一种具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀的制作方法

1.本发明涉及石油技术领域，具体涉及一种具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀。


背景技术：

2.油井产量是油田生产管理的重要参数之一。目前油田计量油井产量，大多通过站上的阀组和计量装置进行计量，计量方式主要分为容积法和仪表法。在现有技术中，虽然有多种计量装置，但是现场实际使用过程中，仍然存在自动化程度低的问题：一是阀组阀门启闭需要人工操作，劳动强度较高；二是计量装置结果数据需要人工技术，纸质记录数据，数据管理较为麻烦。
3.因此，数控多通阀成为取代阀组的设备而广泛应用。如中国发明专利cn105179749a提供了一种多通阀，包括壳体，置于壳体上的阀盖，设在壳体上的多个油井原油入口，一个混输通道入口和一个选择计量通道入口，阀盖上设有电动执行器，驱动轴，电动执行器通过驱动轴与阀体内空心曲轴相连接，空心连杆固定在空心曲轴偏心轴线上并与空心曲轴相连通，空心连杆与多个油井原油入口内端面采用由壬密封，空心曲轴通过壳体与选择计量通道入口相连通，所述的空心连杆连接端的底部设置有圆柱形齿，所述的壳体内部在对应位置设置有与圆柱形齿相啮合的齿槽，所述的齿槽的个数和方位与油井原油入口的个数和方位相同且比圆柱形齿的个数多一个。但是该方案具有以下缺点：
4.由于接头处上下游的流体压力不同，在密封面上容易因压力差导致密封性下降，造成流体泄露，应用于介质粒度较大的流体中还容易导致在密封面上产生磨损，严重影响阀芯的使用寿命。
5.有鉴于此，急需对现有技术中油田计量数控阀的结构进行改进，以适应不同的流体介质、提高数控阀的密封性能。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是现有油田计量数控阀因接头处上下游的流体压力不同所导致的密封性能下降、容易造成流体泄露、应用于大粒度流体容易造成磨损影响阀芯旋转轴寿命的问题。
7.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
8.一种具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀，包括：
9.壳体，其顶面上设有阀盖，所述壳体上设有多个油井原油入口、一个混输通道出口以及一个计量出口，所述阀盖上设有驱动装置，所述驱动装置为电动执行器和手轮；
10.阀芯旋转轴，转动设置在所述壳体内，其内部设有用于与所述原油入口和所述计量出口连通的角式流道；所述阀芯旋转轴的顶面上设有连接杆，所述阀芯旋转轴固定在所述壳体的中心轴线上，所述驱动装置通过所述连接杆与所述阀芯旋转轴连接；
11.所述阀芯旋转轴的原油入口端侧设有双活塞式双重密封结构，包括：
12.调节螺塞，设置在所述阀芯旋转轴的出口端上；
13.第一活塞，安装在所述调节螺塞的外侧；所述第一活塞的外圆周面与所述阀芯旋转轴的内圆周面通过双重密封结构接触设置；
14.第二活塞，安装在所述第一活塞内，所述第二活塞的外圆周面与所述第一活塞的内圆周面双重密封结构接触设置；所述第二活塞的出口端与所述油井原油入口的入口端的密封面密封接触。
15.在上述方案中，优选的，所述调节螺塞与所述第一活塞之间还设有自补偿结构，包括：
16.碟形弹簧，设置在所述连杆螺塞与所述第一活塞之间。
17.在上述方案中，优选的，所述阀盖上设有阀盖密封结构，包括：
18.第一阀盖密封圈，所述连接杆上设有密封台阶，所述阀盖密封圈设置在所述密封台阶上，与所述阀盖和所述连接杆相适配；
19.圆锥滚子轴承，套设在所述连接杆上，设置在所述阀盖密封圈的上方；所述圆锥滚子轴承与所述连接杆转动连接；
20.第二阀盖密封圈，安装在所述圆锥滚子轴承的顶面上，设置在所述阀盖与所述连接杆之间，分别与所述阀盖和所述连接杆通过o型密封圈密封设置。
21.在上述方案中，优选的，所述阀盖的顶面上还设有指示盘，通过指示盘支撑座设置在所述阀盖上。
22.在上述方案中，优选的，所述阀盖采用锻造工艺制造而成。
23.在上述方案中，优选的，还包括光电开关，设置在所述指示盘上，所述光电开关与所述电动执行器和计算机通信连接。
24.在上述方案中，优选的，还包括霍尔接近开关，设置在所述指示盘上，所述光电开关与所述电动执行器和计算机通信连接。
25.在上述方案中，优选的，所述密封面采用硬质合金制成，所述硬质合金包括但不限于堆焊/喷焊stl。
26.在上述方案中，优选的，所述油井原油入口、所述混输通道出口以及所述计量出口采用法兰式、焊接式、螺纹式或卡箍式与油井管道连接。
27.在上述方案中，优选的，所述驱动装置内置有plc控制单元。
