专利名称：井口安全控制系统用卸荷阀的制作方法
技术领域：
本实用新型为井口安全控制系统的压力保护装置，尤其涉及到控制系统及执行器缸体内高压流体的压力保护，属于阀体技术领域，具体为井口安全控制系统用卸荷阀。
背景技术：
由于天然气井口安全的特殊要求，井口安全控制系统要求所有元件功能齐全、性能优越、安全性高、使用寿命长，卸荷阀也就要求具有较强的操控性、极高的密封性能、较小的回座压力、极强的稳定性、较长的使用寿命、可适应气动或液动井口安全控制系统。我国当前井口安全控制系统用卸荷阀不具有手动打开功能，它的密封、泄放及回座主要依靠金属阀芯的锥端面与阀台的圆孔口的线性硬密封来实现，只能在液动井口安全控制系统中使用，不能在气动井口安全控制系统中使用。当前使用的卸荷阀采用金属阀芯的锥端面与金 属阀台的圆孔口形成的线性硬密封，在制造过程中要求零部件加工精度非常严格，对整体组装技术要求也非常高，在使用中，由于金属阀芯的锥端与金属阀台的圆孔口形成的线性硬密封在系统压力长期作用在阀芯上，阀芯长期受极大的压力，容易产生永久压痕从而发生泄漏，影响使用安全和使用寿命；在泄放过程中，系统压力介质中的污垢极易沉积在阀台的圆孔口处，在阀芯回座时阀芯的锥端面不能与圆孔口形成有效的线密封，不能实现有效的回座，降低了使用的稳定性；在回座时，由于阀芯锥端面离开阀台的圆孔口后，系统压力与阀芯的接触面积增大，必需在泄放系统压力低于设定压力较大值后才能完成回座，回座压力较大；没有手动卸荷手柄，在紧急情况下无法实现井口安全控制系统的手动泄压，不具有操控性能；采用金属线性硬密封形式在气体分子量较大的情况下无法形成密封油膜，只能在液动井口安全控制系统中使用，无法在气动井口安全控制系统中使用。
发明内容本实用新型针对现有技术存在的上述问题，在于提供井口安全控制系统用卸荷阀，采用金属阀芯的平面端压缩O型圈发生弹性变形的密封形式，提高了卸荷阀的密封性能，延长了使用寿命，同时可应用于气动或液动井口安全控制系统；通过旋出帽盖更换弹簧可改变卸荷阀设定压力的调整范围，卸荷阀就可以应用于高压或低压的系统压力；阀芯的平面端在密封和泄放时的受力面积不便，降低了卸荷阀动作后时回座压力；设有操控手柄，在特殊情况下可通过手动操控手柄打开卸荷阀，但不改变设定压力。本实用新型的设计方案如下井口安全控制系统用卸荷阀，其具有阀体、阀芯、操控手柄、帽盖、锁紧螺母、弹簧、密封圈压帽-I、密封圈压帽-2、0型圈、方形密封圈、阀座、弹簧座及弹簧筒。阀体下端开有进口 A，上端开有阀腔，侧壁开有出口 B ;第二道O型圈通过密封圈压帽-2的螺纹连接固定在阀腔内的阀座上形成阀座与阀腔内壁的密封；阀腔上部通过螺纹连接固定弹簧筒，弹簧筒与阀体之间依靠第一道O型圈形成径向密封；弹簧筒上端安装帽盖，弹簧筒内由下向上依此安装弹簧座、弹簧，弹簧座上安装操控手柄；阀芯安装在弹簧筒内，通过上下移动与第二道O型圈的压缩或离开来控制卸荷阀的密封与泄放。[0005]在弹簧筒下端开有安装第一道O型圈圆孔，上端开有安装弹簧的圆孔，中间开有安装阀芯的圆孔与通孔，方形密封圈通过密封圈压帽-I的螺纹连接固定在弹簧筒上，阀芯安装在圆孔内，阀芯外径与弹簧筒依靠方形密封圈形成径向密封，使泄放后的控制流体不进入弹簧筒内部；弹簧通过弹簧座安装弹簧筒内。所述帽盖下部开有螺纹孔，用以连接到弹簧筒上，螺纹孔底部为平面，通过在帽盖旋进中压缩弹簧调整设定压力；帽盖与弹簧筒之间设有锁紧螺母，用以保持盖帽位置保证设定压力；帽盖上部开有通孔，用以安装操控手柄。所述阀芯下端面在密封时与第二道O型圈接触压缩密封，在泄放时离开第二道O型圈，阀芯外径大于弹簧筒中间的通孔，阀芯上端有一段台阶，台阶外径小于弹簧筒中间的通孔，这样可以控制该阀在泄放时阀芯上移的最大行程。