防喷单流阀的制作方法

本公开属于采油技术领域，特别涉及一种防喷单流阀。

背景技术：

在修井过程中，由于井内压力不平衡，会导致井液从管柱内返出，造成环境污染。

为了解决这一问题，通常会在管柱上安装防喷单流阀。在相关技术中，防喷单流阀的结构与常规的单向阀基本相同，通过阀芯和阀体之间的接触和间隔，以实现通路的关闭或开启。

然而，由于井液在返出管柱的过程中，常伴随着气体，而上述结构的防喷单向阀对于气体的密封效果不佳，导致气体很容易将井液带出管柱，造成环境污染。

技术实现要素：

本公开实施例提供了一种防喷单流阀，可以提高防喷单流阀的密封性和可靠性。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种防喷单流阀，包括阀体、支撑座、阀芯和弹性件；

所述支撑座位于所述阀体内，且所述支撑座的外边缘与所述阀体的内壁相连，以将所述阀体的内部空间分隔为第一空间和第二空间，所述第一空间靠近所述阀体的第一端，所述第二空间靠近所述阀体的第二端，所述支撑座上具有过流孔，所述过流孔连通所述第一空间和所述第二空间；

所述阀芯包括阀杆和芯体，所述阀杆可滑动地插设在所述支撑座上，所述阀杆的第一端位于所述第一空间内，且与所述弹性件的一部分相连，所述弹性件的另一部分与所述支撑座相抵，所述阀杆的第二端朝向所述阀体的第二端延伸，且与所述芯体相连，所述芯体为圆柱状结构件，所述芯体的外周壁靠近所述阀杆的位置具有外密封锥面，所述外密封锥面沿所述芯体的周向延伸，且所述外密封锥面的外径沿背离所述阀杆的方向逐渐增大，所述外密封锥面用于与所述阀体的第二端密封接触。

在本公开的一种实现方式中，所述阀体包括筒体和内凸缘；

所述内凸缘位于所述筒体内，所述内凸缘的外周壁与所述筒体的内周壁相连，所述内凸缘的第一端靠近所述筒体的第一端，所述内凸缘的内周壁靠近第一端的位置具有内密封锥面，所述内密封锥面沿所述内凸缘的周向延伸，且所述内密封锥面与所述外密封锥面相匹配。

在本公开的另一种实现方式中，所述内凸缘的内周壁上具有第一密封圈，所述第一密封圈与所述内凸缘同轴，且位于所述内凸缘的第一端和第二端之间，所述第一密封圈用于夹设在所述内凸缘的内周壁和所述芯体的外周壁之间。

在本公开的又一种实现方式中，所述内凸缘的内周壁上具有两个所述第一密封圈，两个所述第一密封圈沿所述内凸缘的轴向依次间隔排布。

在本公开的又一种实现方式中，所述芯体的外周壁上具有第二密封圈，所述第二密封圈与所述芯体同轴，且位于所述芯体的背离所述阀杆的一端，所述第二密封圈用于夹设在所述芯体的外周壁和所述内凸缘的内周壁之间。

在本公开的又一种实现方式中，所述筒体的内周壁上具有环形槽，所述环形槽与所述筒体同轴，所述支撑座为圆形的板状结构件，所述支撑座的外边缘密封装嵌在所述环形槽内。

在本公开的又一种实现方式中，所述筒体的内周壁靠近第一端的位置具有内螺纹，所述筒体的外周壁靠近第二端的位置具有外螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹分别沿所述筒体的轴向延伸。

在本公开的又一种实现方式中，所述阀芯还包括限位件，所述限位件与所述阀杆的第一端相连，且所述限位件的外边缘凸出于所述阀杆的外周壁，所述弹性件夹设在所述限位件和所述支撑座之间。

在本公开的又一种实现方式中，所述限位件为螺母，所述限位件与所述阀杆螺纹配合。

在本公开的又一种实现方式中，所述弹性件为弹簧，所述弹性件套设在所述阀杆外，所述弹性件的一端与所述限位件相抵，所述弹性件的另一端与所述支撑座相抵。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本公开实施例提供的防喷单流阀安装在管柱上时，阀体的第一端与上方的油管连接，阀体的第二端与下方的油管连接，使得防喷单流阀能够位于两个油管之间。当防喷单流阀中无井液流通时，弹性件处于压缩状态，将向阀杆施加一个朝向阀体的第一端的作用力，在该作用力的影响下，阀杆能够使得芯体始终具有一个朝向阀体的第一端移动的趋势，从而使得芯体上的外密封锥面紧密的抵压在阀体的第二端，进而实现可靠的密封。

