一种大流量防爆阀及工作方法与流程

本发明涉及一种防爆阀，尤其是一种大流量防爆阀。

背景技术：

在进行深海钻探作业时，需采用半潜式钻井平台或钻井浮船。它们在波浪作用下，除前后左右发生左右摇摆外，还会产生周期性升沉运动，并使钻柱上下往复运动，如果不采取补偿措施，将造成井底钻压变化，影响钻进，甚至使钻头脱离井底，无法钻进，所以必须对钻柱的升沉运动采取补偿措施。

钻柱补偿主要分为伸缩钻杆升沉补偿、游车大钩升沉补偿、天车升沉补偿、绞车升沉补偿、隔水管升沉补偿等，其中伸缩钻杆升沉补偿由于满足不了现代施工工艺，已经逐渐被淘汰。其它几种升沉补偿装置均使用液压缸来进行最终的升沉补偿运动，具有张紧力大、结构简单、易于维护、可靠性高的特点，广泛用于新建的第5代、第6代半潜平台。

上述几种采用液压缸的升沉补偿系统，连接液压缸的管路由于频繁受到压力冲击、机械振动等因素影响，存在爆管的风险，一旦发生，轻则损坏钻头、钻杆，重则会造成安全生产事故。因此，必须采取措施进行预防，目前通行的做法是在油缸进油口处加装防爆阀。而目前国内升沉补偿装置中应用的防爆阀，如图3所示，有以下方面需要改善：

1、完全依赖进口，不但采购成本高，而且处处受制于人；

2、使用成本高，一旦发生故障，必须整体更换；

3、性能参数不能调节，系统设计受制于阀，不利于发挥系统最佳性能；

4、过于笨重，不便于安装、维护。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种大流量防爆阀，通过自主创新的模块化、紧凑化、人性化设计，解决背景技术中存在的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种大流量防爆阀，包括阀芯、阀套、阀体、阀座；所述阀体内设置阀腔，所述阀座套装在阀腔上，所述阀腔内设置阀套，所述阀芯置于阀套内；所述阀体设置有油口A、油口B；其特征在于：所述阀芯设为倒“T”形，所述倒“T”形竖向部分为圆柱形，圆柱形侧面与油口B相通；所述倒“T”形横向部分为蝶形，蝶端与油口A相通；本方案中所述横向部分为蝶形，蝶端与油口A相通。相较于整体圆柱形的阀芯，减少了阀芯的重量，增大了阀口过流面积，减小了阀口压力损失。

进一步地：所述阀座上设有第一小孔a1，所述阀体上的第二小孔a2，第一小孔a1与第二小孔a2连通；所述阀体上设有测压口MA、测压口MB，所述测压口MA与第二小孔a2连通，测压口MB与第三小孔b1连通。测压口MA和测压口MB处可连接压力发讯器，实现远程监控。

进一步地：所述阀芯倒“T”形竖向部分开设第四小孔c、横向部分开设第五小孔c1，所述弹簧座开有第六小孔c2，并且第四小孔c、第五小孔c1、第六小孔c2相互连通。

进一步地：所述阀体上部设置调节螺杆、盖板，所述调节螺杆顶住阀芯；所述阀腔内顺序设置弹簧座、弹簧、调节垫片，所述阀套嵌套在阀腔内，并顶住弹簧的一端，弹簧的另一端由弹簧座顶住。所述调节螺杆通过螺纹连接在盖板内，并通过锁紧螺母锁紧。通过调整调节螺杆可改变预设弹簧力及阀口尺寸，以适应不同升沉补偿装置的需求。

进一步地：所述阀芯和弹簧座之间设置调节垫片。通过改变调节垫片的数量或厚度，可以改变阀芯和弹簧座装配后的总长度。

进一步地：所述阀芯外圆设多个环形槽。通过调整调节垫片数量或厚度可改变预设弹簧力及阀口尺寸，以适应不同升沉补偿装置的需求。

进一步地：所述弹簧座顶端开有十字形沟槽，将油道b处压力连通至阀腔d，作用于阀芯上端。

进一步地：所述阀套顶端开有十字形沟槽。

所述一种大流量防爆阀，工作方法为：当升沉补偿系统正常工作时，阀芯位于初始位置，从油口A输入的液压油经油道a流向油道b与油口B接通流向油缸，同时，液压油经流道b、第五小孔、第四小孔、第六小孔流向阀腔d，油道a处压力和弹簧力作用在阀芯下端，油道b处及阀腔d处压力作用在阀芯上端，从油口A输入液压油时，受流阻影响，油道a处压力高于油道b处及阀腔d处压力，加之弹簧力作用，阀芯6处于静止状态；从油口B输入的液压油经b油道流向a油道与油口A接通并流出，同时，液压油经流道b、第五小孔、第四小孔、第六小孔流向阀腔d，油道a处压力和弹簧力作用在阀芯下端，油道b处及阀腔d处压力作用在阀芯上端，受流阻影响，油道b处及阀腔d处压力高于油道a处压力，但是正常工作状态下，两者差值不足以克服预设的弹簧力，阀芯仍处于静止状态；当连接油口A的管路突然爆裂时，油缸内的液压油通过油口B流向油口A的流量突然增大，受流阻影响，此时油道b处及阀腔d处压力和油道a处压力差值增大，使阀芯6克服弹簧力作用产生向下运动，直至阀芯与阀座闭合，此时油道b和油道a被切断，油缸内液压油不能再通过油口B流向油口A，油缸停止运动，实现防爆功能。

