CN206668998U - 一种防砂型滚珠丝杠平板阀 - Google Patents

Abstract

一种防砂型滚珠丝杠平板阀：手轮安装在转动轴套的上部，滚珠丝杠副安装在转动轴套的上端和中心孔内；在手轮轮毂的上面，固定着一个带油杯的透明护罩，罩住滚珠丝杠副的上端；在阀体和上下两只阀盖形成的圆柱形阀腔内，在阀板和平衡杆的两侧，在阀座的下方，各装一组弹性的防砂板部件；在阀体下面的阀盖部件下端，固定着一个开有对称长槽孔的防护罩，罩住平衡杆的下端。另外，还采用“具有倒密封功能的阀杆，阀座与阀体接触处装有两根复合型弹性密封圈，在阀板和阀座的金属密封面上喷涂碳化钨硬质合金层”等技术措施，使阀门体积缩小、操作轻松、双重显示、密封可靠、耐磨耐蚀、防砂防堵、维护方便，从而更适合在压裂作业等恶劣工况条件下工作。

Description

一种防砂型滚珠丝杠平板阀

技术领域

本实用新型涉及石油机械及其它行业中使用的“手动平板阀”。

背景技术

手动平板阀是石油钻采设备中常用的一种大口径闸阀，具有流通阻力小、密封性能好、使用寿命长等特点。但现有的普通手动平板阀，在进行压裂作业时，或在含砂量大的油(气)井中工作时，阀腔内会充满砂粒，使运动零件受阻，弹性密封件失效，从而产生设备故障，不仅影响正常的压裂作业或生产，还会造成重大的经济损失。现有部分防砂型平板阀，在阀板两面加装防砂板，以求阻止砂粒进入阀腔，但仍存在着以下不足：一是部分阀门采用两块固为一体的防砂板，防砂板与阀板之间保持着运动所需的固定间隙，这不仅要求具有很高的制造精度和零件强度，而且当细小砂粒夹在缝隙中时，会损伤密封面，并增加阀门的开关阻力；二是部分阀门采用两块活动的防砂板，在介质压力的作用下，防砂板会产生位移或变形，由于没有支撑和自动复位装置，就为砂粒进入阀腔提供可乘之隙；所以，其防砂效果并不理想。另外，随着油气钻采技术的发展，阀门的流通直径越来越大，工作压力越来越高，摩擦阻力成倍增加，使得原来用普通梯形螺纹驱动的手动平板阀，操作越来越困难。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述存在问题，采用多项技术措施，对手动平板阀进行创新设计，以解决手动平板阀防砂和操作难的问题，并提高其综合性能。

本实用新型由手轮转动部件、阀盖部件、防砂板部件和阀杆、阀板、阀体、阀座、平衡杆、防护罩零件，以及配套的密封件和联接件组合而成；其特色之处是：手轮安装在转动轴套的上部，滚珠丝杠副安装在转动轴套的上端和中心孔内；在手轮轮毂的上面，固定着一个带油杯的透明护罩，罩住滚珠丝杠副的上端；在阀体和上下两只阀盖形成的圆柱形阀腔内，在阀板和平衡杆的两侧，在阀座的下方，各装一组弹性的防砂板部件；在阀体下面的阀盖部件下端，固定着一个开有对称长槽孔的防护罩，罩住平衡杆的下端。

由于本实用新型采用滚珠丝杠副驱动，可以大幅度地降低阀门的开关阻力；将手轮固定在转动轴套的上部，可以明显降低阀门高度，缩小产品体积；在手轮上方，用透明护罩与滚珠丝杠副中的丝杠配合、显示阀门的开关情况，距离近、观察准；阀体采用圆柱形阀腔，便于生产加工；采用上下两个阀盖封闭阀体的阀腔，有利于阀门检 修和去污；在阀板和平衡杆的两侧、阀座的下方加装弹性的防砂板部件，可以消除间隙，防止砂粒进入；在阀体下面的阀盖部件下端，用开有长槽孔的防护罩与阀板联动的平衡杆配合、进一步显示阀门的开关情况。另外，还采用“具有倒密封功能的阀杆，可以带压更换破损的密封组件或其它零部件；阀座与阀体接触处装有两根复合型弹性密封圈，以增强阀门的耐压和密封性能；在阀板和阀座的金属密封面上喷涂碳化钨硬质合金层，以延长阀门的使用寿命”等先进技术措施，使本实用新型更适合在压裂作业等恶劣工况条件下工作。

