一种侧装浮阀芯的制作方法

本实用新型涉及一种侧装浮阀芯，属于油田设备钻井内防喷工具技术领域。

背景技术：

常规钻井时经常会遇到地层压力偏高情况，当井下地层压力高于钻井液压井压力时，如果没有防喷设备或防喷工具时就会发生井涌井喷的钻井事故，在钻井钻具组合中装有浮阀芯时可以快速阻断管具内部的液流上涌，可以有效的防止井涌或井喷重大事故的发生。井下通常使用到一种浮阀芯关键工具，它可与配有浮阀孔的螺旋稳定器、划眼器和浮阀接头配合使用。浮阀芯在井下工作时是一种单向阀，当井口钻井液向下流动时浮阀芯处于打开，钻井液可以向下流动；当地下渗出高压流体通过钻具水眼向上涌动时浮阀芯反向流道关闭，可以快速阻断管具内部的液流上涌防止井喷事故发生。

现有技术中的浮阀芯通常是将阀杆从阀体后端穿入阀座后，经销轴或螺钉与阀帽连接。一种是阀杆前端与阀帽后端环状柱体轴销式连接，阀杆为光轴，阀帽后端环状柱体上为对穿的通孔。另一种是阀杆前端与阀帽前端锥体间螺钉连接。以上两种连接结构均存在以下不足：阀杆与锥帽通过螺钉连接时，螺钉需向上通过三个孔销轴式连接，加工工艺困难，难保证孔与轴的同轴性，稍有偏心，装配很困难或零件报废；阀杆与阀帽间的螺钉销轴连接，在井下受到井涌和受频繁高压及振动，常常出现螺钉被剪断而阀杆脱落出锥帽，从而导致浮阀芯功能失效，严重时脱落的阀杆会阻断下部螺杆钻具的流体流道，造成螺杆动力失效的严重井下事故发生。因此现有技术仍存在不足，有待进一步改进。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种侧装浮阀芯及装配方法，可解决现有结构中螺钉易被剪断、造成阀杆脱落或阀杆处密封件失效的问题，以提高浮阀芯的工作可靠性，并最大限度降低加工难度，更便于组装和拆卸，从而克服现有技术存在的不足。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型的一种侧装浮阀芯，包括阀体和阀芯总成；阀体为圆筒状，外圆设有密封槽，密封槽内设有密封圈；阀体内圆上部设有密封内锥面，密封内锥面下方的阀体两侧设有液体流道，液体流道为径向贯穿阀体的矩形通孔，阀体内孔位于液体流道下部处设有导向座，导向座与阀体为一体结构；导向座中央设有导向孔，导向孔朝向液体流道一侧设有侧槽；阀芯总成包括阀芯，阀芯顶端设有锥帽，锥帽底部设有阀杆；锥帽与阀杆为一体结构；阀杆由上至下依次套有密封盘、上弹簧座、弹簧和下弹簧座，下弹簧座安装在阀体的导向孔内。

前述侧装浮阀芯中，所述锥帽的外锥面经弹簧紧抵在阀体的密封内锥面上；外锥面与阀体内圆的密封内锥面锥度相同且配合连接。

前述侧装浮阀芯中，所述上弹簧座的轴向剖面形状为t型，上弹簧座上部设有环形凸台，环形凸台底部设有弹簧限位凸台。

前述侧装浮阀芯中，所述下弹簧座轴向剖面形状为十字型；下弹簧座中部设有环形凸台，环形凸台顶部设有弹簧限位凸台，环形凸台底部设有导向凸台；导向凸台安装在导向座的导向孔内。

