并且能够与阀座配合，以封堵出液通道；驱动装置，其与杆体连接，以带动阀杆总成沿出液通道轴线方向移动；动力装置，其连接于驱动装置，为驱动装置提供动力。这种节流阀控制精度高，灵敏度好。

Description

一种节流阀

技术领域

本实用新型涉及石油钻井技术领域的控压钻井设备，具体涉及一种节流阀。 

背景技术

控压钻井是指通过数据监测系统和井口设备对井筒压力实时监控，从而实现安全钻井。在控压钻井系统装备中，通过调节节流管汇上的控压钻井节流阀实现对井口回压的控制，以此保持整个钻井过程中井筒压力的平衡。由此可以看出控压钻井节流阀是控压钻井硬件设备中实现压力控制的关键部分。而且在控压钻井过程中，对井口回压的要求并不以能承受高压力级别和实现大节流压差调节为目的，而是以能够对井口回压实施高高精度和高响应速度控制为主要目标。因此，控压钻井节流阀控制精度高、可控性好、使用寿命长，为控压钻井节流阀设计的重点。 

目前，传统节流阀可以适应长期工作要求，但是压力调节的灵敏性和精度仍然存在一定问题。这些节流阀用在控压钻井节流管汇上容易出现井口回压波动大，压力控制不稳定的问题，不能够满足控压钻井施工作业上的技术要求。因此，急需一种控制精度高、压力调节灵敏度好的节流阀。 

实用新型内容

针对上述的问题，本实用新型提出了一种节流阀，这种节流阀控制精度高，灵敏度好。 

根据本实用新型提出的节流阀包括：阀体，其设置有容纳腔以及分别与容纳腔流体连通的进液通道和出液通道，进液通道和出液通道相互呈不等于0度的夹角；阀座，其设置于出液通道的内端部；阀杆总成，其包括沿出液通道轴线方向顺次连接的阀杆头和杆体，阀杆头设置于容纳腔内并且能够与阀座配合；涡轮蜗杆机构，杆体与所述涡轮蜗杆机构的蜗杆输出端连接，以带动阀杆总成沿出油通道轴线方向移动，以调节出液通道开度的大小；动力装置，其连接于涡轮蜗杆 机构，为涡轮蜗杆机构提供动力。 

采用本实用新型的节流阀控制井口回压时，通过调节阀杆位移量的多少控制出液通道的开度大小，以此精确控制井口回压，确保整个钻井过程中井口压力的平衡。 

在一个实施例中，节流阀还包括连接于阀体的阀盖，阀体沿出液通道轴线方向设置有与容纳腔流体连通的阀杆通道，阀盖与阀杆通道配合，阀盖设置有中心通孔，阀杆总成穿过中心通孔。由此实现阀杆总成的安装。 

在一个实施例中，阀杆头与阀盖的中心通孔配合，阀盖的内端部延伸至容纳腔内，并且阀盖的内端部的外表面设置有高耐磨层。由于阀杆总成设置于阀盖的中心通孔内，阀盖的内端部延伸至容纳腔内，减少了阀杆头承受的来自进液管道的流体的冲击，延长了阀杆头的使用寿命。 

在一个实施例中，阀杆头上沿阀杆头的轴线对称地设置有连通阀杆头两端的均压通孔。采用这样的结构使得阀杆头两端所承受的压力及时得到均衡，由此减小了阀杆总成沿出油通道轴线方向移动时受到的扭矩。 

在一个实施例中，阀座通过设置于其外周的阀座外套连接于出液通道的内端部，阀座和阀杆头均由高耐磨材料制成。由此在不影响阀座安装的情况下阀座和阀杆头可以采用高耐磨材料制成，延长阀座和阀杆头的使用寿命。 

在一个实施例中，动力装置包括液压马达，液压马达的输出轴连接于涡轮蜗杆机构的涡轮轴的第一端，和/或动力装置包括手轮，手轮的转轴连接于涡轮蜗杆机构的涡轮轴的第二端。涡轮蜗杆机构和液压马达配合输出转矩大，转速范围宽，响应速度快，从而控制出液通道开度的精确性。 