附图说明

图1为本实用新型总体结构全剖视示意图；

图2为本实用新型图1中，手轮轮毂和转动轴套结合处A-A剖面放大示意图；

图3为本实用新型图1中，阀座和阀体接触处B的局部放大示意图；

图4为本实用新型图1中，防砂板部件C向带重合剖面的放大示意图。

图中标号所示的零部件名称如下：

1、手轮，2、透明护罩，3、油杯，4、滚珠丝杠副，5、内六角螺钉，6、螺栓垫圈，7、转动轴套，8、圆柱销，9、推力轴承，10、轴承壳，11、阀杆，12、螺柱螺母，13、阀盖，14、密封垫环，15、阀板，16、阀体，17、阀座，18、内密封圈，19、外密封圈，20、防砂板，21、注脂阀，22、平衡杆，23、密封组件，24、防护罩，25、紧定螺钉，26、球头支柱，27、压缩弹簧，28、O型密封圈。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

本实用新型包括手轮转动部件、阀盖部件、防砂板部件和阀杆、阀板、阀座、防砂板、平衡杆、防护罩零件，以及配套的密封件和联接件。手轮转动部件由手轮(1)、透明护罩(2)、油杯(3)、滚珠丝杠副(4)、内六角螺钉(5)、螺栓垫圈(6)、转动轴套(7)、推力轴承(9)、轴承壳(10)、紧定螺钉(25)和O型密封圈(28)所组成；在转动轴套(7)的下部凸起的坎肩上下面，各装一只推力轴承(9)，用轴承壳(10)和O型密封圈(28)包裹后，将轴承壳(10)底面的螺纹孔和阀盖(13)上端的螺柱体联接在一起，再用紧定螺钉(25)予以固定；手轮(1)用其轮毂中心的六棱孔，安装在转动轴套(7)上部的六棱柱处，滚珠丝杠副(4)安装在转动轴套(7)的上端和中心孔内，用滚珠丝杠副(4)中的螺母法兰和均布的内六角螺钉(5)固定在一起；透明护罩(2)套在滚珠丝杠副(4)的上端，用均布的螺栓垫圈(6)安装在手轮(1)的轮毂上面。透明护罩(2)采用聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚对笨二甲酸乙二酯 (PET)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种工程塑料制造；在其圆柱体的表面，刻有“开”、“关”文字和百分比刻度线。滚珠丝杠副(4)采用的是内循环系列、法兰+圆柱螺母的结构；在其圆柱螺母的法兰上均布着带凹坑的螺钉孔，丝杠的上端用螺栓垫圈固定着一只轴端挡圈，丝杠的下端是带径向销孔的圆台阶和螺杆头。滚珠丝杠副(4)的丝杠上端位于透明护罩(2)的中心孔内，以其轴端挡圈相对于透明护罩(2)圆柱体表面的“开”、“关”文字和百分比刻度线的位置变化，显示阀门的开关情况；滚珠丝杠副(4)中的丝杠下端，用螺纹和圆柱销(8)与阀杆(11)的上端联接在一起，阀杆(11)的下端和平衡杆(22)的上端，均用“T”形接头和阀板(15)的“T”形凹槽连接在一起。转动手轮(1)，便可带动转动轴套(7)、推力轴承(9)、滚珠丝杠副(4)中的螺母和透明护罩(2)一起旋转，驱动滚珠丝杠副(4)中的丝杠、阀板(15)和平衡杆(22)一起上下移动，相对于固定的阀座(17)进行阀门的开关。

