CN207728934U - 一种压差自密封式旋塞阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压差自密封式旋塞阀，包括阀体、位于阀体中的旋塞阀上腔体和旋塞阀下腔体、阀芯、与阀芯相连的用于转动阀芯的支撑轴，所述旋塞阀上腔体中紧贴阀体内壁设有上密封结构，该上密封结构由沿流道方向依次设置的旋转外螺母、与旋转外螺母抵触的上刚性垫片、与上刚性垫片抵触的上弹簧、与上弹簧抵触的上阀座组成；所述旋塞阀下腔体中紧贴阀体内壁设有下密封机构，该下密封机构由沿流道方向依次设置的下阀座、与下阀座抵触的下刚性垫片、与下刚性垫片抵触的下弹簧、与下弹簧抵触的具有槽口的环形支撑座组成，所述环形支撑座槽口与旋塞阀下腔体相通。本实用新型在旋塞阀开启和关闭时实现自密封，有效提高旋塞阀的密封性。

Description

一种压差自密封式旋塞阀

技术领域

本实用新型涉及旋塞阀技术领域，具体为一种压差自密封式旋塞阀。

背景技术

在石油钻井作业中，井喷是非常忌讳的意外事故。目前的防井喷方式为：井口通过闸板式防井喷，钻杆内防喷是通过旋塞阀防止井喷。旋塞阀是石油钻井钻柱循环系统中的手动控制阀，是防止井喷的有效工具之一。旋塞阀通过旋转90度使阀芯上的通道口与阀体上的通道口相同或分开，实现开启或关闭的一种阀门。旋塞阀用于水龙头下端和方钻杆上端之间，用专用扳手按指示要求转动操作键90度即可实现开关。旋塞阀在使用中，主要通过阀芯金属与阀体金属的直接接触并挤压产生微变形实现主密封，随着旋塞阀的不断使用而受到磨损，导致密封性下降、安全性降低、旋塞阀运行寿命短、阀芯转动困难等问题。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种压差自密封式旋塞阀门，旋塞阀上腔体和下腔体中分别设置上密封结构和下密封结构，在开启和关闭旋塞阀时通过介质流体对阀芯产生推力，实现自密封，有效提高旋塞阀的密封性。

本实用新型技术方案如下：

一种压差自密封式旋塞阀，包括阀体、位于阀体中的旋塞阀上腔体和旋塞阀下腔体、阀芯、与阀芯相连的用于转动阀芯的支撑轴，其关键在于：所述旋塞阀上腔体中紧贴阀体内壁设有上密封结构，该上密封结构由沿流道方向依次设置的旋转外螺母、与旋转外螺母抵触的上刚性垫片、与上刚性垫片抵触的上弹簧、与上弹簧抵触的上阀座组成，所述上阀座与阀体内壁通过第一环形密封圈紧密配合，上阀座右端与阀芯外壁通过密封填料紧密配合；所述旋塞阀下腔体中紧贴阀体内壁设有下密封机构，该下密封机构由沿流道方向依次设置的下阀座、与下阀座抵触的下刚性垫片、与下刚性垫片抵触的下弹簧、与下弹簧抵触的具有槽口的环形支撑座组成，所述环形支撑座槽口与旋塞阀下腔体相通，所述下阀座与阀体内壁通过第一环形密封圈紧密配合，下阀座左端与阀芯外壁通过密封填料紧密配合。

当旋塞阀开启，即处于常开状态时，通过拧紧旋转外螺母对阀芯施加一定的预紧力，保证在没有钻井液进入阀体时，支撑轴不受阀芯的作用力。当钻井液从旋塞阀上腔体进入井内时，此时高压力的钻井液一方面对旋转外螺母施加一定的作用力，更好地防止旋转外螺母的松动；另一方面钻井液由带槽口的环形支撑座进入下阀座与阀体之间，利用液压自密封原理，保证阀芯与上阀座和下阀座之间的密封性能，此时阀芯在流道方向上可以有一定的偏移，随着钻井液压力的增加，密封压力越高，密封性能越好。

