一种用于钻井泵液缸内阀座的拆卸工具的制作方法

本发明涉及一种用于钻井泵液缸内阀座的拆卸工具。

背景技术：

钻井泥浆泵被誉为钻机的心脏设备，钻机要钻井，必须要用钻井泥浆泵来提供足够大压力和足够大排量的泥浆液体在钻机和井内循环。随着浅层石油越来越少，钻井越往深层开采，加上要不断的提高钻井的效率，这些都要求钻井泥浆泵提供更高压力，更大排量的泥浆液。

钻井泥浆泵提供的泥浆液压力越高，流量越大，对钻井泥浆泵的要求便越来越高，特别是对泥浆液直接接触的液力端更加如此。

泥浆泵的液力端每个液缸内部设计了一个阀门，阀门是由一个同一轴线的阀座和阀体组成，阀座外锥面是与液缸相应内锥面过盈配合，阀体内锥面与阀体外锥面之间间隙是整个阀门通道，阀体是可以沿着阀座和阀体共同轴线上下移动。阀体往上移动，阀座与阀体之间锥面产生空隙，通过这个锥面空隙，快速地吸入泥浆泵外部泥浆灌里的低压泥浆液后，然后阀体快速向下移动，关闭阀座与阀体之间的锥面间隙，在液力端内部形成一个封闭的空间，经过钻井泵动力端加压使液力端输送出高压、大排量的泥浆液到井下循环后回到外部泥浆灌，这样循环往复的进行。阀座和阀体锥面是与泥浆直接接触的表面，在快速吸入泥浆液时表面要受到泥浆液不断快速的冲刷，泥浆液中含有泥沙，酸碱成分比普通液体高。在快速关闭阀座和阀体内腔锥面时，阀座和阀体内腔锥面又要受到非常大的冲击力的撞击。

阀座和阀体之间的锥面是整个钻井泵中最容易损坏的表面，因此阀座和阀体便成了钻井泵最容易损坏的易损件，更换频率便非常的高。为什么阀座的外表面与液缸内表面要要设计成锥面，且要过盈配合呢，设计成锥面是因为液缸安装阀座的空间小，不容许用螺栓连接。为什么要过盈是因在吸入泥浆液时，泥浆对阀座下端面受到一个向上的推力，这个推力将使阀座外锥面与液缸分离，如果没有过盈力阻止这个力，泥浆液便会从阀座与液缸配合锥面通过，使液缸内锥面损坏造成钻井泵最大的忌讳事故，即损坏液缸事故（通俗称为“刺缸”事故）。

知道了阀座和液缸的配合面需要有过盈目的是要满足配合面不能有间隙，才能阻止泥浆液从配合面流过，但过盈量又要多大呢，过盈量的大小，从理论上分析，过盈量产生的力能够阻止阀座受到阀座下面泥浆向上的推力便可以了。但是，由于高压泥浆在排出过程中，有一个很大的力将阀座往下压，造成阀座与液缸的过盈量不断的加大，钻井泵排出的压力越大，阀座的直径越大，阀座与液缸的过盈量便越大。过盈量越大，在阀座需要更换时，要将阀座与液缸分离的阻力便越大。在使用钻井泵的实际工作中就经常出现使用高压工作后的阀座用拆卸工具（通俗称为拔阀器，后面均称拔阀器）很难使阀座与液缸分离，通俗称为“拔不出阀座”，有时拔阀器损坏了几个都拔不出来。

如果阀座拔不出来，有些人采用一种错误的方法可以把阀座拔出来了，但是这种错误的方法将会造成液缸在后来使用中很容易产生“刺缸”事故。这个错误的做法是，用火焰将阀座快速加热，然后用冷水马上将加热的阀座冷却，阀座的外锥面变形，与液缸的内锥面接触面积减少（设计要求要满足接触面积不小于60%，而且要求接触面积必须是环形状才能起到密封和过盈的作用），过盈效果不好，便可以将阀座拔出来了。但是，由于这种方法在达到阀座外锥面变形的同时，也使液缸内锥面也发生了变形，以后更换新的阀座时，新的阀座外锥面是没有变形的，液缸内锥面变形了，变形的液缸内锥面和完好的阀座外锥面便无法满足设计要求的阀座和液缸配合锥面接触面积不小于60%，而且接触面积必须是环形状要求，这样阀座和液缸配合表面不能起到密封和过盈的作用，最终造成使用过程液缸“刺缸”。这种现象经常出现。

