防倒流雙芯一體式閥門設(shè)計(jì)

趙玉亮

摘要：文章設(shè)計(jì)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(jì)量間及各管網(wǎng)流程上。在結(jié)構(gòu)上并排設(shè)置兩個(gè)閥腔，并借助套有彈簧的下左閥桿，可確保隨著管道內(nèi)流體壓力的方向不同而改變開關(guān)的方向，實(shí)現(xiàn)井液正常流動(dòng)與井液倒流均可控。閥座的設(shè)計(jì)，可有效代替閥芯損傷，且更換方便。從而改進(jìn)了現(xiàn)有閥門內(nèi)通道狹窄、流量受限，無(wú)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(guān)鍵詞：閥門；雙芯；防倒流

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

中圖分類號(hào)：U641.3+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）24-0104-02

0 引言

閥門廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、紡織、輕工、機(jī)械制造、建筑和國(guó)防軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門，已成為各種流體裝置中不可缺少的控制設(shè)備。閥門的品種規(guī)格很多，分別起著不同的作用，如開、關(guān)、調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、節(jié)能和疏水等，是一種量大面廣的產(chǎn)品。閥門的主要失效[1-12]模式為卡滯[13]、泄漏和振動(dòng)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行深入研究，找出提高可靠性的方法。

針對(duì)現(xiàn)有油田的油水井井口、計(jì)量間及各管網(wǎng)流程上閥門內(nèi)通道狹窄、流量受限，無(wú)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(jìn)閥腔內(nèi)通道，增大流量；防止油液產(chǎn)生倒流現(xiàn)象；設(shè)計(jì)閥芯形狀，增強(qiáng)閥芯強(qiáng)度[14]；實(shí)現(xiàn)閥內(nèi)零件損壞后靈活更換，降低維修成本；設(shè)計(jì)閥芯保護(hù)措施，減少閥芯劃傷；提高現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)效率和可靠性。

文章創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種雙芯一體式閥門，解決了目前現(xiàn)場(chǎng)使用的閥門存在的以下問題：①因?yàn)殚y門設(shè)置了上、下兩個(gè)閥芯，導(dǎo)致內(nèi)通道變窄、流量受限；②沒有設(shè)計(jì)井液防倒流機(jī)構(gòu)，所以無(wú)法阻止井液倒流；③底部球閥因長(zhǎng)期開關(guān)易斷裂；④只能實(shí)現(xiàn)上部閘板閥組件現(xiàn)場(chǎng)更換零部件的目標(biāo)，而底部球閥組件若損壞，還需更換整個(gè)閥門；⑤閥門的閥芯在使用過程中，因管道內(nèi)的焊渣及硬性雜質(zhì)的存在會(huì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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

1.2 右閥腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(shí)二者之間構(gòu)成密封副。

1.3 左閥腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(shí)二者之間構(gòu)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(shí)，左閥腔通道打開，旋轉(zhuǎn)上左閥桿推動(dòng)下左閥桿連帶左閥芯坐在左閥腔的密封座上時(shí)，或彈簧受到向下的作用力時(shí)，左閥腔通道關(guān)閉。

1.4 壓套及閥座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在每個(gè)閥腔內(nèi)部設(shè)置壓套及閥座，壓套為圓環(huán)狀，其外徑與所在閥腔的內(nèi)徑相應(yīng)，其內(nèi)徑大于等于相應(yīng)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(shè)置密封斜面，相應(yīng)閥芯坐在該閥座的上口上時(shí)，該密封斜面與閥芯側(cè)面相互貼合構(gòu)成密封副，閥座的下部與所在閥腔的密封座之間構(gòu)成密封副，閥座的中心設(shè)置通孔。

2 主要參數(shù)計(jì)算

2.1 最小通徑的計(jì)算

4 創(chuàng)新點(diǎn)與項(xiàng)目特色

文章設(shè)計(jì)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(hù)，一旦損壞無(wú)需改變?cè)に嚵鞒淘诂F(xiàn)場(chǎng)即可實(shí)現(xiàn)零件更換，填補(bǔ)了目前只能部分更換零部件的空白，在設(shè)計(jì)上更加完善，功能上更加強(qiáng)大。創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)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(nèi)流體壓力的方向不同而產(chǎn)生相應(yīng)的上下方向的運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)左閥芯打開或關(guān)閉左閥腔通道，達(dá)到井液正常流動(dòng)與井液倒流均可控的目的。

②閥座的設(shè)計(jì)，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(shí)少，操作也簡(jiǎn)便很多，所以本設(shè)計(jì)的閥門在實(shí)際生產(chǎn)中更加實(shí)用。

③更換閥座時(shí)，若左閥座損壞則完全關(guān)閉右閥腔，若右閥座損壞則完全關(guān)閉左閥腔，二者配合達(dá)到了現(xiàn)場(chǎng)施工方便的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫湖生.減壓器常見故障及其排除方法[J].中國(guó)計(jì)量，2000（3）：48.

[2]楊鴻仁.對(duì)閥門故障的認(rèn)識(shí)和分析[J].東方電氣評(píng)論，1994， 8（4）：193-202.

[3]吳偉.蒸汽閥門維修策略探討[J].閥門，2006（3）：32-34.

[4]茍文明.閥門常見故障[J].冶金安全報(bào)，1999，6（5）：9.

[5]王漢增.高壓閥門的故障分析[J].電廠技術(shù)，1987，1（6）：46.

[6]滲坤新，季勇.安全閥的分類與故障分析[J].閥門，2006（3）： 29-31.

[7]唐進(jìn)謙，武令革.影響調(diào)節(jié)閥安全運(yùn)行的因素及對(duì)策[J].河南化工，2003（11）：37-38.

[8]陳建明.閥門閥體斷裂分析案例[J].通用機(jī)械，2007（5）：43- 44.

[9]朱新立，朱新鵬，朱瑋鈺，等.安全閥安裝設(shè)計(jì)中需注意的幾個(gè)問題[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì)，1998（6）：35.

[10]W.E.Nelson.提高安全閥的可靠性[J].劉飚譯.石化譯文， 1994（1）：41-46.

[11]賈濤，陳旭，高瑾，等.催化裝置煙氣管線閥門失效分析[J].腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2007，27（2）：148-150.

[12]張煒，張玉祥.導(dǎo)彈動(dòng)力系統(tǒng)故障機(jī)理分析與診斷技術(shù)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2006.

[13]V.I.Sotnik， I.S.Stepanova， E.Mo Rustamov. Improving the reliability of guiding mechanisms invalves[J].1984（1）： 14-15.

[14]陳英華.閥門仿真試驗(yàn)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)方法研究[D].蘭州理工大學(xué)，2005，5.