当旋塞阀需要关闭时，通过同时扳手旋转支撑轴至不能旋转时即可，此时旋塞阀关闭，井内巨大的压力致使阀芯向上游端偏移，同时由于支撑轴与阀芯之间的误差，致使支撑轴亦有微量的偏移，此时阀芯挤压上阀座，上阀座压缩上弹簧，到一定程度时，阀芯将其与上阀座之间的绝大部分作用力转移到支撑轴上，避免阀芯与上阀座之间过渡挤压导致阀芯损坏，同时上阀座与阀芯之间的接触作用力增大，有力地保证上阀座与阀芯之间的密封性能。而对于下阀座，在井内的高压力作用下，钻井液将压力传至带槽口的环形支撑座上，通过其将力传递到下阀座上，在下弹簧的作用下，下阀座与阀芯之间紧密接触，通过钻井液的压力，使带槽口的环形支撑座、下弹簧和刚性垫圈向上游端移动，增加下阀座与阀芯之间的接触作用力，亦能保证下阀座与阀芯之间的密封性能，当井内压力增高时，下阀座与阀芯之间的作用力增大，密封性能提高，实现了液压自密封，进而提高旋塞阀的密封性和可靠性。由于阀芯将作用力转移到支撑轴上，因此能减小开启时的扭矩，实现小扭矩的旋转。

优选地，所述阀芯上下两端部均开有矩形凹槽；所述支撑轴关于流道中心线上下对称布置，支撑轴一端设有凸台与阀芯凹槽配合，另一端露出阀体，露出阀体的轴端开有内六角盲孔，用于配合六角扳手转动阀芯。

优选地，所述阀芯凹槽的两对边与所述对称轴凸台紧密配合，另外两对边与所述对称轴凸台间隙配合。

这样阀芯凹槽与支撑轴凸台两对边紧密接触，有助于保证在旋塞阀关闭时，阀芯与支撑轴保持在同一轴线上；阀芯与支撑轴凸台另外两对边间隙配合，在旋塞阀开启时，阀芯可以在流道方向上有一定的偏移，有助于减小开启和关闭旋塞阀的力矩，减小由井内压力引起的阀座与阀芯之间的接触作用力，延迟旋塞阀使用寿命。

优选地，所述支撑轴的中部设有轴承座，轴承座与阀体之间设有第二环形密封圈，轴承座与支撑轴之间设有滚针轴承。

这样支撑轴上安装滚针轴承，可实现在高压状况下更容易转动阀芯，避免阀芯转动困难。

优选地，所述阀体上部设有轴承座的定位断面和支撑轴旋转的第一限位开关，且所述轴承座上方压装有大端盖，大端盖上方压装有小端盖，且所述大端盖与支撑轴之间设有O型羊毛毡圈。

这样，在支撑轴的外设置大、小端盖，有效防止支撑轴向阀体外滑动。

优选地，所述支撑轴靠近凸台一端还设有与阀体上第一限位开关相匹配的第二限位开关。

这样，支撑轴靠近凸台一端的第二限位开关与滚针轴承及轴承座配合使用，有利于减小旋转力矩。

优选地，所述旋转外螺母为两个螺母形成的对顶螺母。

这样将旋转外螺母设置为对顶螺母有效起到防松作用。

优选地，所述上阀座右端和下阀座左端分别开有密封填料槽，所述密封填料填装在该密封填料槽内。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1局部结构放大图；

附图中：1-阀体；2-旋转外螺母；3-上刚性垫片；4-上弹簧；5-环形密封圈；6-上阀座；7-阀芯；8-第一螺钉；9-轴承座；10-大端盖；11-第二螺钉；12-小端盖；13-O型羊毛毡圈；14-支撑轴；15-环形挡圈；16-滚针轴承；17-密封垫片；18-第二环形密封圈；19-限位开关；20-密封填料；21-下阀座；22-下刚性垫片；23-下弹簧；24-环形支撑座；25-旋塞阀上腔体；26-旋塞阀下腔体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细说明。

