多路阀的制作方法

本实用新型涉及一种多路阀，属于石油、化工等油气集输系统领域。

背景技术：

多路阀是原油开采设备中的重要部件，多路阀上具有多个油口(或称为来液口)，多个油口均连接有用于输送油液的管线(包括计量管线、来液管线以及集输管线)。申请号为ZL201520080459.7的中国专利提供了一种多路阀，该多路阀的上阀体沿其周向布置有多个油口，对应的计量管线和来液管线需要沿上阀体的周向布置以便与油口连接。然而，计量管线和更多的来液管线这种周向布置的方式使得多路阀的平面空间占用较大，管线布置比较繁琐；而且还会使得阀体腔承压空间增大，意味着阀体壁厚增大，阀体总重量增加，这些都是不利的因素。公开号为US5927330的美国专利公开的柱面密封多路阀实现了连接多个单井来液管线，实现了层间布局。但是柱面密封副多路阀的缺陷是软密封，抗砂抗垢能力弱，极易导致失效，产生内漏，计量不准。平面硬密封多路阀克服了柱面多路阀的缺陷，如果平面硬密封多路阀能实现连接更多的单井来液管线，共用一套计量设备，那么平摊到每个单井的采油设备投资成本就大幅度下降，在当今低油价的时代，更具有意义。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种能够实现层间空间布局的多路阀，其能连接的单井数量成倍增加，且能节省平面空间的占用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种多路阀，所述多路阀包括右阀体、中间阀体、左阀体和旋转阀芯；

所述左阀体和右阀体分别装配在所述中间阀体的左右两侧且三者围成一个腔室，所述旋转阀芯设置于所述腔室内，且其右端伸出所述右阀体，其左端装配在所述左阀体上；

所述旋转阀芯上开设有相连通的第一通道和第二通道；

所述左阀体上开设有一个计量口和多个与所述腔室连通的左来液口，所述计量口与所述第一通道连通；

所述右阀体上开设有多个与所述腔室连通的右来液口，所述第二通道能够与多个所述左来液口和多个所述右来液口中的任意一个选通；

所述中间阀体或左阀体上开设有与所述腔室连通的集输口。

优选地，所述左阀体上开设有左安装孔，所述右阀体上开设有与所述左安装孔同轴的右安装孔；

所述旋转阀芯包括阀芯本体和凸出部，所述阀芯本体的右端穿过并伸出所述右安装孔，其左端伸至所述左安装孔中；

所述第一通道开设在所述阀芯本体内并贯通至所述阀芯本体的左端；

所述第二通道开设在所述凸出部内，所述第二通道的左端口与所述左阀体相对，用于在所述旋转阀芯旋转时在多个所述左来液口中切换选通，所述第二通道的右端口与所述右阀体相对，用于在所述旋转阀芯旋转时在多个所述右来液口中切换选通。

优选地，多个所述左来液口均开设在所述左阀体朝向所述右阀体的端面上，并围成圆形；多个所述右来液口均开设在所述右阀体朝向所述左阀体的端面上，并围成圆形，且多个所述左来液口与多个所述右来液口一一对应设置；

所述第二通道的左端口和右端口在所述左来液口的排布方向上错位设置；

其中，当所述第二通道的左端口与其中一个所述左来液口选通时，所述第二通道的右端口与多个所述右来液口均不导通；当第二通道的右端口与其中一个所述右来液口选通时，所述第二通道的左端口与多个所述左来液口均不导通。

优选地，多个所述左来液口均开设在所述左阀体朝向所述右阀体的端面上，并围成圆形；多个所述右来液口均开设在所述右阀体朝向所述左阀体的端面上，并围成圆形；多个所述左来液口与多个所述右来液口错位设置；

所述第二通道的左端口和右端口的连线与所述旋转阀芯的旋转中心线平行；

其中，当所述第二通道的左端口与其中一个所述左来液口选通时，所述第二通道的右端口与多个所述右来液口均不导通；当所述第二通道的右端口与其中一个所述右来液口选通时，所述第二通道的左端口与多个所述左来液口均不导通。

优选地，所述第二通道的左端口和右端口分别设置有阀座环，两个所述阀座环内侧的所述第二通道的内壁上分别形成环形的第一台阶面，所述阀座环与所述第一台阶面之间设置内六方螺母，所述内六方螺母上设置在所述内六方螺母的作用下变形产生轴向力的弹簧，所述弹簧与所述阀座环之间设置在所述弹簧的作用下顶推所述阀座环的推力环。