28.与现有技术相比，本发明提供的具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀，通过设置在阀芯旋转轴上的双活塞式双重密封结构，在阀门的每一端或阀门中腔均能独立承担全压差密封，能保证阀芯旋转轴与油井原油入口的连接处的上下游同时密封，确保连续无泄漏，无论上下游压力差高低或大小，通过双活塞效应阀座均能使得阀座能在压力的作用下紧紧贴合密封面从而实现密封，可有效避免数控多通多路阀的接头处上下游流体压力不同影响阀门的密封性能。本发明，可适用于稀油、稠油、含油污水、清水等多种介质，操作简单使用方便，具有广阔的应用前景。
附图说明
29.图1为本发明中具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀的剖面示意图；
30.图2为本发明中具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀的仰视图；
31.图3为本发明中双活塞式双重密封结构的结构示意图；
32.图4为本发明中阀盖密封结构的结构示意图。
33.其中，图1至图4中各部件名称与附图标记之间的对应关系如下：
34.壳体1，阀芯旋转轴2，阀盖11，油井原油入口12，混输通道出口13，计量出口14，连接杆21，角式流道22，调节螺塞24，第一活塞25，第二活塞26，第一密封台阶221，第二密封台阶222，限位台261，碟形弹簧28，第一阀盖密封圈15，圆锥滚子轴承16，第二阀盖密封圈17，指示盘18，指示盘支撑座19，电动执行器4，手轮5。
具体实施方式
35.本发明提供了一种具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀，通过设置在阀芯旋转轴出口端上的双活塞式双重密封结构，实现阀门连接处上下游的双向密封，具有良好的密封效果，延长了阀芯旋转轴的使用寿命。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
36.如图1、图2所示，本发明提供的具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀，包括壳体1和阀芯旋转轴2以及驱动装置。
37.壳体1的顶面上设有阀盖11，驱动装置设置在阀盖11的顶面上。壳体1上设有多个油井原油入口12、一个混输通道出口13和一个计量出口14，多个油井原油入口12与混输通道出口13连通，阀芯旋转轴2转动设置在壳体1内，油井原油入口12通过阀芯旋转轴2与计量出口14连通。
38.阀芯旋转轴2转动设置在壳体1的中心轴线上。阀芯旋转轴2的顶面上设有连接杆21，驱动装置与连接杆21连接，用于驱动阀芯旋转轴2转动。阀芯旋转轴2的内部设有角式流道22，计量出口14设置在壳体1的中心轴线上，角式流道22的下端与计量出口14连通，阀芯旋转轴2与计量出口14连接的连接侧上设有两个o形密封圈进行密封的双重密封结构，阀芯旋转轴2通过双重密封结构与计量出口14密封接触连接。角式流道22的上端用于与油井原油入口12连通，角式流道22的油井原油入口端侧设有双活塞双密封结构。
39.如图3所示，双活塞式双重密封结构包括调节螺塞24、第一活塞25和第二活塞26。调节螺塞24设置在阀芯旋转轴2的出口端上，角式流道22的出口端上还设有第一密封台阶221和第二密封台阶222，第一密封台阶221和第二密封台阶222依次设置在调节螺塞24的外侧。第一活塞25安装在第一密封台阶221上，第一活塞25的外圆周面与第一密封台阶221的内圆周面通过两个o型密封圈密封连接，形成双重密封结构。第二活塞26安装在第一活塞25内，第二活塞26的外圆周面与第一活塞25的内圆周面之间通过两个o型密封圈密封连接，形成双重密封结构。第二活塞26的出口端沿径向凸出设置有限位台261，限位台261的入口端和出口端分别抵靠在第一活塞25上和油井原油入口12的入口端的密封面上。
40.双活塞式双重密封结构上还设有自补偿结构，包括碟形弹簧28，碟形弹簧28设置在调节螺塞24与第一活塞25之间，碟形弹簧28用于在双活塞式双重密封结构的安装时提供一定的预压缩量，以对抗随工作时间的延长而产生的磨损，保持密封结构的密封性能，从而提高双活塞式双重密封结构的使用寿命。
41.如图4所示，阀盖11设有阀盖密封结构，阀盖密封结构包括第一阀盖密封圈15和圆锥滚子轴承16以及第二阀盖密封圈17。连接杆21上设有密封台阶，第一阀盖密封圈15设置
