CN217381685U - 一种超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀 - Google Patents

Abstract

一种超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，在阀盖部件和阀杆零件的上方装有手轮驱动部件，在手轮驱动部件的中上部位，装有细牙螺纹驱动的无罩壳阀门开关显示器；在阀体的上端、阀盖部件的中心孔与阀杆的接触处，装有一套由多层不同截面非橡胶密封圈叠加的组合密封件；阀杆螺母和闸板拆分成两个不同的零件，用“⊥”形接头和凹槽衔接在一起，阀杆的下端用滚珠丝杠穿过阀杆螺母的滚珠螺纹孔和闸板上方的圆柱形盲孔，驱动阀门的开关；在阀体的圆柱形阀腔内，在阀座的下方，对称地装有一对填满闸板两侧阀腔、带弹性橡胶圈的防砂板。因此具有操作轻松、开关显示、密封可靠、耐磨耐蚀、防砂防堵等优异性能，使其更适合在超高压和恶劣工况下工作。

Description

一种超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀

技术领域

本实用新型涉及石油机械及其它行业中使用的“手动暗杆平板阀”。

背景技术

手动暗杆平板阀是石油钻采设备中常用的一种大口径闸阀，相对于另一种常用的手动明杆平板阀，具有产品体积小、重量轻、价格低等优点。但随着油气钻采工作压力等级的不断提高，现有的手动暗杆平板阀已难以胜任超高压工况的作业要求，其主要问题：一是手动暗杆平板阀的阀杆螺母位于阀体之内，且与闸板溶为一体，难以像手动明杆平板阀那样，加工成滚珠丝杠的螺母来减少操作阻力；而滚珠丝杠的螺母直径较粗，内设滚珠回路，需要单独专业加工；而其他企业要在扁平的闸板内加工出滚珠丝杠的螺母十分困难。二是现有的手动暗杆平板阀，因其阀杆螺母与闸板是同一零件，阀杆螺母的螺纹孔与闸板的其它部位之间的形位公差，以及在多个相邻零件的挤压下，会对阀杆产生不同轴度的扭曲，加大了螺纹副的摩擦阻力，使得阀门的开关更加困难，而且还会影响阀门的密封性能。三是现有阀的闸板两面加装的防砂板几乎均为平板，刚性不足，在超高压工况下，容易产生弹性或塑性变形，从而使部分含砂介质进入阀腔，造成砂堵事故；另外，防砂板与闸板之间没有主动贴合力，其精密加工形成的固定自由间隙，随着工作时间和零件变形的增加而增加，为含砂介质进入阀腔提供了缝隙。四是平板阀的阀盖和阀杆处所用的橡胶组合密封件，难以胜任超高压工况和频繁的操作要求；少数使用复合材料的阀杆组合密封件，因层数偏少或搭配欠佳，其密封性能和使用寿命也不理想。五是暗杆平板阀在阀体外看不到活动的阀杆和尾杆，使得操作人员无法直接观察阀门的开关情况；少数经过特别设计的暗杆平板阀加装了开关显示器，但均局限在手轮之下的罩壳之内，加之体积小、光线差，观察困难；一旦操作有误，在超高压含砂介质的冲击下，阀门会很快地磨损报废。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用滚珠丝杠副驱动，适合超高压工况，且有优异的防砂、密封和显示开关功能的手动暗杆平板阀。

本实用新型由手轮驱动部件、阀盖部件和阀体、阀杆、阀杆螺母、闸板、阀座，防砂板、导向板零件和配套的密封件、联接件组合而成；其特色之处是：在阀盖部件和阀杆零件的上方装有手轮驱动部件，在手轮驱动部件的中上部位，装有细牙螺纹驱动的无罩壳阀门开关显示器；在阀体的上端、阀盖部件的中心孔与阀杆的接触处，装有一套由多层不同截面非橡胶密封圈叠加的组合密封件；阀杆螺母和闸板拆分成两个不同的零件，用“⊥”形接头和凹槽衔接在一起，阀杆的下端用滚珠丝杠穿过阀杆螺母的滚珠螺纹孔和闸板上方的圆柱形盲孔，驱动阀门的开关；在阀体的圆柱形阀腔内，在阀座的下方，对称地装有一对填满闸板两侧阀腔、带弹性橡胶圈的防砂板。

