CN217582089U - 一种井下安全阀用阀组部件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井下安全阀用阀组部件，包括流动管、阀座、平衡装置和阀板，阀座安装在连接套内，阀板通过转动轴铰接在阀座的一侧边，转动轴套装有复位弹簧，流动管插入连接套内，平衡装置安装于阀座侧边的平衡孔内。本实用新型有益效果：本实用新型采用全金属密封阀组部件，介质耐受性好，可满足压力105MPa以及温度230℃的使用要求，同时节流装置可效降低平衡孔冲蚀率，以提高安全阀的整体可靠性。

Description

一种井下安全阀用阀组部件

技术领域

本实用新型涉及油气井开发技术领域,尤其是一种井下安全阀用阀组部件。

背景技术

井下安全阀是一种连接在油管上的安全控保装置，当井口装置发生火灾爆炸等重大险情时，能迅速触发并关闭生产通道，防止事故进一步扩大。阀组部件是井下安全阀的核心部件，其可靠性决定了整个安全阀的使用寿命。目前国内井下安全阀在使用过程中发现，均存在不同程度的关闭不严的现象，通过分析判断因井下恶劣工况环境，阀组部件密封点长期被冲刷腐蚀，从而导致密封失效，对油气井的安全开发构成重大安全隐患。同时随着对异常高温或高压的油气井的开发，对实现105MPa，230℃及以上压力或温度等级的安全阀产生了迫切需求，目前国基本仍处于空白，因此急需开展高可靠性的超高压或高温井下安全阀阀板部件的研发。

目前常用的阀组部件存在两个特点，特点一其主密封面采用带软密封的结构，软密封常采用聚四氟乙烯材料，该材料较软，井下环境工况复杂，存在较多的杂质颗粒，当阀板和阀座接触时杂质颗粒附着于阀板和阀座间，在关闭阀板时，杂质颗粒因硬度远高于软密封材料，会将软密封挤压失效，从而导致整个阀组部件密封失效，因而该结构对工况使用要求较高，可靠性偏低。同时，该结构无法满足105MPa，230℃及以上压力或温度等级的使用需求。特点二自平衡型安全阀阀组部件均设有平衡装置，该装置的目的用于开启阀板时，先开启平衡装置，使阀板上下游压差平衡后再开启阀板，从而减小开启载荷。目前常用的平衡装置均设置在阀板上，通过板簧挤压平衡塞，平衡塞上设有密封面和导流孔，在开启瞬间，平衡塞前后压差较大，可高达70MPa，如此大的压差通过小尺寸的导流孔时会对平衡塞密封面产生严重的冲刷，从而导致密封失效。

因此，对于上述问题有必要提出一种井下安全阀用阀组部件。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供了一种井下安全阀用阀组部件，以解决上述问题。

一种井下安全阀用阀组部件，包括流动管、阀座、平衡装置和阀板，所述阀座安装在连接套内，所述阀板通过转动轴铰接在阀座的一侧边，所述转动轴套装有复位弹簧，所述流动管插入连接套内，所述平衡装置安装于阀座侧边的平衡孔内。

优选地，所述平衡装置4包括压盖10、平衡孔弹簧6和平衡阀芯5，所述压盖安装于平衡孔内，所述平衡阀芯通过平衡孔弹簧安装于压盖。

优选地，所述平衡阀芯包括圆柱段和密封球面，所述圆柱段与密封球面一体式连接。

优选地，所述密封球面与平衡孔的外端配合形成球面密封。

优选地，所述密封球面的最右端与阀座内孔距离为1.5-2mm。

优选地，所述压盖10左侧设有导向孔1004并与圆柱段502配合连接，所述导向孔1004内圆周部设置有若干个呈环形分布的过流槽1001。

优选地，所述阀座通过连接螺纹与连接套连接并通过密封内锥面301压紧密封，所述密封内锥面呈锥形，所述密封内锥面的母线与中心轴向夹角呈30°或45°。

优选地，所述阀座3上设有导流槽304。

优选地，所述阀板7背面设有倾斜面Ⅰ701和倾斜面Ⅱ703，所述阀板7内侧设有避让槽707，所述阀板7对称设有阀板销耳702，销耳702上设有阀板转动轴孔705，所述阀板销耳702上设有圆弧706。