在一个实施例中，节流阀还包括快拆导轨总成，其包括导轨以及分别连接于导轨的卡箍和托架，卡箍卡持于端盖，托架连接至阀体，并且导轨能够带动阀盖相对于阀体移动。由此能够实现阀体与阀盖的分离，便于阀杆总成和阀座的维修。 

在一个实施例中，涡轮蜗杆机构通过连接法兰连接于阀盖，并且连接法兰至少包绕于蜗杆输出端的外周，卡箍卡持于连接法兰的外表面。由此实现涡轮蜗杆机构与阀体的连接，以及快拆导轨总成的安装。 

在一个实施例中，节流阀还包括位移传感器，用于检测蜗杆的位移量。由此能够检测蜗杆的位移量，以能够精确调节出液通道开度的大小。 

在本申请中，用语“内”、“外”规定为相对于所述阀体的容纳腔而言的，靠近所述容纳腔的位置为“内”，远离容纳腔的位置为“外”。 

与现有技术相比，本实用新型的优点在于，通过调节出液通道开度的大小来精确控制钻井回压，由此保持整个钻井过程中井筒压力的平衡。阀盖的内端部延伸至容纳腔内，由此减少阀杆头承受来自进液管道的流体的冲击。节流阀还包括快拆导轨总成，能够实现阀体与阀盖的分离，便于阀杆总成和阀座的维修。 

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中： 

图1是根据本实用新型的一个优选实施例的节流阀的示意图，其中示出了阀体以及与阀体连接的部件的剖视图； 

图2是图1所示节流阀的侧视图，其中示出了手轮的剖视图； 

图3是根据本实用新型的一个优选实施例的节流阀的快拆导轨总成的示意图； 

图4是图3所示节流阀的快拆导轨总成的俯视图。 

在图中，相同的构件由相同的附图标记标示。附图并未按照实际的比例绘制。 

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步说明。 

如图1和图2所示，本实用新型提出的节流阀包括阀体1，阀座3，阀杆总成，蜗杆涡轮机构16以及动力装置。下面将详细地描述所述节流阀及其各部件。 

如图1所示，阀体1设置有容纳腔100以及分别与容纳腔100流体连通的进液通道110和出液通道120，进液通道110和出液通道120相互呈不等于0度的夹角。 

阀座3设置于出液通道120的内端部。作为优选地，如图1所示，阀座3通过设置于阀座3外周的阀座外套2连接于出液通道120的内端部，由此阀座可以采用高耐磨材料制成，而阀座外套2可以采用一般材料制成，例如铸铁。由此可以保证阀座3的安装牢固的条件下延长阀座3的使用寿命。 

如图1所示，阀杆总成包括沿出液通道120轴线方向顺次连接的阀杆头4和杆体41，阀杆头4设置于容纳腔100内并且能够与阀座3配合。当阀杆头4与阀座3配合时能够封堵出液通道120，由此限制流体的流出。 

杆体41与涡轮蜗杆机构13的蜗杆输出端连接，以带动阀杆总成沿出液通道120轴线方向移动，以调节出液通道120开度的大小。阀杆头4与阀座3配合时封堵出液通道120，而随着蜗杆涡轮机构13中的蜗杆输出端的向上移动，阀杆头4逐渐远离阀座3，从而阀杆头4和阀座3之间的距离逐渐增大，出液通道120的开度逐渐增大，以此调节井口回压。 

动力装置连接于涡轮蜗杆机构13，为涡轮蜗杆机构13提供动力。 

作为优选的实施例，如图1所示，节流阀还包括连接于阀体1的阀盖6，阀体1沿出液通道120轴线方向设置有与容纳腔100流体连通的阀杆通道，阀盖6与阀杆通道配合，阀盖6设置有中心通孔，阀杆总成穿过中心通孔。由此阀杆总成可以在阀盖的中心通孔内移动，以实现出液通道120的开度的控制。 

优选地，阀杆头4与阀盖6的中心通孔配合，阀盖6的内端部延伸至容纳腔100内，并且阀盖6的内端部的外表面设置有高耐磨层。由于阀杆总成设置于阀盖6的中心通孔内，阀盖6的内端部延伸至容纳腔100内，减少了阀杆头4承受的来自进液管道110的流体的冲击，延长了阀杆头4的使用寿命。 