阀盖部件由阀盖(13)、注脂阀(21)和密封组件(23)所组成，上下各一块，封盖在阀体(16)主体的上下两端。阀盖(13)的小端是直径较小、带退刀槽的螺柱体，用来联接轴承壳(10)；主体是直径较大的空心圆柱体，其端面用均布的螺柱螺母(12)和密封垫环(14)与阀体(16)联接，对阀腔进行密封；阀盖(13)的中心是不同直径的螺纹孔和圆柱孔，中上方直径较小的螺纹孔和圆柱孔，用来安装阀杆(11)和密封组件(23)；下方一个与阀腔直径相同、有一定深度的大圆柱孔，作为阀腔的延伸部分，为阀杆(11)、阀板(15)和平衡杆(22)提供活动的空间；在阀盖(13)主体的侧壁上，钻有一个进口处有锥形螺纹的台阶孔，孔中装有注脂阀(21)，用于向阀内注入密封脂，以提高阀门的密封性能。密封组件(23)包括一个拼帽、二个垫圈和二只蕾形密封圈，装在阀盖(13)螺柱体一端的螺纹孔和圆柱孔内，通过螺纹压紧，对阀杆(11)和平衡杆(22)的光杆部分进行密封。

阀杆(11)的主体部分为光杆圆柱体，以便于用密封组件(23)密封；上端面加工有一个带径向销孔的台阶孔和螺纹盲孔，用与滚珠丝杠副(4)中丝杠的下端联接；下端是锥面凸台和“T”形接头，用与阀板(15)连接；阀杆(11)下端的锥面凸台，其直径大于阀盖(13)中心直径最小的孔，当锥面凸台与直径最小的孔接触时，可形成倒密封，以便带压更换破损的密封组件(23)或其它零部件。

阀板(15)为长方形钢板，钢板上下两端均加工有“T”形凹槽，用于连接阀杆(11)和平衡杆(22)；钢板两侧的密封面均喷涂有碳化钨硬质合金层，密封面的下方开有圆柱形通道孔；分别与阀座(17)和阀座(17)下方防砂板(20)的内侧面贴合，以实现阀门的双向金属密封和防砂功能。

阀体(16)的中间是加工有圆柱形阀腔孔的主体，左右两端是伸出的带颈法兰；法兰的中心是与阀腔孔垂直交汇的左右通道孔，在左右通道孔与圆柱形阀腔孔的交汇处，扩有阀座(17)的安装孔；在带颈法兰的端面均加工有梯形垫环槽和均布的螺栓孔，用于对外联接；在阀体(16)的主体上面和下面，均加工有梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔，用于联接阀盖(13)。

阀座(17)是一管状短节，外圆周的中部切有一个拆装用的凹槽，内端的金属密封面喷涂有碳化钨硬质合金层，外端面上切有两个不同直径的环形密封槽，环形密封槽中分别装有内密封圈(18)和外密封圈(19)，用与阀体(16)接触密封。内密封圈(18)和外密封圈(19)均是一种复合型弹性密封圈：其外层主圈的径向截面呈U型，采用高分子材料制造；在主圈的U型开口内，含有径向截面呈V型的金属圈；在V型的金属圈内，含有径向截面呈长方形、四边倒角的高分子材料圈；内密封圈(18)和外密封圈(19)的区别：一是直径大小不同；二是内密封圈(18)的U型主圈开口向内，外密封圈(19)的U型主圈开口向外。

