CN205823234U - 一种安全阀 - Google Patents

Abstract

一种安全阀，包括中心管、动力活塞、动力弹簧、密封件和阀板，其中动力活塞上设置有环空截面积差密封结构；当地面控制的液压管线与上部接头的液压输入接口连接，液压油进入活塞环空腔时，推动中心管压缩动力弹簧向下运动，直到顶开阀板，顶到下接头限位停止，此时为完全开启状态；当液压控制管线失压时，由于动力弹簧处于压缩蓄能状态，在动力弹簧的回弹力及井下自身压力的作用下，将中心管快速推回原位，阀板与阀座实现关闭密封，实现关闭保护功能。本实用新型通过活塞环空截面积差结构的设计，使活塞回位的受力面积变得极小，其受力也相应极小，故可以在不改变常规井下安全阀整体结构及动力弹簧的前提下，实现下入深度大的功能，且结构简单。

Description

一种安全阀

技术领域

本实用新型涉及一种安全阀，更具体地涉及一种海上油田用下入深度可达1500米以上的井下保护装置的安全阀。

背景技术

目前，公知的井下安全阀下入深度在300～500米，由此对深井的生产造成较大的限制，生产难度大。而目前一般常规的井下安全阀很难避免由于井下安全阀下入深度小而对生产造成的负面影响，因此迫切需要研究新型结构的井下安全阀来应对此问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种安全阀，以便解决上述技术问题至少之一。

为了实现上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种安全阀，包括：

壳体，其上形成有上部接头和下部接头，所述壳体内部形成一空腔；

中心管，设置于所述空腔内，所述中心管能够在所述空腔内的第一位置和第二位置之间移动；所述中心管上设置有一复位机构，用于使所述中心管由第二位置返回第一位置；

封闭机构，设置于所述空腔内的下部接头与中心管的连接处；当所述中心管处于第一位置时所述封闭机构处于关闭位置，所述中心管与下部接头之间处于隔断状态；当所述中心管处于第二位置时所述封闭机构处于打开位置，所述中心管与下部接头之间处于导通状态；

控制机构，包括液压输入接口、活塞环空腔和动力活塞，其中所述液压输入接口用于与液控管线相连，且与所述活塞环空腔相连通；所述活塞环空腔内容纳所述动力活塞的一端，所述动力活塞的另一端与所述中心管相连；

其特征在于，所述动力活塞上设置有环空截面积差密封机构。

其中，所述动力活塞上设置的环空截面积差密封机构包括与所述动力活塞一端相连的两个密封面积不同的密封圈，其中靠近所述封闭机构的密封圈的密封面积小于远离所述封闭机构的密封圈的密封面积，从所述液压输入接口输入的液压油输送到所述两个密封圈之间。

其中，所述中心管上设置的复位机构为弹簧。

其中，所述弹簧的数量为多个。

其中，所述封闭机构包括阀座和阀板，所述阀板与所述阀座可转动的连接。

其中，所述阀座与阀板通过销钉和复位扭簧连接。

其中，所述空腔内设置有限位装置，从而限定所述第一位置和第二位置。

其中，所述安全阀为井下安全阀。

其中，所述安全阀的下入深度大于等于600米。

其中，所述安全阀的下入深度大于等于1500米。

基于上述技术方案可知，本实用新型的安全阀具有如下有益效果：可以在不改变常规井下安全阀整体结构及动力弹簧前提下，实现下入深度大的功能，只需在动力活塞位置设置一密封环空结构，利用液压管线提供的压力，作用在环空上下的密封面积差所形成的密封截面上产生向下的推力，实现开启工作；当关闭时，动力弹簧所需克服的力仅仅是泄压后的液压管线中静液压力对该环空面积差的作用力，其力值较小，动力弹簧易实现向上回弹，达到关闭保护之目的，且结构简单。

附图说明

图1是本实用新型的井下安全阀处于关闭状态时的结构示意图；

图2是本实用新型的井下安全阀处于开启状态时的结构示意图；

图3是本实用新型的井下安全阀处于开启状态时的详细结构示意图。

图中附图标记含义如下：

1.上部接头，2.上密封件，3.下密封件，4.动力活塞，5.壳体，6.动力弹簧，7.中心管，8.阀座，9.阀板，10.下部接头。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型作进一步的详细说明。

井下安全阀属于安全阀的一种，是一种防止井喷、保证安全生产的井下设备。

本实用新型公开了一种安全阀，包括：

壳体，壳体上形成有上部接头和下部接头，在壳体内部形成一空腔；

中心管，设置于壳体内的空腔内，该中心管能够在空腔内的第一位置和第二位置之间移动；中心管上设置有一复位机构，用于使中心管由第二位置返回第一位置；

封闭机构，设置于空腔内的下部接头与中心管的连接处；当中心管处于第一位置时封闭机构处于关闭位置，中心管与下部接头之间处于隔断状态；当中心管处于第二位置时封闭机构处于打开位置，中心管与下部接头之间处于导通状态；

控制机构，包括液压输入接口、活塞环空腔和动力活塞，其中液压输入接口位于上部接口的外壁侧面，用于与液控管线相连，且其与活塞环空腔相连通；动力活塞的一端位于活塞环空腔中，通过密封件形成活塞筒密封传动结构，另一端与中心管相连；

动力活塞上也设置有辅助复位机构。

作为优选，该中心管上设置的复位机构为螺旋状的弹簧。

作为优选，该封闭机构包括阀座和阀板，其中该阀板与阀座可转动地连接，例如通过销钉和复位扭簧连接。也就是说，在壳体空腔内的下部接头与中心管连接处设置有隔断和导通中心管与下部接头的阀座和阀板，该阀板与阀座以可转动的方式连接。当地面控制的液压管线输出液压油进入活塞环空腔时，由于密封件的密封导致产生向下的作用力，推动动力活塞和中心管压缩复位机构，使中心管从第一位置向第二位置运动，直到顶开可转动地安装在阀座上的阀板，使中心管与下部接头之间导通；而当解除液压管线的液压时，中心管在复位机构的作用下回位，而安装在阀座上的阀板也在扭簧的作用下回位，从而使中心管与下部接头之间隔断。