如图1、图2所示的一种压差自密封式旋塞阀，包括阀体1、位于阀体1中的旋塞阀上腔体25和旋塞阀下腔体26、阀芯7、与阀芯7相连的用于转动阀芯的支撑轴14。

所述旋塞阀上腔体25中紧贴阀体1内壁设有上密封结构，该上密封结构由沿流道方向依次设置的旋转外螺母2、与旋转外螺母2抵触的上刚性垫片3、与上刚性垫片3抵触的上弹簧4、与上弹簧4抵触的上阀座6组成，所述上阀座6与阀体1内壁通过第一环形密封圈5紧密配合，上阀座6右端与阀芯7外壁通过密封填料20紧密配合。本实施例中旋转外螺母为两个螺母形成的对顶螺母，对上弹簧4以及阀芯7施加一定的作用力，同时起到防松的作用。所述上阀座6右端开有密封填料槽，所述密封填料填装在该密封填料槽内。

所述旋塞阀下腔体26中紧贴阀体1内壁设有下密封机构，该下密封机构由沿流道方向依次设置的下阀座21、与下阀座21抵触的下刚性垫片22、与下刚性垫片22抵触的下弹簧23、与下弹簧抵触的具有槽口的环形支撑座24组成，所述环形支撑座24槽口与旋塞阀下腔体26相通，所述下阀座与阀体内壁通过第一环形密封圈20紧密配合，下阀座21左端与阀芯7外壁通过密封填料20紧密配合。所述下阀座右端左端开有密封填料槽，所述密封填料填装在该密封填料槽内。

所述支撑轴14的中部设有轴承座9，该轴承座9与阀体1之间设有第二环形密封圈18，该轴承座9与支撑轴14之间设有滚针轴承16，滚针轴承上方设有环形挡圈15。滚针轴承的设置便于开启和关闭时旋转阀芯，避免阀芯难转动的问题。所述阀体1上部设有轴承座9的定位断面和支撑轴旋转的第一限位开关(图中未示出)。所述轴承座9上方通过第一螺钉8紧定压装有大端盖10，大端盖上方通过第二螺钉11紧定压装有小端盖12，大端盖和小端盖防止支撑轴14向阀体外滑动，且所述大端盖10与支撑轴14之间设有O型羊毛毡圈13，大端盖10与轴承座9之间设有密封垫片17保证密封性能。所述支撑轴14靠近凸台一端设有与第一限位开关相匹配的第二限位开关19。

当旋塞阀开启，即处于常开状态时，通过旋转外螺母2对阀芯7施加一定的预紧力，保证在没有钻井液进入旋塞阀阀体1时，支撑轴14不受阀芯7的作用力。当钻井液从旋塞阀的上游端进入井内，此时高压力的钻井液一方面对旋转外螺母2施加一定的作用力，更好地防止旋转外螺母2的松动；另一方面，钻井液由带槽口的环形支撑座24进入下阀座21与阀体1之间，利用液压自密封原理，有助于保证阀芯7与上阀座6、下阀座21之间的密封性能，此时，阀芯在流道方向上可以有一定的偏移，随着钻井液压力的增加，密封压力越高，密封性能越好。

当旋塞阀需要关闭时，通过扳手旋转支撑轴14至不能旋转时即可，此时旋塞阀关闭，井内巨大的压力致使阀芯7向上游端偏移，同时由于支撑轴14与阀芯7、滚针轴承16和轴承座9之间的误差，使得支撑轴14亦有微量的偏移，此时阀芯7挤压上阀座6，上阀座6挤压上弹簧4，到一定程度时，阀芯7将其与上阀座6之间的绝大部分作用力转移到支撑轴14上，避免阀芯7与上阀座6之间过渡挤压导致阀芯7损坏，同时上阀座6与阀芯7之间的接触作用力增大，有力地保证上阀座6与阀芯7之间的密封性能。而对于下阀座21，在井内的高压力作用下，钻井液将压力传至带槽口的环形支撑座24上，通过其将力传递到下阀座21上，在下弹簧23的作用下，下阀座21与阀芯7之间紧密接触，通过钻井液的压力，使环形支撑座23、下弹簧23和刚性垫圈22向上游端移动，增加下阀座21与阀芯7之间的接触作用力，亦能保证下阀座21与阀芯7之间的密封性能。当井内压力增高时，下阀座21与阀芯7之间的作用力增大，密封性能提高，实现了液压自密封。由于阀芯7将作用力转移到支撑轴14上，因此能减小开启时的扭矩，实现小扭矩的旋转，避免阀芯转动困难问题。

