CN219864946U - 一种球面密封止回阀 - Google Patents

Abstract

一种球面密封止回阀，包括阀套、阀杆、固定架、保护套、引导套和弹簧，阀套上下两端分别设置有密封座和支撑座，密封座内侧设置有内凹密封面，固定架设置在阀套下部，引导套安装在固定架上，弹簧装置在引导套中，阀杆由密封帽和引导杆所构成，前端密封帽为外凸密封面，与内凹密封面对应构成密封配合，尾端引导杆镶置在引导套中，保护套安装在密封帽后端面上，密封配合套装在引导套外部，弹簧环套在引导杆上，支撑在引导套和阀杆之间，可以所述内滑套为支点向所述阀杆施加弹性作用力；其中，将内凹密封面与外凸密封面设置为结构相互对应的球面并优化曲率半径，可消除阀杆的径向偏转，避免产生配合间隙，提高止回阀止回密封功能的稳定性和可靠性。

Description

一种球面密封止回阀

技术领域

本实用新型涉及一种止回阀，具体涉及一种球面密封止回阀。

背景技术

钻具止回阀是石油、天然气钻井生产中预防地层高压流体及钻井液从钻具内喷出的一种专用随钻井下装置，主要包括有箭形止回阀、球形止回阀、投入止回阀和钻具浮阀等类型，其中：钻具浮阀是连接于钻头随钻下井工作的止回阀，通常为单向阀，控制泥浆只能自上而下流动 反向则自动关闭 防止泥浆从钻杆水眼内喷涌至井口形成井喷，在随钻工作过程中，利用弹簧和井液的相互作用，推动阀杆相对与其对应配合的引导套沿轴向进行往复运动，通过阀杆端头的外锥面与阀座上的内锥面对应面配合密封或者相互分离，实现止回阀的开启与关闭。但是，由于阀杆和引导套的加工难免存在有加工误差，所以装配后在阀杆与引导套之间极有可能产生微小的配合间隙，加之在密封时阀杆延伸出引导套部分缺乏有效的支撑约束，因而，在非平衡状态高压井液的冲击作用之下，阀杆在沿轴向从引导套中延伸运动出来的过程中有时会产生向径向偏转的现象，这种偏转现象很容易导致阀杆上的外锥面与阀座上的内锥面的配合状态出现偏差，相互之间产生错位形成泄漏缝隙，不但降低了止回阀的整体密封效果，影响功能实现的稳定性和可靠性，而且高压井液的渗出还会使密封区域中的密封结构材料持续过载承压，造成密封结构材料的疲劳破坏，降低使用寿命，增大生产成本。因此，有必要对现行应用的止回阀结构做出改进，解决现有技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是，提供一种具有球形密封面的止回阀，提高止回阀止回密封功能的稳定性和可靠性。

一种球面密封止回阀，包括：阀套、阀杆、固定架、保护套、引导套和弹簧；所述阀套整体呈圆筒外廓形状，上下两端分别设置有密封座和支撑座，所述密封座和所述支撑座通过沿圆周设置的连接杆相互连接为一体；在所述密封座的内侧设置有内凹密封面，外侧安装有橡胶密封环，分别构成内外两侧的配合密封结构；所述固定架设置安装在所述阀套的下部，所述引导套为盲筒形状，开口朝上连接安装在所述固定架上，所述弹簧装置于所述引导套的内孔当中，所述阀杆由密封帽和引导杆所构成，设置在前端的所述密封帽前部为外凸密封面，所述外凸密封面与所述密封座上的内凹密封面对应构成密封配合，设置在尾端的所述引导杆同时镶置在所述引导套的内孔当中，并可在所述引导套的导引下相对所述引导套轴向运动，所述保护套整体为环体形状，固定安装在所述阀杆密封帽的后端面上，并密封配合套装在所述引导套的外部，装置在所述引导套内孔当中的所述弹簧环套在所述阀杆的引导杆上，两端分别支撑在所述引导套和所述阀杆之间，可以所述内滑套为支点向所述阀杆施加弹性作用力；其中：设置在所述密封座上的所述内凹密封面与设置在所述密封帽上的所述外凸密封面为分别为结构相互对应的球面。

所述一种球面密封止回阀，优选所述内凹密封面的球面圆心位于所述引导套上端口端面的轴心点上，具有所述曲率半径R，所述外凸密封面的曲率半径与所述内凹密封面的曲率半径相同，所述曲率半径R能够使球面形状的所述外凸密封面具有与所述内凹密封面之间具有最佳的径向偏转适应性。