优选地，所述复位弹簧8设有复位弹簧固定端801和复位弹簧活动端802，所述复位弹簧固定端801和复位弹簧活动端802自由初始角度为0度，所述复位弹簧固定端801与阀座3中的复位弹簧固定端孔309配合连接，所述复位弹簧活动端802与阀板7上的复位弹簧座708配合连接，所述复位弹簧座708与阀板的中心轴线的夹角为45°。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型采用全金属密封阀组部件，介质耐受性好，可满足压力105MPa以及温度230℃的使用要求，同时节流装置可效降低平衡孔冲蚀率，以提高安全阀的整体可靠性。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的平衡孔开启示意图；

图3为本实用新型的阀组开启示意图；

图4和图5为本实用新型的压盖结构示意图；

图6为本实用新型的平衡阀芯结构示意图；

图7为本实用新型的阀座结构图；

图8为本实用新型的阀板剖面示意图；

图9为本实用新型的连接套内结构图；

图10为本实用新型的复位弹簧结构示意图；

图11为本实用新型的阀板及阀座配合示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1并结合图2至图11所示，一种井下安全阀用阀组部件，包括流动管2、阀座3、平衡装置4和阀板7，阀座3安装在连接套1内，阀板7通过转动轴9铰接在阀座3的一侧边，转动轴9套装有复位弹簧8，流动管2插入连接套1内，所述平衡装置4安装于阀座3侧边的平衡孔内。

平衡装置4位于阀座3侧面，平衡装置4包括压盖10、平衡孔弹簧6和平衡阀芯5，平衡阀芯5上设有密封球面501，与平衡孔密封球面305配合形成球面密封，平衡阀芯5的最右端与阀座内孔308距离C为1.5-2mm，平衡阀芯5右侧设有直径小于密封球面501直径的圆柱段502，平衡孔弹簧6套于圆柱段502上并座于压盖10的内圆柱1003内，并通过压盖10进行压紧,压盖10通过螺纹1002与平衡孔螺纹302连接，压盖10左侧设有导向孔1004与圆柱段502配合，起扶正导向的作用，导向孔1004内设有贯穿的过流槽1001，呈圆周4处均布。

如图1和图7所示，阀座3通过连接螺纹302与连接套1进行连接，并通过密封内锥面301压紧实现密封，密封内锥面301呈锥形，密封内锥面301的母线与中心轴向夹角呈30°或45°，阀座3中平衡装置4所在外圆筒段与相配合的连接套1所处的内圆筒段间隙为0.10-0.15mm，使平衡孔在开启时，流体通过这段微小的间隙，以实现有效的节流，阀座3上设有导流槽304，用于进一步降低流速，从而有效避免密封球面501和平衡孔密封球面305的冲蚀。

如图7-9所示，阀座3上设有阀座主密封面307，密封面呈球形，与阀板主密封面704进行配合，实现金属密封，阀座主密封面307的球心点距阀座销孔306中心距离与阀板主密封面704距阀板转动轴孔705距离相等，阀座销孔306距中心轴线距离与阀板转动轴孔705距中心轴线距离相等。

如图10所示，复位弹簧8设有复位弹簧固定端801和复位弹簧活动端802，复位弹簧固定端801和复位弹簧活动端802自由初始角度为0度，复位弹簧固定端801与阀座3中的复位弹簧固定端孔309配合，复位弹簧活动端802与阀板7上的复位弹簧座708配合，复位弹簧座708与阀板7的中心轴线的夹角为45°。

如图8和9所示，所述阀板7背面设有倾斜面Ⅰ701和倾斜面Ⅱ703，以使阀板在开启后与连接套内壁101间不存在干涉，所述阀板7内侧设有避让槽707，以使阀板在开启后与流动管外壁201不存在干涉，所述阀板7对称设有阀板销耳702，销耳702上设有阀板转动轴孔705，阀板销耳702上设有圆弧706，避免阀板在开启过程中阀板销耳702与阀座3干涉。