所述弹簧座下端面与阀芯台阶段顶部接触，在弹簧压缩的弹力作用下推动阀芯向 下移动接触压缩与第二道O型圈形成密封；上端面中心开有螺纹孔，用以安装操控手柄，向上拉动操控手柄，弹簧座在操控手柄的拉动下向上移动，阀芯在系统压力的作用下向上移动离开第二道O型圈实现手动泄放。本实用新型的阀芯与弹簧筒设置为相对运动，通过弹簧力保证阀芯下端面与第二道O型圈接触压缩产生的弹性变形形成密封，阀芯与弹簧筒内孔通过阀芯外径和弹簧筒通孔精确定位，阀芯滑动自由无阻。本阀在正常情况下，通过帽盖调整设定压力一定后，弹簧由帽盖压缩产生的弹簧力保证阀芯下端面与第一道O型圈接触压缩产生的弹性变形形成密封，实现进口 A与出口 B的闭合，系统压力由进口 A进入卸荷阀将停止。卸荷时，在系统压力升高到达设定压力时，系统压力对阀芯的推力将克服弹簧力推动阀芯上移离开第一道O型圈，实现进口 A与出口B的导通，系统压力由进口 A进入再从出口 B流出实现泄放。回座时，系统压力泄放到低于设定压力后，弹簧力将克服系统压力对阀芯的推力推动阀芯下移压缩第一道O型圈发生弹性变成形成密封。手动打开时，向上拉动操控手柄，弹簧座在操控手柄的拉动下向上移动，阀芯在系统压力的作用下向上移动离开第一道O型圈实现手动泄放。本实用新型具有以下优点(I)根据井口安全控制系统在运行时要求各部件具有良好的密封性，本实用新型采用弹簧存储的弹力可保证阀芯平端面压缩O型压缩产生足够的弹性变形，在液体或气体的介质下具有可靠的密封性能，同时有极强的使用寿命。(2) O型圈选用丁晴橡胶或氯丁橡胶，是良好的弹性体，可保证卸荷阀有足够的动作次数，同时O型圈位置不会沉积系统压力介质中的污垢去影响阀芯与O型圈之间的密封，具有良好的稳定性。(3)阀芯在密封与泄放时与系统压力接触的面积始终是阀芯的平端面，不存在面积差，在系统压力跌落至设定压力以下时就能回座，回座性能良好。(4)设有操控手柄，在特殊情况下可通过手动操控手柄打开卸荷阀，但不改变设定压力，具有优越的操控性能。(5)结构简单，加工工艺性互换性好。(6)该阀采用不锈钢材料制造，增强了抗压、抗疲劳、抗磨损能力，增加了卸荷阀的使用寿命。
图I是常用卸荷阀结构示意简图；图2卸荷阀处于密封或回座时的结构示意图；图3是卸荷阀处于泄放时的结构示意图；其中I——阀体，2——密封圈压帽_1，3——方形密封圈，4——第一道O型圈，5—弹簧筒，6—帽盖，7—操控手柄，8—弹簧，9—锁紧螺母，10—弹簧座，11——阀芯，12——密封圈压帽-2 (12)，13——第二道O型圈，14——阀座。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型作进一步说明。此处所描述的具 体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。实施例I :参见图1，井口安全控制系统用卸荷阀具有阀体(I)、阀芯(11)、操控手柄(7)、帽盖(6)、锁紧螺母(9)、弹簧(8)、密封圈压帽-I (2)、密封圈压帽-2 (12)、第一道O型圈(4)、第二道O型圈(13)、方形密封圈(3)、阀座(14)、弹簧座(10)、弹簧筒(5)。阀体下端开有进口 A，上端开有阀腔，侧壁开有出口 B ;第二道O型圈通过密封圈压帽-2的螺纹连接固定在阀腔内的阀座上形成进口 A与阀体内腔内壁的密封；阀腔上部通过螺纹连接固定弹簧筒，弹簧筒与阀体之间依靠第一道O型圈形成径向密封；弹簧筒上端安装帽盖，弹簧筒内由下向上依此安装弹簧座、弹簧，弹簧座上安装操控手柄；阀芯安装在弹簧筒内。