优选地，所述左阀体上对应多个所述左来液口中的其中一个的位置上设置有丝堵；所述右阀体上对应多个所述右来液口中的其中一个的位置上设置有丝堵。

优选地，所述阀芯本体上形成有朝向所述右阀体的第二台阶面，所述右安装孔中以过盈配合的方式设置有右轴套，且所述右轴套套设在所述阀芯本体上，在所述旋转阀芯轴向活动时，所述右轴套能够与第二台阶面抵靠。

优选地，所述阀芯本体上形成有朝向所述左阀体的第三台阶面，所述左安装孔中以间隙配合的方式设置有左轴套，且所述左轴套套设在所述旋转阀芯上，所述左轴套的右端与所述第三台阶面抵靠，所述左轴套的左端凸出于所述阀芯本体的右端；

所述左安装孔中设置有位于所述阀芯本体左侧、且与所述左轴套的左端相抵靠的调节螺母，所述调节螺母与所述左安装孔的孔壁螺纹连接，通过调整所述调节螺母使所述阀芯本体左右移动。

优选地，所述右安装孔靠近外侧的一段的孔壁与所述阀芯本体之间形成有环形间隙，所述环形间隙中填充有密封填料，所述阀芯本体上套设有压盖，所述压盖抵压在所述密封填料上，并通过紧固件预紧所述压盖。

优选地，所述集输口开设在所述左阀体上且为环形，所述计量口位于所述集输口内；

所述多路阀还包括汇集器，所述汇集器包括汇集器本体和计量通道，所述汇集器本体固定于所述左阀体上，所述汇集器本体内形成贯通至其两端的容腔，所述容腔的第一端口与所述集输口对接，其第二端口用于与集输管线连接；所述计量通道位于所述汇集器本体内，且其一端凸出于所述第一端口并与所述计量口对接，其另一端从所述容腔的外壁伸出所述容腔用于与计量管线连接。

与现有技术相比，本实用新型的多路阀的有益效果是：

1、本实用新型的多路阀提供了一种左右两个阀体相对布局的结构，使多路阀由原来单一平面变成空间两个平面，实现了层间空间布局，使连接的单井数双倍于现有单层多路阀的单井数量。

2、本实用新型的多路阀实现了多路阀的多通道设置，进而实现更多的单井共用一台计量器，这样摊到每一口单井的采油设备费用进一步降低，节约了油田投资。对于稠油开发油田、井距密集开发的油田以及征地费用较大的地方，采用本实用新型的多路阀可节约空间占用，进一步降低了投资。

3、本实用新型的多路阀继承了平面硬密封副多路阀的优点，密封可考，耐冲失，抗磨损，寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的一实施例的多路阀的主剖视图，其中一个右来液口导通。

图2为本实用新型的一实施例的多路阀的主剖视图，其中一个左来液口导通。

图3为图1中A部分的放大图。

图4为图1中B部分的放大图。

图5为图1中C部分的放大图。

图6为本实用新型的多路阀的旋转阀芯的一种结构的主视图。

图7为本实用新型的多路阀的旋转阀芯的另一种结构的侧视图。

图8为本实用新型的另一实施例的多路阀的主剖视图。

图中：

1-右阀体；2-中间阀体；3-左阀体；4-旋转阀芯；41-阀芯本体；42-凸出部；43-第一通道；44-第二通道；45-第三通道；5-腔室；6-密封圈；7-密封垫片；8-右轴套；9-密封填料；10-压盖；11-防尘环；12-内六方螺母；13-连接螺栓；14-左来液通道；15-左来液口；16-右来液口；17-计量口；18-集输口；19-法兰盘；20-丝堵；21-定位螺钉；22-左轴套；23-调节螺母；24-定位销；25-阀座环；26-推力环；27-弹簧；28-第一段；29-第二段；30-汇集器本体；31-计量通道；32-容腔。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型实施例公开的多路阀，其包括右阀体1、中间阀体2、左阀体3和旋转阀芯4。左阀体3和右阀体1分别装配在中间阀体2的左右两侧且三者围成一个腔室5，左阀体3与中间阀体通过连接螺栓13连接，右阀体1与中间阀体2之间也通过连接螺栓13连接，且左阀体3、右阀体1和中间阀体2之间通过密封结构或密封件实现密封，本实施例中示出的是用密封圈6和密封垫片7配合的方式进行密封。旋转阀芯4设置于腔室5内，且其右端伸出右阀体1，其左端装配在左阀体3上。旋转阀芯4上开设有相连通的第一通道43和第二通道44；左阀体3上开设有一个计量口17和多个与腔室5连通的左来液口15，第一通道43与计量口17连通；右阀体1上开设有多个与腔室5连通的右来液口16，第二通道44能够与多个左来液口15和多个右来液口16中的任意一个选通。集输口18开设在中间阀体2或左阀体3上，且集输口18与腔室5连通，集输口18用于将来自多个单井的来液由来液口汇集到多路阀的腔室5中再统一向外输送。本实用新型通过在中间阀体2的两侧分别设置具有多个来液口的左阀体3和右阀体1，使得计量管线和来液管线可以布置在空间上的两个平面内，节省了平面空间的占用。

