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CN104089027A - 具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀 - Google Patents

具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀 Download PDF

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CN104089027A
CN104089027A CN201410311318.1A CN201410311318A CN104089027A CN 104089027 A CN104089027 A CN 104089027A CN 201410311318 A CN201410311318 A CN 201410311318A CN 104089027 A CN104089027 A CN 104089027A
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China
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高世德
陈传永
汤齐龙
涂磊
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Pushengte Energy Services Ltd (guanghan)
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Abstract

本发明涉及阀门技术领域，具体涉及具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，它包括节流阀本体，所述节流阀本体包括一阀体，该阀体上设置有孔B,内设置一阀座和一阀芯套,所述阀座设置一内孔，该内孔为一圆锥孔；所述阀芯套内设置有一阀杆，该阀杆上依次套设有一密封压盖和密封盘根，该阀芯套右侧上设置一孔A，该孔A一端与阀芯套上端台阶孔相通；所述阀杆一端设置一阀芯，该阀芯外表面包括一圆柱面，该圆柱面两端分别对应设置有组合圆锥面，该组合圆锥面由两个角度不同的圆锥面A和圆锥面B组成，阀芯外表面由圆柱面和其两端的组合圆锥面组合而成；它结构简单、合理，可实现节流阀的连续、线性调节。

Description

具有线性流量特性和大的通流能力(Cv值)的节流阀
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀。
背景技术
在油田各种高压流体控制设备或装置中，节流阀是压力、流量的主要控制部件，通过调节节流阀的开度，达到控制流体压力和流量的目的。随着控制压力钻井技术在国内外日益得到重视，已成为钻井热点技术之一。在控制压力钻井技术中，特别是精细控压钻井（MPD）技术中，要求控制压力的节流阀应由计算机控制，并且能够始终动态、连续地把井口压力控制在设定的很小范围内，这就对节流阀的流量特性提出了更高的要求。节流阀的流量特性必须是线性的，并具有大的通流能力（Cv值），以便在微量调节节流阀开度时，压力也会随之产生微量变化，实现计算机的可靠有效控制。目前，国内钻井常用节流阀主要有筒形、针形、楔形和孔板式，但它们的流量特性均为曲线形，而非线性，不能满足精细控压钻井（MPD）的要求，另外，上述四种节流阀的阀座出口极易产生侧冲，也给生产作业带来很大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，它针对现有节流阀不具备线性流量特性和大的通流能力，无法满足精细控压钻井（MPD）的要求，而提供一种结构简单、设计合理，具有线性的流量特性和大的通流能力（Cv值）、可满足精细控压钻井（MPD）的要求节流阀。
本发明所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，它包括节流阀本体，所述节流阀本体包括一阀体，该阀体内设置一阀座和一阀芯套，所述阀座设置一内孔，该内孔为一圆锥孔；所述阀芯套内设置有一阀杆，该阀杆上依次套设有一密封压盖和密封盘根，该阀芯套右侧上设置一孔A，该孔A一端与阀芯套上端台阶孔相通；所述阀杆一端设置一阀芯， 该阀芯外表面包括一圆柱面，该圆柱面两端分别对应设置有组合圆锥面，该组合圆锥面由两个角度不同的圆锥面A和圆锥面B组成，阀芯外表面由圆柱面和其两端的组合圆锥面组合而成；阀芯在阀杆的牵引下，沿阀座的轴线移动，在与阀座不同的配合位置，形成不同的通流面积。
    进一步地，所述阀座和阀芯均采用硬质合金制作。
进一步地，所述阀体内设置一阀座、阀芯套和孔B。
进一步地，所述阀体外连接有进口法兰短节和出口法兰短节，所述出口法兰短节内设置有锥孔防磨套和直孔防磨套。
进一步地，所述阀芯，其端面均匀分布5个贯通孔，内部设置有螺纹套，整体纵向对称设计。
进一步地，所述阀座内孔是带有一圆锥孔和一直孔段组合而成，整体轴向对称设计。
进一步地，所述阀体上设置有一连接由壬。
采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，它在工作中，阀芯在阀杆的牵引下，沿阀座的轴线移动，在与阀座不同的配合位置，形成不同的通流面积，阀芯由关闭至最大开度的连续移动过程中，呈现出，在小开度时为连续、线性的微流量特性；在之后较大的开度过程中，具有连续、线性、大的通流能力的流量特性。它结构简单、合理，可实现节流阀的连续、线性调节。
附图说明
此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的阀芯结构示意图；
图3是本发明的阀座结构示意图；
图4是本发明的微流量特性配合局部放大图；
图5是本发明大流量特性配合局部放大图；
图6是本发明的流量特性图。
附图标记说明：