当防喷单流阀中有井液从阀体的第二端向第一端流动时，即有井液由下方的油管向上方的油管返出时，芯体的远离阀杆的一端将受到井液的压力，芯体具有一个朝向阀体的第一端移动的趋势，使得芯体上的外密封锥面更加紧密的抵压在阀体的第二端，进而实现可靠的密封。

当防喷单流阀中有井液从阀体的第一端向第二端流动时，即有井液由上方的油管向下方的油管流入时，井液首先进入第一空间，并通过过流孔进入第二空间。进入第二空间的井液将对芯体的靠近阀杆的一端施加作用力，当该作用力大于弹性件的弹力时，芯体将朝向阀体的第二端移动，使得外密封锥面和阀体的第二端之间产生间隙，井液能够由此间隙流出阀体，最终进入下方的油管中，从而实现井液的正常流通。

由此可见，本公开实施例所提供的防喷单流阀，在连接到相邻的两个油管之间后，能够通过弹性件、支撑座和阀杆的配合，使得芯体上的外密封锥面能够紧密的抵压在阀体的第二端，从而实现可靠的密封。并且，当有井液要返出时，在井液的作用下，外密封锥面能够更进一步地与阀体的第二端抵压在一起，从而更进一步的提高防喷单流阀的密封性能，有效的防止井液返出。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的防喷单流阀开启状态的内部结构示意图；

图2是本公开实施例提供的防喷单流阀关闭状态的内部结构示意图。

图中各符号表示含义如下：

1、阀体；11、筒体；111、环形槽；12、内凸缘；121、内密封锥面；

2、支撑座；21、过流孔；

3、阀芯；31、阀杆；32、芯体；321、外密封锥面；33、限位件；

4、弹性件；

5、第一密封圈；

6、第二密封圈；

a、第一空间；b、第二空间。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

修井是石油开采中的重要作业部分。在修井过程中，由于井内压力不平衡，会导致井液从管柱内返出，造成环境污染。

为了解决这一问题，通常会在管柱上安装防喷单流阀。在相关技术中，防喷单流阀的结构与常规的单向阀基本相同，通过阀芯和阀体之间的接触和间隔，以实现通路的关闭或开启。

然而，由于井液在返出管柱的过程中，常伴随着气体，而上述结构的防喷单向阀对于气体的密封效果不佳，导致气体很容易将井液带出管柱，造成环境污染。

为了解决这一技术问题，本公开实施例提供了一种防喷单流阀，图1为该防喷单流阀开启状态的内部结构示意图，如图1所示，该防喷单流阀包括阀体1、支撑座2、阀芯3和弹性件4。

阀体1为两端开口且内部中空的筒状结构件，阀体1的第一端和第二端用于分别连通相邻的两个油管。支撑座2位于阀体1内，且支撑座2的外边缘与阀体1的内壁相连，以将阀体1的内部空间分隔为第一空间a和第二空间b，第一空间a靠近阀体1的第一端，第二空间b靠近阀体1的第二端，支撑座2上具有过流孔21，过流孔21连通第一空间a和第二空间b。阀芯3包括阀杆31和芯体32，阀杆31可滑动地插设在支撑座2上，阀杆31的第一端位于第一空间a内，且与弹性件4的一部分相连，弹性件4的另一部分与支撑座2相抵，阀杆31的第二端朝向阀体1的第二端延伸，且与芯体32相连，芯体32为圆柱状结构件，芯体32的外周壁靠近阀杆31的位置具有外密封锥面321，外密封锥面321沿芯体32的周向延伸，且外密封锥面321的外径沿背离阀杆31的方向逐渐增大，外密封锥面321用于与阀体1的第二端密封接触。