本实施例的左阀体3对应计量口17的位置设置法兰盘19，法兰盘19通过连接螺栓13固定，法兰盘19上焊接计量管线，以便于单井的油液经计量口17进入计量管线。

继续结合图1、图2，并参照图6和图7，本实施例中的旋转阀芯4包括阀芯本体41和凸出部42；旋转阀芯4通过阀芯本体41的两端分别与左阀体3和右阀体1相连接而装设在腔室5内，阀芯本体41的右端伸出右阀体1，其左端装配在左阀体3上，第一通道43开设在阀芯本体41内并贯通至阀芯本体41的左端，但不贯通阀芯本体41的右端；第二通道44开设在凸出部42内，凸出部42整体均位于腔室5内，当阀芯本体41在外部动力机构的带动下旋转时，凸出部42在阀芯本体41的带动下绕阀芯本体41转动。本实施中的阀芯本体41和凸出部42均称柱状，且两者均横向设置，阀芯本体41和凸出部42之间通过连接部连接，连接部内开设用于连通第一通道43和第二通道44的第三通道45，第二通道44的左端口朝向左阀体3用于与左来液口15中的任意一个选通，第二通道44的右端口朝向右阀体1相对用于与右来液口16中的任意一个选通。通过旋转阀芯4本体，带动凸出部42转动，而使第二通道44的左端口与其中一个左来液口15连通或者使第二通道44的右端口与其中一个右来液口16连通，从而使由该连通的来液口进来的油液依次经第二通道44、第三通道45和第一通道43进入计量口17进行计量。也就是，当左阀体3的某一左来液口15与第二通道44的左端口相对且连通时，右阀体1与第二通道44的右端口相对的是盲口(而非右来液口16)，当右阀体1的某一右来液口16与第二通道44的右端口相对且连通时，左阀体3与第二通道44的左端口相对的是盲口(而非左来液口15)。

如图1和图2所示，本实施例示出的左阀体3和右阀体1均为类似圆盘状，多个左来液口15均开设在左阀体3朝向右阀体1的端面上，并围成圆形，本实施例中的左来液口15在左阀体3的端面上均布，即相邻两个左来液口15之间的距离相等。左阀体3上开设与左来液口15一一对应且连通的左来液通道14，左来液通道14从左阀体3的外周伸出并连接法兰盘19，以便于以来液管线连接。同样的，多个右来液口16均开设在右阀体1朝向左阀体3的端面上，并围成圆形。本实施例中的右来液口16在右阀体1的端面上均布，即相邻两个右来液口16之间的距离相等。多个左来液口15与多个右来液口签字16一一对应设置。中间阀体2上开设大通道的集输口18，且集输口18形成法兰盘状，以便于与集输管线连接输送油液。由于左来液口15与右来液口16一一对应设置，如果将第二通道44设计成成直线型，那么将会存在第二通道44的两端同时分别与一个左来液口15和一个右来液口16连通，因此，为了避免这种情况，以实现第二通道44只能与其中一个来液口选通，如图6所示，本实施例中将第二通道44的左端口和右端口在左来液口15(或右来液口16)的排布方向上错位设置，即，凸出部42包括相平行且错开一定位置的第一段28和第二段29，两段之间通过弯折部过渡连接，即第二通道44的左端口和右端口在第二通道44的径向上错开；当第二通道44的左端口与其中一个左来液口15选通时，由于右端口与左端口错位设置，右端口将对应右阀体1的盲口，即第二通道44的右端口与多个右来液口16均不导通；同样的，当第二通道44的右端口与其中一个右来液口16选通时，第二通道44的左端口与多个左来液口15均不导通。