前面分析了，现在使用的泥浆压力要求是越来越高，排量越来越大，那么对阀座产出的过盈量便越来越大。例如采用7#阀座，在泥浆压力51.7MPa时，阀座受到过盈的压力高达1030000N，从理论上说，要将长期使用后阀座拔出，通过拔阀器的向上的力要大于1030000N才能满足要求，因此要求拔阀器要有足够的强度。根据现有钢材的情况，要满足很大拉力的拔阀器，体积要足够的大才行。但是钻井泵液力端要把阀座拔出来的空间又有限制，不能太大，这就造成一对矛盾。

目前使用的拔阀器种类很多，公认比较好的拔阀器见图8所示。这种拔阀器将拔阀器的油缸支撑在液缸的上端面上，拔阀器的钩体勾住阀座的下端面，将液压油注入油缸中，使油缸内的活塞向上移动，活塞与拔阀器的丝杆也向上移动，丝杆的另一端与钩体连接，带动钩体向上移动，这样达到把阀座与液缸分离。这种拔阀器在钻井泵使用压力不很高时，可以满足要求，但在钻井泵使用高压时便常常破坏，拔不出阀座。

因此发明一种钻井泵使用高压后能顺利地拔出阀座的工具便成了非常必要的工作。

技术实现要素：

本实用新型专利的目的是提供一种用于钻井泵液缸内阀座的拆卸工具。

本实用新型专利的技术方案如下：

一种用于钻井泵液缸内阀座的拆卸工具，包括阀座钩体组件、丝杆组件、丝杆扶正器、油缸活塞组件、液缸、阀座，所述阀座钩体组件有钩体对丝杆轴向限位面、钩体内锥螺纹、钩体径向限位环、钩体回位环、钩体旋转定位销、钩体的外圆面、钩体台阶面，所述丝杆组件有丝杆端面、丝杆外锥螺纹、丝杆大外圆面、丝杆与活塞连接螺母的内螺纹、丝杆小外圆面，所述丝杆扶正器有与液缸作轴向限位的定位面、有与丝杆作轴向限位定位面，丝杆扶正器台阶面，所述油缸活塞组件有油缸部分、活塞部分、活塞内圆面、活塞下端外螺纹，所述液缸有阀盖安装限位定位面、阀座安装轴向限位定位面、液缸台阶面，所述阀座有与液缸阀座轴向限位的定位圆锥面、阀座上端面、阀座内孔、阀座下端面。

采用这样的结构，将阀座钩体组件的两个钩体前端合拢，使其前端小于阀座内孔后，放置在阀座内孔里面，钩体下端面与阀座上端面接触。

采用这样的结构，将丝杆扶正器放置于液缸内，与液缸的阀盖轴向定位孔配合，达到扶正器内孔与阀座内孔同轴线。

采用这样的结构，将丝杆组件的丝杆插入扶正器的内孔后，丝杆前端的外锥螺纹旋入阀座钩体的内锥螺纹内，旋入深度是阀座钩体组件的钩体对丝杆轴向限位面与丝杆组件的丝杆端面接触为止。

采用这样的结构，将油缸活塞组件的活塞内圆面插入丝杆小外圆面准确定位。

采用这样的结构，将丝杆组件的丝杆与活塞连接螺母的内螺纹旋入油缸活塞组件的活塞下端外螺纹上，将丝杆和活塞连接起来，旋入的长度是使阀座钩体组件的钩体台阶面和阀座下端面间隙消除。

采用这样的结构，将油缸活塞组件通入液压油，在液压油的压力推动下，活塞往上移动，便把阀座的液缸阀座轴向限位的定位圆锥面与液缸的阀座安装轴向限位定位面分离，阀座便可以拔松取出。

