高溫防漏失閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫防漏失閥，包括球形閥芯、閥座和管狀閥體，通過閥體連接外部待控制液體管路，閥座包括閥芯座、中間連接環(huán)和下接頭，閥芯座與中間連接環(huán)之間通過第一金屬波紋管密封連接，中間連接環(huán)與下接頭之間通過第二金屬波紋管密封連接；當(dāng)液體壓力來自閥體上部時，第一金屬波紋管受壓伸展，擠壓閥芯座對閥芯構(gòu)成彈性密封；當(dāng)液體壓力來自下接頭下部時，第二金屬波紋管受壓伸展，擠壓所述中間連接環(huán)進(jìn)而通過所述閥芯座對閥芯構(gòu)成彈性密封。本發(fā)明的球閥采用金屬波紋管作為彈性元件提供初始比壓，在預(yù)緊力和與流體壓力共同作用下，在任何工況下均保持合適的密封比壓，保證密封可靠，能夠在高溫、高壓環(huán)境下長期安全的工作。
【專利說明】高溫防漏失閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高溫防漏失閥，是用于石油天然氣開采領(lǐng)域的一種雙向球閥，該高溫防漏失閥的密封件全部是金屬件，適用于高溫、高壓的井下環(huán)境。
【背景技術(shù)】
[0002]在石油天然氣開采領(lǐng)域內(nèi)，井下設(shè)備、管道所使用的控制閥以球閥為主，球閥以其密封性好、安全可靠的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有的球閥密封一般采用聚四氟乙烯的軟密封閥芯座結(jié)構(gòu)，或者采用硬密封加O型圈的閥芯座結(jié)構(gòu)，但是受非金屬材料性能限制，這些類型的球閥只能工作在< 200°C的環(huán)境下，對于> 250°C的高溫井、蒸汽井，上述結(jié)構(gòu)的球閥無法滿足使用要求。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中也有采用金屬硬密封結(jié)構(gòu)的管道閥門，此類結(jié)構(gòu)的閥門在高溫高壓下要達(dá)到可靠密封，必須采用較高的密封比壓，即較高的預(yù)緊力，這樣的設(shè)計會造成球體與閥座之間摩擦阻力大，球閥啟閉力矩大，不適用于井下環(huán)境。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種高溫防漏失閥，該密封閥內(nèi)設(shè)置有球形閥芯和與其適配的閥座，采用金屬波紋管作為彈性元件提供初始比壓，在預(yù)緊力和與流體壓力共同作用下，在任何工況下均保持合適的密封比壓，保證密封可靠，能夠在高溫、高壓環(huán)境下長期安全的工作。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
高溫防漏失閥，包括閥芯、閥座和管狀閥體，通過所述閥體連接外部待控制液體管路，所述閥座包括閥芯座、中間連接環(huán)和下接頭，待控制液體流經(jīng)由閥體、閥芯、閥芯座、中間連接環(huán)和下接頭構(gòu)成的路徑。
[0008]所述閥芯座與中間連接環(huán)之間通過第一金屬波紋管密封連接，所述中間連接環(huán)與下接頭之間通過第二金屬波紋管密封連接；所述閥芯、閥芯座、第一金屬波紋管、中間連接環(huán)、第二金屬波紋管和下接頭的部分管體位于所述閥體內(nèi)，所述下接頭和閥體密封連接。
[0009]當(dāng)液體壓力來自閥體上部時，第一金屬波紋管受壓伸展，擠壓閥芯座對閥芯構(gòu)成彈性密封；當(dāng)液體壓力來自下接頭下部時，第二金屬波紋管受壓伸展，擠壓所述中間連接環(huán)進(jìn)而通過所述閥芯座對閥芯構(gòu)成彈性密封。
[0010]進(jìn)一步，所述閥芯為球形閥芯，閥芯座設(shè)置有適配于閥芯的球面槽。
[0011]進(jìn)一步，所述下接頭為階梯狀管體，下接頭與中間連接環(huán)的相鄰端為下接頭的前端，前端的外徑小于第二金屬波紋管的內(nèi)徑，第二金屬波紋管包裹前端的管體，第二金屬波紋管和前端的管體以及中間連接環(huán)之間形成一液壓腔室。
[0012]進(jìn)一步，在所述下接頭前端的管體上設(shè)置有若干個通孔，所述通孔連通所述液壓腔室與下接頭的流道。[0013] 進(jìn)一步，所述中間連接環(huán)呈槽狀，下接頭前端與中間連接環(huán)構(gòu)成嵌套結(jié)構(gòu)。
[0014]進(jìn)一步，所述閥芯座為階梯狀管體，閥芯座與閥芯接觸端的外徑大于閥芯座與中間連接環(huán)相鄰端的外徑，階梯分界面構(gòu)成液壓受力面。
[0015]進(jìn)一步，所述閥芯座與中間連接環(huán)的相鄰端為閥芯座的后端，后端的外徑小于第一金屬波紋管的內(nèi)徑，第一金屬波紋管包裹后端的管體。