由于本实用新型将阀门的开关显示器设计成无罩壳的构件，安装在手轮驱动部件的中上部位，可以多方位直接观察阀门的开关情况，减少了误判损失。在阀体的上端，阀盖部件的中心孔与阀杆的接触处，装有一套由多层不同截面非橡胶密封圈叠加的组合密封件，将多种复合材料密封圈的密封功能有机的组合，达到了多重密封和超强的抗压、耐磨和耐蚀效果。在阀杆的下端和阀杆螺母的结合处，用滚珠丝杠副替代梯形螺纹，将斜面摩擦变成滚动摩擦，可以大幅度地减轻阀门的开关阻力；加之闸板和阀杆螺母拆分成两个不同的零件，在两者的衔接处可以有少许的相对位移，从而可以减少闸板、阀杆螺母与阀杆等零件之间的不同轴度扭曲现象，使其在超高压工况下的操作更轻松、密封更可靠。在阀腔内、阀座的下方，对称地装有一对填满闸板两侧阀腔、带弹性橡胶圈的防砂板，既提高了防砂板的强度、消除其变形的空间，又利用了防砂板中矩形密封圈产生的弹性，使其始终主动与闸板紧密贴合，不给含砂介质任何进入阀腔的空隙。

附图说明

图1为本实用新型总体结构阀门全开状态的全剖视示意图；

图2为图1中，阀体、闸板和防砂板结合处A-A剖面放大示意图；

图3本实用新型，阀盖与阀杆接触处组合密封件的局部放大示意图；

图4为图1中，B向阀杆螺母和闸板结合处半剖视放大示意图；

图5为本实用新型中，与防砂板配套的弹性橡胶圈截面放大示意图；

图6为本实用新型中，防砂板零件立体放大示意图；

图7为图1中，C向显示螺帽外表面位置线和文字展开放大示意图。

图中标号所示的零部件名称如下：

1、阀体，2、密封垫环，3、螺柱螺母，4、阀盖，5、阀杆，6、轴承罩壳，7、圆柱销，8、推力轴承，9、显示器座，10、驱动杆，11、显示螺帽，12、手轮，13、螺栓垫片，14、圆柱端螺钉，15、沉头螺钉，16、O型密封圈，17、油杯，18、紧定螺钉，19、组合密封件，20、注脂阀，21、阀杆螺母，22、闸板，23、阀座，24、内密封圈，25、外密封圈，26、弹性橡胶圈，27、防砂板，28、导向板。

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：

图1、图2中，本实用新型以阀体1为载体，自上而下由手轮驱动部件、阀盖部件和阀杆5、阀杆螺母21、闸板22、阀座23、防砂板27、导向板28零件，以及配套的密封件和联接件组合而成，形成一个对管路通道进行开关控制的功能体。

阀体1的中间是加工有圆柱形阀腔盲孔的柱状体，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23的安装孔；在左右带颈法兰的端面，均加工有梯形垫环槽和均布的螺柱孔，用于对外联接；在阀体1柱状体的上面，加工有梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔，以便用密封垫环2和均布的螺柱螺母3联接阀盖部件。

本实用新型的阀盖部件，由阀盖4、组合密封件19和注脂阀20所组成。阀盖4是一端大、一端小的零件；小端是直径较小、带退刀槽的空心螺柱体，大端是直径较大的空心圆柱体，大端的下面加工有梯形垫环槽和均布的螺柱孔，用与阀体1相联接；阀盖4的中心是不同直径的螺纹孔和圆柱孔，小端面向下是直径较小的螺纹孔和圆柱形台阶孔，用来安装组合密封件19；大端面向上是一大一小圆柱形台阶孔，大圆柱孔与阀腔直径相同，小圆柱孔直径大于阀杆螺母21的外径，以便为阀杆螺母21和闸板22提供足够的活动空间；在阀盖4大端的侧壁上，钻有一个进口处有锥形螺纹的台阶孔，孔中装有注脂阀20，用于向阀内注入密封脂，以提高阀门的密封性能。