所述阀芯上下两端部均开有矩形凹槽；所述支撑轴关于流道中心线上下对称布置，支撑轴一端设有凸台与阀芯凹槽配合，另一端露出阀体，露出阀体的轴端开有内六角盲孔，用于配合六角扳手转动阀芯。所述槽口的两对边与所述对称轴凸台紧密配合，另外两对边与所述对称轴凸台间隙配合。

这样阀芯与支撑轴凸台两对边紧密接触，有助于保证在旋塞阀关闭时，阀芯与支撑轴保持在同一轴线上；阀芯与支撑轴凸台另外两对边间隙配合，在旋塞阀开启时，阀芯可以在流道方向上有一定的偏移，有助于减小开启和关闭旋塞阀的力矩，减小由井内压力引起的阀座与阀芯之间的接触作用力，延迟旋塞阀使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种压差自密封式旋塞阀，包括阀体、位于阀体中的旋塞阀上腔体和旋塞阀下腔体、阀芯、与阀芯相连的用于转动阀芯的支撑轴，其特征在于：所述旋塞阀上腔体中紧贴阀体内壁设有上密封结构，该上密封结构由沿流道方向依次设置的旋转外螺母、与旋转外螺母抵触的上刚性垫片、与上刚性垫片抵触的上弹簧、与上弹簧抵触的上阀座组成，所述上阀座与阀体内壁通过第一环形密封圈紧密配合，上阀座右端与阀芯外壁通过密封填料紧密配合；所述旋塞阀下腔体中紧贴阀体内壁设有下密封机构，该下密封机构由沿流道方向依次设置的下阀座、与下阀座抵触的下刚性垫片、与下刚性垫片抵触的下弹簧、与下弹簧抵触的具有槽口的环形支撑座组成，所述环形支撑座槽口与旋塞阀下腔体相通，所述下阀座与阀体内壁通过第一环形密封圈紧密配合，下阀座左端与阀芯外壁通过密封填料紧密配合。

2.根据权利要求1所述的压差自密封式旋塞阀，其特征在于：所述阀芯上下两端部均开有矩形凹槽；所述支撑轴关于流道中心线上下对称布置，支撑轴一端设有凸台与阀芯凹槽配合，另一端露出阀体，露出阀体的轴端开有内六角盲孔，用于配合六角扳手转动阀芯。

3.根据权利要求2所述的压差自密封式旋塞阀，其特征在于：所述阀芯凹槽的两对边与所述对称轴凸台紧密配合，另外两对边与所述对称轴凸台间隙配合。

4.根据权利要求3所述的压差自密封式旋塞阀，其特征在于：所述支撑轴的中部设有轴承座，轴承座与阀体之间设有第二环形密封圈，轴承座与支撑轴之间设有滚针轴承。

5.根据权利要求4所述的压差自密封式旋塞阀，其特征在于：所述阀体上部设有轴承座的定位断面和支撑轴旋转的第一限位开关，且所述轴承座上方压装有大端盖，大端盖上方压装有小端盖，且所述大端盖与支撑轴之间设有O型羊毛毡圈。

6.根据权利要求5所述的压差自密封式旋塞阀，其特征在于：所述支撑轴靠近凸台一端还设有与阀体上第一限位开关相匹配的第二限位开关。

7.根据权利要求1所述的压差自密封式旋塞阀，其特征在于：所述旋转外螺母为两个螺母形成的对顶螺母。

8.根据权利要求1所述的压差自密封式旋塞阀，其特征在于：所述上阀座右端和下阀座左端分别开有密封填料槽，所述密封填料填装在该密封填料槽内。