一种保压筒下端密封结构的制作方法

本实用新型涉及阀门技术领域，尤其涉及一种保压筒下端密封结构。

背景技术：

目前，在保压取芯领域，保压筒上端一般采用活塞密封，保压筒下端通常采用球阀密封或者翻板阀密封。球阀结构比较复杂，空间占据大，限制了钻取岩芯的直径，球阀加工工艺要求高，且当压力较大时，保压筒里面的液体会从球阀与岩心筒之间的缝隙渗出，不能维持较高的压力；现有的翻板阀，虽然结构简单，能够维持较高的压力，但其阀瓣为固定形状，不能变形，配合成功率低。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供一种保压筒下端密封结构，采用翻板阀实现下端密封，其翻板阀的阀瓣具有形变能力，配合成功率高，密封性能可靠。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种保压筒下端密封结构，包括岩芯筒、钻机外筒和锁子甲式翻板阀,锁子甲式翻板阀包括阀座和锁子甲式的阀瓣，阀座同轴安装在钻机外筒内壁上，阀瓣一端与阀座上端外侧壁活动连接，阀座顶部有与阀瓣匹配的阀口密封面；

阀瓣包括弹性密封圈、弹性连接条、密封件和多个依次平行排列的锁条；弹性连接条将所有锁条串连并由弹性密封圈将所有锁条箍在一起形成整体结构，锁条上有与弹性密封圈适配的卡槽，弹性密封圈装在卡槽中，相邻两个锁条间设有密封件；

当岩芯筒位于阀座中时，阀瓣开启90°且位于岩芯筒与钻机外筒之间；当将岩芯筒向上提升至一定高度时，阀瓣回到阀座顶面与阀口密封面密封接触，相邻两个锁条密封接触。

其中，当阀瓣开启90°时，锁条与阀座的轴线平行。

进一步的，当阀瓣与阀座密封接触时，阀瓣为圆形平板结构。

其中，除首尾两个锁条外，其余锁条的一面有楔形通槽，相对的另一面有与楔形通槽适配的凸部；

首尾两个锁条中的其中一个锁条上设有楔形通槽，另一个锁条上设有凸部；

相邻两个锁条中的其中一个锁条的凸部与另一个锁条的楔形通槽楔形配合，密封件设于楔形通槽的槽壁与凸部之间。

进一步的，当阀瓣与阀口密封面密封接触时，弹性密封圈位于阀瓣中部，密封件位于弹性密封圈上方，弹性连接条位于密封件上方。

进一步的，楔形通槽其中一个槽壁上有限位台阶面一，对应的另一个锁条的凸部上有与限位台阶一面适配的限位台阶面二；

当阀瓣与阀座密封接触时，限位台阶面一与限位台阶面二相抵触且限位台阶面一位于限位台阶面二外侧，限位台阶面一和限位台阶面二位于弹性密封圈下方。

进一步的，楔形通槽为V形、U形或梯形。

其中，密封件安装在楔形通槽的槽壁上。

进一步的，密封件包括用于提供软密封的密封条和用于提供硬密封的金属密封件。

优选地，密封件还包括石墨,密封条位于石墨与金属密封件之间，石墨位于密封条内侧。

进一步的，阀瓣通过弹簧片活动连接在阀座上，弹簧片包括转轴和具有弹性的弹片，阀座顶端外侧壁有与转轴相适配的转轴容置槽，转轴装在转轴容置槽中，阀瓣外表面有容纳弹片的弹片容置槽，弹片装在弹片容置槽中。

进一步的，阀座的外壁与钻机外筒的内壁间设有密封圈。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用锁子甲式翻板阀实现下端密封，阀门开启时，锁子甲式阀瓣发生形变并隐藏于岩芯筒与钻机外筒之间，节约空间，可消除对钻取岩芯直径的限制；当将岩芯筒向上提升至一定高度时，锁子甲式的阀瓣自动关闭,该阀瓣形变能力强，可自动调整密封配合位置，配合成功率高，密封性能可靠，且阀瓣保压受力时具有反向自锁特性。