附图说明

图1为本实用新型一种用于钻井泵液缸内阀座的拆卸工具装配示意图；

图2为本实用新型阀座钩体组件示意图；

图3为本实用新型丝杆组件示意图；

图4为本实用新型丝杆扶正器示意图；

图5为本实用新型油缸活塞组件示意图；

图6为为本实用新型液缸示意图；

图7为为本实用新型阀座示意图；

图8为目前公认比较好的拔阀器示意图；

附图标记如下：阀座钩体组件—1；丝杆组件—2；丝杆扶正器—3；油缸活塞组件—4；液缸—5；阀座—6；钩体对丝杆轴向限位面—1a；钩体内锥螺纹—1b；钩体径向限位环—1c：钩体回位环—1d；钩体旋转定位销—1e；钩体的外圆面—1f；钩体台阶面—1 g；丝杆端面—2a；丝杆外锥螺纹—2b；丝杆大外圆面—2c；丝杆与活塞连接螺母的内螺纹—2d；丝杆小外圆面—2e；与液缸作轴向限位的定位面—3a；与丝杆作轴向限位定位面—3b；丝杆扶正器台阶面—3c；油缸部分—4a；活塞部分—4b；活塞内圆面—4c；活塞下端外螺纹—4d；阀盖安装限位定位面—5a；阀座安装轴向限位定位面—5b；液缸台阶面—5c；与液缸阀座轴向限位的定位圆锥面—6a；阀座上端面—6b；阀座内孔—6c；阀座下端面—6d；目前公认比较好的拔阀器防干涉支架下端外圆止口与液缸锯齿形螺纹内孔配合面—7a；目前公认比较好的拔阀器防干涉支架上端外圆止口与油缸座下端内孔配合面—7b；目前公认比较好的拔阀器油缸座上端内孔与油缸下端外圆止口配合面—7c；目前公认比较好的拔阀器油缸内孔与活塞外圆配合面—7d；目前公认比较好的拔阀器活塞内孔与丝杆外圆配合面—7e。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

本发明的实施方式不限于以下实施例，在不脱离本发明宗旨的前提下做出的各种变化均属于本发明的保护范围之内。

请参阅图1、图2和图7，本实施例首先将阀座钩体组件（1）的钩体对丝杆轴向限位面（1a）、钩体内锥螺纹（1b）、钩体的外圆面（1f）、钩体台阶面（1 g）绕着钩体旋转定位销（1e）转动收拢，使其前端小于阀座（6）的阀座内孔（6c）后，放置在阀座内孔（6c）里面，钩体径向限位环（1c）与阀座（6）的阀座上端面（6b）接触。

请参阅图1、图4和图6，本实施例将丝杆扶正器（3）放置于液缸（5）内，使丝杆扶正器（3）的与液缸作轴向限位的定位面（3a）和液缸（5）的阀盖安装限位定位面（5a）配合，丝杆扶正器（3）的丝杆扶正器台阶面（3c）和液缸（5）的液缸台阶面（5c）接触，这样扶正器（3）高度限制了，丝杆扶正器（3）的与丝杆作轴向限位定位面（3b）的轴线便与液缸（5）内的阀座安装轴向限位定位面（5b） 轴线同轴线。

请参阅图1、图2和图3，本实施例将丝杆组件（2）的丝杆大外圆面（2c）插入丝杆扶正器的（3）的与丝杆作轴向限位定位面（3b）内，丝杆外锥螺纹（2b）旋入钩体内锥螺纹（1b），旋入深度是丝杆端面（2a）与钩体对丝杆轴向限位面（1a）接触为止。

请参阅图1、图3和图5，本实施例将油缸活塞组件（4）的活塞内圆面（4c）插入丝杆组件（2）的丝杆小外圆面（2e），使活塞内圆面（4c）轴线和丝杆小外圆面（2e）轴线同轴线。

请参阅图1、图3、图5和图7，本实施例将丝杆组件（2）的丝杆与活塞连接螺母的内螺纹（2d）旋入油缸活塞组件（4）的活塞下端外螺纹（5d），旋入的长度是使阀座钩体组件（1）的钩体台阶面（1 g）和阀座（6）的阀座下端面（6d）间隙消除。

请参阅图1、图6和图7，本实施例将油缸活塞组件（4）通入液压油，在液压油的压力推动下，油缸活塞组件（4）的活塞下端外螺纹（4d）往上移动，带动丝杆组件（2）的丝杆与活塞连接螺母的内螺纹（2d）、丝杆外锥螺纹（2b）、钩体内锥螺纹（1b）、钩体台阶面（1 g）一起往上移动，便把阀座（6）的与液缸阀座轴向限位的定位圆锥面（6a）和阀座安装轴向限位定位面（5b）分离。

请参阅图1，本实施例将油缸活塞组件（2）通入的液压油泄压，在重力的作用下，油缸活塞组件（4）的活塞下端外螺纹（4d）、丝杆组件（2）、钩体内锥螺纹（1b）、钩体台阶面（1 g）一起往下移动；将丝杆组件（2）的丝杆与活塞连接螺母的内螺纹（2d）旋出油缸活塞组件（4）的活塞下端外螺纹（4d），使油缸活塞组件（4）和丝杆组件（2）分离；将油缸活塞组件（4）移开；将丝杆扶正器（3）从液缸（5）取出；最后把丝杆组件（2）、阀座钩体组件（1）和阀座（6）一起从液缸（5）中取出，这样便将阀座拔出来了。

