CN116411872A - 一种熔断型双向截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于截止阀技术领域，公开了一种可快速响应关闭的熔断型双向截止阀。包括活塞套、上套筒及下套筒，上套筒内形成有第一腔室，其中设有与活塞套的流体通道相连的第一密封组件，下套筒内形成有与第一腔室相连通的第二腔室，其中设置有轴向弹性抵接在其中以断开第一腔室和第二腔室的连通的第二密封组件。第一密封组件能够在预设温度下熔断，以使得进入第一腔室内的流体温度小于预设温度时，流体能够推动第二密封组件开启以导通第一腔室和第二腔室；而当流体温度大于等于预设温度时，第一密封组件熔断并在其自身重力作用下下行以断开第一腔室和第二腔室的连通，第二密封组件恢复至轴向弹性抵接在第二腔室内以二次断开第一腔室和第二腔室的连通。

Description

一种熔断型双向截止阀

技术领域

本发明涉及截止阀技术领域，具体涉及一种熔断型双向截止阀。

背景技术

截止阀用于对其所在的管路中的介质起到断流作用。例如，当截止阀应用于井下液控管线中时，为了保证液控管线的工作可靠性，在紧急情况下需要截止阀能够实现快速地响应以及时进行关闭来切断流体在液控管线内的流动，从而保证井下油气生产的安全。

然而，由于我国油气矿藏的复杂多样性，井下环境复杂多样，随着开采井深的不断增加，井下的温度和压力不断提高，井下酸碱液体介质情况复杂，导致现有的截止阀的结构存在在高温和高压工作环境下密封不可靠的问题。另外，现有的截止阀还存在在紧急情况下关闭不及时的问题，这些问题都给井下油气的生产带来了安全隐患。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提出了一种能够快速响应以及时进行关闭的熔断型双向截止阀。

根据本发明的熔断型双向截止阀，包括：依次同轴相连的活塞套、上套筒以及下套筒，上套筒内形成有与活塞套的流体通道相连通的第一腔室，下套筒内形成有与第一腔室相连通的第二腔室，第一腔室内设置有与活塞套相连的第一密封组件，第二腔室内设置有轴向弹性抵接在第二腔室内以断开第一腔室和第二腔室的连通的第二密封组件，其中，第一密封组件构造为能够在预设温度下熔断，以使得当经流体通道进入第一腔室内的流体温度小于预设温度时，流体能够推动第二密封组件开启，以导通第一腔室和第二腔室；而当经流体通道进入第一腔室内的流体温度大于等于预设温度时，第一密封组件熔断并在其自身重力作用下下行以断开第一腔室和第二腔室的连通，第二密封组件恢复至轴向弹性抵接在第二腔室内以二次断开第一腔室和第二腔室的连通。

进一步地，第一密封组件包括与活塞套相连的可熔合金连接件和与可熔合金连接件相连的第一封堵部件，可熔合金连接件构造为能够在预设温度下熔断，第一封堵部件的外周边缘与第一腔室之间形成有间隙，可熔合金连接件构造为能够在预设温度下熔断，以使得当经流体通道进入第一腔室内的流体温度小于预设温度时，流体能够流经间隙以推动第二密封组件开启，从而导通第一腔室和第二腔室；而当经流体通道进入第一腔室内的流体温度大于等于预设温度时，可熔合金连接件熔断，第一封堵件在其自身重力作用下下行以断开第一腔室和第二腔室的连通。

进一步地，活塞套的与上套筒相连的第一内端位于上套筒的内部，第一内端的靠近第一腔室的小径端与第一腔室的内壁之间形成有第一间隔，活塞套的流体通道包括轴向中心贯通流道和与轴向中心贯通流道相连通的多个第一斜向流道，第一斜向流道沿小径端的周向间隔排布并同时与第一间隔相连通，其中，可熔合金连接件连接在位于小径端的轴向中心贯通流道中。

