专利名称：稠油井用水套炉自动控温阀的制作方法
技术领域：
本实用新型属于温度自动控制领域。
目前在我国各大油田出产的原油多是稠油，这种稠油在常温(5～20℃)下，流动性很差，无法通过管道输送。为把分散油井产出的稠油输送到集中地或进行远距离输送，必须提高油温，以增加其流动性。现在油田普遍采用的方法是沿运输管道分段加热，通过人工控制来维持油温在75～85℃范围内。为避免油与火接触，通常用水套炉加热，即燃烧天燃气加热锅炉中的水，由水间接加热流过管道的稠油。为保证油温能在所要求的范围内，防止水沸腾、蒸干或温度过低，需有专人负责根据水温调节燃气阀。
由于油井数量多，分布地域广阔，需要大量的加热炉，同时，又要配备众多的监控人员，在艰苦的条件下测量水温，调节燃气阀。即使这样，也时有水温过高、烧干而损坏锅炉或水温过低输油不畅等事故发生，造成重大经济损失。近年来，虽有电子控温装置，但是，由于检测控制过程复杂，运行不稳定，经常出现温度失控而烧坏锅炉的事故。
为了解决现有技术的上述不足，特提出本实用新型的解决方案。
本实用新型的构思是利用集感知与动作为一体的形状记忆合金材料，经过特殊的热处理后具有形状记忆功能，在某一温度将其设定为一定形状，在较低的温度，它经过明显的塑性变形后，再加热回到原始某一温度时，它就会自动回复到设定的形状，并对外作功。根据这一特性，将形状记忆合金制成弹簧就可达到对温度的检测与控制，同时，极大地简化了复杂的电子型控温系统，实现温度控制的简单性和可靠性。
本实用新型所设计的稠油井用水套炉自动控温阀，是用形状记忆合金弹簧为控温元件，增加一个辅助弹簧(普通钢质的弹簧)来实现的。其结构是由阀体〔8〕、燃气通道〔11〕和安装在燃气道〔11〕里可以控制燃气流量的阀针〔1〕所构成、其特征在于，它还包括一个绕在阀针〔1〕上的由形状记忆合金制作的主弹簧〔2〕和一个由普通钢制作的辅助弹簧〔5〕，而阀针〔1〕是一个一端为平面端〔13〕其另一端则为锥面端〔9〕的园柱体，该圆柱体靠近平面端的部分设有螺纹结构，一个带有螺纹的环状盘〔4〕旋在阀针〔1〕上，安设在阀针〔1〕上的主弹簧〔2〕和辅助弹簧〔5〕，均处在由导向套〔7〕与阀帽〔3〕所构成的空间内，而环状盘〔4〕则处于主弹簧〔2〕与辅助弹簧〔5〕之间。其进一步的特征在于，由形状记忆合金制作的主弹簧〔2〕安设在阀针〔1〕上的环状盘〔4〕与平面〔13〕之间同阀帽〔3〕相接触，由普通钢质制作的辅助弹簧〔5〕则安设在阀针〔1〕上的环状盘〔4〕与锥面端〔9〕之间，其两端分别与环状盘〔4〕及导向套〔7〕一端面相接触。在温度高时或燃气通道〔11〕封闭时，辅助弹簧〔5〕处在被压缩状态，而形状记忆合金弹簧〔2〕则处在伸长状态，反之，当处在低温时或燃气通道〔11〕打开时，辅助弹簧〔5〕处在伸长状态，而形状记忆合金弹簧〔2〕则处在压紧状态。其更一步的特征在于形状记忆合金材料，被加工成直径为1～4mm丝，形状记忆合金弹簧〔2〕的动作温度可根据要求来确定。阀针〔1〕及绕在其上的主弹簧〔2〕和辅助弹簧〔5〕，安装在由阀帽〔3〕、导向套〔7〕和阀体〔8〕所构成的腔内，并用带螺纹的联接帽〔6〕将阀帽〔3〕与导向套〔7〕连接在一起，而导向套〔7〕与阀体〔8〕之间也是螺纹连接。