图3中，本实用新型的组合密封件19，由一个填料压盖、一层金属垫圈、四层不同截面的密封圈和一层⊥形挡圈叠加组合而成；四层不同截面的密封圈，最上层是方形V槽截面的密封圈，第二层是对称翼形截面的密封圈，第三层是短柄锺形截面的复合密封圈；第四层是长柄锺形截面的复合密封圈。叠加时：最上层的密封圈下面的V形槽与第二层密封圈上方的尖端吻合，第二层密封圈下面的V形槽和方槽与第三层复合密封圈上方的尖端和短柄吻合，第四层复合密封圈和⊥形挡圈上方的长柄，分别插在第三层复合密封圈和第四层复合密封圈锺形截面下方的内腔之中，对阀杆19进行密封。另外，为了应对超高压工况，组合密封件19中的方形V槽截面密封圈、对称翼形截面密封圈和⊥形挡圈的全身，以及短柄锺形截面复合密封圈和长柄锺形截面复合密封圈的壳体，全部采用“PEEK聚醚醚酮”特种工程塑料模塑成形；在短柄锺形截面复合密封圈和长柄锺形截面复合密封圈的锺形截面内腔之中，均装有顶部弯曲成圆弧呈V形截面的环状弹簧；环状弹簧均采用“E1giloy埃尔吉洛伊”非磁性合金薄钢板冲压、焊接而成。

图1和图4中，在阀体1和阀盖部件的中心孔形成的阀腔内，自上而下的装有阀杆5、阀杆螺母21、闸板22和位于闸板22前后的导向板28。阀杆5的上半部分为光滑圆柱体，顶部钻有一个径向销孔，穿过阀盖4和组合密封件19的中心孔后，与手轮驱动部件相联接；下半部分加工成滚珠丝杠，用与阀杆螺母21相配合，以便将旋转力矩转变成上下推拉力；在阀杆3的中间有一个上面是锥面的坎肩，其直径大于阀盖4中心直径最小的孔，当锥面的坎肩与直径最小的孔接触时，可形成倒密封，以便带压更换上方破损的零部件。阀杆螺母21是独立于闸板22的注状零件，其上方是圆柱体，其下方是与闸板23上端“⊥”形凹槽衔接的“⊥”形接头，“⊥”形接头的底板呈方形，以防止自身随阀杆5旋转；其中心是与阀杆5配合的N型内循环带滚珠的螺纹孔，在阀杆5的滚珠丝杠作用下，驱动闸板25上下运动。闸板22是一块周边倒角的长方形厚钢板，在厚钢板的上端加工有“⊥”形凹槽，用于衔接阀杆螺母21下端的“⊥”形接头；“⊥”形凹槽的下方钻有一个圆柱形盲孔，在圆柱形盲孔的下端钻有一个与之垂直交汇的通气孔，作为阀杆5的活动空间，并以此缩短阀门的高度；在闸板22前后两边的平面上，均开有上下贯通的长槽，槽中装有薄钢板冲压成型的导向板28，以防止闸板22前后偏移；在钢板两侧的密封面上，均涂有碳化钨硬质合金层，在密封面的下方开有圆柱形的通道孔，与左右两侧固定的有通道孔的阀座23紧密接触，阀座23通过配套的内密封圈24、外密封圈25与固定的有通道孔的阀体1紧密接触后，通过其通道孔相对位置的变化，决定阀门的开通或关闭。在闸板22的两侧、阀座23的下方，还对称地装有一对带弹性橡胶圈26的防砂板27，以防止含砂介质进入阀腔。

图5和图6中，防砂板27是一块一侧平面、一侧圆弧面的方形厚钢板，其平面用与闸板22贴合，其圆弧面用与阀体1内的阀腔孔贴合；在钢板的上面有一个圆弧形缺口，用与阀座23相衔接；在钢板的下面与圆弧面的交界之处是大倒角，以便在阀腔内安装；在防砂板27两侧的平面及圆弧面的垂直平分线上、靠近圆弧形缺口处，钻有一个小直径的通孔，以便内外两侧的压力平衡；在防砂板27的圆弧面上、圆弧形缺口的下方，对称地加工有一个带四个圆弧角的方形凹槽，方形凹槽内装有一根弹性橡胶圈26，在与阀腔孔壁接触后，会产生推动防砂板27与闸板22紧密贴合的弹性力。弹性橡胶圈26，其横截面的外边为凸起的圆弧边，内边有一个半圆形凹槽，其余两边为相互平行的直线边；弹性橡胶圈26整体采用“FKM氟橡胶”或“HNBR高饱和氢化丁腈橡胶”材料制造，以应对恶劣的工况。

