防倒流雙芯一體式閥門設計

趙玉亮

摘要：文章設計了一種雙芯一體式閥門，該閥門可用于油田的油水井井口、計量間及各管網流程上。在結構上并排設置兩個閥腔，并借助套有彈簧的下左閥桿，可確保隨著管道內流體壓力的方向不同而改變開關的方向，實現井液正常流動與井液倒流均可控。閥座的設計，可有效代替閥芯損傷，且更換方便。從而改進了現有閥門內通道狹窄、流量受限，無法阻止井液倒流，更換零部件工序繁瑣成本高等問題。

Abstract： This articlescrap designed a valve which has two spool. It can use in oil well wellhead， flowmeters and pipe network's flow. We design two valve chamber side by side in structure. With the help of lower left stem which has a spring outside， it can ensure that the direction of the switch is changed with the direction of the fluid pressure in the pipeline， this realizes the normal flow of well fluid and the control of well liquid backflow. The design of the valve seat can effectively replace the damage of the spool， it also make the replacement easily. Thus， we improve the existing valve in many aspect such as the narrow inner passage， the limited flow， the preventing of the back flow and the high cost of replacing parts.

關鍵詞：閥門；雙芯；防倒流

Key words： valve；twin-core；backflow-proof

中圖分類號：U641.3+3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）24-0104-02

0 引言

閥門廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、紡織、輕工、機械制造、建筑和國防軍工等國民經濟各部門，已成為各種流體裝置中不可缺少的控制設備。閥門的品種規格很多，分別起著不同的作用，如開、關、調節、安全保護、節能和疏水等，是一種量大面廣的產品。閥門的主要失效[1-12]模式為卡滯[13]、泄漏和振動，應當進行深入研究，找出提高可靠性的方法。

針對現有油田的油水井井口、計量間及各管網流程上閥門內通道狹窄、流量受限，無法阻止井液倒流，更換零部件工序繁瑣、成本高等問題，文章主要研究如何改進閥腔內通道，增大流量；防止油液產生倒流現象；設計閥芯形狀，增強閥芯強度[14]；實現閥內零件損壞后靈活更換，降低維修成本；設計閥芯保護措施，減少閥芯劃傷；提高現場的作業效率和可靠性。

文章創新設計了一種雙芯一體式閥門，解決了目前現場使用的閥門存在的以下問題：①因為閥門設置了上、下兩個閥芯，導致內通道變窄、流量受限；②沒有設計井液防倒流機構，所以無法阻止井液倒流；③底部球閥因長期開關易斷裂；④只能實現上部閘板閥組件現場更換零部件的目標，而底部球閥組件若損壞，還需更換整個閥門；⑤閥門的閥芯在使用過程中，因管道內的焊渣及硬性雜質的存在會被劃傷，而維修更換閥芯，一方面成本很高，另一方面更換操作也很繁瑣。

1 結構設計

1.1 總體結構設計

閥體的主體為方形，閥體上設置左、右兩個圓柱狀閥腔，兩個閥腔并排設置且二者之間設置連通通孔，每個閥腔的底部設置密封座，每個閥腔中裝有啟閉通道的閥芯組件。

1.2 右閥腔結構設計

右閥蓋與右閥腔密封螺紋連接，右閥蓋與右閥桿密封螺紋連接，右閥桿的末端固定右閥芯，右閥芯坐在右閥腔底部的密封座上時二者之間構成密封副。

1.3 左閥腔結構設計

與右閥蓋不同的是，左閥桿分為上下兩段，上左閥桿為螺桿，與左閥蓋的中心螺孔連接，下左閥桿為光桿，其上端插入到左閥蓋的螺孔中，其下端固定連接左閥芯，左閥芯坐在左閥腔底部的密封座上時二者之間構成密封副，下左閥桿外面還套有彈簧。彈簧受到左閥芯傳遞的向上壓力而被壓縮時，左閥腔通道打開，旋轉上左閥桿推動下左閥桿連帶左閥芯坐在左閥腔的密封座上時，或彈簧受到向下的作用力時，左閥腔通道關閉。

1.4 壓套及閥座結構設計

在每個閥腔內部設置壓套及閥座，壓套為圓環狀，其外徑與所在閥腔的內徑相應，其內徑大于等于相應閥芯的外徑，其外壁沿周向均布若干通孔；閥座的上端面與壓套的下端面密封接合，閥座的上口設置密封斜面，相應閥芯坐在該閥座的上口上時，該密封斜面與閥芯側面相互貼合構成密封副，閥座的下部與所在閥腔的密封座之間構成密封副，閥座的中心設置通孔。

2 主要參數計算

2.1 最小通徑的計算

4 創新點與項目特色

文章設計的防倒流雙芯一體式閥門可有效防止井液倒流，閥芯也可得到有效保護，一旦損壞無需改變原工藝流程在現場即可實現零件更換，填補了目前只能部分更換零部件的空白，在設計上更加完善，功能上更加強大。創新點主要體現在以下幾個方面。

①左閥桿由上、下兩段組成，下左閥桿外套有彈簧，可確保下左閥桿在使用過程中，可隨著管道內流體壓力的方向不同而產生相應的上下方向的運動，從而帶動左閥芯打開或關閉左閥腔通道，達到井液正常流動與井液倒流均可控的目的。

②閥座的設計，可有效避免閥芯在使用過程中遭受損傷，改為由閥座代為受損，而閥座的成本較閥芯降低很多，更換用時少，操作也簡便很多，所以本設計的閥門在實際生產中更加實用。

③更換閥座時，若左閥座損壞則完全關閉右閥腔，若右閥座損壞則完全關閉左閥腔，二者配合達到了現場施工方便的目的。

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