高压截止阀的制作方法

本实用新型涉及高压输气管道的启闭控制装置，具体地说是一种高压截止阀，它特别适合在天然气井口高压管道上安装使用，具有极高的密封性能。

背景技术：

石化部门采集天然气生产作业是利用气井内自身气体压力自行喷送出来的，在进行天然气采集作业时需要在井口安装高压采集管、输出管道和高压截止阀等控制设备。由于在线开采的天然气气井内的压力很高，它对采集管、输出管道和管道启闭控制装置的承压能力要求极高。特别是截止阀在进行开启或关闭作业时，既要承受高压高速气流在变速节流时所形成的强烈冲击力，同时还要承受随天然气一道喷出的泥砂杂质颗粒的冲刷磨擦破坏作用力，可以说，截止阀的工作环境是极其恶劣的。根据了解：现行使用于井口的截止阀大都是因为密封部件遭受到高速气流在“启闭变速节流”时产生的强烈冲击和冲刷磨擦损伤使密封快速失效，这正是现行井口截止阀的密封部件容易受到冲刷磨擦失效而导致工作寿命较短的一个主要原因。并且，现行井口截止阀在开启或者关闭作业时，由于它的阀杆无自行定位导向功能，它在上、下移动过程中自行调适的对中性能较差会出现少量歪斜，严重时也会影响截止阀的密封性能，这也是在现场采气作业的输出管线上时常发生少量气体泄漏现象的一个原因。我们在长期从事高压截止阀市场调查和产品研发工作中也发现：有的生产企业为了提高密封效果，在生产制造高压截止阀时只是一昧地单纯追求采用高强密封材料，虽然采用较好的密封材料对提高密封效果会有一定作用，客观地说，对于在天然气高压井口如此恶劣环境中工作的截止阀来说，采用高强材料只是能够增强密封性能的一个方面，但是，它在实际使用中所能增强密封性能的程度也存在很大的局限性，并且使用高强密封材料还会极大地增大截止阀的生产制造成本。究其根本原因：这是由于现行井口高压截止阀产品在密封结构设计上还不尽科学合理所致，必须针对高压井口特定恶劣环境的实际工作状况，对井口高压截止阀产品提出一种全新的密封机理并设计出一种全新的密封结构，才能从根本上有效完善并大幅度地提高它的密封性能。本实用新型正是想要解决的一个技术课题。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在克服现有技术的上述不足之处而提出上一种具有全新密封结构的高压截止阀。

本实用新型的目的是通过如下技术方案来实现的：

一种高压截止阀，它包括阀体、阀盖、螺纹压套和阀杆，所述的螺纹压套由上螺母固定压装连接于阀盖上，阀盖由下螺母固定压装连接于阀体顶端形成阀腔结构，在阀体的两端设置进气管接口、出气管接口，在阀体的壁体内设置有连通阀腔底部的输入气道和与出气管接口相通的输出气道，在输出气道上设置有与阀腔相通的连通孔，所述的阀杆与螺纹压套内螺孔成螺纹连接结构，其特征在于：在阀杆的底端设置倒锥形针头阀芯与位于阀腔底部的输入气道端口形成关闭截止结构，所述的阀盖下端面设置成凸形球面，阀体的阀腔顶端面设置有与凸形球面相适配的凹形球面形成刚性球面硬密封结构。它的结构特点是：在阀杆底端设置倒锥形针头阀芯，使倒锥形针头阀芯与位于输入气道端口形成刚性接触的“启闭截止结构”，在阀盖与阀体顶端采用凹、凸形球面接触形成对阀腔的“刚性硬密封副结构”，这种凹、凸形球面刚性接触的硬密封副具有极佳的自动调适对中性并且具有极高的抵抗冲刷磨损汽蚀侵害的能力，可极大地提高改善高压截止阀的密封性能。本实用新型彻底抛弃了原有截止阀软密封副的传统结构方式，全部采用刚性部件接触高速气流并采用刚性硬密封副进行开启和关闭截止操作，巧妙规避了高压高速气流的强烈冲击力和汽蚀破坏作用。经试用表明：这种刚性硬密封副结构的高压截止阀特别适合在高压井口的输气管道上安装使用，确实具有抵抗承受高速气流冲刷和汽蚀侵损的能力，它对提高截止阀的密封性能、延长有效工作寿命、确保井口高压管道输气安全具有明显的技术效果。