在密封台阶上，第一阀盖密封圈15的内圆周面与连接杆21的外圆周面通过o型圈密封接触设置，第一阀盖密封圈15的外圆周面与阀盖11的内圆周面密封接触设置。圆锥滚子轴承16套设在连接杆21上，设置在第一阀盖密封圈15的上方，圆锥滚子轴承16与连接杆21转动连接，用于提高阀盖的密封程度，同时方便连接杆21转动。第二阀盖密封圈17安装在圆锥滚子轴承16的顶面上，设置在阀盖11与连接杆21之间，分别与阀盖11和连接杆21通过o型密封圈密封设置。
42.阀盖11采用锻造工艺制造而成，阀盖11的顶面上还设有指示盘18，指示盘18通过指示盘支撑座19设置在阀盖11上，用于指示数控多通多路阀的运行状态。
43.数控多通多路阀的驱动装置包括电动执行器4和手轮5，电动执行器4和手轮5通过连接杆21驱动阀芯旋转轴2转动，驱动装置内置有plc，用于实现数控多通多路阀的自动控制。数控多通多路阀还包括光电开关或霍尔接近开关，光电开关或霍尔接近开关设置在指示盘上，光电开关或霍尔接近开关与电动执行器4和plc通信连接，用于检测阀芯旋转轴转动的角度，从而确认选井操作的准确性。
44.本发明的使用方法如下：
45.油井原油入口12、混输通道出口13以及计量出口14可以采用法兰式、焊接式、螺纹式或卡箍式与各油井管道连接，油井采出的原油可通过油井原油入口12进入壳体1内，并通过设置在壳体1上的混输通道出口13输出至输油管道内。当需要对各油井进行单井产量计量时，自动设置或手动操作选择需要标定的单井，控制系统驱动电动执行器4带动阀芯旋转轴2匀速转动，转动至阀芯旋转轴2与油井原油入口12及选择计量通道14组成封闭通道，以实现单井计量功能。其中，利用控制系统进行控制时，光电开关或霍尔接近开关可根据阀芯旋转轴2的动作感应器捕获的运动状态控制电动执行器4的动作，以确保电动执行器4迅速响应和性能稳定。
46.当利用双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀进行计量时，阀芯旋转轴2与油井原油入口12的连接处上下游管道中介质常存在流体介质压力不一样的情况。当上游压力大于下游压力时，流体介质对第一活塞25的入口端存在挤压力，第一活塞25压紧第二活塞26，第二活塞26的限位台261压紧油井原油入口12上的密封面，从而使阀芯旋转轴2与油井原油入口12的连接处保持密封，避免泄露；当下游流体的压力大于上游流体压力时，流体介质对第二活塞26的出口端存在挤压力，第二活塞26的限位台261压紧第一活塞25，第一活塞25压紧第一密封台阶221，从而使阀芯旋转轴2与油井原油入口12的连接处保持密封，避免泄露。
47.本发明还可以应用于多井注水操作，注水总管与混输通道出口13连通，需要注入的水通过各油井原油入口12均匀分配给各单井，可实现各单井的同时注水，大大提高了注水效率。
48.与现有技术相比，本发明提供的一种具有双活塞式双重密封结构的数控多通多路阀，适用于稀油、稠油、含油污水、清水等流体介质，可用于多井注水、多井混输及单井计量操作，具有结构紧凑、控制精度高、占地面积小、操作方便、无人值守等特点。通过设置在阀芯旋转轴内的双活塞式密封结构，可以实现上游流体和下游流体的双向密封，使得多通阀在
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29℃～300℃范围内都能形成良好的密封性能，从而避免连接处因上下游压力不同造成泄露，大大提高了回转阀的密封性。
49.在本发明中，调节活塞与第一活塞和第二活塞组成软硬双活塞双重密封结构，双活塞双重密封结构上还设置自补偿密封功能，使产品从低压到高压全行程内实现0泄漏和耐磨损功能。
50.在本发明中，电动执行器通过光电开关或霍尔接近开关控制，以实现选井的零误差。光电开关利用被测物对光束的遮挡或反射，由同步回路接通电路，从而检测物体的有无的原理，可根据接收器接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测；霍尔接近开关根据物体接近开关的感应面到动作距离从而驱动直流电器或给计算机装置提供控制指令。二者都具有动作可靠，性能稳定，响应快，应用寿命长，抗干扰能力强、耐腐蚀等特点，可大大提高电动执行器的动作准确性和稳定性，从而提高数控多通多路阀选井操作的准确性。
51.在本发明中，阀体工艺采用分体式锻件成型，在避免了铸件疏松等缺陷，提高了产品质量，降低了加工成本，改善了阀体强度，增强了产品的安全性及使用寿命。密封面采用堆焊/喷焊stl等硬质合金，处理后密封面具有耐腐蚀、耐磨、不容易结垢等特点。
52.在本发明中，阀盖上设置指示盘，用于指示数控多通多路阀的运行状态，驱动装置内置plc控制单元，无需外置检测元件、plc控制单元和电气控制箱等，大幅度降低成本，并更适用于防爆区域、无人区等恶劣工况下。
53.本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。