弹簧筒下端开有安装第一道O型圈圆孔，上端开有安装弹簧的圆孔，中间开有安装阀芯的圆孔与通孔，方形密封圈通过密封圈压帽-I的螺纹连接固定在弹簧筒上，阀芯安装在圆孔内，阀芯外径与弹簧筒依靠方形密封圈形成径向密封，使泄放后的控制流体不进入弹簧筒内部；弹簧通过弹簧座安装弹簧筒内。帽盖下部开有螺纹孔，用以连接到弹簧筒上，螺纹孔底部为平面，通过在帽盖旋进中压缩弹簧调整设定压力；帽盖与弹簧筒之间设有锁紧螺母，用以保持盖帽位置保证设定压力；帽盖上部开有通孔，用以通过操控手柄。阀芯下端面在密封时与第二道O型圈接触压缩密封，在泄放时离开第二道O型圈，阀芯外径大于弹簧筒中间的通孔，阀芯上端有一段台阶，台阶外径小于弹簧筒中间的通孔，这样可以控制该阀在泄放时阀芯上移的最大行程。弹簧座下端面与阀芯台阶段顶部接触，在弹簧压缩的弹力作用下推动阀芯向下移动接触压缩与第二道O型圈形成密封；上端面中心开有螺纹孔，用以安装操控手柄，向上拉动操控手柄，弹簧座在操控手柄的拉动下向上移动，阀芯在系统压力的作用下向上移动离开第二道O型圈实现手动泄放。为了本阀出现故障或者达到使用寿命时，维修与更换方便快捷，进口 A、出口 B均为螺纹，用螺纹与井口安全控制系统管道连接，拆装维修简单、方便、快捷。参见图3，本阀在正常情况或回座时，通过帽盖调整设定压力一定后，弹簧由帽盖压缩产生的弹簧力保证阀芯下端面与第二道O型圈接触压缩产生的弹性变形形成密封，实现进口 A与出口 B的闭合，系统压力由进口 A进入卸荷阀将停止。[0031]自动卸荷时，在系统压力升高到达设定压力时，系统压力对阀芯的推力将克服弹簧力推动阀芯上移离开第一道O型圈，实现进口 A与出口 B的导通，系统压力由进口 A进入再从出口 B流出实现泄放；向上拉动操控手柄，系统压力对阀芯的推力将推动阀芯上移离开第二道O型圈，实现进口 A与出口 B的导通，系统压力由进口 A进入再从出口 B流出实现泄放。参见图3，井口安全控制系统需要开启，向气缸中充入气体过程高压气体经进气口 A进入卸荷阀，经流经阀腔11和阀孔12后作用在钢球7上，推动钢球7在所述阀孔11内向左移动，当钢球移动到阀孔11最左端，与内端盖4内孔相切，推动内端盖4向左移动，带动阀中阀5及阀芯3向左移动，直至到达图3所示位置。阀芯前端柱面进入排空孔C中，排空孔内壁与阀芯前端柱面采用第一密封圈(I)密封。这样，排空孔C处于堵塞状态，高压气体不能通过。阀孔11中的高压气体一部分经内端盖4与阀中阀5的螺纹连接处通过进气孔B进入井口安全控制系统的气缸中；另一部分高压气体经钢球7与内端盖4的内孔密封间隙通过通孔15、通气间隙14、通气孔13进入出气孔B，进入井口安全阀气缸。完成气缸 的充气过程。井口安全控制系统需要关闭，气缸中气体排放过程流经进气口 A的气体压力逐渐减小，井口安全控制系统气缸中的压力大于流经进气口 A的压力，流经出气口 B的高压气体逆向流回卸荷阀中。绝大部分气体经内通气孔13、通气间隙14及通孔15作用在钢球7上，在钢球7两边产生压力差，推动钢球7在阀孔11中向右移动，当钢球到达阀孔11最右端与阀中阀内孔边缘相切，推动阀中阀向右移动，带动内端盖及阀芯向右移动，直到阀芯3后端面与端盖9前端面接触为止。此时，出气口 B与进气口 A被第二密封圈6、第三密封圈8及钢球密封；阀芯3前端柱面完全退出排空口 C，排空口 C与井口安全气动阀经出气出气口 B连通，井口安全控制系统气缸中气体经出气口 B及排空口 C快速排放，完成气体排空过程。