进一步地，阀杆头4上沿阀杆头4的轴线对称地设置有连通阀杆头4两端的均压通孔。采用这样的结构使得阀杆头4两端所承受的压力及时得到均衡，由此减小了阀杆总成沿出液通道120轴线方向移动时阀杆头受到的扭矩。 

作为优选的实施例，如图1和图2所示，动力装置包括液压马达13，液压马达13的输出轴连接于涡轮蜗杆机构13的涡轮轴19的第一端，以给涡轮蜗杆机构13提供动力。进一步地，动力装置还包括手轮15，手轮15的转轴连接于涡轮蜗杆机构13的涡轮轴19的第二端。动力装置可以包括上述液压马达13和手轮15，也可以只包括其中之一。 

在一个实施例中，如图3和图4所示，节流阀还包括快拆导轨总成，该快拆导轨总成包括导轨21以及分别连接于导轨的卡箍20和托架22，卡箍20卡持于端盖6，托架22连接至阀体1，导轨21能够在托架22上移动，由此能够导轨21可以带动阀盖6相对于阀体1移开。作为优选地，导轨21通过下滚筒26和上滚筒27实现沿托架22的移动。 

另外，如图1所示，涡轮蜗杆机构13通过连接法兰11连接于阀盖6，并且连接法兰11至少包绕于蜗杆输出端的外周，卡箍20卡持于连接法兰11的外表面。 

此外，节流阀还包括位移传感器(图中未示出)，用于检测蜗杆的位移量。由此在节流阀工作过程中精确地监控出液通道120开度的大小。 

下面详细地说明本实用新型所提供的一个优选实施例的节流阀的装配过程以及工作过程。 

图1和图2所示节流阀的进液通道110和出液通道120大体呈90°。阀体1水平放置时出液通道120的轴线方向为大体竖直方向。该优选实施例的节流阀的动力装置采用液压马达13以及手轮15，其中阀座3与阀座外套2之间采用堆焊连接，然后阀座外套2通过螺纹连接固定在阀体1的出液通道120的内端部内。阀杆总成穿过阀盖6的中心通孔，并且阀杆头4与阀座3相配合。阀杆头4和阀座3整体采用YG8高耐磨材料，以此有效提高阀杆头4和阀座3的抗冲蚀能力。另外如图所示，阀体1设有卸载孔，并用堵头5将其密封，当对该节流阀进行拆卸以及维修时卸掉堵头5即可将容纳腔内的流体压力卸载。此外，如图所示阀盖6由由壬螺母7固定在阀体1上，在阀盖6和阀体1之间设有“O”型密封圈，阀盖6的内端部延伸至容纳腔内，并且阀盖6的内端部的外表面采用YG8高耐磨材料覆膜处理，以此提高阀盖的内端部的抗冲蚀能力，延长使用寿命。阀杆总成可以做成阶梯轴状，阀杆头4的直径大于杆体41的直径。作为优选地，阀杆头4和杆体41分别制成，然后再由螺栓连接。 

装配节流阀时，如图1所示，阀杆总成由下往上装入阀盖6的中心通孔中，然后依次由上向下装入填料垫8和组合密封圈9(阀杆总成和阀盖6之间设有组合密封圈9和填料垫8)，接着用阀杆盘根10拧紧，阀杆总成的杆体41通过圆柱销18与涡轮蜗杆机构13中的蜗杆相连接。阀盖6上开有螺纹孔，连接法兰11通过六角螺钉固定在阀盖6上端，连接法兰11另一端与涡轮蜗杆机构13通过螺栓相连接。 