前述侧装浮阀芯中，上弹簧座和下弹簧座上的环形凸台外径均大于弹簧外径，弹簧限位凸台外径略小于弹簧内径，下弹簧座上阀体的导向凸台外圆与阀体上的导向孔间隙配合。

前述侧装浮阀芯中，上弹簧座和下弹簧座上的弹簧限位凸台高度之和大于弹簧的压并高度。

前述侧装浮阀芯中，导向座上侧槽的开口宽大于阀芯的阀杆外径。

前述侧装浮阀芯中，所述阀芯的阀杆上设有用于安装阀芯总成的装配孔。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的阀芯采用整体结构，锥帽与阀杆为一体结构，提高了阀芯的工艺加工性和结构强度，阀杆倾斜通过阀体的侧槽，阀芯的下弹簧座上设置的导向凸台在阀体的导向孔中，外径大于导向孔开设的侧槽，因此阀芯总成在弹簧力的作用和结构限制下，弹簧、上弹簧座、下弹簧座及阀芯在阀杆的轴向运动，解决了原阀杆和锥帽分体结构中的螺钉剪断阀杆脱落阀芯失效的现象；阀体上开设侧槽解决了阀芯装配困难的问题，同时阀杆间隙通过侧槽进入阀体导向孔，进而阀芯上的导向凸台再进入导向孔不会脱离导向孔，此结构限制下，轴向弹簧力作用下阀芯总成安全可靠。此整体结构的阀芯无需螺钉连接，因此连接部位无密封要求，也不会出现因螺钉被剪断而发生密封失效的危险。另外在导向套下弹簧座上设置了环形凸台和导向凸台，下弹簧座的环形凸台外径大于阀体的导向座上的导向孔内径，导向凸台与阀体的导向孔间隙配合，在上弹簧座下行接触到下弹簧座上端面时，上弹簧座的限位凸台下端面与下弹簧座限位凸台的上端面接触后限定了阀芯行程，其形成小于弹簧的压并行程，有效保护了弹簧，弹簧在整个过程中不存失稳和压并，避免弹簧失效，提高了弹簧的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的阀体结构示意图；

图3是本实用新型的阀芯总成结构示意图；

图4是本实用新型的阀芯总成的装配示意图。

附图中的标记为：1-阀体、2-阀芯总成、3-密封槽、4-密封圈、5-密封内锥面、6-液体流道、7-导向座、8-导向孔、9-侧槽、10-阀芯、11-锥帽、12-阀杆、13-密封盘、14-上弹簧座、15-弹簧、16-下弹簧座、17-外锥面、18-环形凸台、19-弹簧限位凸台、20-导向凸台、21-装配孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

本实用新型的一种侧装浮阀芯，包括阀体1和阀芯总成2；阀体1如图2所示，阀体1为圆筒状，外圆设有密封槽3，密封槽3内设有密封圈4；阀体1内圆上部设有密封内锥面5，密封内锥面5下方的阀体1两侧设有液体流道6，液体流道6为径向贯穿阀体1的矩形通孔，阀体1内孔位于液体流道6下部处设有导向座7，导向座7与阀体1为一体结构；导向座7中央设有导向孔8，导向孔8朝向液体流道6一侧设有侧槽9；阀芯总成2如图3所示，阀芯总成2包括阀芯10，阀芯10顶端设有锥帽11，锥帽11底部设有阀杆12；锥帽11与阀杆12为一体结构；阀杆12由上至下依次套有密封盘13、上弹簧座14、弹簧15和下弹簧座16，下弹簧座16安装在阀体1的导向孔8内。锥帽11的外锥面17经弹簧15紧抵在阀体1的密封内锥面5上；外锥面17与阀体1内圆的密封内锥面5锥度相同且配合连接。上弹簧座14的轴向剖面形状为t型，上弹簧座14上部设有环形凸台18，环形凸台18底部设有弹簧限位凸台19。下弹簧座16轴向剖面形状为十字型；下弹簧座16中部设有环形凸台18，环形凸台18顶部设有弹簧限位凸台19，环形凸台18底部设有导向凸台20；导向凸台20安装在导向座7的导向孔8内。上弹簧座14和下弹簧座16上的环形凸台18外径均大于弹簧15外径，弹簧限位凸台19外径略小于弹簧15内径，下弹簧座16上阀体1的导向凸台20外圆与阀体1上的导向孔8间隙配合。上弹簧座14和下弹簧座16上的弹簧限位凸台19高度之和大于弹簧15的压并高度。导向座7上侧槽9的开口宽大于阀芯10的阀杆12外径。阀芯10的阀杆12上设有用于安装阀芯总成2的装配孔21。