本实施例以二十八通道(即二十八个来液口)的多路阀为例，左阀体3上均布十四个左来液口15，右阀体1上均布十四个右来液口16，左右两个阀体相错360度/28的角度，在圆周上刚好组成二十八个均分的位置布置。如图1所示，旋转阀芯4的第二通道44对称在同一角度。继续结合图1，当右阀体1选通时，该选通的油井与右端口导通，油液沿图中箭头方向进入旋转阀芯4的第二通道44，而后流入到第一通道43，最终由计量口17流出，进入计量装置进行流量单井测量。而其他右阀体1上未选通的右来液口16及左阀体3上的共二十七个来液口的来油进入腔室5，由集输口18流出，其它依次类推。如图2所示，当左阀体3选通时，该选通的油井的油液沿图中箭头方向进入旋转阀芯4的第二通道44，而后流入到第一通道43，最终由计量口17流出，进入计量装置进行流量单井测量。而其他的左阀体3上未选通的左来液口15及右阀体1上的共二十七个来液口的来油进入腔室5，由集输口18流出，其它依次类推。

作为本实施例的另一种方案，也可以将第二通道44的左端口和右端口非错位设置，即，如图7所示，本实施例中的凸出部42关于连接部左右对称设置，第二通道44为直线型，左端口与右端口两者正对设置，如果第二通道44为非直线形，只要使左端口与右端口的连线与旋转阀芯4的旋转中心线平行即可；将多个左来液口15与多个右来液口16错位设置，也能实现第二通道44只能与其中一个来液口选通的效果，即，当第二通道44的左端口与其中一个左来液口15选通时，第二通道44的右端口与多个右来液口16均不导通；当第二通道44的右端口与其中一个右来液口16选通时，第二通道44的左端口与多个左来液口15均不导通。本实施例以二十八通道(即二十八个来液口)的多路阀为例，继续结合图1和图6，右阀体1和左阀体3布置在同一个角度，即当两个阀体重合后，二十八个来液口分布在十四个位置，相邻两个来液口之间的角度为360度/14。旋转阀芯4的第二通道44的两端错开360度/28的角度。

继续结合图1、图2，并参照图3，本实施例的第二通道44的左端口和右端口分别设置有阀座环25，阀座环25的设置能够保证第二通道44与来液口对接处的密封，使第二通道44的端口与来液口对接紧密，防止油液渗漏，为了实现密封，采用了如下的结构：两个阀座环25内侧的第二通道44的内壁上分别形成环形的第一台阶面，阀座环25与第一台阶面之间设置内六方螺母12，其外周开设有外螺纹，内六方螺母12包括外径不等的圆柱状的两部分，外径较大的一端抵在第一台阶面上，外径较小的一端朝向阀座环25，外径较小的圆柱状部分外套设有在内六方螺母12的作用下变形产生轴向力的弹簧27，弹簧27与阀座环25之间设置在弹簧27的作用下顶推阀座环25的推力环26，本实施例中的弹簧27可以选用波形或碟形弹簧27，推力环26和弹簧27的设置，使得阀座环25一直保持紧密的贴合来液口，实现了结合密封。同时，阀座环25与第二通道44之间设置密封圈6，用于密封阀座环25与第二通道44。为了使阀座环25在运动过程中方向始终朝向阀芯本体41旋转的旋转轴线方向，阀座环25通过定位销24定位。

继续结合图1和图2，左阀体3上开设有左安装孔，右阀体1上开设有与左安装孔同轴的右安装孔，阀芯本体41的右端的轴头穿过并伸出右安装孔，其左端伸入左安装孔的一段。如图5所示，旋转阀芯4上形成有朝向右阀体1的环形的第二台阶面，该阀芯本体41相当于一个具有轴肩的阶梯轴，该第二台阶面相当于阶梯轴的轴肩。右安装孔中以过盈配合的方式设置有右轴套8，且右轴套8套设在旋转阀芯4上并与第二台阶面抵靠。如图4所示，阀芯本体41上还形成有朝向左阀体3的环形的第三台阶面，左安装孔中以间隙配合的方式设置有左轴套22，且左轴套22套设在旋转阀芯4上，使得左阀体3可以左右活动，且左轴与第三台阶面抵靠。未被阀芯本体41伸入的左安装孔中设置有调节螺母23，即，调节螺母23位于阀芯本体41的左侧，调节螺母23与左安装孔的孔壁螺纹连接，如此，当使用专用工具从计量口17伸入来调整调节螺母23，当调节螺母23转动时，可以使左轴套22左右移动，从而带动阀芯本体41左右移动以调节第二台阶面与右阀体1之间的轴向间隙，最终使旋转阀芯4的轴间活动间隙控制在一定范围，例如0.4mm-0.5mm，如此，多路阀在高温高压下工作时，旋转阀芯4在热膨胀后仍有足够的轴向游隙供自身灵活转动。当调节螺母23将左轴套22调节到需要位置后，通过定位螺钉21将左轴套22与左阀体3螺纹连接。另外，为了实现密封，左轴套22与左阀体3之间、左轴套22与阀芯本体41之间均设置密封圈6密封。