[0016]進(jìn)一步，所述閥芯座與下接頭之間設(shè)置有防旋裝置，該防旋裝置包括設(shè)置在閥芯座上的軸向凸出部和下接頭上的軸向凹槽，所述凸出部和凹槽配合防止閥芯座與下接頭之間相對旋轉(zhuǎn)，所述凸出部穿過中間連接環(huán)后和凹槽配合。
[0017]進(jìn)一步，所述閥芯座、第一金屬波紋管、中間連接環(huán)、第二金屬波紋管、下接頭之間依次采用焊接密封連接，所述閥體和下接頭之間采用焊接密封連接。
[0018]采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)置的高溫防漏失閥，具有以下優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明采用金屬波紋管作為彈性元件提供初始比壓，通過金屬波紋管的彈性變形補(bǔ)償高溫引起的熱變形，使球閥能夠在< 350°C的環(huán)境下長期工作，適用絕大部分井下工作環(huán)境；同時可以在5000Psi (35MPa)的壓力等級下長期工作；采用彈性補(bǔ)償金屬硬密封，在預(yù)緊力和流體壓力共同作用下在任何工況下均保持合適的密封比壓，保證密封可靠，并且球閥雙向均能承受5000Psi (35MPa)的壓力差。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的主視圖(局部剖視);
圖2為來本發(fā)明的立體圖(局部剖視)；
圖3為上部加壓時本發(fā)明的密封原理圖；
圖4為下部加壓時本發(fā)明的密封原理圖；
圖5為圖4中的局部放大視圖。
[0021]圖中:1.閥芯；2.閥芯座；2-1.凸出部；3.第一金屬波紋管；4.中間連接環(huán)；5.第二金屬波紋管；6.下接頭；6-1.通孔；7.閥體。
[0022]
【具體實施方式】
[0023]為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)到預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖和較佳實施例，對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征以及功效詳細(xì)說明如后。
[0024]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的高溫防漏失閥包括閥芯1、閥座和管狀閥體7，通過閥體7連接外部待控制液體管路，所述閥座包括閥芯座2、中間連接環(huán)4和下接頭6，待控制液體流經(jīng)由閥體7、閥芯1、閥芯座2、中間連接環(huán)4和下接頭6構(gòu)成的路徑。附圖中箭頭A的指向是待控制液體的一種流向，即壓力來自下接頭6下部，待控制液體還可以沿與箭頭A相反的方向流動，即壓力來自閥體7上部，如圖3中箭頭B的指向。
[0025]本實施例所采用的閥芯為球形閥芯1，閥芯座2設(shè)置有適配于閥芯I的球面槽。當(dāng)然，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)形式并不限于球形閥芯，對于其他形式的閥芯同樣適用，例如圓柱形閥
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Λ ο[0026]如圖1所示，閥芯座2與中間連接環(huán)4之間通過第一金屬波紋管3密封連接，中間連接環(huán)4與下接頭6之間通過第二金屬波紋管5密封連接；閥芯1、閥芯座2、第一金屬波紋管3、中間連接環(huán)4、第二金屬波紋管5和下接頭6的部分管體位于閥體7內(nèi)，下接頭6和閥體7之間密封連接，當(dāng)液體壓力來自閥體7上部時，壓力通過閥體7與其他部件之間的空隙起作用。
[0027]如圖1所示，下接頭6為階梯狀管體，下接頭6與中間連接環(huán)4的相鄰端為下接頭6的前端，前端的外徑小于第二金屬波紋管5的內(nèi)徑，第二金屬波紋管5包裹前端的管體，第二金屬波紋管5和前端的管體以及中間連接環(huán)4之間形成一液壓腔室，當(dāng)液體壓力來自下接頭6下部時，壓力通過該液壓腔室起作用。
[0028]如圖5所示，在下接頭6前端的管體上設(shè)置有若干個通孔6-1，通孔6-1連通所述液壓腔室與下接頭6的流道，待控制液體可以通過通孔6-1進(jìn)入所述液壓腔室。
[0029]如圖1所示，閥芯座2為階梯狀管體，閥芯座2與閥芯I接觸端的外徑大于閥芯座2與中間連接環(huán)4相鄰端的外徑，階梯分界面構(gòu)成液壓受力面。
[0030]如圖1所示，閥芯座2與中間連接環(huán)4的相鄰端為閥芯座2的后端，后端的外徑小于第一金屬波紋管3的內(nèi)徑，第一金屬波紋管3包裹后端的管體。
