专利名称：节流调整件组件的制作方法
技术领域：
这里公开的实施例总体涉及一种用于控制流体的流动的节流阀的节流调整件 (trim)组件。
背景技术：
节流阀用于控制流动通过油气井中的流动管线的流体的流率和压力。当正在钻井 并且生产时，高压气体和钻井液流动通过节流阀。气体和钻井液可能处于高压下并且可能 会携带诸如钻井岩屑、砂、泥钻井液添加剂、及其它岩屑的磨蚀颗粒。为了保护节流阀的内部，节流阀通常包括诸如调整件的一个或多个插入件。调整 件(trim)是用于覆在节流阀的壳体的内部的可更换部件。所述调整件由诸如碳化钨的耐 腐蚀材料制成。此外，调整件可以用作阀座。参照图1，示出了现有技术节流阀1的示例。 节流阀1包括节流壳体3、阀帽21、包括芯轴17和可滑动地安装在芯轴17上的梭15的梭 组件19、具有凸缘设计并用作梭15的基座的调整件9、凸缘套13、和诸如磨蚀套11的下游 调整部件。节流壳体3包括入口通道5、出口通道7、和节流孔口 27。调整件9通过0形环 29保持在适当的位置，所述0形环四密封调整件9与壳体3。在图1中所示的节流阀中，凸缘套13和梭组件19相对于节流孔口 27的内壁观在 节流阀1内对准，并且调整件9与出口通道7的内壁10对准。因此，如果节流孔口 27和出 口通道7在壳体3的制造期间没有对准，则梭组件19和调整件9将不会对准。因为调整件 9可用作梭基座，因此通过梭15将机械压力重复施加在调整件9上。未对准甚至可以导致 调整件9的破坏。此外，0形环四与调整件9的第一端部37之间的距离相对较长，使得泥 浆及其它物质可能会聚集在调整件9与节流壳体3之间。这还可能会使调整件9未对准， 并且由于聚集的粒子可能会在适当的位置楔入调整件9而可能难以移除调整件9以便进行 更换。此外，为了允许制造公差，在凸缘套13的内径与调整件9的第一端部37之间可能 会存在达到0. 03英寸的间隙。因此，凸缘套13不能保持调整件9 ；相反，0形环用于相对于 壳体3保持调整件9。由于调整件9与凸缘套13之间的这种间隙，调整件9可以相对于凸 缘套13移动，从而丧失梭15与调整件9之间的同心性。此外，由于调整件9的凸缘设计和调整件9在其整个长度上变化的横截面面积，因 此制造为诸如碳化钨或渗碳钢的耐腐蚀材料的调整件9是一项困难的任务。因此，对现有技术进行改进以由于提高了调整件在节流阀内的配合而使调整件的 设计简单化并且提高了性能。
发明内容
这里公开的实施例涉及一种用于在节流阀中使用的节流调整件组件，藉此，节流 调整件组件能够提高机械阻力和配合，并且调整件具有更加简单的设计。在第一方面中，这里公开的实施例涉及一种用作节流阀的梭基座的节流调整件组
4件，所述节流阀包括梭组件和用于容纳梭组件的凸缘套。节流调整件组件包括调整件、调 整件托架、和夹紧环，其中调整件和调整件托架适于被组装在夹紧环中，使得调整件位于夹 紧环的中心，而夹紧环适于能够使调整件托架滑动配合到夹紧环中。在第二方面中，这里公开的实施例涉及一种节流阀，包括节流壳体、梭组件、用于 容纳梭组件的凸缘套、和用作梭基座的节流调整件组件。在第三方面中，这里公开的实施例涉及一种组装节流阀与节流调整件组件的方 法。所述方法包括以下步骤将下游调整件部件插入到节流壳体的出口通道；将磨蚀套插 入到节流壳体的出口通道，使得磨蚀套倚靠在下游调整件部件上；将包括调整件、调整件托 架、和夹紧环的调整件组件插入到节流壳体的节流孔口中，使得调整件托架倚靠在节流孔 口与所述出口通道之间的台肩上；将在其侧部具有开口的凸缘套插入到节流孔口中，从而 使凸缘套的开口与节流壳体的入口通道对准并抵靠磨蚀套推调整件组件；以及将梭组件插 入到凸缘套中。其它方面、特征、和优点将从以下详细说明和所附权利要求清楚呈现。