所述一种球面密封止回阀，优选在所述密封帽的前端设置有导向杆，同时在所述导向杆与所述密封帽之间设置圆滑的过渡曲面，用以引导所述阀杆的轴向直线运动，减小所述密封帽相对井液的运动阻力，降低所述阀杆受井液压力作用产生径向偏转的倾向。

所述一种球面密封止回阀，优选在所述密封帽与所述阀套的内侧面之间设置有侧密封结构，包括：设置在所述密封帽后端面上的环形唇筒和设置在所述密封座内侧环面上的密封胶层，在所述密封帽与所述密封座的配合密封状态下，所述环形唇筒可与所述密封胶层形成位置对应并构成密封配合。

所述一种球面密封止回阀，优选相互对应的所述环形唇筒和所述密封胶层分别具有轴向高度H，所述环形唇筒可通过与所述阀套内侧壁的支撑配合对所述阀杆起到对中扶正作用。

所述一种球面密封止回阀，优选所述密封胶层整体涂覆粘接在所述阀套的内侧面上。

本实用新型的有益效果是，提供一种油田用钻具止回阀，通过在阀杆密封帽与阀座之间设置相互配合的球面形密封面并优化球面曲率半径，消除阀杆受井液冲击作用相对引导套产生的径向偏转，避免密封状态下阀杆密封帽与引导套之间可能产生的微小配合间隙，提高止回阀止回密封功能的稳定性和可靠性；同时，利用具有一定长度的环形唇筒与阀套内侧面之间的密封配合，在提高阀口密封效果基础上，还同时具有扶正阀杆并使其保持居中对正，以及约束和限制阀杆径向偏转的作用，进一步提高止回阀工作的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为球面密封止回阀结构主剖视图。

图2为球面密封止回阀结构侧剖视图。

具体实施方式

进一步，结合具体实施例及其附图，对本实用新型请请求保护的技术方案做具体描述。

一种球面密封止回阀，如图1和图2所示，由阀套1、阀杆2、固定架3、保护套4、引导套5、弹簧6和环形唇筒7所构成；所述阀套1的上下两端分别设置有密封座和支撑座，在所述密封座和所述支撑座之间通过连接杆连接为一体；在所述密封座的内侧设置有球面形状的内凹密封面，所述内凹密封面的球面圆心位于所述引导套5上端口端面的轴心点上，具有曲率半径R，内侧面上整体涂覆粘接有密封胶层8，所述密封胶层8沿轴向具有涂覆高度H，外侧面上安装有橡胶密封环；所述固定架3设置安装在所述阀套1的下部，所述引导套5安装在所述固定架3上，所述弹簧6装置于所述引导套5的内孔当中；所述阀杆2由密封帽和引导杆所构成，所述密封帽的前端中部设置有导向杆9，所述导向杆9与所述密封帽与边缘区域之间保持圆滑过渡，边缘区域设置有球面形状的外凸密封面，所述外凸密封面与所述内凹密封面结构相互对应，所述引导杆的尾端镶入所述引导套5中并使所述弹簧6环套在所述阀杆2的引导杆上，所述弹簧6的两端分别支撑在所述引导套5和所述阀杆2之间；所述环形唇筒7和所述保护套4共同安装在所述密封帽的后端面上，所述环形唇筒7为圆筒结构，外侧面与所述阀套1的内侧面相互对应，在所述密封帽与所述密封座的配合密封状态下，可与所述密封胶层8对应构成密封配合，构成侧面压力密封结构，所述保护套4设置在所述环形唇筒7的筒内区域，密封配合套装在所述引导套5的外部，将所述弹簧6密封在由所述引导套5和所述保护套4围护构成的密封空间当中。