[0031]如圖3所示，當(dāng)液體壓力來自閥體7內(nèi)部時，如圖3中箭頭P的指向，第一金屬波紋管3受壓伸展，擠壓閥芯座2對閥芯I構(gòu)成彈性密封；如圖4所示，當(dāng)液體壓力來自下接頭6內(nèi)部時，如圖4中箭頭P的指向，第二金屬波紋管5受壓伸展，擠壓中間連接環(huán)4進(jìn)而通過閥芯座2對閥芯I構(gòu)成彈性密封。
[0032]為了優(yōu)化本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，如圖1所示，中間連接環(huán)4呈槽狀，下接頭6前端與中間連接環(huán)4構(gòu)成嵌套結(jié)構(gòu)，這樣設(shè)計可以加強(qiáng)控制閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0033]閥芯座2與下接頭6之間設(shè)置有防旋裝置，該防旋裝置包括設(shè)置在閥芯座2上的軸向凸出部2-1和下接頭6上的軸向凹槽，凸出部2-1和凹槽配合防止閥芯座2與下接頭6之間相對旋轉(zhuǎn)，防止傳遞轉(zhuǎn)矩到金屬波紋管，凸出部2-1穿過中間連接環(huán)4后和凹槽配合。
[0034]本發(fā)明各部件均是金屬件，他們之間的連接方法是，閥芯座2、第一金屬波紋管3、中間連接環(huán)4、第二金屬波紋管5、下接頭6之間依次采用焊接密封連接，閥體7和下接頭6之間也采用焊接密封連接。
[0035]上面所述只是為了說明本發(fā)明，應(yīng)該理解為本發(fā)明并不局限于以上實施例，符合本發(fā)明思想的各種變通形式均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.高溫防漏失閥，包括閥芯、閥座和管狀閥體，通過所述閥體連接外部待控制液體管路，其特征在于，所述閥座包括閥芯座、中間連接環(huán)和下接頭，待控制液體流經(jīng)由閥體、閥芯、閥芯座、中間連接環(huán)和下接頭構(gòu)成的路徑； 所述閥芯座與中間連接環(huán)之間通過第一金屬波紋管密封連接，所述中間連接環(huán)與下接頭之間通過第二金屬波紋管密封連接；所述閥芯、閥芯座、第一金屬波紋管、中間連接環(huán)、第二金屬波紋管和下接頭的部分管體位于所述閥體內(nèi)，所述下接頭和閥體密封連接； 當(dāng)液體壓力來自閥體上部時，第一金屬波紋管受壓伸展，擠壓閥芯座對閥芯構(gòu)成彈性密封；當(dāng)液體壓力來自下接頭下部時，第二金屬波紋管受壓伸展，擠壓所述中間連接環(huán)進(jìn)而通過所述閥芯座對閥芯構(gòu)成彈性密封。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫防漏失閥，其特征在于，所述閥芯為球形閥芯，閥芯座設(shè)置有適配于閥芯的球面槽。
3.如權(quán)利要求1所述的高溫防漏失閥，其特征在于，所述下接頭為階梯狀管體，下接頭與中間連接環(huán)的相鄰端為下接頭的前端，前端的外徑小于第二金屬波紋管的內(nèi)徑，第二金屬波紋管包裹前端的管體，第二金屬波紋管和前端的管體以及中間連接環(huán)之間形成一液壓腔室。
4.如權(quán)利要求3所述的高溫防漏失閥，其特征在于，在所述下接頭前端的管體上設(shè)置有若干個通孔，所述通孔連通所述液壓腔室與下接頭的流道。
5.如權(quán)利要求3所述的高溫防漏失閥，其特征在于，所述中間連接環(huán)呈槽狀，下接頭前端與中間連接環(huán)構(gòu)成嵌套結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的高溫防漏失閥，其特征在于，所述閥芯座為階梯狀管體，閥芯座與閥芯接觸端的外徑大于閥芯座與中間連接環(huán)相鄰端的外徑，階梯分界面構(gòu)成液壓受力面。
7.如權(quán)利要求6所述的高溫防漏失閥，其特征在于，所述閥芯座與中間連接環(huán)的相鄰端為閥芯座的后端，后端的外徑小于第一金屬波紋管的內(nèi)徑，第一金屬波紋管包裹后端的管體。
8.如權(quán)利要求1所述的高溫防漏失閥，其特征在于，所述閥芯座與下接頭之間設(shè)置有防旋裝置，該防旋裝置包括設(shè)置在閥芯座上的軸向凸出部和下接頭上的軸向凹槽，所述凸出部和凹槽配合防止閥芯座與下接頭之間相對旋轉(zhuǎn)，所述凸出部穿過中間連接環(huán)后和凹槽配合。
9.如權(quán)利要求1所述的高溫防漏失閥，其特征在于，所述閥芯座、第一金屬波紋管、中間連接環(huán)、第二金屬波紋管、下接頭之間依次采用焊接密封連接，所述閥體和下接頭之間采用焊接密封連接。
【文檔編號】F16K5/20GK103939635SQ201410168883
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】任峰德, 范白濤, 陳毅, 修海媚, 張斌奇, 唐文波, 郭武兵, 安義 申請人:中科金佳（北京）油田技術(shù)開發(fā)有限公司