图1是现有技术节流阀的示意性横截面图；图加示出了根据这里公开的实施例的节流调整件组件和磨蚀套的部分三维展开 图；图2b示出了根据这里公开的实施例的节流调整件组件的横截面图；图3是包括根据这里公开的实施例的节流调整件组件的节流阀的示意性横截面 图；图如示出了根据这里公开的实施例的节流调整件组件和磨蚀套的部分三维展开 图；图4b示出了根据这里公开的实施例的节流调整件组件的横截面图；以及图5是包括根据这里公开的实施例的节流调整件组件的节流阀的示意性横截面 图。
具体实施例方式这里公开的实施例涉及一种用于节流阀的调整组件。更具体地，这里公开的实施 例涉及一种具有简单化设计的调整组件，所述调整组件可以提高调整件和梭的对准，并且 可以更加容易地移除和更换调整件。调整组件的实施例还可以具有更加一致的横截面面 积，这可以改善制造并减少调整件的制造成本。以下参照附图详细说明这里公开的调整组件的具体实施例和调整件是如何在节 流阀中使用的。为了一致性，各个附图中的相同元件可以由相同的附图标记表示。在第一方面中，这里公开的实施例涉及一种用于在节流阀中使用的节流调整件组 件。参照图2b，根据这里公开的实施例的节流调整件组件110在横截面图中被示出。节流 调整件组件110可以是包括调整件101、调整件托架103、和夹紧环105的三部件组件。夹 紧环105和调整件托架103每一个都具有管状构件和凸缘。调整件托架103的凸缘具有面 对夹紧环105的第一环形表面113和面对节流壳体3的台肩31的第二环形表面115(如图3中所示)。当组装时，调整件托架103的管状构件配合到夹紧环105的内径中。在如图2b所示的实施例中，节流调整件组件110还包括形成节流调整件组件110 的部件之间的密封的0形环109。为此，第一圆周槽117设置在调整件托架103的第一环形 表面113上。0形环109适于位于(seated)第一圆周槽117中。因此，一旦组装在一起，0 形环109的压缩和部件103、105、101的表面对表面定位可以允许调整件组件110用作单个 件。根据如图2b所示的实施例的调整件组件110的调整件101为圆环形形状。可以 通过三部件调整件组件110形成这种简单形状。如本领域技术人员所认识的，也可以实现 调整件101的其它形状。调整件101的外径可以沿调整件101的长度变化，使得调整件101具有渐缩外径。 当调整件组件110的部件被组装在一起时，调整件101的渐缩外径可以提供夹紧力和定中 心力(centering force) 0在一些实施例中，调整件101的外径可以具有在从大约5°到大 约15°范围内的锥角α ；在其它实施例中具有从大约7°到大约13°的锥角α ；在其它实 施例中具有从大约9°到大约11°的锥角α ；以及在其它实施例中具有大约10°的锥角 α。夹紧环105具有类似于调整件101的渐缩外径的渐缩内径，因此能够在组装期间使调 整件101被夹紧在夹紧环105中并位于所述夹紧环的中心。本领域的技术人员将认识到在 不背离使夹紧环105的一些部分具有变化的横截面面积的设计的情况下其它锥角可以用 于调整件101的外径和夹紧环105的内径。如图加所示，调整件托架103容纳夹紧环105 和位于夹紧环105的中心的调整件101。调整件托架103具有渐缩沉孔123。在一些实施例中，调整件组件110的部件101、103、105可以被预组装，其包括将0 形环预组装到该部件。因此，调整件组件110可以在阀的组装期间或者在阀部件的更换期 间作为单个件插入到节流阀中。图加还显示了磨蚀套107，所述磨蚀套适于当将磨蚀套107和节流调整件组件 110插入到节流阀中时与节流调整件组件110组装在一起。磨蚀套107在第一端部处具有 与调整件托架103的渐缩沉孔123相对应的渐缩外径部分125。