进一步地，快拆导轨总成12的卡箍20通过吊杆23连接于导轨21上，卡箍20夹持住连接法兰11，并且插入圆柱销预紧。快拆导轨总成12的托架22上开有螺纹孔，托架22通过螺钉固定在阀体1上。另外如图4所示，导轨21通过设置于托架22上的下滚筒26和上滚筒27实现在托架22上的移动。具体地，如 图所示，托架22上分别设置2个下滚筒26和2个上滚筒27，导轨21穿过这些下滚筒26和上滚筒27之间，从而导轨21相对于托架22运动时，下滚筒26和上滚筒27配合导轨21实现与其的相对运动。吊杆23通过轴承24固定在导轨21上，拧入轴承盖25压紧。在拆装阀体阀盖时，导轨21在托架22上移动进而拖动阀盖6相对于阀体1移开，由此导轨21、阀盖6、阀杆总成以及蜗轮蜗杆机构13相对于阀体1和托架22移开，从而实现阀体阀盖的快速拆装。导轨21在托架22上移动的动力源可以是人工的推力或者液压缸的推力，如图中所示，吊杆23设置在导轨21的一端，那么使得导轨21在托架22上移动的动力源可以连接在导轨21的另一端(人工的推力施加在导轨21的另一端)，以推动导轨21相对于托架22移动，以拆装阀体阀盖。 

液压马达13连接于涡轮蜗杆机构的涡轮的第一端，液压马达13和涡轮蜗杆机构之间依靠联轴器传动转矩。手轮15通过手轮连接头14连接于蜗杆涡轮机构的涡轮的第二端(参见图2)，手轮15套在手轮连接头14上，采用螺母压帽21将手轮15紧固在手轮连接头14上，手轮连接头14通过平键20连接于涡轮的第二端。由此在实际操作过程中，若出现涡轮蜗杆机构不能自动调节的情况，可启动手轮15手动调节节流阀。 

节流阀工作时，液压马达13或者手轮15的转动带动涡轮蜗杆机构的涡轮转动进而使得涡轮蜗杆机构的蜗杆产生竖直方向的移动，从而带动阀杆总成沿出液通道轴线方向的移动，以此调节出液通道的开度大小，从而实现对井口回压的精确控制。 

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。 

Claims (9)

1.一种节流阀，其特征在于，包括：

阀体，其设置有容纳腔以及分别与所述容纳腔流体连通的进液通道和出液通道，所述进液通道和所述出液通道相互呈不等于0度的夹角；

阀座，其设置于所述出液通道的内端部；

阀杆总成，其包括沿所述出液通道轴线方向顺次连接的阀杆头和杆体，所述阀杆头设置于所述容纳腔内并且能够与所述阀座配合；

涡轮蜗杆机构，所述杆体与所述涡轮蜗杆机构的蜗杆的输出端连接，以带动所述阀杆总成沿所述出液通道轴线方向移动，以调节所述出液通道开度的大小；

动力装置，其连接于所述涡轮蜗杆机构，为所述涡轮蜗杆机构提供动力。

2.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述节流阀还包括连接于所述阀体的阀盖，所述阀体沿所述出液通道轴线方向设置有与所述容纳腔流体连通的阀杆通道，所述阀盖与所述阀杆通道配合，所述阀盖设置有中心通孔，所述阀杆总成穿过所述中心通孔。

3.根据权利要求2所述的节流阀，其特征在于，所述阀杆头与所述阀盖的中心通孔配合，所述阀盖的内端部延伸至所述容纳腔内，并且所述阀盖的内端部的外表面设置有高耐磨层。

4.根据权利要求2所述的节流阀，其特征在于，所述阀杆头上沿所述阀杆头的轴线对称地设置有连通所述阀杆头两端的均压通孔。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的节流阀，其特征在于，所述阀座通过设置于其外周的阀座外套连接于所述出液通道的内端部，所述阀座和所述阀杆头均由高耐磨材料制成。

6.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述动力装置包括液压马达，所述液压马达的输出轴连接于所述涡轮蜗杆机构的涡轮轴的第一端，和/或所述动力装置包括手轮，所述手轮的转轴连接于所述涡轮蜗杆机构的涡轮轴的第二端。

7.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述节流阀还包括快拆导轨总成，其包括导轨以及分别连接于所述导轨的卡箍和托架，所述卡箍卡持于所述端盖，所述托架连接至所述阀体，并且所述导轨能够带动所述阀盖相对于所述阀体移动。

8.根据权利要求7所述的节流阀，其特征在于，所述涡轮蜗杆机构通过连接法兰连接于所述阀盖，并且所述连接法兰至少包绕于所述蜗杆输出端的外周，所述卡箍卡持于所述连接法兰的外表面。

9.根据权利要求1所述的节流阀，其特征在于，所述节流阀还包括位移传感器，用于检测所述蜗杆的位移量。