本实用新型还具有如下的技术特征：

在阀杆上设置有与阀腔相适配的轴台阶环形成定位导向结构。它是由阀腔内壁对阀杆的轴台阶环形成套装滑配结构，在阀杆上下移动过程中，即可由阀腔内壁对阀杆形成良好的定位导向作用，使阀杆具有自行调适对中性能而不会发生歪斜，这种结构设计对进一步提高截止阀的密封性能防止输气管道现场发生气体泄漏现象具有一定的技术效果。

在阀杆底端的倒锥形针头阀芯表面堆焊设置有硬质合金层。这种结构设计能极大地提高倒锥形针头阀芯承受高速气流冲击冲刷的能力，对进一步提高截止阀的密封性能并延长有效工作寿命也有一定的作用。

阀杆底端的倒锥形针头阀芯的锥度α控制为30°—65°。经试用表明：这种优化结构设计能有效改善关闭变速节流截止时的气流状态，对提高截止阀的倒锥形针头阀芯承受高压气流冲击和抵抗冲刷磨损的能力有一定的作用，对进一步提高截止阀的密封性能也有一定的技术效果。

在阀体底部设置有与输出气道相通的泄气孔、泄排气腔，在泄排气腔侧壁设置有取压采样管接口，在泄排气腔内配装有泄排控制螺钉，泄排控制螺钉的顶端设置有与泄气孔相适配的锥形堵头。这种结构设计特别方便于对井口输气管道内的高压气体进行取压和采集气样的操作，工作人员只需稍稍拧松泄排控制螺钉即可由取压采样管接口泄排出少量高压气流供给取压和气样采集用，使取压采样操作更为轻便快捷且具有极高的操作安全性能。

本实用新型同现有技术相比具有如下优点：

本实用新型首创了一种新型密封结构的高压截止阀，它的密封结构特点是：在阀杆底端设置表面堆焊硬质合金层的倒锥形针头阀芯与阀腔底部的输入气道端口形成“刚性密封截止结构”，极大地提高了截止阀对承受在“截止节流”时的产生的剧烈气流冲击和冲刷磨擦的抵抗能力，同时，在阀杆上还设置有与阀腔滑配的轴台阶环对阀杆形成定位导向作用，使阀杆在上下移动时具有自调适对中性能，可进一步提高“刚性密封截止结构”的密封性能；在阀盖与阀体顶端设置相适配的凹、凸形球面形成对阀腔“刚性球面硬密封副结构”，这种形球面接触硬密封副结构具有良好的自调适对中性能，对提高并改善高压截止阀的密封性能具有非常显著的技术效果。经过试用表明：这种采用刚性硬密封副结构的高压截止阀确实具有极高的抵抗气流冲刷、汽蚀侵损的能力，能极大地提高截止阀的密封性能并延长有效工作寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图，也作摘要附图。

图2是图1的A—A视图，展示在阀体底部设置泄排气腔并在泄排气腔内配装泄排控制螺钉组成气体取压采样泄排控制机构的示意图。

图3是阀杆底部的局部结构图（放大）,展示在阀杆底端设置倒锥形针头阀芯的结构示意图。

图4是阀盖的结构图（放大），展示在阀盖下端面设置凸形球面的结构示意图。

图5是阀体的阀腔顶端局部结构图（放大），展示在阀体的阀腔顶端面设置与阀盖凸形球面相适配的凹形球面形成刚性球面硬密封的结构示意图。

附图中的标记说明：

1为上螺母，2为填料，3为下螺母，4为轴台阶环，5为倒锥形针头阀芯，6为阀腔，7为箭头，8为进气管接口，9为输入气道，10为阀体，11为泄排气腔，12为泄排控制螺钉，13为锥形堵头，14为出气管接口，15为输出气道，16为连通孔，17为阀盖，18为压套，19为阀杆，20为螺纹压套，21为手轮，22为取压采样管接口，23为泄气孔，24为硬质合金层，25为凸形球面，26为凹形球面。