实施例

在正常装配状态下时，井下安全阀阀板处于关闭状态，如图1所示位置，阀板7在复位弹簧9的作用下，阀板主密封面704和阀座主密封面307贴合，实现主密封，平衡装置4中的平衡阀芯5与平衡孔密封球面305贴合，实现旁通密封。

当需要开启井下安全阀时，通过动力作用于流动管2，使流动管2下移，到达如图2所示位置，此时流动管2挤压平衡阀芯5，使其向外侧移动，平衡孔弹簧6被压缩，平衡孔密封球面305和密封球面501分离，阀板7上游气体可通过分离的密封面间隙，进入阀板7下游，在高压气体进入时，因阀座3的中平衡装置4所在圆柱段502与相配合的连接套1所处的内圆柱段502间的微小间隙，以及阀座3上设有的导流槽304，流体流速可明显降低，从而有效避免密封球面501和平衡孔密封球面305的冲蚀。

当阀板7上下游压力差达到安全阀设定的开启压差时，流动管2进一步推动阀板7，到达图3所示位置，此时复位弹簧8发生扭转，阀板7转动90°，阀座主密封面307和阀板主密封面704分离，形成过流通道，安全阀完全开启。

当需要紧急关闭安全阀时，流动管2在动力的作用下上移，阀板7在复位弹簧8的作用下，以及平衡阀芯5在平衡孔弹簧6的作用下，均恢复至图1所示位置，再次达到密封状态，安全阀关闭。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：包括流动管(2)、阀座(3)、平衡装置(4)和阀板(7)，所述阀座(3)安装在连接套(1)内，所述阀板(7)通过转动轴(9)铰接在阀座(3)的一侧边，所述转动轴(9)套装有复位弹簧(8)，所述流动管(2)插入连接套(1)内，所述平衡装置(4)安装于阀座(3)侧边的平衡孔(303)内。

2.如权利要求1所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：所述平衡装置(4)包括压盖(10)、平衡孔弹簧(6)和平衡阀芯(5)，所述压盖安装于平衡孔(303)内，所述平衡阀芯(5)通过平衡孔弹簧(6)安装于压盖(10)。

3.如权利要求2所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：所述平衡阀芯(5)包括圆柱段(502)和密封球面(501)，所述圆柱段(502)与密封球面(501)一体式连接。

4.如权利要求3所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：所述密封球面(501)与平衡孔(303)的外端配合形成球面密封。

5.如权利要求4所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：所述密封球面(501)的最右端与阀座内孔(308)距离为1.5-2mm。

6.如权利要求3所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：压盖(10)左侧设有导向孔(1004)并与圆柱段(502)配合连接，所述导向孔(1004)内圆周部设置有若干个呈环形分布的过流槽(1001)。

7.如权利要求1所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：所述阀座(3)通过连接螺纹(302)与连接套(1)连接并通过密封内锥面(301)压紧密封，所述密封内锥面(301)呈锥形，所述密封内锥面(301)的母线与中心轴向夹角呈30°或45°。

8.如权利要求1所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：所述阀座(3)上设有导流槽(304)。

9.如权利要求1所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：所述阀板(7)背面设有倾斜面Ⅰ(701)和倾斜面Ⅱ(703)，所述阀板(7)内侧设有避让槽(707)，所述阀板(7)对称设有阀板销耳(702)，销耳(702)上设有阀板转动轴孔(705)，所述阀板销耳(702)上设有圆弧(706)。

10.如权利要求1所述的一种井下安全阀用阀组部件，其特征在于：所述复位弹簧(8)设有复位弹簧固定端(801)和复位弹簧活动端(802)，所述复位弹簧固定端(801)和复位弹簧活动端(802)自由初始角度为0度，所述复位弹簧固定端(801)与阀座(3)中的复位弹簧固定端孔(309)配合连接，所述复位弹簧活动端(802)与阀板(7)上的复位弹簧座(708)配合连接，所述复位弹簧座(708)与阀板的中心轴线的夹角为45°。

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