本实用新型由形状记忆合金主弹簧〔2〕直接或间接感知锅炉水温(或稠油温度)，当油温比较低时，记忆合金主弹簧〔2〕在辅助弹簧〔5〕的作用下，压缩变形使阀针〔1〕上升，结果开大阀门使燃烧气体的流量加大，使油温升高，当油温达到一定高度时，记忆合金主弹簧〔2〕恢复形状，因此，它反过来以压缩辅助弹簧〔5〕，这样，使阀针〔1〕开始下降，从而关小阀门使燃烧气体流量减小。
以下结合附图对本实用新型细节加以说明
图1是稠油井用水套炉自动控温阀，处于低温时的结构状态示意图。
设在由导向套〔7〕与阀帽〔3〕所构成的腔内的阀针〔1〕，在辅助弹簧〔5〕的作用下，借助环形盘〔4〕和导向套〔7〕端头的阻挡，把形状记忆合金主弹簧〔2〕压缩变形，阀针的平面端〔13〕，阀帽〔3〕紧靠在一起，结果使阀针〔1〕上提，使锥面端〔9〕离开处在阀体〔8〕中的燃气口〔12〕，阀门开大，供燃烧用气体在燃气通道〔11〕中的流量加大，导致炉温(油温或水温)升高。图中的箭头方向为燃烧气体的流动方向。连接帽〔6〕是连接阀帽〔3〕和导向套〔7〕的，并通过其上面的螺纹，也调正两者的间距。
图2是稠油井用水套炉自动控温阀处于高温时的结构状态示意图。
设在由导向套〔7〕与阀帽〔3〕所构成的腔内的阀针〔1〕，由于形状记忆合金主弹簧〔2〕在高温下(如在78℃时)要恢复原始设定的形状，借助于环状盘〔4〕和阀帽〔3〕的阻挡作用，对外作功，压缩辅助弹簧〔5〕，使阀针〔1〕下移，因此，关闭(阀针的锥面端〔9〕与阀体〔8〕中的燃气口〔12〕相接触)或减小阀门的燃气通道〔11〕里的气体流量，结果，使炉温(油温或水温)下降。箭头指向表示燃烧气体的流向。
图3是本实用新型安装于现场的示意图。
稠油井用水套炉自动控温阀，被安装在燃气管〔14〕与输油管〔17〕之间。燃气管〔14〕是通过与稠油井用水套炉自动控温阀的端头上的螺纹〔10〕连接起来。阀体〔8〕被串联在燃气管〔14〕之中。而阀体〔8〕里装有主弹簧〔2〕和辅助弹簧〔5〕并用阀帽压紧的那部分，放在输油管〔17〕上安装的并带有法兰盘〔15〕的插管〔16〕里，所谓“插管”就是在输油管〔17〕上开一圆孔，将插管一端封闭，其内径与自动控温装有主弹簧和辅助弹簧并用阀帽压紧的那部分的外径相当或略大一点，插管〔16〕开口的一端的外壁与输油管〔17〕通过法兰盘〔15〕连接在一起。因此，自动控温阀中的形状记忆合金所作的主弹簧〔2〕，便会感知输油管中石油的温度而产生动作。
图4是已有技术的温度控制阀结构示意图。
它是由手柄〔19〕控制阀针〔1〕而使阀针〔1〕的锥面端〔9〕接触或离开燃气口〔12〕，从而达到控制温度变化的目的，这完全是人工看温度低则开大阀门，看温度高而关小阀门来实现的。手炳〔19〕与阀针〔1〕组装成一体，阀针〔1〕的上升或下降，是靠阀针〔1〕上带有螺纹的凸台〔18〕与阀体〔8〕上的螺纹〔10〕完成的。
本实用新型的主要优点是①使用温度可在0～100℃之间，一般控制在78℃左右；②能精确地控制油温在±3℃；③使用中安全，可靠；④操作简便节省劳力和财力，比电子控温装置可节省资金120％。