进一步地，可熔合金连接件包括柱状本体，柱状本体上形成有内凹曲面。

进一步地，第一腔室包括用于容纳第一密封组件的第一主腔室和与第一主腔室相连通的第一窄喉腔室，第一封堵部件包括与可熔合金连接件相连的半球本体和与半球本体相连的用于与第一窄喉腔室密封配合的塞体。

进一步地，第一腔室还包括与第一窄喉腔室相连通的加速腔室，加速腔室的孔径小于第一窄喉腔室的孔径。

进一步地，上套筒的与下套筒相连的第二内端位于下套筒的内部，第二内端的内部形成有锥形密封面，锥形密封面与第一腔室连通，第二密封组件弹性抵接在锥形密封面与第二腔室的内壁之间。

进一步地，第二腔室包括用于容纳第二密封组件的第二主腔室和与第二主腔室相连通的第二窄喉腔室，第二密封组件包括用于抵接在锥形密封面内的密封球和与密封球相连的压杆，以及弹簧件，压杆包括与密封球相连的伞端和与伞端相连的杆体，杆体与第二窄喉腔室滑动配合，弹簧件套设在杆体上并弹性抵接在伞端和第二主腔室的与第二窄喉腔室相连的内壁之间。

进一步地，伞端与第二主腔室密封滑动配合，杆体上形成有轴向中心流道，伞端上形成有沿其周向间隔排布的与轴向中心流道相连通的多个第二斜向流道，第二斜向流道与第二腔室连通，轴向中心流道与第二窄喉腔室相连通。

进一步地，轴向中心流道上形成有与位于杆体和第二主腔室之间的第二间隔相连通的纵向流道。

与现有技术相比，本发明的熔断型双向截止阀可通过控制液控管线中流体的温度来快速响应以控制其自身的关闭，同时通过其双向密封结构，可实现在高温和高压工作环境下的可靠密封。本发明的熔断型双向截止阀有效地提高了液控管线工作的可靠性，从而保证了井下油气生产的安全。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的熔断型双向截止阀的结构示意图；

图2为根据本发明第二实施例的熔断型双向截止阀的结构示意图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。

图1和图2示出了根据本发明实施例的熔断型双向截止阀100的结构。如图1和图2所示，该熔断型双向截止阀100可包括：依次同轴相连的活塞套1、上套筒2以及下套筒3，上套筒2内形成有与活塞套1的流体通道11相连通的第一腔室21，下套筒3内形成有与第一腔室21相连通的第二腔室31，第一腔室21内设置有与活塞套1相连的第一密封组件4，第二腔室31内设置有轴向弹性抵接在第二腔室31内以断开第一腔室21和第二腔室31的连通的第二密封组件。其中，第一密封组件4构造为能够在预设温度下熔断，以使得当经流体通道进入第一腔室21内的流体温度小于预设温度时，流体能够推动第二密封组件5开启，以导通第一腔室21和第二腔室31；而当经流体通道进入第一腔室21内的流体温度大于等于预设温度时，第一密封组件4熔断并在其自身重力作用下下行以断开第一腔室21和第二腔室31的连通，第二密封组件5恢复至轴向弹性抵接在第二腔室31内以二次断开第一腔室21和第二腔室31的连通。

本发明实施例的熔断型双向截止阀100通过将第一密封组件4构造为能够在预设温度下熔断，通过控制流体的温度即可在紧急情况下快速控制熔断型双向截止阀100的关闭，以确保生产的安全性。具体地，在流体的温度小于该预设温度时，第一密封组件4与活塞套1始终保持连接的状态，进入第一腔室21的流体可推动第二密封组件5开启，使得第一腔室21与第二腔室31连通，此时熔断型双向截止阀100整体处于开启状态，流体可正向流通；而当流体的温度大于等于该预设温度时，第一密封组件4快速被熔断并在其自身重力作用下下行以封堵在第一腔室21和第二腔室31的连通处，在上下压差的作用下第一密封组件4对该连通处形成密封，此时熔断型双向截止阀100整体处于关闭状态，在第一密封组件4完成密封后，下部压力不足以支撑第二密封组件5的开启，使得第二密封组件5恢复至初始位置，从而实现对第一腔室21与第二腔室31的连通处的进一步密封，在第一密封组件4与第二密封组件5的共同作用下下形成了对第一腔室21与第二腔室31的连通处的双向密封，从而提高了熔断型双向截止阀100工作的可靠性，进而保证了油气的生产安全。