由上述可知，第二台阶面与右阀体1之间的轴向间隙实际上就是旋转阀芯4的轴向游隙，也就是说旋转阀芯4轴向窜动量等于与右阀体1的轴向间隙量。通过旋转调节螺母23以补偿旋转阀芯4因不同温度产生的不同伸长量，使不同温度下的旋转阀芯4均具有合理的轴向游隙，从而使旋转阀芯4在不同温度下均能够灵活转动。

如图1和图2所示，左阀体3上对应多个左来液口15中的其中一个的位置上设置有丝堵20，调试时，当打开丝堵20时，可以观察和对位该左来液口15与旋转阀芯4的位置，即第二通道44的左端口的位置。通过专用工具调节内六方螺母12，调节其施加在弹簧27上的力，使弹簧27变形并产生轴向力传递给推力环26，推力环26再作用于阀座环25，是阀座环25与左阀体3的配合接触面具有需要的接触比压，达到隔离密封腔室5的目的。同样的，右阀体1上对应多个右来液口16中的其中一个的位置上设置有丝堵20，其作用于设置与左阀体3上的丝堵20的作用相同，在此不再赘述。

为防止多路阀内的油液从右阀体1与旋转阀芯4之间的间隙中泄露，需要在右阀体1与旋转阀芯4(阀芯本体41)之间形成密封，具体地，如图5所示，在右安装孔上端开设一个沉孔，该沉孔的孔壁与阀芯本体41形成了一个环形间隙(即，右安装孔靠近外侧的一段的孔壁与阀芯本体41之间形成有环形间隙)，在该环形间隙中填充密封填料9(密封填料9的材质可以为石墨)，本实施中用的是填料环，然后用套设在阀芯本体41上的压盖10抵压在密封填料9上，并通过紧固件预紧以使压盖10始终对密封填料9保持一定压力，本实施例中的紧固件为螺纹连接在右阀体1的外端面上的螺栓和套设在螺栓上的螺母，通过旋转螺母调节压盖10对密封填料9的压力，进而使密封填料9能够在不同温度、压强条件下均起到良好的密封。另外，压盖10与阀芯本体41之间设置有防尘环11，以防止灰尘、粉末等进入，影响阀芯本体转动的灵活性。

上面所描述的多路阀是在竖直设置时的情况。如图8所示，当本实用新型的多路阀水平放置时，集输口18开设在左阀体3上且为环形，计量口17位于集输口18内；本实用新型的多路阀还包括汇集器，汇集器包括汇集器本体30和计量通道31，汇集器本体30通过连接螺栓13固定于左阀体3上，汇集器本体30内形成贯通至其两端的容腔32，容腔32的第一端口与集输口18对接，并设置密封圈6密封，其第二端口用于与集输管线连接，为了便于与集输管线连接，第二端口设置法兰盘；计量通道31位于汇集器本体30内，且其一端凸出于所述第一端口并与计量口17对接，其另一端从容腔32的外壁伸出容腔32用于与计量管线连接，计量通道31伸出容腔32的一端也设置法兰盘，以便于与计量管线连接。如图8所示，本实施例中的计量通道31伸出汇集器本体30的一段沿垂直于阀芯本体41的方向延伸，从而使来自计量口17油液进入计量通道31，然后从侧端流出，再进入计量装置进行流量单井测量。腔室5内的油液通过环形的集输口18进入容腔32，然后从底端流出进入集输管线。

以上实施例仅为本实用新型的示例性实施例，不用于限制本实用新型，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本实用新型的实质和保护范围内，对本实用新型做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本实用新型的保护范围内。