具体实施方式

下面结合附图进一步描述本实用新型的实施例：

本实用新型提出的一种高压截止阀主要由阀体10、阀盖17、螺纹压套20、上螺母1、下螺母3和安装有手轮21的阀杆19构成，所述的阀杆19配装于螺纹压套20内螺孔形成螺纹连接结构，所述的螺纹压套20是由上螺母1固定压装连接于阀盖17上，在阀盖17上端孔内由压套18压装填料2，螺纹压套20的下端面通过压套18压紧填料2即可对阀杆19表面形成严密的软密封结构，阀盖17由下螺母3固定压装连接于阀体10顶端形成阀腔6结构，在阀盖17下端面设置凸形球面25，在阀体10的阀腔6顶端面设置有与凸形球面25相适配的凹形球面26形成刚性球面硬密封结构。在阀体10的两端设置进气管接口8、出气管接口14，在阀体10壁体内设置有连通阀腔6底部的输入气道9和与出气管接口14相通的输出气道15，在输出气道15上设置有与阀腔6相通的连通孔16，在阀杆19上位于阀腔6内的杆段上设置有与阀腔6相适配的轴台阶环4形成定位导向结构，使阀杆19具有自调适对中性能，对进一步提高密封性能有一定的技术效果。在阀杆19的底端设置倒锥形针头阀芯5与位于阀腔6底部的输入气道9端口形成关闭截止结构，在实际生产制造时，可将阀杆19底端的倒锥形针头阀芯5的锥度α控制为40°并在倒锥形针头阀芯5表面堆焊硬质合金层24，这种结构设计能极大地提高倒锥形针头阀芯5承受高速气流冲击冲刷的抵抗能力，对进一步提高截止阀的密封性能并延长有效工作寿命有一定的作用。

本实用新型是这样进行作业的：在高压截止阀处于完全关闭状态下，将阀体10两端的进气管接口8、出气管接口14固定连接安装于输气管道上，经检查无误后，沿逆时针方向转动手轮21带动与螺纹压套20螺纹连接的阀杆19向上移动，阀杆19底端的倒锥形针头阀芯5会在轴台阶环4定位导向作用下随之上移，即可开启阀腔6底部的输入气道9的端口，这时，高速气介将如箭头7所示，由输入气道9进入阀腔6、再经过连通孔16、输出气道15输至下游管道。当需要进行关闭操作时，再沿顺时针转动手轮21带动阀杆19向下移动，阀杆19底端的倒锥形针头阀芯5会在轴台阶环4的定位导向作用下逐渐插入阀腔6底部的输入气道9端口内并由倒锥形针头阀芯5将输入气道9端口进行严密封闭，即实现对输气管的关闭截止操作。

需要说明的是：在高压截止阀进行开启或者关闭截止操作时，高压高速气介会在“变速节流”时产生强烈的冲击冲刷作用力，正是本实用新型提出的在阀杆19底端设置表面堆焊硬质合金层24的倒锥形针头阀芯5结构，由倒锥形针头阀芯5与阀腔6底部的输入气道9端口形成“刚性密封副结构”具有承受因高速气流“变速节流”产生的剧烈冲击冲刷的抵抗能力，同时，在阀体10顶端面设置的“刚性球面硬密封结构”能严密封闭阀腔6，有效阻止阀腔6内的高压气介向外泄漏，这种“刚性球面硬密封副”结构对进一步提高截止阀的密封性能发挥了积极的技术作用。

还需要说明的是，为了方便于工作人员对高压气介进行取压和气样采集的操作，可在阀体10底部设置与输出气道15相通的泄气孔23、泄排气腔11，在泄排气腔11侧壁设置取压采样管接口22，在泄排气腔11内配装泄排控制螺钉12，在泄排控制螺钉12顶端设置有与泄气孔23相适配的锥形堵头13即可形成泄排气样控制机构。工作人员只需稍稍拧松泄排控制螺钉12即可将输出气道15内的气样经过泄气孔23、泄排气腔11再由采样管接口22泄排出供给取压和气样采集用，采集完毕后再拧紧泄排控制螺钉12即可由锥形堵头13对泄气孔23进行安全密闭。