值得注意的是，上述“预设温度”可根据第一密封组件4的材料或根据实际需要进行具体的选择，这里不作具体的限定。活塞套1与上套筒2之间，以及上套筒2与下套筒3之间均可采用螺纹连接。优选地，活塞套1与上套筒2之间可设置第一密封圈7进行密封，上套筒2与下套筒3之间可设置第二密封圈8进行密封。活塞套1、上套筒2以及下套筒3均可采用合金钢或碳钢材质，活塞套1的上端可设置有螺纹用于与其他工具连接在一起，下套筒3的下端可设置有螺纹用于与其他工具连接在一起。

在如图1和图2所示的优选的实施例中，第一密封组件4可包括与活塞套1相连的可熔合金连接件41和与可熔合金连接件41相连的第一封堵部件42，可熔合金连接件41构造为能够在预设温度下熔断，第一封堵部件42的外周边缘与第一腔室21之间形成有间隙，可熔合金连接件41构造为能够在预设温度下熔断，以使得当经流体通道11进入第一腔室21内的流体温度小于预设温度时，流体能够流经间隙以推动第二密封组件5开启，从而导通第一腔室21和第二腔室31；而当经流体通道进入第一腔室21内的流体温度大于等于预设温度时，可熔合金连接件41熔断，第一封堵件42在其自身重力作用下下行以断开第一腔室21和第二腔室31的连通。在该实施例中，可熔合金连接件41可优选采用特种合金材料，其能够在120℃时融化。可熔合金连接件41与活塞套1之间，以及可熔合金连接件41与第一封堵部件42之间均可采用螺纹连接。

进一步地，如图1和图2所示，活塞套1的与上套筒2相连的第一内端位于上套筒2的内部，第一内端的靠近第一腔室21的小径端12与第一腔室21的内壁之间形成有第一间隔6，活塞套1的流体通道11可包括轴向中心贯通流道111和与轴向中心贯通流道111相连通的多个第一斜向流道112，第一斜向流道112沿小径端12的周向间隔排布并同时与第一间隔6相连通，其中，可熔合金连接件41连接在位于小径端12的轴向中心贯通流道111中。通过该设置，使得液控管线中的流体能够顺利经活塞套1的流体通道11进入上套筒2的第一腔室21内。

更进一步地，在如图1和图2所示的优选的实施例中，可熔合金连接件41可包括柱状本体，柱状本体上形成有内凹曲面43。该设置使得可熔合金连接件41上形成有较细的结构，以便可熔合金连接件41能够快速熔化，以达到对预设温度较快的响应速度。

根据本发明，在如图1和图2所示的优选的实施例中，第一腔室21可包括用于容纳第一密封组件4的第一主腔室211和与第一主腔室211相连通的第一窄喉腔室212，第一封堵部件42可包括与可熔合金连接件41相连的半球本体421和与半球本体421相连的用于与第一窄喉腔室212密封配合的塞体422。通过该设置，在可熔合金连接件41熔断后，塞体422可进入第一窄喉腔室212进行密封以断开第一腔室21与第二腔室31的连通，半球本体421的设置可增加其与流体的接触面积，从而使得在其下行的过程中流体可对其提供更大更稳定的推力，从而辅助其快速实现封堵。