用于上述本实用新型的一种侧装浮阀芯的装配方法为，该方法是：在装配时先装配阀芯总成2，再将装配好的阀芯总成2整体安装在阀芯1内，具体装配步骤如下：

步骤一、如图4所示，将密封盘13、上弹簧座14、弹簧15和下弹簧座16、依次从阀杆12一端套在阀杆12上；

步骤二、手握下弹簧座16的环形凸台18向锥帽11一端施力使阀杆12上的装配孔21露出导向凸台20端面，然后将轴状装配工具（图中未画出）插入装配孔21卡住下弹簧座16，防止弹簧15回弹，完成阀芯总成2的装配；

步骤三、将装配完成的阀芯总成2的锥帽11一端从开有侧槽9的液体流道6一侧倾斜插入阀体1内腔，并使锥帽11与阀体1内腔中的密封内锥面5初步接触；

步骤四、手握阀芯总成2中下弹簧座16的导向凸台20向下压缩弹簧15使阀杆12一端露出导向凸台20端面，并将阀杆12从导向座7的侧槽9推入导向孔8，然后将轴状装配工具从装配孔21取出；

步骤五、放松阀芯总成2中下弹簧座16的导向凸台20，在弹簧15的作用下使下弹簧座16下端的导向凸台20回弹推入导向孔8完成侧装浮阀芯装配。

下面对本实用新型的工作过程及原理作进一步的说明：

当钻井液流至阀芯总成2顶端锥帽11的外锥面17时，高压流体推动阀芯10下行，阀芯10带动密封盘13和上弹簧座14下行，上弹簧座14压缩弹簧15，当上弹簧座14下端面与下弹簧座16上端面接触时，阀芯10终止下行，这时钻井液可通过阀体1侧面的液体流道6向下流动。当停泵后阀芯10的外锥面17压力消除，弹簧15复位伸长，弹簧15推动上弹簧座14、密封盘13和阀芯10上行，阀芯10的外锥面17与阀体1内圆中的密封内锥面5紧密接触，关闭浮阀。当正常钻进时，钻井液提供的压井压力小于井下地层压力时，地层内的流体和管柱内的钻井液被地层压力压迫上返，这时管柱内的流体推动阀芯10、上弹簧座14和密封盘13上行，阀芯10的外锥面17与阀体1内圆中的密封内锥面5紧密接触，关闭浮阀，切断地层压力在管柱内的上行通道，有效防止井涌或井喷事故的发生。

装配方法：装配时，手握下弹簧座16的导向凸台20向上用力压缩弹簧15，将下弹簧座16的导向凸台20端面露出阀杆12上的装配孔21，此时采用专用或合适的工具插入阀杆12的装配孔21内共同构成阀芯总成2装配体；将阀芯总成2装配体的锥帽11端从阀体1的带有导向孔8侧的液体流道6倾斜插入入与阀体1的密封内锥面5，锥帽11与与密封内锥面5接触，再次推动阀芯总成2中下弹簧座16压缩弹簧15使下弹簧座16的导向凸台20端面高于阀体1中导向座7的上端面，将阀芯10的阀杆12从阀体1的侧槽9侧面滑入导向孔8，然后将轴状装配工具从装配孔21取出，再将阀芯总成2中的导向凸台20从阀体1内腔至上而下导入导向孔8，完成侧装浮阀芯的装配。

本实用新型的阀芯采用阀杆与锥帽一整体结构，取消了现有技术中锥帽与阀杆的销轴连接，提高了阀芯的工艺加工性。阀杆和锥帽为整体结构的阀芯由于无需螺钉连接，因此连接部位无密封要求，不会出现因螺钉被剪断而发生密封失效的危险；同时提高了结构强度和安全可靠性。另外在下弹簧座上设置了环形凸台和导向凸台，导向凸台卡入阀体的导向孔内，阀芯总成置于阀体内腔，不会脱离阀体，需靠工具取出。另外，在上弹簧座下行接触到下弹簧座上端面时，上弹簧座的弹簧限位凸台下端面与下弹簧座的弹簧限位凸台上端面接触后限定了阀芯行程，有效保护了弹簧，弹簧在整个过程中不存失稳和压并情况，避免弹簧失效，提高了弹簧的使用寿命。