另外，为应对超高压工况，本实用新型与阀座23配套的内密封圈24和外密封圈25均采用一种复合型弹性密封圈：其外层主圈的径向截面均呈U型，采用“PEEK聚醚醚酮”特种工程塑料模塑成形；在主圈的U型开口内，均含有径向截面呈V型的金属弹簧圈；在V型的金属弹簧圈内，均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24和外密封圈25的区别：一是直径大小不同；二是内密封圈24的U型主圈开口向内，外密封圈25的U型主圈开口向外。

在阀体1上端、阀盖部件的上方，装有手轮驱动部件。手轮驱动部件由轴承罩壳6、推力轴承8、显示器座9、驱动杆10、显示螺帽11、手轮12、螺栓垫片13、圆柱端螺钉14、沉头螺钉15、O型密封圈16、油杯17、紧定螺钉18所组成。驱动杆10自上而下依次加工成扁平柱体、圆柱体、细牙螺柱体、带凹槽的圆柱体、加粗的圆柱体和凸起的坎肩，在其上端面钻有螺纹盲孔，在其下端面钻有一个盲孔，在其凸起的坎肩圆周边上加工有一个径向销孔。在驱动杆10的下部加粗的圆柱体和凸起的坎肩上下面，各装一只推力轴承8，用轴承罩壳6和O型密封圈16从带凹槽的圆柱体处向下包裹后，将轴承罩壳6底面的螺纹孔与阀盖4上端的螺柱体联接在一起，再用紧定螺钉18予以固定；在驱动杆10的上端扁平柱体处装有手轮12，并用螺栓垫片13从上端的螺纹盲孔中固定；在轴承罩壳6和手轮12之间，在驱动杆10的圆柱体、细牙螺柱体处装有阀门开关显示器；在驱动杆10的下端面，用盲孔和圆柱销7与阀杆5的上端穿插连接，以便将手轮12上的驱动力通过阀杆5传送下去。

图1和图7中，本实用新型的阀门开关显示器由显示器座9、驱动杆10的圆柱体和细牙螺柱体、显示螺帽11、圆柱端螺钉14和沉头螺钉15所组成；开关显示器中的显示器座9，主体部分是空心圆柱体，下边是小法兰，用均布的沉头螺钉15固定在轴承罩壳6的上面；显示器座9的中心通孔内装有套在驱动杆10上的显示螺帽11，显示器座9圆周壁上两个径向螺纹孔中各装一个圆柱端螺钉14，与显示螺帽11圆柱体表面上的两个轴向长槽配合，防止自转并限定其轴向位移；显示螺帽11是空心圆柱体零件，其中心通孔的中上方加工成台阶孔、下方加工成细牙螺纹孔，与驱动杆10上的圆柱体和细牙螺柱体配合后，随着驱动杆10的转动而上下移动；其外表面加工有两个对称的轴向长槽，并且刻有三条间隔均等的水平位置线，在位置线的上方刻有四排均布的“全开”、“半开”和“全关”的文字；其三条水平位置线和四排均布的文字与显示器座9上端的平面配合，能直观地显示阀门的开关情况。

以上内容描述了本实用新型的基本原理、主要特征和主要优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述说明的实施例限制，特别是其中的个别零部件或组合密封件19和弹性橡胶圈26，在不脱离本发明精神、架构和范围的前提下，产生的形状或材料的变化和改进，都在本实用新型的保护要求范围内。

Claims (9)