优选地，如图1和图2所示，第一封堵部件4可构造为在断开第一腔室21与第二腔室31的连通时，第一窄喉腔室212的靠近第一主腔室21的一端与半球本体421相抵接。该设置使得第一封堵部件4封堵在第一腔室21与第二腔室31的连通处时，第一窄喉腔室212的靠近第一主腔室21的一端与半球本体421之间形成进一步的密封，从而可进一步提高第一封堵部件4的封堵效果，进而提高了熔断型双向截止阀100关闭的可靠性。

还优选地，半球本体421可构造为空心半球状。该设置可进一步提高半球本体421与流体的接触面积，从而使得在其下行的过程中流体可对其提供更大更稳定的推力，从而进一步辅助其快速实现封堵。

还优选地，塞体422上可设置有沟槽423，用于安装第三密封圈(图中未示出)，以实现塞体422与第一窄喉腔室212的密封配合。

在如图1和图2所示的实施例中，第一腔室21还可包括与第一窄喉腔室212相连通的加速腔室213，加速腔室213的孔径小于第一窄喉腔室213的孔径。该加速腔室213的设置用于使第一窄喉腔室212内的流体在流经加速腔室213时的速度加快，从而有助于快速推动第二密封组件5开启。

根据本发明，如图1和图2所示，上套筒2的与下套筒3相连的第二内端位于下套筒3的内部，第二内端的内部形成有锥形密封面22，锥形密封面22与第一腔室21连通，第二密封组件5弹性抵接在锥形密封面22与第二腔室31的内壁之间。

进一步地，第二腔室31可包括用于容纳第二密封组件5的第二主腔室311和与第二主腔室311相连通的第二窄喉腔室312，第二密封组件5可包括用于抵接在锥形密封面22内的密封球51和与密封球51相连的压杆52，以及弹簧件53，压杆52可包括与密封球51相连的伞端521和与伞端521相连的杆体522，杆体522与第二窄喉腔室312滑动配合，弹簧件53套设在杆体522上并弹性抵接在伞端521和第二主腔室311的与第二窄喉腔室312相连的内壁之间。

在该实施例中，当可熔合金连接件41熔化后，第一封堵部件42在重力作用下封堵在第一窄喉腔室212中，在上下压差的作用下形成密封，第一封堵部件42完成封堵后，下部压力不足以克服弹簧件53的弹力将密封球51推离锥形密封面22，使得密封球53在弹簧件53的弹力的作用下恢复原位形成双向密封结构。

根据本发明，在如图1所示的优选的实施例中，伞端521与第二主腔室311密封滑动配合，杆体522上可形成有轴向中心流道57，伞端521上形成有沿其周向间隔排布的与轴向中心流道57相连通的多个第二斜向流道523，第二斜向流道523与第二腔室31连通，轴向中心流道57与第二窄喉腔室312相连通。通过该设置，第二腔室31内的流体可经多个第二斜向流道523进入轴向中心流道57，并经第二窄喉腔室312流出下套筒3。

优选地，如图1所示，轴向中心流道57上可形成有与位于杆体522和第二主腔室311之间的第二间隔相连通的纵向流道56。该设置使得弹簧件53也处于流体的包覆状态下，有利于提高弹簧件53的工作性能和使用寿命。

在如图2所示的优选的实施例中，与图1所示的实施例的不同之处在于，杆体522上可形成有间隔的第一轴向中心流道54和第二轴向中心流道55，第一轴向中心流道54和第二轴向中心流道55上均开设有纵向流道56，多个第二斜向流道523与第一轴向中心流道54相连通。该实施例有助于增加杆体522的结构强度的同时利于传输流体压力。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种熔断型双向截止阀，其特征在于，包括：依次同轴相连的活塞套、上套筒以及下套筒，所述上套筒内形成有与所述活塞套的流体通道相连通的第一腔室，所述下套筒内形成有与所述第一腔室相连通的第二腔室，所述第一腔室内设置有与所述活塞套相连的第一密封组件，所述第二腔室内设置有轴向弹性抵接在所述第二腔室内以断开所述第一腔室和所述第二腔室的连通的第二密封组件，其中，所述第一密封组件构造为能够在预设温度下熔断，以使得当经所述流体通道进入所述第一腔室内的流体温度小于所述预设温度时，所述流体能够推动所述第二密封组件开启，以导通所述第一腔室和所述第二腔室；而当经所述流体通道进入所述第一腔室内的流体温度大于等于所述预设温度时，所述第一密封组件熔断并在其自身重力作用下下行以断开所述第一腔室和所述第二腔室的连通，所述第二密封组件恢复至轴向弹性抵接在所述第二腔室内以二次断开所述第一腔室和所述第二腔室的连通。