图2为该防喷单流阀关闭状态的内部结构示意图，结合图2，本公开实施例提供的防喷单流阀安装在管柱上时，阀体1的第一端与上方的油管连接，阀体1的第二端与下方的油管连接，使得防喷单流阀能够位于两个油管之间。当防喷单流阀中无井液流通时，弹性件4处于压缩状态，将向阀杆31施加一个朝向阀体1的第一端的作用力，在该作用力的影响下，阀杆31能够使得芯体32始终具有一个朝向阀体1的第一端移动的趋势，从而使得芯体32上的外密封锥面321紧密的抵压在阀体1的第二端，进而实现可靠的密封。

继续参见图2，当防喷单流阀中有井液从阀体1的第二端向第一端流动时，即有井液由下方的油管向上方的油管返出时，芯体32的远离阀杆31的一端将受到井液的压力，芯体32具有一个朝向阀体1的第一端移动的趋势，使得芯体32上的外密封锥面321更加紧密的抵压在阀体1的第二端，进而实现可靠的密封。

参见图1，当防喷单流阀中有井液从阀体1的第一端向第二端流动时，即有井液由上方的油管向下方的油管流入时，井液首先进入第一空间a，并通过过流孔21进入第二空间b。进入第二空间b的井液将对芯体32的靠近阀杆31的一端施加作用力，当该作用力大于弹性件4的弹力时，芯体32将朝向阀体1的第二端移动，使得外密封锥面321和阀体1的第二端之间产生间隙，井液能够由此间隙流出阀体1，最终进入下方的油管中，从而实现井液的正常流通。

由此可见，本公开实施例所提供的防喷单流阀，在连接到相邻的两个油管之间后，能够通过弹性件4、支撑座2和阀杆31的配合，使得芯体32上的外密封锥面321能够紧密的抵压在阀体1的第二端，从而实现可靠的密封。并且，当有井液要返出时，在井液的作用下，外密封锥面321能够更进一步地与阀体1的第二端抵压在一起，从而更进一步的提高防喷单流阀的密封性能，有效的防止井液返出。

在本实施例中，芯体32为外直径40mm，高度30mm的圆柱形钢体。外密封锥面321位于距离芯体32的底端24mm处，外密封锥面321的直径较小的一端的直径为28mm。

为了更进一步的提高防喷单流阀的密封性能，在本实施例中，阀体1包括筒体11和内凸缘12。内凸缘12位于筒体11内，内凸缘12的外周壁与筒体11的内周壁相连，内凸缘12的第一端靠近筒体11的第一端，内凸缘12的内周壁靠近第一端的位置具有内密封锥面121，内密封锥面121沿内凸缘12的周向延伸，且内密封锥面121与外密封锥面321相匹配。

在上述实现方式中，外密封锥面321和内密封锥面121相匹配，当需要通过防喷单流阀关闭相邻两个油管之间的通路时，芯体32插接在内凸缘12中，使得芯体32上的外密封锥面321和内凸缘12上的内密封锥面121密封相抵，从而通过芯体32和内凸缘12之间的配合，能够有效的实现防喷单流阀的关闭。当需要通过防喷单流阀开启相邻两个油管之间的通路时，芯体32移动到内凸缘12外，使得芯体32上的外密封锥面321和内凸缘12上的内密封锥面121之间具有间隙，从而为井液在相邻两个油管之间的连通提供了通路。

在本实施例中，筒体11包括上筒体11和下筒体11，上筒体11的底端和下筒体11的顶端之间焊接在一起。上筒体11为外直径89mm，内直径73mm，高度60mm的圆柱形钢体。下筒体11为外直径73mm，高度65mm的圆柱形钢体。

对于下筒体11来说，首先在下筒体11的顶端处加工出内直径62mm，深度20mm的圆孔。再沿同一轴线继续向下筒体11的底端位置加工，并加工出内直径58mm，深度13mm的圆孔。最后沿同一轴线继续向下筒体11的底端位置加工，并加工出内直径62mm，深度10mm的圆孔。

对于内凸缘12来说，厚度为22mm。为了形成内密封锥面121，先在内凸缘12的第二端同轴加工出内直径为40mm，深度为16mm的通孔。然后在内凸缘12的第一端同轴加工出内直径为28mm，深度为6mm的通孔，使得两个通孔相通。最后在两个通孔的连接处加工出圆弧形倒角，从而形成内密封锥面121。