附图说明

图1是阀瓣开启时本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A处的局部放大图；

图3是岩芯筒位于阀座中时锁子甲式翻板阀的三维立体图；

图4是图3中阀瓣的俯视图；

图5是图4中A处的局部放大图；；

图6是图5中A处的局部放大图；

图7是自然状态下阀瓣的三维立体图；

图8是阀瓣关闭时本实用新型的局部示意图；

图9是阀瓣关闭时锁子甲式翻板阀的三维立体图；

图10是阀瓣受压密封时的三维立体图；

图11是阀瓣受压密封时的主视图；

图中：1-阀座、2-阀瓣、3-弹簧片、5-岩芯筒、6-钻机外筒、7-密封圈、8-钻头、9-捕芯器、10-活塞、11-阀口密封面、12-环形槽、21-锁条、22-弹性连接条、23-密封件、24-弹性密封圈、25-弹片容置槽、31-转轴、32-弹片、211-楔形通槽、212-凸部、213-限位台阶面一、214-限位台阶面二、231-密封条、232-金属密封件、233-石墨、234-辅助密封件。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1-11所示，本实用新型公开的一种保压筒下端密封结构，包括岩芯筒5、钻机外筒6和锁子甲式翻板阀,锁子甲式翻板阀包括阀座1和锁子甲式的阀瓣2，阀座1同轴安装在钻机外筒6内壁上，阀瓣2一端与阀座1上端外侧壁活动连接，阀座1顶部有与阀瓣2匹配的阀口密封面11，阀口密封面11为锥面。

阀瓣2包括弹性密封圈24、弹性连接条22、密封件23和多个依次平行排列的锁条21。锁条21至少有3个，锁条21的数量根据阀口密封面的大小确定。弹性连接条22将所有锁条21串连并由弹性密封圈24将所有锁条21箍在一起形成整体结构，锁条21上有与弹性密封圈24适配的卡槽，弹性密封圈24装在卡槽中，相邻两个锁条21间设有密封件23。由于并行排列的多个锁条21由弹性连接条22串联，由弹性密封圈24紧箍。当阀瓣2或锁条21受外力时可使锁条21和弹性密封圈24发生弹性形变，继而相邻两个锁条21可发生相对位移及转动，因而阀瓣2在受外力时可发生形变。

如图1、2、3所示，当岩芯筒5位于阀座1中时，由于岩心筒5的作用力，使阀瓣2开启90度，由于岩心筒5与钻机外筒6的双面作用力使相邻两个锁条21被撑开，阀瓣2发生形变最终隐藏在岩心筒5与钻机外筒6之间，且阀瓣2的内表面与岩心筒5的外侧壁完全贴合，节约空间，可消除对钻取岩芯直径的限制。如图3、4所示，此时，锁条21与阀座1的轴线平行。

如图8、9所示，当将岩芯筒5向上提升至一定高度时，阀瓣2回到阀座1顶面与阀口密封面11密封接触，相邻两个锁条21密封接触，从而阻断介质。阀座1外壁有用于安装密封圈的环形槽12，环形槽12中装有密封圈7实现阀座1与钻机外筒6之间的密封配合。

如图4、5、6所示，除首尾两个锁条21外，其余锁条21的一面有楔形通槽211，相对的另一面有与楔形通槽211适配的凸部212。首尾两个锁条21中的其中一个锁条21上设有楔形通槽211，另一个锁条21上设有凸部212；相邻两个锁条21中的其中一个锁条21的凸部212陷于另一个锁条21的楔形通槽211中。

楔形通槽211为V形或梯形等，密封件23安装在楔形通槽211的槽壁上。密封件23包括用于提供软密封的密封条231、用于提供硬密封的金属密封件232以及两个辅助密封件234。密封条231安装两个辅助密封件234之间，辅助密封件234对密封条231进行位置固定，同时对密封条231进行保护。