调整件101有利地由碳化钨、或本领域所公知的任意其它耐磨材料制成，例如镍 浸渍碳化物。调整件托架103和夹紧环105有利地由不锈钢、或本领域所公知的任意其它 抗断裂材料制成。调整件托架103和夹紧环105还可以由基于专门应用要求而耐腐蚀和抗 断裂的材料制成。磨蚀套107还可以由耐磨材料制造而成。调整件组件中的耐磨材料和抗 断裂材料的组合可以提供耐腐蚀性，并且还可以使调整件组件与完全由耐腐蚀材料形成的 现有技术调整件相比具有提高的抗断裂性。在第二方面中，这里公开的实施例涉及一种具有根据如上所述第一方面的节流调 整件组件的节流阀。在图3中，示出了与现有技术的节流阀(图1)类似的节流阀100的示意性视图， 节流阀100包括根据如图2b所示的实施例的节流调整件组件。出口通道7具有可以沿其 长度变化的出口通道直径25。节流孔口 27具有孔口直径33，所述孔口直径大于出口通道 直径25，从而在两个孔的连接处形成台肩31。调整件组件通过使夹紧环105的管状构件的 外径与凸缘套13的内径的紧密滑动配合而与凸缘套13相关联。参照图2b和图3，节流阀的实施例包括用于在节流调整件组件与节流壳体3之间进行密封的第二 O形环111。为此，第二圆周槽119设置在调整件托架103的凸缘的第二环 形表面115上。第二 O形环111适于位于第二圆周槽119中。O形环111可以压缩，从而在 调整件托架103与节流壳体3的台肩31之间形成密封。在如图3所示的实施例中，由于磨蚀套107的渐缩外径部分125，磨蚀套107配合 到调整件托架103的沉孔123中。在一些实施例中，磨蚀套107的内径可以大于调整件101 的内径。例如，在一些实施例中，磨蚀套107的内径可以大约为0.8毫米(大约0.03”)，其 大于调整件101的内径，这可以基于阀的尺寸来变化。磨蚀套107有利地与调整件101 — 样由碳化钨、或本领域所公知的任意耐磨材料制成。在第三方面中，本发明涉及一种组装包括根据本发明的实施例的调整件组件的节 流阀的方法。返回到图2b和图3，下游调整件部件11通过节流孔口 27插入到壳体3内并 被定位在出口通道7中。然后，磨蚀套107插入通过节流孔口 27，使得所述磨蚀套倚靠在下 游调整件部件11上。如上所述，调整件101、调整件托架103、夹紧环105、和0形环109可以被预组装， 从而提供调整件组件110。首先，调整件101插入到夹紧环105中。然后，细牙螺纹螺钉121 可以用于将调整件托架103固定到夹紧环105，从而将调整件101以楔入的方式锁定到夹 紧环105。本领域的技术人员将认识到为了进行预组装，可以使用提供用于压缩0形环109 并提供密封所需的上紧力(pull-up force)的任意类型的螺钉。调整件组件110和第二 0 形环111然后可插入通过节流孔口 27，使得调整件托架103的凸缘倚靠在节流壳体3的台 肩31上，从而使用第二 0形环111密封调整件组件110与台肩31。凸缘套13插入到节流 孔口 27并且被定向成使得套开口 14与入口通道5对准。因此，调整件组件110抵靠磨蚀 套107被推动，使得调整件托架103的渐缩沉孔123容纳磨蚀套107的锥形外径部分125。 梭组件19组装到阀帽21。阀帽21然后放置在壳体3上，使得梭组件19的梭15下降到凸 缘套13中。最后，阀帽21固定到壳体3。 本领域的技术人员将认识到节流阀可以在不对调整件组件110进行预组装的情 况下进行组装。因此，组装阀的上述过程将被调节以将调整件组件的单个部件放置在壳体 中，而不是将预组装好的调整件组件放置在所述壳体中。当组装节流阀时，调整件组件和凸缘套基于抵靠磨蚀套推调整件组件的凸缘套而 对准。