在本实施例中，为了连接相邻的两个油管，筒体11的内周壁靠近第一端的位置具有内螺纹，筒体11的外周壁靠近第二端的位置具有外螺纹，内螺纹和外螺纹分别沿筒体11的轴向延伸。也就是说，筒体11通过内螺纹与位于上方的油管螺纹连接，筒体11通过外螺纹与位于下方的油管螺纹连接。

在加工时，内螺纹和外螺纹均通过车床加工出，内螺纹和外螺纹的轴向长度均为50mm。

继续参见图1，在本实施例中，内凸缘12的内周壁上具有第一密封圈5，第一密封圈5与内凸缘12同轴，且位于内凸缘12的第一端和第二端之间，第一密封圈5用于夹设在内凸缘12的内周壁和芯体32的外周壁之间。

在上述实现方式中，当需要通过防喷单流阀关闭相邻两个油管之间的通路时，由于芯体32插接在内凸缘12中，所以第一密封圈5能够稳固的夹设在内凸缘12的内周壁和芯体32的外周壁之间，以进一步地提高内凸缘12和芯体32之间的密封效果。

另外，第一密封圈5位于内凸缘12的第一端和第二端之间，而内密封锥面121位于内凸缘12的第一端，所以第一密封圈5不会对内密封锥面121和外密封锥面321之间的密封造成影响。

为了实现第一密封圈5在内凸缘12的内周壁上的稳固设置，内凸缘12的内周壁上对应设置有半圆形沟槽，第一密封圈5位于半圆形沟槽内。半圆形沟槽距离内凸缘12第二端的轴向距离为9mm，半圆形沟槽的直径为43.6mm。

可选地，内凸缘12的内周壁上具有两个第一密封圈5，两个第一密封圈5沿内凸缘12的轴向依次间隔排布。如此设计，能够进一步地提高内凸缘12和芯体32之间的密封效果。

示例性地，第一密封圈5为φ40*1.8mm规格的o形橡胶密封圈。

需要说明的是，第一密封圈5的数量和规格都能够根据实际需求进行调整。举例来说，在其他实施例中，第一密封圈5的数量还能够是1个、3个等，本公开对此不作限制。

继续参见图1，在本实施例中，芯体32的外周壁上具有第二密封圈6，第二密封圈6与芯体32同轴，且位于芯体32的背离阀杆31的一端，第二密封圈6用于夹设在芯体32的外周壁和内凸缘12的内周壁之间。

在上述实现方式中，当需要通过防喷单流阀关闭相邻两个油管之间的通路时，由于芯体32插接在内凸缘12中，所以第二密封圈6能够稳固的夹设在内凸缘12的内周壁和芯体32的外周壁之间，以进一步地提高内凸缘12和芯体32之间的密封效果。

另外，第二密封圈6位于芯体32的背离阀杆31的一端，即对应位于内凸缘12的第二端，而内密封锥面121位于内凸缘12的第一端，第一密封圈5位于内凸缘12的第一端和第二端之间，所以第二密封圈6不会对内密封锥面121和外密封锥面321之间的密封，以及第一密封圈5的密封造成影响。

为了实现第二密封圈6在芯体32的内周壁上的稳固设置，芯体32的内周壁上对应设置有半圆形沟槽，第二密封圈6位于半圆形沟槽内。半圆形沟槽距离芯体32的底端的轴向距离为8mm，半圆形沟槽的直径为39mm。

示例性地，第二密封圈6为φ38.7*1.8mm规格的o形橡胶密封圈。

需要说明的是，第二密封圈6的数量和规格都能够根据实际需求进行调整。举例来说，在其他实施例中，第二密封圈6的数量还能够是1个、2个、3个等，本公开对此不作限制。

在本实施例中，筒体11的内周壁上具有环形槽111，环形槽111与筒体11同轴，支撑座2为圆形的板状结构件，支撑座2的外边缘密封装嵌在环形槽111内。

在上述实现方式中，通过在筒体11的内周壁设置环形槽111，并将支撑座2设计为圆形的板状结构件，能够使得支撑座2稳固的装嵌的环形槽111内，从而实现了支撑座2和筒体11之间的稳固连接。