使用时，将所述一种油田用钻具止回阀安装在阀体接头上，初始状态下，如图2所示，在弹簧6的弹性力作用下，阀杆2相对引导套5向上运动，使所述阀杆2密封帽前端的外凸密封面对应抵顶在所述阀套1密封座上的内凹密封面上，并与所述内凹密封面构成密封配合，同时，环形唇筒7的外侧面与所述阀套1的内侧面相互配合，，挤压涂敷在所述阀套1上的密封胶层8，与所述阀套1构成侧面施压的辅助密封配合结构，所述一种油田用钻具止回阀关闭。将初始状态结构的所述一种油田用钻具止回阀与钻具钻杆连接送入井下，下送过程中进一步受钻井液作用，所述浮阀持续保持常闭状态，当达到预定位置并启动泵压进行泥浆循环时，所述泥浆压力作用于所述密封帽，使阀杆2克服所述弹簧6的弹性作用力和井下压力，推动所述阀杆2向下运动时，所述一种油田用钻具止回阀解除密封状态，钻具液流通道导通。当停止井下泥浆循环时，所述弹簧6和井液压力的作用将推动所述阀杆2相对所述引导套5向上运动，使所述密封帽抵顶在所述阀套1密封座上，所述外凸密封面与所述内凹密封面构成配合密封，阻断钻具液流通道，防止井液上涌溢流至井口地面。此时，由于所述外凸密封面与所述内凹密封面之间的配合面为曲率半径为R的球面形状，所以，即使受到非平衡状态井液冲击作用导致所述阀杆2相对所述引导套5产生径向偏转时，所述外凸密封面与所述内凹密封面都始终能够保持稳定的紧密配合状态，通常不会在二者之间产生结构性的配合间隙，有效避免可能产生的井液渗漏和压力泄漏等现象，提高所述一种油田用钻具止回阀功能实现的稳定性和可靠性，减小辅助配合密封结构中所述密封胶层8受到的压力负荷强度，保证使用寿命；同时，通过在所述密封帽上安装所述环形唇筒7，利用所述环形唇筒7与所述阀体1之间轴向高度H的配合作用，辅助扶正所述阀杆2，可减小其相对所述引导套3的径向偏转倾向，进一步提高所述一种油田用钻具止回阀工作的稳定性和可靠性。

Claims (6)

1.一种球面密封止回阀，包括：阀套（1）、阀杆（2）、固定架（3）、保护套（4）、引导套（5）和弹簧（6）；所述阀套（1）整体呈圆筒外廓形状，上下两端分别设置有密封座和支撑座，所述密封座和所述支撑座通过沿圆周设置的连接杆相互连接为一体；在所述密封座的内侧设置有内凹密封面，外侧安装有橡胶密封环；所述固定架（3）设置安装在所述阀套（1）的下部，所述引导套（5）为盲筒形状，开口朝上连接安装在所述固定架（3）上，所述弹簧（6）装置于所述引导套（5）的内孔当中，所述阀杆（2）由密封帽和引导杆所构成，设置在前端的所述密封帽前部为外凸密封面，所述外凸密封面与所述密封座上的内凹密封面对应构成密封配合，设置在尾端的所述引导杆同时镶置在所述引导套（5）的内孔当中，所述保护套（4）整体为环体形状，固定安装在所述阀杆（2）密封帽的后端面上，并密封配合套装在所述引导套（5）的外部，装置在所述引导套（5）内孔当中的所述弹簧（6）环套在所述阀杆（2）的引导杆上，两端分别支撑在所述引导套（5）和所述阀杆（2）之间；其特征在于：

设置在所述密封坐上的所述内凹密封面与设置在所述密封帽上的所述外凸密封面分别为结构相互对应的球面形状。

2.如权利要求1所述一种球面密封止回阀，其特征在于：所述内凹密封面的球面圆心位于所述引导套（5）上端口端面的轴心点上，所述外凸密封面具有与所述内凹密封面相同的曲率半径R。

3.如权利要求2所述一种球面密封止回阀，其特征在于：在所述密封帽与所述阀套（1）的内侧面之间设置有侧密封结构，包括：设置在所述密封帽的后端面上的环形唇筒（7）和设置在所述密封座内侧环面上的密封胶层（8），在所述密封帽与所述密封座的配合密封状态下，所述环形唇筒（7）可与所述密封胶层（8）形成位置对应并构成密封配合。

4.如权利要求3所述一种球面密封止回阀，其特征在于：相互对应的所述环形唇筒（7）和所述密封胶层（8）分别具有轴向高度H。

5.如权利要求4所述一种球面密封止回阀，其特征在于：所述密封胶层（8）整体涂覆粘接在所述阀套（1）的内侧面上。

6.如权利要求1至5任一项所述一种球面密封止回阀，其特征在于：在所述密封帽的前端设置有导向杆（9），同时在所述导向杆（9）与所述密封帽之间设置圆滑的过渡曲面。