一种大流量防爆阀对升沉补偿装置的工作方法的优点为：

1、当油缸进油管突然爆裂时，油缸受自重及负载影响会不受控制的快速向下运动，此时阀芯克服弹簧力迅速闭合，阻止油缸继续向下运动；

2通过调整调节螺杆、调整调节垫片数量或厚度可改变预设弹簧力及阀口尺寸，以适应不同升沉补偿装置的需求；

3油口MA、油口MB处可根据需要安装测压仪器检测或监测油口A、油口B处实时工作压力，监控系统运行状态。

有益效果

1、打破国外垄断，不再受制于人并大大降低采购成本；

2、易损的阀座、阀套等采用分体设计，故障时不再需要整体更换，大大降低使用成本；

3、通用化设计、适用范围广、便于批量化生产；

4、模块化设计、易于加工、结构紧凑、便于安装、维护。

附图说明

图1为大流量防爆阀示意图；

图2为图1A-A剖面示意图；

图3为现有进口防爆阀示意图；

图中：

1调节螺杆、2盖板、3弹簧座、4弹簧、5调节垫片、6阀芯、7、阀套、8阀体、9堵头、10阀座、11阀座固定螺钉、12锁紧螺母、13油口A、14油口B、15油口MA、16油口MB、第一小孔a1、第二小孔a2、第三小孔b1、第四小孔c、第五小孔c1、第六小孔c2。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1：

如图1、2所示，一种大流量防爆阀，包括调节螺杆1、盖板2、弹簧座3、弹簧4、调节垫片5、阀芯6、阀套7、阀体8、堵头9、阀座10、阀座固定螺钉11、锁紧螺母12；所示阀体8设置有油口A、油口B、油口MA及油口MB；所示阀体8内设置有弹簧座3、弹簧4、调节垫片5、阀套7、阀芯6、阀座10、阀座固定螺钉11，且由上至下依次设置。所示阀体8内设置阀腔，所示弹簧座3、弹簧4、调节垫片5、阀套7、阀芯6、阀座10均设于阀腔之内；所示阀套7嵌套在阀腔上，并顶住弹簧4的一端，弹簧4的另一端由弹簧座3顶住；所示阀芯6套装在阀套7内，阀芯6的一端通过螺纹和弹簧座3连接，阀芯6另一端设置堵头9，阀芯6和弹簧座3之间设置调节垫片5；所示阀座10通过阀座固定螺钉11套装在阀腔上；所示盖板2通过螺钉和阀体8连接，置于阀腔之外，所示调节螺杆1通过螺纹连接在盖板2内，并通过锁紧螺母12锁紧。

实施例2：

一种大流量防爆阀，包括阀芯6、阀套7、阀体8、阀座10；所述阀体8内设置阀腔，所述阀座10套装在阀腔上，所述阀腔内设置阀套，所述阀芯套装于阀套内；所述阀体8设置有13油口A、14油口B；其特征在于：所述阀芯6设为倒“T”形，所述竖向部分为圆柱形，圆柱形侧面与油口B相通；所述横向部分为蝶形，蝶端与油口A相通。相较于整体圆柱形的阀芯，减少了阀芯的重量，增大了阀口过流面积，减小了阀口压力损失。

实施例3：

一种大流量防爆阀工作方法为：当升沉补偿系统正常工作时，阀芯6位于初始位置，从油口A输入的液压油经油道a流向油道b与油口B接通流向油缸，同时，液压油经流道b、第五小孔c1、第四小孔c、第六小孔c2流向阀腔d，油道a处压力和弹簧力作用在阀芯下端，油道b处及阀腔d处压力作用在阀芯上端，从油口A输入液压油时，受流阻影响，油道a处压力高于油道b处及阀腔d处压力，加之弹簧力作用，阀芯6处于静止状态；从油口B输入的液压油经b油道流向a油道与油口A接通并流出，同时，液压油经流道b、第五小孔c1、第四小孔c、第六小孔c2流向阀腔d，油道a处压力和弹簧力作用在阀芯下端，油道b处及阀腔d处压力作用在阀芯上端，受流阻影响，油道b处及阀腔d处压力高于油道a处压力，但是正常工作状态下，两者差值不足以克服预设的弹簧力，阀芯仍处于静止状态；当连接油口A的管路突然爆裂时，油缸内的液压油通过油口B流向油口A的流量突然增大，受流阻影响，此时油道b处及阀腔d处压力和油道a处压力差值增大，使阀芯6克服弹簧力作用产生向下运动，直至阀芯6和阀座10闭合，此时油道b和油道a被切断，油缸内液压油不能再通过油口B流向油口A，油缸停止运动。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。