2.根据权利要求1所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述第一密封组件包括与所述活塞套相连的可熔合金连接件和与所述可熔合金连接件相连的第一封堵部件，所述可熔合金连接件构造为能够在所述预设温度下熔断，所述第一封堵部件的外周边缘与所述第一腔室之间形成有间隙，所述可熔合金连接件构造为能够在预设温度下熔断，以使得当经所述流体通道进入所述第一腔室内的流体温度小于所述预设温度时，所述流体能够流经所述间隙以推动所述第二密封组件开启，从而导通所述第一腔室和所述第二腔室；而当经所述流体通道进入所述第一腔室内的流体温度大于等于所述预设温度时，所述可熔合金连接件熔断，所述第一封堵件在其自身重力作用下下行以断开所述第一腔室和所述第二腔室的连通。

3.根据权利要求2所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述活塞套的与所述上套筒相连的第一内端位于所述上套筒的内部，所述第一内端的靠近所述第一腔室的小径端与所述第一腔室的内壁之间形成有第一间隔，所述活塞套的流体通道包括轴向中心贯通流道和与所述轴向中心贯通流道相连通的多个第一斜向流道，所述第一斜向流道沿所述小径端的周向间隔排布并同时与所述第一间隔相连通，其中，所述可熔合金连接件连接在位于所述小径端的所述轴向中心贯通流道中。

4.根据权利要求2或3所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述可熔合金连接件包括柱状本体，所述柱状本体上形成有内凹曲面。

5.根据权利要求2或3所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述第一腔室包括用于容纳所述第一密封组件的第一主腔室和与所述第一主腔室相连通的第一窄喉腔室，所述第一封堵部件包括与所述可熔合金连接件相连的半球本体和与所述半球本体相连的用于与所述第一窄喉腔室密封配合的塞体。

6.根据权利要求5所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述第一腔室还包括与所述第一窄喉腔室相连通的加速腔室，所述加速腔室的孔径小于所述第一窄喉腔室的孔径。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述上套筒的与所述下套筒相连的第二内端位于所述下套筒的内部，所述第二内端的内部形成有锥形密封面，所述锥形密封面与所述第一腔室连通，所述第二密封组件弹性抵接在所述锥形密封面与所述第二腔室的内壁之间。

8.根据权利要求7所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述第二腔室包括用于容纳所述第二密封组件的第二主腔室和与所述第二主腔室相连通的第二窄喉腔室，所述第二密封组件包括用于抵接在所述锥形密封面内的密封球和与所述密封球相连的压杆，以及弹簧件，所述压杆包括与所述密封球相连的伞端和与所述伞端相连的杆体，所述杆体与所述第二窄喉腔室滑动配合，所述弹簧件套设在所述杆体上并弹性抵接在所述伞端和所述第二主腔室的与所述第二窄喉腔室相连的内壁之间。

9.根据权利要求8所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述伞端与所述第二主腔室密封滑动配合，所述杆体上形成有轴向中心流道，所述伞端上形成有沿其周向间隔排布的与所述轴向中心流道相连通的多个第二斜向流道，所述第二斜向流道与所述第二腔室连通，所述轴向中心流道与所述第二窄喉腔室相连通。

10.根据权利要求9所述的熔断型双向截止阀，其特征在于，所述轴向中心流道上形成有与位于所述杆体和所述第二主腔室之间的第二间隔相连通的纵向流道。

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