权利要求1.井口安全控制系统用卸荷阀，其特征在于具有阀体(I)、阀芯(11)、操控手柄(7)、帽盖(6)、锁紧螺母(9)、弹簧(8)、密封圈压帽-I (2)、密封圈压帽-2(12)、第一道O型圈(4)、第二道O型圈(13 )、方形密封圈(3 )、阀座(14)、弹簧座(10 )、弹簧筒(5 )，所述的阀体(I)下端开有进口 A，上端开有阀腔，侧壁开有出口 B ;第二道O型圈(13)通过密封圈压帽-2(12)的螺纹连接固定在阀腔内的阀座(14)上形成进口 A与阀体(I)阀腔内壁的密封；阀腔上部通过螺纹连接固定弹簧筒(5)，弹簧筒(5)与阀体(I)之间依靠第一道O型圈(4)形成径向密封；弹簧筒(5)上端安装帽盖(6)，弹簧筒(5)内由下向上依次安装弹簧座(10)、弹簧(8),弹簧座(10)上安装操控手柄(7);阀芯(11)安装在弹簧筒(5)内，可上下移动。
2.根据权利要求I所述的井口安全控制系统用卸荷阀，其特征在于所述的弹簧筒(5)下端开有安装方形密封圈(3)的圆孔，上端开有安装弹簧(8)的圆孔，中间开有安装阀芯(11)的圆孔与通孔，方形密封圈(3)通过密封圈压帽-I (2)的螺纹连接固定在弹簧筒(5)上，阀芯(11)安装在圆孔内，阀芯(11)外径与弹簧筒(5)依靠方形密封圈(3)形成径向密 封；弹簧(8 )安装在弹簧座(10 )上，再装入弹簧筒(5 )内。
3.根据权利要求I所述的井口安全控制系统用卸荷阀，其特征在于所述的帽盖(6)下部开有螺纹孔，用以连接到弹簧筒(5)上，螺纹孔底部为平面；帽盖(6)与弹簧筒(5)之间设有锁紧螺母(9);帽盖(6)上部开有通孔，用以通过操控手柄(7)。
4.根据权利要求I所述的井口安全控制系统用卸荷阀，其特征在于所述的阀芯(11)下端面与第二道O型圈(13)压缩变形实现密封，在泄放时离开第二道O型圈(13)，阀芯(11)外径大于弹簧筒(5)中间的通孔，阀芯(11)上端有一段台阶，台阶外径小于弹簧筒(5)中间的通孔。
5.根据权利要求I所述的井口安全控制系统用卸荷阀，其特征在于所述的弹簧座(10)下端面与阀芯(11)台阶段顶部接触，在弹簧(8)的弹力作用下推动阀芯(11)向下移动直到压缩第二道O型圈(13)产生弹性变形实现密封；弹簧座(10)上端面中心开有螺纹孔，操控手柄(7)穿过帽盖(6)上的通孔安装在上端面的螺纹孔上。
6.根据权利要求I所述的井口安全控制系统用卸荷阀，其特征在于除所述操控手柄(7)的手柄球、第一道O型圈(4)、第二道O型圈(13)、方形密封圈(3)外，其它所有零件均为不锈钢材料。
7.根据权利要求I所述的井口安全控制系统用卸荷阀，其特征在于阀体(I)为T字型结构。
8.根据权利要求I所述的井口安全控制系统用卸荷阀，其特征在于所述的阀体(I)上的进口 A、出口 B采用螺纹与外部管道连接紧固。
专利摘要本实用新型公开了一种井口安全控制系统用卸荷阀，属于阀体技术领域，具有阀体、阀芯、操控手柄、帽盖、锁紧螺母、弹簧、密封圈压帽-1、密封圈压帽-2、O型圈、方形密封圈、阀座、弹簧座及弹簧筒。阀体下端开有进口A，上端开有阀腔，侧壁开有出口B；第二道O型圈通过密封圈压帽-2的螺纹连接固定在阀腔内的阀座上形成阀座与阀腔内壁的密封；阀腔上部通过螺纹连接固定弹簧筒，阀芯安装在弹簧筒内，通过上下移动与第二道O型圈的压缩或离开来控制卸荷阀的密封与泄放。在液体或气体的介质下具有可靠的密封性能，同时有极强的使用寿命，回座性能良好，具有优越的操控性能。
文档编号E21B33/03GK202645502SQ20122032865
公开日2013年1月2日 申请日期2012年7月9日 优先权日2012年7月9日
发明者张羽, 李洪, 曾超, 王伟, 田云, 何远旭 申请人:重庆达腾科技发展有限公司