1.一种超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，由手轮驱动部件、阀盖部件和阀体、阀杆、阀杆螺母、闸板、阀座，防砂板、导向板零件和配套的密封件、联接件组合而成；其特征是：在阀盖部件和阀杆零件的上方装有手轮驱动部件，在手轮驱动部件的中上部位，装有细牙螺纹驱动的无罩壳阀门开关显示器；在阀体的上端、阀盖部件的中心孔与阀杆的接触处，装有一套由多层不同截面非橡胶密封圈叠加的组合密封件；阀杆螺母和闸板拆分成两个不同的零件，用“⊥”形接头和凹槽衔接在一起，阀杆的下端用滚珠丝杠穿过阀杆螺母的滚珠螺纹孔和闸板上方的圆柱形盲孔，驱动阀门的开关；在阀体的圆柱形阀腔内，在阀座的下方，对称地装有一对填满闸板两侧阀腔、带弹性橡胶圈的防砂板。

2.根据权利要求1所述的超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，其特征是：组合密封件，由一个填料压盖、一层金属垫圈、四层不同截面的密封圈和一层⊥形挡圈叠加组合而成；四层不同截面的密封圈，最上层是方形V槽截面的密封圈，第二层是对称翼形截面的密封圈，第三层是短柄锺形截面的复合密封圈；第四层是长柄锺形截面的复合密封圈。

3.根据权利要求2所述的超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，其特征是：组合密封件中的方形V槽截面密封圈、对称翼形截面密封圈和⊥形挡圈的全身，以及短柄锺形截面复合密封圈和长柄锺形截面复合密封圈的壳体，全部采用“PEEK聚醚醚酮”特种工程塑料模塑成形；在短柄锺形截面复合密封圈和长柄锺形截面复合密封圈的锺形截面内腔之中，均装有顶部弯曲成圆弧呈V形截面的环状弹簧；环状弹簧均采用“Elgiloy埃尔吉洛伊”非磁性合金薄钢板冲压、焊接而成。

4.根据权利要求1所述的超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，其特征是：阀杆螺母是独立于闸板的柱状零件，其上方是圆柱体，其下方是与闸板上端“⊥”形凹槽衔接的“⊥”形接头，“⊥”形接头的底板呈方形，其中心是与阀杆配合的N型内循环带滚珠的螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，其特征是：闸板是一块周边倒角的长方形厚钢板，在厚钢板的上端加工有“⊥”形凹槽，“⊥”形凹槽的下方钻有一个圆柱形盲孔，在圆柱形盲孔的下端钻有一个与之垂直交汇的通气孔；在闸板前后两边的平面上，均开有上下贯通的长槽；在钢板两侧的密封面上，均涂有碳化钨硬质合金层，在密封面的下方开有圆柱形的通道孔。

6.根据权利要求1所述的超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，其特征是：防砂板是一块一侧平面、一侧圆弧面的方形厚钢板，在钢板的上面有一个圆弧形缺口，在钢板的下面与圆弧面的交界之处是大倒角；在防砂板两侧的平面及圆弧面的垂直平分线上、靠近圆弧形缺口处，钻有一个小直径的通孔；在防砂板的圆弧面上、圆弧形缺口的下方，对称地加工有一个带四个圆弧角的方形凹槽。

7.根据权利要求1所述的超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，其特征是：弹性橡胶圈，其横截面的外边为凸起的圆弧边，内边有一个半圆形凹槽，其余两边为相互平行的直线边；弹性橡胶圈整体采用“FKM氟橡胶”或“HNBR高饱和氢化丁腈橡胶”材料制造。

8.根据权利要求1所述的超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，其特征是：阀门开关显示器由显示器座、驱动杆的圆柱体和细牙螺柱体、显示螺帽、圆柱端螺钉和沉头螺钉所组成；开关显示器中的显示器座，主体部分是空心圆柱体，下边是小法兰，用均布的沉头螺钉固定在轴承罩壳的上面；显示器座的中心通孔内装有套在驱动杆上的显示螺帽，显示器座圆周壁上两个径向螺纹孔中各装一个圆柱端螺钉，与显示螺帽圆柱体表面上的两个轴向长槽配合，防止自转并限定其轴向位移。

9.根据权利要求7所述的超高压防砂型滚珠丝杠暗杆平板阀，其特征是：显示螺帽是空心圆柱体零件，其中心通孔的中上方加工成台阶孔、下方加工成细牙螺纹孔，其外圆表面加工有两个对称的轴向长槽，并且刻有三条间隔均等的水平位置线，在位置线的上方刻有四排均布的“全开”、“半开”和“全关”的文字。

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