作为优选，动力活塞上设置的辅助复位机构为环空截面积差密封机构。该环空截面积差密封机构包括两个密封面积不同的密封圈，地面控制的液压管线输出的液压油进入该两个密封圈之间的活塞环空腔中，由于两个密封圈的密封面积差为液压管线打压受力面积，液压管线的打压变成了向下的推力，辅助推动中心管向第二位置的移动，实现开启工作；当液压管线停止打压时，动力弹簧所需克服的力仅仅是泄压后的液压管线中静液压力对该环空面积差的作用力，其力值较小，动力弹簧也易实现向上回弹，从而实现关闭工作。

进一步地，作为本实用新型的一个优选实施例，本实用新型公开了一种新型的安全阀，其壳体上形成有上部接头和下部接头；其中，在壳体内部形成空腔，空腔内设置有中心管，中心管能够在该空腔内的第一位置和第二位置之间移动；该中心管四周设置有一螺旋状的动力弹簧，且该中心管上设置有与该动力弹簧相抵持的抵持部，在空腔内壁设置有限制该动力弹簧下行位置的环形限位台；上部接口的外壁侧面设置有液压输入接口，其与一活塞环空腔相连通，该活塞环空腔内设置有动力活塞，动力活塞一端连接有有两个密封件，上下两密封面积不同，并形成一密封截面积差，动力活塞另一端与中心管相连；壳体的空腔内在下部接头与中心管连接处设置有隔断和导通中心管与下部接头的阀座和阀板，该阀板与阀座以可转动的方式连接；在该下部接头中设置有下接头限位，以限定该中心管移动的第二位置。

在上述方案中，在井下安全阀的阀板密封关闭过程中起关键作用的为回弹作用力，常规安全阀的回弹作用力仅仅依靠的是被压缩的动力弹簧，而一味的增大其弹簧力，对于其所处的空间是不能满足的。在现有空间内，在动力活塞处设置环空截面积差密封结构，减小了回弹阻力，将对于活塞复位，阀板关闭起到关键作用。

下面结合附图对本实用新型的再一个优选实施方案进行进一步阐述说明。

图1为本实用新型的一个优选实施方案，在图1中，地面控制的液压管线与上部接头1的液压输入接口连接，当压力源不作用压力时，为图1所示的关闭状态。

在图2、图3中，地面控制的液压管线与上部接头1的液压输入接口连接，当压力源作用压力油时，液压油进入壳体5内的活塞环空腔，液压油作用在上密封件2与下密封件3上，上密封件2与下密封件3形成的密封面积差产生向下的作用力，推动动力活塞4，同时推动中心管7压缩动力弹簧6向下运动，直到顶开阀板9，顶到下接头10限位停止，此时为井下安全阀完全开启状态。

当液压控制管线失压时(此状态可能为人为泄压或意外失压)，由于动力弹簧6处于压缩蓄能状态，液压控制管线失压后，在动力弹簧6的回弹力及井下自身压力的作用下，将中心管7快速推回原位，阀板9与阀座8实现关闭密封，如图1所示，实现关闭保护功能。

由于环空截面积差密封结构所形成的作用面积极小，其回弹关闭阀板9过程中的阻力将极小，其抵御液压管线中液压油(有可能为海水)的能力提高，故其理论下入深度可提高到1500米以上，例如包括600米、800米、1000米、1200米、1500米。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种安全阀，包括：

壳体，其上形成有上部接头和下部接头，所述壳体内部形成一空腔；

中心管，设置于所述空腔内，所述中心管能够在所述空腔内的第一位置和第二位置之间移动；所述中心管上设置有一复位机构，用于使所述中心管由第二位置返回第一位置；

封闭机构，设置于所述空腔内的下部接头与中心管的连接处；当所述中心管处于第一位置时所述封闭机构处于关闭位置，所述中心管与下部接头之间处于隔断状态；当所述中心管处于第二位置时所述封闭机构处于打开位置，所述中心管与下部接头之间处于导通状态；

控制机构，包括液压输入接口、活塞环空腔和动力活塞，其中所述液压输入接口用于与液控管线相连，且与所述活塞环空腔相连通；所述活塞环空腔内容纳所述动力活塞的一端，所述动力活塞的另一端与所述中心管相连；

其特征在于，所述动力活塞上设置有环空截面积差密封结构。

2.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述环空截面积差密封机构包括与所述动力活塞一端相连的两个密封面积不同的密封圈，其中靠近所述封闭机构的密封圈的密封面积小于远离所述封闭机构的密封圈的密封面积，从所述液压输入接口输入的液压油输送到所述两个密封圈之间。

3.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述中心管上设置的复位机构为弹簧。

4.如权利要求3所述的安全阀，其特征在于，所述弹簧的数量为多个。

5.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述封闭机构包括阀座和阀板，所述阀板与所述阀座可转动的连接。

6.如权利要求5所述的安全阀，其特征在于，所述阀座与阀板通过销钉和复位扭簧连接。

7.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述空腔内设置有限位装置，从而限定所述第一位置和第二位置。

8.如权利要求1所述的安全阀，其特征在于，所述安全阀为井下安全阀。

9.如权利要求8所述的安全阀，其特征在于，所述安全阀的下入深度大于等于600米。

10.如权利要求8所述的安全阀，其特征在于，所述安全阀的下入深度大于等于1500米。