可选地，筒体11和支撑座2之间还能够通过焊接的方式连接在一起。当筒体11和支撑座2之间焊接时，筒体11的内周壁上能够不再设置环形槽111，以简化加工步骤。

示例性地，支撑座2位于下筒体11的内直径为58mm的圆孔处，支撑座2为外直径为62mm，厚度10mm的圆形钢板。

在加工支撑座2时，首先在支撑座2的中心位置同轴加工出内直径为10mm的通孔，该通孔用于容置阀杆31，且该通孔与阀杆31间隙配合。然后再同轴画出半径为39mm的圆，以该圆为基准，依次加工出内直径为10mm的过流孔21，各过流孔21的圆形均位于该圆上。

示例性地，支撑座2上具有4个过流孔21，各过流孔21沿支撑座2的周向等距间隔排布，以使得井液能够均匀的流过支撑座2。

在本实施例中，阀芯3还包括限位件33，限位件33与阀杆31的第一端相连，且限位件33的外边缘凸出于阀杆31的外周壁，弹性件4夹设在限位件33和支撑座2之间。

在上述实现方式中，限位件33和支撑座2一同配合，从而实现对于弹性件4的稳固夹设，使得弹性件4能够始终向背离支撑座2的方向驱动阀杆31。

可选地，限位件33为螺母，限位件33与阀杆31螺纹配合，使得限位件33和阀杆31之间的装配较为简便。并且，由于弹性件4仅对限位件33施加沿阀杆31轴向的作用力，所以限位件33和阀杆31之间的螺纹配合，还能够很好的承受该方向上的作用力，使得限位件33稳固的连接在阀杆31上。

当然，在其他实施例中，限位件33还能够为其他形状的板状结构，例如方形、圆形等，并通过焊接的方式与阀杆31相连。

示例性地，限位件33为m26*12规格的六角形螺母，阀杆31为外直径10mm，长度140mm的圆柱形钢体。

可选地，弹性件4为弹簧，弹性件4套设在阀杆31外，弹性件4的一端与限位件33相抵，弹性件4的另一端与支撑座2相抵。

在上述实现方式中，将弹性件4套设在阀杆31外，能够通过阀杆31实现弹性件4的导向，以避免弹性件4在伸缩的过程中产生倾斜，提高了防喷单流阀的可靠性。

示例性地，限位件33为螺旋弹簧，规格为φ2*12(内)*60*15n。

需要说明的是，限位件33、阀杆31和弹性件4的规格都能够根据实际需求进行调整，本公开对此不作限制。

在本实施例中，筒体11、内凸缘12、支撑座2、阀杆31、芯体32均同轴布置，有利于防喷单流阀的工作，实现相邻两个油管之间的连通和关断。

下面结合图1和2，简单介绍一下防喷单流阀的工作过程。

当防喷单流阀中无井液流通时，弹性件4处于压缩状态，将向阀杆31施加一个朝向阀体1的第一端的作用力，在该作用力的影响下，阀杆31能够使得芯体32始终具有一个朝向阀体1的第一端移动的趋势，从而使得芯体32上的外密封锥面321紧密的抵压在阀体1的第二端，进而实现可靠的密封(参见图2)。

当防喷单流阀中有井液从阀体1的第二端向第一端流动时，即有井液由下方的油管向上方的油管返出时，芯体32的远离阀杆31的一端将受到井液的压力，芯体32具有一个朝向阀体1的第一端移动的趋势，使得芯体32上的外密封锥面321更加紧密的抵压在阀体1的第二端，进而实现可靠的密封(参见图2)。

当防喷单流阀中有井液从阀体1的第一端向第二端流动时，即有井液由上方的油管向下方的油管流入时，井液首先进入第一空间a，并通过过流孔21进入第二空间b。进入第二空间b的井液将对芯体32的靠近阀杆31的一端施加作用力，当该作用力大于弹性件4的弹力时，芯体32将朝向阀体1的第二端移动，使得外密封锥面321和阀体1的第二端之间产生间隙，井液能够由此间隙流出阀体1，最终进入下方的油管中，从而实现井液的正常流通(参见图1)。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。