弹性的防砂板部件由一块防砂板(20)、二根球头支柱(26)和压缩弹簧(27)所组成；二根球头支柱(26)和压缩弹簧(27)安装在防砂板(20)向外的一侧，数量为二，相对使用。防砂板(20)为长方形钢板，上边有一个与阀座(17)衔接的圆弧形缺口，缺口下面的对称线上有三个间隔的孔，左右两边是与圆柱形阀腔贴合的圆弧边，两个圆弧边和底边的相交之处是大倒角，以便在阀腔内安装。防砂板(20)侧面上的三个间隔孔，上面一个是压力平衡孔，下面的两个孔各装一根向外的球头支柱(26)和压缩弹簧(27)，与阀体(16)的孔壁接触后产生弹性力；防砂板(20)的内侧面平整光洁，与阀板(15)和平衡杆(22)紧密贴合；在压缩弹簧(27)的作用下，不给砂粒留有可乘之隙。

平衡杆(22)的主体部分为光杆圆柱体，以便于用密封组件(23)密封；上端加工有“T”形接头，用与阀板(15)连接。平衡杆(22)除了引导阀板(15)运动外，还能保持阀腔内的容积不变，以防阀板(15)运动时产生压缩空气的阻力。

防护罩(24)是口带内螺纹和紧定螺钉(25)的U型金属零件；在其侧壁上，对称地开有2～4个内外通透的轴向长槽孔；在长槽孔的外表面，刻有“开”、“关”文字和百分比刻度线。防护罩(24)用其内螺纹和紧定螺钉(25)固定在阀盖(13)小端的螺柱体上，以防止平衡杆(22)受到伤害；并通过长槽孔和平衡杆(22)下端面的位置变化，可判断阀门的开关情况。

Claims (6)

1.一种防砂型滚珠丝杠平板阀，由手轮转动部件、阀盖部件、防砂板部件和阀杆、阀板、阀体、阀座、平衡杆、防护罩零件，以及配套的密封件和联接件组合而成；其特征是：手轮(1)安装在转动轴套(7)的上部，滚珠丝杠副(4)安装在转动轴套(7)的上端和中心孔内；手轮(1)轮毂的上面，固定着一个带油杯(3)的透明护罩(2)，罩住滚珠丝杠副(4)的上端；在阀体(16)和上下两只阀盖(13)形成的圆柱形阀腔内，在阀板(15)和平衡杆(22)的两侧，在阀座(17)的下方，各装一组弹性的防砂板部件；在阀体(16)下面的阀盖部件下端，固定着一个开有对称长槽孔的防护罩(24)，罩住平衡杆(22)的下端。

2.根据权利要求1所述的防砂型滚珠丝杠平板阀，其特征是：透明护罩(2)采用聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚对笨二甲酸乙二酯(PET)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的一种工程塑料制造；在其圆柱体的表面，刻有“开”、“关”文字和百分比刻度线。

3.根据权利要求1所述的防砂型滚珠丝杠平板阀，其特征是：滚珠丝杠副(4)，采用的是内循环系列、法兰+圆柱螺母的结构；在其圆柱螺母的法兰上均布着带凹坑的螺钉孔，丝杠的上端用螺栓垫圈固定着一只轴端挡圈，丝杠的下端是带径向销孔的圆台阶和螺杆头。

4.根据权利要求1所述的防砂型滚珠丝杠平板阀，其特征是：弹性的防砂板部件由一块防砂板(20)、二根球头支柱(26)和压缩弹簧(27)所组成；二根球头支柱(26)和压缩弹簧(27)安装在防砂板(20)向外的一侧，数量为二，相对使用。

5.根据权利要求4所述的防砂型滚珠丝杠平板阀，其特征是：防砂板(20)为长方形钢板，上边有一个与阀座(17)衔接的圆弧形缺口，缺口下面的对称线上有三个间隔的孔，左右两边是与圆柱形阀腔贴合的圆弧边，两个圆弧边和底边的相交之处是大倒角。

6.根据权利要求1所述的防砂型滚珠丝杠平板阀，其特征是：防护罩(24)是口带内螺纹和紧定螺钉(25)的U型金属零件；在其侧壁上，对称地开有2～4个内外通透的轴向长槽孔；在长槽孔的外表面，刻有“开”、“关”文字和百分比刻度线。