本实用新型的具体实施例如下本实用新型所设计的稠油井用水套炉自动控温阀其实施例是拆除原手工操作的控温阀，换上本实用新型的自动控温阀而进行的。为了方便，本实用新型将装有主弹簧〔2〕和辅助弹簧〔5〕的一端，设为Ⅰ部，将燃气通道〔11〕的两个端部，设为Ⅱ部，首先卸掉自动控温阀上的阀帽〔3〕，之后将Ⅰ部插入预先在输油管〔17〕上作好的带有法兰盘〔15〕的插管〔16〕内，将Ⅱ部的两个端头通过螺纹〔10〕与燃气管〔14〕连接起来，即可实现本实用新型的安装使用。
本实施例油温需要控制在78±3℃范围内。
当油温高于78℃时，形状记忆合金主弹簧〔2〕恢复原始设定的形状，对外作功，压缩辅助弹簧〔5〕使阀针〔1〕向燃气口〔12〕移动，以减少燃气流量或关闭，结果炉温下降，当油温低于78℃时，阀针〔1〕在辅助弹簧〔5〕的作用下，把形状记忆合金主弹簧〔2〕压缩变形，使阀针〔1〕向离开燃气口〔12〕的方向移动，以增大燃气流量或全部打开阀门，结果炉温上升。如此反复动作，结果把油温控制在一个狭小的区间，即78±3℃范围内。
权利要求1.一种由阀体[8]、燃气通道[11]和安装在燃气通道[11]的可以控制燃气流量的阀针[1]所构成的稠油井用水套炉自动控温阀，其特征在于a.它还包括一个绕在阀针[1]上的由形状记合金制作的主弹簧[2]和一个由普通钢质制作的辅助弹簧[5]，b.阀针[1]是一个一端为平面端[13]，而另一端则为锥面端[9]的圆柱体，该圆柱体靠近平面端的部位上设计有螺纹结构，一个带有螺纹的环状盘[4]旋在阀针[1]上，c.安设在阀针[1]上的主弹簧[2]和辅助弹簧[5]，均处在由导向套[7]与阀帽[3]所构成的空腔内，而环状盘[4]则处于主弹簧[2]与辅助弹簧[5]之间。
2.根据权利要求1所述的稠油井用水套炉自动控温阀，其特征在于，由形状记忆合金制作的主弹簧〔2〕，安设在阀针〔1〕上的环状盘〔4〕与平面端〔13〕之间，其两端分别与环状盘〔4〕和阀帽〔3〕相接触，由普通钢质制作的辅助弹簧〔5〕，则安设在阀针〔1〕的环状盘〔4〕与锥面端〔9〕之间，其两端分别与环状盘〔4〕和导向套〔7〕相接触。
3.根据权利要求1或2所述的稠油井用水套炉自动控温阀，其特征在于，制作形状记忆合金主弹簧〔2〕用的丝材直径一般为1－4mm。
4.根据权利要求1所述的稠油井用水套炉自动控温阀，其特征在于，联接导向套〔7〕与阀帽〔3〕的是一个联接帽〔6〕，而阀体〔8〕与导向套之间则是螺纹连接。
专利摘要一种稠油井用水套炉自动控温阀，主要是，它是由阀体[8]、燃气通道[11]和安装在燃气通道里的可以控制燃气流量的阀针[1]所构成，其特征是它还包括一个绕在阀针上的由形状记忆合金制作的主弹簧[2]和一个由普通钢质制作的辅助弹簧[5]。本实用新型调节温度的范围可在0～100℃之间，一般在油田上控制可在78±3℃，这种自动控温阀，使用安全、可靠性强，容易操作，可减省劳力和财力，比电子控温装置可节省资金120％。
文档编号G05D23/02GK2163867SQ93217880
公开日1994年5月4日 申请日期1993年7月3日 优先权日1993年7月3日
发明者杨大智, 刘文革, 韩晓东, 栾金昶, 周文龙, 陈彦灵 申请人:大连理工大学, 辽宁商检局国际检验技术开发服务公司