调整件组件部件从而根据锥度和小公差叠加(tolerance stack)而被压缩和定中心。图4a、图4b、和图5示出了这里公开的调整件组件的另一个实施例，其中相同的附 图标记表示相同的部件。在此实施例中，提供了第二圆周槽119和细牙螺纹螺钉121的可 选布置。另外，在此实施例中，与图2a、图2b、和图3所示的实施例相比，调整件101、调整件 托架103、和夹紧环105的形状被修改。这里公开的实施例还可以提供一个或多个以下优点。由于调整件通过调整件托架 和夹紧环被机械锁定到适当的位置，因此调整件将相对于梭和出口通道保持机械同心。由 于调整件托架和夹紧环的凸缘的公差叠加(tolerance stack)，因此调整件通过凸缘套保 持在固定位置。此时夹紧环的管状构件的外径与凸缘套的内径之间的间隙被大大减小，且 最大公差大约为0.008”。调整件组件和凸缘套基于相同的孔，即，相对于节流孔口对准。因 此，梭和调整件组件也基于相同的孔对准，因为梭组件与凸缘套对准。这防止调整件组件和 调整件组件部件移动和未对准。此外，调整件组件部件的简单化的设计允许来自流动通过节流阀的液体的压力载荷通过调整件托架被更加容易地传递给节流壳体。因此，可以避免 调整件破坏或调整件组件破坏。 此外，根据这里公开的实施例的调整件组件的部件能够是简单的几何形状并且没 有磨削形状或尖角。部件的横截面面积一致变化或小于现有技术调整件的横截面面积，从 而最小化断裂点并提供到节流壳体的较好的载荷传递。此外，可以容易地制造调整件组件 部件，这将在制造期间降低成本。虽然已经相对于有限数量的实施例说明了本发明，但是得益于本公开的本领域的 技术人员将认识到可以设计不背离如这里所公开的本发明的保护范围的其它实施例。因 此，本发明的保护范围应该仅仅由所附权利要求限制。
权利要求
1.一种用作节流阀(100)中梭基座的节流调整件组件(110)，所述节流阀包括梭组件 (19)和容纳所述梭组件(19)的凸缘套(13)，所述节流调整件组件(110)包括调整件(101)；调整件托架(103)；和夹紧环(105)，其中所述调整件(101)和所述调整件托架(103)适于被组装在所述夹紧环(105)中， 使得所述调整件(101)位于所述夹紧环(105)的中心，而所述夹紧环(105)适于能够使所 述调整件托架(103)滑动配合到所述夹紧环(105)中。
2.根据权利要求1所述的节流调整件组件(110)，其中，所述夹紧环(105)的外径被构 造成能够使所述节流调整件组件(110)的至少一部分滑动配合到所述凸缘套(13)的内径 中。
3.根据权利要求1或2所述的节流调整件组件(110)，其中，所述调整件(101)位于所 述夹紧环(105)的中心，并且所述调整件托架(103)的外径和所述夹紧环(105)的内径被 构造成能够使所述调整件托架(103)滑动配合到所述夹紧环(105)中。
4.根据前述任一项权利要求所述的节流调整件组件(110)，其中，所述调整件(101)是 圆环形形状。
5.根据前述任一项权利要求所述的节流调整件组件(110)，其中，所述调整件(101)以 楔形方式被锁定到所述夹紧环(105)中。
6.根据前述任一项权利要求所述的节流调整件组件(110)，其中，所述调整件(101)的 外径渐缩。
7.根据权利要求6所述的节流调整件组件(110)，其中，所述调整件(101)的外径以从 大约7°到13°的角度渐缩。
8.根据前述任一项权利要求所述的节流调整件组件(110)，其中，所述调整件(101)由 碳化钨制成。
9.根据前述任一项权利要求所述的节流调整件组件(110)，其中，所述调整件托架 (103)和所述夹紧环(105)由不锈钢制成。