密封件23还包括石墨233,密封条231位于石墨233与金属密封件232之间，石墨233位于密封条231内侧，石墨材料可减小锁条21间的滑动阻力。由于楔形通槽211的槽壁具有一定倾斜度，如图8、9、10所示，闭合时，后边的锁条21首先接触前边锁条21的石墨233部分，石墨减小摩擦，利于闭合运动；然后首先起到密封作用的是密封条231，较软的密封条231首先满足初始密封条件，密封条231是长条的，横截面为圆形，其长度与相邻两个锁条21的接触长度一致。随着压力增大时，外侧的金属密封件233也实现密封。

当阀瓣2与阀口密封面11密封接触时，弹性密封圈24位于阀瓣2中部，密封件23位于弹性密封圈24上方，弹性连接条22位于密封件23上方。由于弹性连接条22以及弹性密封圈24的压力，自然状态下，阀瓣2有变为平板结构的趋势，但是由于密封件23的阻挡作用，使阀瓣2在自然状态下为微弧形板结构，如图7所示。但当阀瓣2受压与阀座1密封接触时，如图8-11所示，相邻两个锁条21挤压密封件23实现密封接触，阀瓣2变形为圆形平板结构。

如图5、6所示，密封件23安装在楔形通槽211的其中一个槽壁上，楔形通槽211另一个槽壁上有限位台阶面一213，对应的另一个锁条21的凸部212上有与限位台阶一面213适配的限位台阶面二214。当阀瓣2与阀座1密封接触时，限位台阶面一213和限位台阶面二214位于弹性密封圈24下方，限位台阶面一213与限位台阶面二214相抵触且限位台阶面一213位于限位台阶面二214外侧，以防止阀瓣2受压时凸部212从楔形通槽211中退出，使其在保压受力时能够反向自锁。

如图3、9所示，阀瓣2通过弹簧片3活动连接在阀座1上，弹簧片3包括转轴31和具有弹性的弹片32，阀座1顶端外侧壁有与转轴31相适配的转轴容置槽，转轴31装在转轴容置槽中，阀瓣2外表面有容纳弹片32的弹片容置槽25，弹片32装在弹片容置槽25中。弹片32为曲线型钢片，曲线型钢片卡在弹片容置槽25处，在外力作用下曲线型钢片能够伸直，其曲面可以变为平面并与阀瓣2外表面的弹片容置槽25完全贴合。

在另一个实施方式中，阀瓣2通过销轴和扭力弹簧与阀座1上端外侧壁铰接。

如图1所示，岩芯筒5下端内壁设有捕芯器9，岩芯筒5上部装有活塞10，钻机外筒6下端连接钻头8，如图1所示，岩心钻取阶段，岩芯筒5下端穿过阀座1并延伸到钻机外筒6底部，由于岩心筒5的作用力，使阀瓣2开启90度，此时原位水环境可以侵入岩芯筒5内；随着钻头8的钻进，岩芯从岩芯筒5下端进入岩芯筒5内并由捕芯器9抓紧。

钻取结束后，向上提拉岩芯筒5，捕芯器9和岩芯随岩芯筒5一起上升。如图8所示，当将岩心筒5向上提升到一定高度，其底部越过阀瓣2时，夹在钻机外筒6与阀瓣2之间的弹片32释放弹力，阀瓣2在弹片32弹力和自身重力作用下反转，与阀座1实现密封配合，阀门关闭，从而实现岩芯筒5下端的密封，防止岩芯筒5内液体流失；阀瓣2在内部液体压力下与阀座1接触的越来越紧密，内部压力越大密封效果越好。

本实用新型采用锁子甲式翻板阀实现下端密封，阀门开启时，锁子甲式阀瓣发生形变并隐藏于岩芯筒与钻机外筒之间，节约空间，可消除对钻取岩芯直径的限制；当将岩芯筒向上提升至一定高度时，锁子甲式的阀瓣自动关闭,该阀瓣形变能力强，可自动调整密封配合位置，配合成功率高，密封性能可靠，且阀瓣保压受力时具有反向自锁特性。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。