一种省力耐用的超高压手动楔式节流阀的制作方法

1.本实用新型涉及石油机械及其它工业行业中使用的“楔式节流阀”。


背景技术：

2.楔式节流阀以其流动畅、震动小、噪声小、计量准、寿命长等特点，受到越来越多的客户欢迎。特别是在油气井越钻越深，工作压力越来越高的钻采设备上，其用量也越来越大。但现有的楔式节流阀产品，在大于100mpa以上超高压力下工作时，就会出现一些明显的问题：一是阀门的开关阻力很大，人力操作困难，如改用液压驱动，则成本很高；二是现有的阀体，在超高压含砂介质的冲击下，相对于进口的一面会迅速地磨损报废，缩短了产品的使用寿命；三是现有常用的短阀座，在超高压含砂介质的冲击下，难以保护阀座下面的通道孔，而且阀座本身磨损后，也更换困难。所以，提高楔式节流阀在超高压工况下的使用性能和寿命，就很有必要。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于针对上述问题和特殊的工况，在现有产品技术的基础上进行创新设计，以提高楔式节流阀产品应对超高压含砂介质的性能和使用寿命。
4.本实用新型由阀体部件、阀盖部件、阀杆阀芯部件、支架部件、驱动部件、显示部件、阀座部件和配套的密封件、联接件组合而成，其不同之处是：阀体部件中的阀体为型四通结构：其上方的阀腔孔内外，装有阀盖部件、阀杆阀芯部件、支架部件、驱动部件和显示部件，其中的驱动部件为通用的手动伞形齿轮驱动器，用大伞形齿轮中心的阀杆螺母，驱动阀杆阀芯部件上下运动；安装在阀杆阀芯部件顶端和手动伞形齿轮驱动器壳体上端的显示部件，用指示杆外表面的水平位置线与通孔端盖上端平面的相对位置，显示阀门启闭的当量孔径；其下方是通道孔和对外联接的带颈法兰，通道孔内装有阀座部件，阀座部件中的阀座采用硬质合金材料制做，上粗下细，长度贯穿阀体下方的整个通道孔；其左侧是介质进口的通道孔，通过带颈法兰对外联接；其右侧是新设计的回流孔，孔口处装有一个镶有硬质合金模块的盲板法兰。
5.另外，本实用新型在阀盖的下端面向上钻有t形的压力平衡孔，在阀盖的下端采用耐腐蚀的fs型密封圈密封，在阀体与阀盖、盲板法兰及其对外法兰联接处，均采用金属的密封垫环密封。
6.由于本实用新型采用手动伞形齿轮驱动器，利用其传动比的杠杆作用，可以大幅度地减轻操作阻力；加之阀盖下端的压力平衡孔，可以减少阀芯上下的压力差和压缩空气的阻力，使得超高压的节流阀也能轻松操作。在阀体进口通道的对面，加工有一个穿透阀体的回流孔，在回流孔外面的阀体上，装有一个镶有硬质合金模块的盲板法兰，用可换的耐磨零件来承受超高压含砂介质的冲蚀，防止阀体提前破损。阀座部件中的阀座，采用硬质合金材料制做，上粗下细，其长度贯穿阀体下方的整个通道孔，在提高其耐磨性能的同时，使更换维修更方便。在阀盖的下端均采用fs型密封圈密封，在阀体与阀盖、盲板法兰及其对外法
兰联接处，均采用金属的密封垫环密封；提高了节流阀的整体耐压、耐蚀性能。
附图说明
7.图1为本实用新型总体结构全剖视示意图；
8.图2为本实用新型图1中，阀体、阀盖和阀杆结合处a
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a剖面示意图；
9.图3为本实用新型阀盖部件中，密封组件与阀杆接触处局部剖面放大示意图；
10.图4为本实用新型图1中，阀盖部件里内密封圈b处的局部剖面放大示意图；
11.图5为本实用新型图1中，阀芯零件底面的c向放大示意图；
12.图6为本实用新型图1中，d向指示杆上标识内容的半径展开放大示意图。
13.图中标号所示的零部件名称如下：