10.根据前述任一项权利要求所述的节流调整件组件(110)，还包括用于在所述调整 件(101)、所述调整件托架(103)、和所述夹紧环(105)之间进行密封的第一 0形环(109)。
11.根据权利要求10所述的节流调整件组件(110)，其中，所述第一0形环(109)适于 位于所述调整件托架(103)的凸缘的第一圆周槽(117)中。
12.一种节流阀(100)，包括节流壳体(3)、梭组件(19)、用于容纳所述梭组件(19)的 凸缘套(13)、和根据前述任一项权利要求所述的用作梭基座的节流调整件组件(110)。
13.根据权利要求12所述的节流阀(100)，还包括磨蚀套(107)。
14.根据权利要求12或13所述的节流阀(100)，还包括用于在所述节流调整件组件 (110)与所述节流壳体(3)之间进行密封的第二 0形环(111)。
15.根据权利要求14所述的节流阀(100)，其中，所述第二0形环(111)适于被定位于 所述调整件托架(103)的凸缘的第二圆周槽(119)中。
16.根据权利要求13-15中任一项所述的节流阀(100)，其中，所述调整件托架(103) 的渐缩沉孔(123)和所述磨蚀套(107)的渐缩外径部分(125)被构造成能够使所述磨蚀套(107)滑动配合到所述调整件托架(103)中。
17.根据权利要求13-16中任一项所述的节流阀(100)，其中，所述磨蚀套(107)由碳 化钨制成。
18.—种组装节流阀(100)与节流调整件组件(110)的方法，所述方法包括以下步骤将下游调整件部件(11)插入到节流壳体(3)的出口通道(7)；将磨蚀套(107)插入到所述节流壳体(3)的所述出口通道(7)，使得所述磨蚀套(107) 倚靠在所述下游调整件部件(11)上；将包括调整件(101)、调整件托架(103)、和夹紧环(105)的调整件组件(110)插入到 所述节流壳体(3)的节流孔口(27)中，使得所述调整件托架(103)倚靠在所述节流孔口 (27)与所述出口通道(7)之间的台肩(31)上；将在其侧部具有开口(14)的凸缘套(13)插入到所述节流孔口(27)中，从而使所述凸 缘套(13)的开口(14)与所述节流壳体(3)的入口通道(5)对准并抵靠所述磨蚀套(107) 推所述调整件组件；以及将梭组件(19)插入到所述凸缘套(13)中。
19.根据权利要求18所述的组装节流阀(100)与节流调整件组件(110)的方法，其中， 所述节流调整件组件被预组装，所述预组装的步骤包括将所述调整件(101)插入到所述夹紧环(105)中，从而将所述调整件(101)夹紧在所 述夹紧环(105)中；以及使用螺钉(121)将所述调整件托架(103)连接到所述夹紧环(105)。
20.根据权利要求18或19所述的组装节流阀(100)与节流调整件组件(110)的方法， 还包括以下步骤压缩所述调整件(101)、所述调整件托架(103)、和所述夹紧环(105)之间的第一 0形 环；以及压缩所述调整件组件与所述节流壳体(3)的台肩(31)之间的第二 0形环。
全文摘要
本发明公开了一种用作包括凸缘套的节流阀中的梭基座的节流调整件组件，节流调整件组件包括调整件、调整件托架、和夹紧环，其中，调整件托架和夹紧环每一个都具有管状构件，夹紧环的管状构件的外径被构造成能够使节流调整件组件滑动配合到凸缘套的内径，调整件位于夹紧环的中心，并且调整件托架的管状构件的外径和夹紧环的内径被构造成能够使调整件托架滑动配合到夹紧环中。
文档编号E21B34/04GK102084084SQ200980116309
公开日2011年6月1日 申请日期2009年5月8日 优先权日2008年5月8日
发明者史蒂文·J·佩雷曼恩, 基思·詹姆斯·金, 艾米丽·弗格森 申请人:M-I有限公司