请参阅图1、图2、图3和图7，本实施例与为目前公认比较好的拔阀器图8区别1是：本实施例增加了图2的阀座钩体组件（1）的钩体对丝杆轴向限位面（1a），在将图3丝杆组件（2）的丝杆外锥螺纹（2b）旋入钩体内锥螺纹（1b），旋入深度是丝杆端面（2a）与钩体对丝杆轴向限位面（1a）接触为止。而目前公认比较好的拔阀器图8则没有这个功能，丝杆外锥螺纹（2b）旋入钩体内锥螺纹（1b），旋入深度是没有限制的。旋入深度没有限制存在着问题是：由于丝杆外锥螺纹（2b）和钩体内锥螺纹（1b）是锥螺纹，丝杆外锥螺纹（2b）旋入钩体内锥螺纹（1b）越往下，钩体的外圆面（1f）直径越来越大，该外圆面（1f）与阀座（6）的阀座内孔（6c）的过盈量越大，使阀座（6）的与液缸阀座轴向限位的定位圆锥面（6a）和液缸（5）的阀座安装轴向限位定位面（5b）产生了附加的过盈量，这个附加的过盈量将会大大的增加将阀座被拔出的阻力，增加阻力的大小与附件的过盈量成正比。例如丝杆外锥螺纹（2b）的螺距是6mm，锥度是1：16，丝杆多旋转一转（由于丝杆外锥螺纹（2b）的增力作用非常大，扳动丝杆的扭矩只需要很小的值，便可以满足丝杆外锥螺纹（2b）旋转一转），丝杆端面（2a）便多下6mm，过盈量便是0.375mm，附加的阻力便高达390000N，在加上阀座在高压泥浆工作过程中造成的液缸阀座轴向限位的定位圆锥面（6a）和液缸（5）的阀座安装轴向限位定位面（5b）过盈量造成的拔阀阻力，便使拔阀非常困难。而本实施例由于旋入深度是丝杆端面（2a）与钩体对丝杆轴向限位面（1a）接触为止，完全避免了附加的拔阀阻力。

请参阅图1、图3、图4和图6，本实施例与为目前公认比较好的拔阀器图8区别2是在拔阀过程中丝杆组件（2）的丝杆外锥螺纹（2b）轴线和阀座钩体组件（1）的钩体内锥螺纹（1b）轴线的对中精度相差很大，本实施例由于设计了专门的丝杆扶正器（3）等结构，使丝杆外锥螺纹（2b）轴线和钩体内锥螺纹（1b）轴线的对中精度非常高，而目前公认比较好的拔阀器图8丝杆外锥螺纹（2b）轴线和钩体内锥螺纹（1b）轴线的对中精度就差。为什么呢，本实施例丝杆扶正器的外圆配合的面是选择液缸（5）形状位置精度和尺寸精度都很高的阀盖安装限位定位面（5a），而且丝杆扶正器（3）与丝杆作轴向限位定位面（3b）形状位置精度和尺寸精度很高，而且与丝杆的配合长度非常长，丝杆组件（2）的丝杆大外圆面（2c）的形状位置精度和尺寸精度也很高，因此对中精度很高。而目前公认比较好的拔阀器图8结构虽然也做了对中性的考虑，但由于影响环节太多，有拔阀器防干涉支架下端外圆止口与液缸锯齿形螺纹内孔配合面（7a）、有防干涉支架上端外圆止口与油缸座下端内孔配合面（7b）、有油缸座上端内孔与油缸下端外圆止口配合面（7c）、还有油缸内孔与活塞外圆配合面（7d）和活塞内孔与丝杆外圆配合面（7e）。这些环节的配合长度都很短，精度都不高，因此对中精度低。

对中精度对丝杆附加弯曲应力影响很大。对中精度越高，丝杆的附加弯曲应力越小，反之，对中精度越低，丝杆的附加弯曲应力越大。对于附加的弯曲应力经过计算，丝杆外锥螺纹（2b）轴线和钩体内锥螺纹（1b）轴线的对中精度误差为1：100，丝杆附加的弯曲应力便会增大1倍。例如目前公认比较好的拔阀器图8所述的结构，丝杆外锥螺纹（2b）轴线和钩体内锥螺纹（1b）轴线的对中精度误差为0的情况，在拔阀过程中，丝杆弯曲应力如果只有400MPa，但因对中精度误差为1：100，丝杆的附加弯曲应力便会增加400MPa，叠加到原有的应力，便使弯曲应力变成800MPa，可能造成丝杆严重变形，甚至断裂。

上面结合附图对本实用新型的实施做了详细描述，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内还可以做出各种变化，这些变化均属于本实用新型的保护范围之内。例如丝杆外锥螺纹（2b）和钩体内锥螺纹（1b）旋合规定的轴线长度定位不采用本实施例的端面定位，用其它方式定位，同样属于本实用新型的保护范围之内。