14.1、阀体，2、阀芯，3、阀杆，4、阀盖，5、支架，6、手动伞形齿轮驱动器，7、密封垫片，8、通孔顶盖，9、指示杆，10、弹簧垫圈，11、平垫圈，12、o型密封圈，13、阀杆螺母，14、联接螺栓，15、密封组件，16、紧定螺钉，17、卸压阀，18、圆柱销，19、圆柱端螺钉，20、外密封圈，21、硬质合金模块，22、盲板法兰，23、内密封圈，24、密封垫环，25、螺柱螺母，26、压紧螺帽，27、阀座。
具体实施方式
15.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
16.图1中，本实用新型以阀体部件为载体，用配套的密封件、联接件联接阀盖部件、阀杆阀芯部件、支架部件、驱动部件、显示部件和阀座部件，组成一个在超高压力、含砂介质的工况下，具有调节流量的功能单元。
17.本实用新型的阀体部件，由阀体1、硬质合金模块21、盲板法兰22、密封垫环24和螺柱螺母25所组成。阀体1是型四通结构零件，其十字形交汇的四个通道孔中：上方是圆柱形阀腔孔，用来安装阀盖、阀杆阀芯等部件；下方是上端带螺纹的台阶通道孔，用来安装阀座部件；左侧是介质进口的通道孔，右侧是新设计的回流孔。阀体1的下方和左侧均通过带颈法兰对外联接，上方和右侧均通过平面对外联接；在上下左右对外联接的带颈法兰或平面上，分别加工有与通道孔同轴线的一道梯形垫环槽和均布的螺柱孔或螺纹盲孔。硬质合金模块21，是两个不同直径圆柱的结合体，大直径的一端镶在盲板法兰22的中心孔中，小直径的一端插在阀体1右侧的回流孔中，以此抵抗超高压含砂介质的冲击。本实用新型阀体1的上端面与阀盖4、阀体1的右侧面与盲板法兰22的结合处，均采用钢质的密封垫环24，在螺柱螺母25的挤压下进行密封，以承受100mpa以上的超高压力。
18.图1和图2中，本实用新型的阀盖部件，由阀盖4、密封组件15、卸压阀17、圆柱端螺钉19、外密封圈20和内密封圈23所组成。阀盖部件中：阀盖4的中心是两端粗、中间细的多级台阶通孔，位于上端的是进口处带内螺纹的台阶孔，用来安装密封组件15；位于下端的是进口处带凹槽的光滑圆柱孔，用来安装内密封圈23和阀杆3。阀盖4的上端是加工有外螺纹和退刀槽的螺柱，用来联接支架部件；中间是大直径的联接法兰，联接法兰的下面加工有一道梯形垫环槽和均布的螺柱孔，用与阀体1相联接；法兰的圆周边上加工有一个进口处带螺纹的径向台阶孔，孔口处装有卸压阀17；下端是带锥面的空心圆柱体，在其圆柱体下方的外表面上加工有一道凹槽，凹槽内装有外密封圈20；在凹槽的上方，对称地加工有两个内装圆柱端螺钉19的径向螺纹孔，用于防止阀杆旋转；阀盖4下端锥面向上的侧壁上，钻有一个t形的
压力平衡孔，压力平衡孔越过外密封圈20和内密封圈23，其上端的外口位于阀盖4的外圆周上，上端的内口与阀盖4的中心孔相通，从而使阀盖4下段的圆柱孔与阀腔内的压力保持平衡，以此可减少节流阀的启闭力矩和外密封圈20、内密封圈23的轴向受力。本实用新型的卸压阀17安装在阀盖4的联接法兰的圆周边上，通过阀杆3与阀盖4之间的缝隙和t形的压力平衡孔，与阀腔相通，以便在维修时排泄阀体1内的剩余压力。
19.图1和图3中，阀盖部件中的密封组件15，自上而下由一个金属压帽、一层方形v槽截面的密封圈、一层是对称翼形截面的密封圈、一层是锺形截面的复合密封圈和一层
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形截面的挡圈叠加而成；三层密封圈和一层挡圈均采用“聚醚醚酮(代号：peek)或聚四氟乙烯(代号：ptfe)的工程塑料模塑成形，在锺形截面的复合密封圈的内腔之中，还装有一个顶部弯曲成圆弧呈v形截面的环状金属弹簧，以防止阀腔内的超高压力从阀杆3处泄漏
20.图1和图4中，阀盖部件中的外密封圈20和内密封圈23，均采用fs型弹性密封圈；fs密封圈的主体材料为“fkm氟橡胶”或“hnbr高饱和氢化丁腈橡胶”，在其凸起端的两肩处，各镶有一道弹性钢丝圈，以提高其耐压性能。