1、出口法兰短节；2、直孔防磨套；3、锥孔防磨套；4、阀座；5、阀芯；6、阀芯套；7、阀体；8、密封盘根；9、密封压盖；10、油缸组件；11、阀杆；12、连接由壬；13、进口法兰短节；14、孔A；15、孔B。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1-图6所示，本具体实施方式所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，它包括节流阀本体，所述节流阀本体包括一阀体（7），该阀体（7）内设置一阀座（4）和一阀芯套（6），所述阀座（4）设置一内孔，该内孔为一圆锥孔；所述阀芯套（6）内设置有一阀杆（11），该阀杆（11）上依次套设有一密封压盖（9）和密封盘根（8），该阀芯套（6）右侧上设置一孔A（14），该孔A（14）一端与阀芯套上端台阶孔相通；所述阀杆（11）一端设置一阀芯（5）， 该阀芯（5）外表面包括一圆柱面，该圆柱面两端分别对应设置有组合圆锥面，该组合圆锥面由两个角度不同的圆锥面A（5-2）和圆锥面B（5-3）组成，阀芯（5）外表面由圆柱面和其两端的组合圆锥面组合而成；阀芯在阀杆的牵引下，沿阀座的轴线移动，在与阀座不同的配合位置，形成不同的通流面积。
    所述阀座（4）和阀芯（5）均采用硬质合金制作。
所述阀体（7）内设置一阀座（4）、阀芯套（6）和孔B（15）。
所述阀体（7）外连接有进口法兰短节（13）和出口法兰短节（1），所述出口法兰短节（1）内设置有锥孔防磨套（3）和直孔防磨套（2）。
所述阀芯（5），其端面均匀分布5个贯通孔，内部设置有螺纹套（5-1），整体纵向对称设计。
所述阀座（4）内孔是带有一圆锥孔和一直孔段组合而成，整体轴向对称设计。
所述阀体（7）上设置有一连接由壬12。
本发明的工作原理如下：
阀体内部安装有阀座，阀芯套通过连接由壬固定于阀体上，阀芯套的小端前伸至完全遮挡进口端孔，以保证进入阀座的流体为环柱状，达到流出阀座的流体沿直线流动，阀体外部分别与进口法兰短节和出口法兰短节相连，进口法兰短节和出口法兰短节在保持主体不变的情况下可根据外部连接形式灵活变换。阀芯安装于阀芯套内，在阀杆的牵引下沿阀座的轴线移动，在与阀座不同的配合位置，形成不同的通流面积，阀芯由关闭至最大开度的连续移动过程中，首先是阀芯的圆锥面与阀座直孔段配合，由于阀芯的两个不同角度的圆锥面互补，其通流截面所呈现的是连续、线性的微流量特性；当阀芯的端部移动至阀座的内圆锥面时，其通流截面所呈现的是具有连续、线性、大的通流能力的流量特性。阀芯套上的孔A和阀体上的孔B可保证当密封盘根失效后，阀腔内的压力可通过孔A和孔B排出阀外，避免阀腔压力作用于主活塞上而造成大的事故。装于出口法兰短节内的锥孔防磨套和直孔防磨套可有效地保护出口法兰短节免受冲蚀，当一旦出现侧冲流体，锥孔防磨套由于增大了流体的冲刷入射角从而可缓解流体的冲刷。阀芯和阀座采用对称设计结构，一旦一端磨损严重，可掉头使用，以减小成本。
本发明主要应用于油田各种高压流体的压力、流量控制设备或装置。
本发明的节流阀是采用具有两个圆锥面的阀芯与带有一个直圆柱面和一个内圆锥面的阀座相配合，在微流量和大流量情况下均可获得连续、线性的流量特性。
本发明所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，它在工作中，阀芯在阀杆的牵引下，沿阀座的轴线移动，在与阀座不同的配合位置，形成不同的通流面积，阀芯由关闭至最大开度的连续移动过程中，呈现出，在小开度时为连续、线性的微流量特性；在之后较大的开度过程中，具有连续、线性、大的通流能力的流量特性。它结构简单、合理，可实现节流阀的连续、线性调节。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，其特征在于：它包括节流阀本体，所述节流阀本体包括一阀体（7），该阀体（7）上设置有孔B，内设置一阀座（4）和一阀芯套（6），所述阀座（4）设置一内孔，该内孔为一圆锥孔；所述阀芯套（6）内设置有一阀杆（11），该阀杆（11）上依次套设有一密封压盖（9）和密封盘根（8），该阀芯套（6）右侧上设置一孔A（14），该孔A（14）一端与阀芯套（6）上端台阶孔相通；所述阀杆（11）一端设置一阀芯（5）， 该阀芯（5）外表面包括一圆柱面，该圆柱面两端分别对应设置有组合圆锥面，该组合圆锥面由两个角度不同的圆锥面A（5-2）和圆锥面B（5-3）组成，阀芯（5）外表面由圆柱面和其两端的组合圆锥面组合而成；阀芯在阀杆的牵引下，沿阀座的轴线移动，在与阀座不同的配合位置，形成不同的通流面积。
2.根据权利要求1所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，其特征在于：所述阀座（4）和阀芯（5）均采用硬质合金制作。
3.根据权利要求1所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，其特征在于：所述阀芯套（6）上设置有孔A（14），内设置有阀杆（11）、密封压盖（6）、密封盘根（8）；所述阀体（7）上设置有孔B，内设置一阀座（4）、阀芯套（6）。
4.根据权利要求1所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，其特征在于：所述阀体（7）外连接有进口法兰短节（13）和出口法兰短节（1），所述出口法兰短节（1）内设置有锥孔防磨套（3）和直孔防磨套（2）。
5.根据权利要求1所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，其特征在于：所述阀芯（5），其端面均匀分布5个贯通孔，外表面则由一圆柱面和两个角度不同的圆锥面组合而成（见附图2），内部设置有螺纹套（5-1），整体纵向对称设计。
6.根据权利要求1所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，其特征在于：所述阀座（4）内孔是带有一圆锥孔和一直孔段组合而成，整体轴向对称设计。
7.根据权利要求1所述的具有线性流量特性和大的通流能力（Cv值）的节流阀，其特征在于：所述阀体（7）上设置有一连接由壬（12）。
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