21.图1和图5中，本实用新型的阀杆阀芯部件，由阀芯2、阀杆3和圆柱销18所组成，安装在阀盖部件、支架部件和驱动部件的中心孔内。阀芯2采用硬质合金材料制造，上端是直径较细的圆柱体，圆柱体上钻有一个径向通孔；下端是直径较粗的圆柱体，从下端面向上加工成楔面；该楔面为圆弧形凹面，其楔面的横截面自上而下、由盈到亏，最终呈月牙形，以便尽可能地保持介质流动的圆柱体形状。阀杆3的上段是螺柱，用与阀杆螺母13相连接；中段是直径略粗的光滑圆柱体，以便于密封组件15密封；下段是直径加粗的圆柱体，加粗的圆柱体上铣有两个对称的半通式轴向长槽，与径向安装在阀盖4下端空心圆柱体上的两根对称的圆柱端螺钉19滑动配合，以防止阀杆3转动；加粗的圆柱体下端还加工有轴向盲孔和径向销孔，用与阀芯2的上端联接固定。在阀杆3的上端面，还加工有一个螺纹盲孔，用与显示部件中的指示杆9相联接，以便输出阀的启闭信息。
22.本实用新型的支架部件，由支架5和紧定螺钉16所组成。支架5是t形结构的零件，中心是贯通的台阶孔，台阶孔的下端是粗直径的螺纹孔，用与阀盖4的上端联接；上端是较细直径的圆柱孔，作为阀杆3的部分容身之所。支架5的上端是大直径的法兰，法兰上通过均布的螺栓孔，用联接螺栓14联接手动伞形齿轮驱动器6；下端是直径缩小的空心圆柱体，在空心圆柱体的下边缘处对称地钻有两个小螺纹孔，小螺纹孔中各装一个紧定螺钉16，防止支架5和阀盖4装配后产生偏转。
23.本实用新型的驱动部件，采用的是通用的手动伞形齿轮驱动器6，由手轮、大小一对伞形齿轮、轴承、阀杆螺母13、端盖、壳体、底盖板和配套的密封件、联接件所组成。底盖板上有均布的螺纹孔，用与支架5联接固定；壳体的上方开有一个直径较大的螺纹孔，可装顶盖，也可安装显示部件或其它部件。本实用新型的阀杆螺母13，用手动伞形齿轮驱动器6中的大伞形齿轮轴改制而成；其上端是有一道台阶的圆柱体，与壳体内的推力轴承联接在一起；其下端是花键柱，安装在大伞形齿轮中心的花键孔中；其中心内的通孔，上半部分加工成圆柱孔，下半部分加工成螺纹孔，与阀杆3上段的螺柱连接，将伞形齿轮的旋转运动转变成阀杆阀芯部件的轴向运动。
24.图1和图6中，本实用新型的显示部件，由密封垫片7、通孔顶盖8、指示杆9、弹簧垫圈10、平垫圈11和o型密封圈12所组成。通孔顶盖8可以用手动伞形齿轮驱动器6中原配的顶
盖进行改制：将其中心的盲孔改成上口处切有一道凹槽的圆柱形通孔，内装指示杆9和o型密封圈12；保持其上端较大直径的圆盖板和下端带退刀槽的螺柱体不变，加上密封垫片7后，与手动伞形齿轮驱动器6壳体上方的螺纹孔联接密封。指示杆9的主体部分是同一直径的圆柱体，其上端加工有一个六角形盲孔，以便用扳手拆装；其下端加工成直径缩小的螺杆头，装上弹簧垫圈10、平垫圈11后，与阀杆3上端的螺纹盲孔联接固定，并在阀杆3的带动下产生上下运动。在指示杆9的圆柱体外表面，刻有十条间隔均等的水平位置线，在每条位置线的上方均对应地刻有“φxx.xmm”文字；每组文字中的数值从“φ0.0mm开始，自上而下、纵向排列、逐行增大；上述文字在指示杆的圆周上成三组或四组均匀分布，以便从不同方向进行观察。升降的指示杆9，用外表面上的水平位置线与通孔端盖8上端平面的相对位置，显示节流阀的启闭程度和当量孔径，以便用户根据现场介质情况，计算流量。
25.本实用新型的阀座部件，由压紧螺帽26和阀座27所组成。压紧螺帽26的中心加工成下大上小的台阶孔，用于压住阀座27上端的圆台阶，防止上浮；外圆加工成螺柱体，用与阀体1内下方带螺纹的台阶通道孔联接固定；在压紧螺帽26的上端面，还对称地钻有4个盲孔，以便于用工具拆装。阀座27采用硬质合金材料制做，是上粗下细的空心圆柱体，在压紧螺帽26的夹持下固定在阀体1内，其长度贯穿阀体1下方的整个通道孔，在提高其耐磨性能的同时，也便于磨损后更换。