專利名稱：一種氣壓自平衡單流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下井液撈取機(jī)排液用的一種液體單流閥，特別適用于油井抽撈油、煤井抽排水、煤層氣井排水采氣等場合，用來控制液流的單向流動并起到對井下氣體的密封作用。
背景技術(shù)：
目前在油井、煤井、煤層氣井等含氣井井液的采排過程中，都需要既能單向?qū)Я饔挚煞乐箽怏w泄漏的閥門。常用單流閥的密封彈簧剛度較小，僅需較小的液體壓力即可推開密封彈簧，使單流閥打開，實現(xiàn)液體單向流動。在含氣井抽撈液體過程中，由于井下氣體壓力的作用，單流閥極易被氣體頂開導(dǎo)致氣體泄漏，造成危害。為有效地防止井下氣體的泄漏，尤其是保證在井下出現(xiàn)大量高壓氣體時的安全，需要較大幅度增加密封彈簧的剛度，保證足夠的安全裕度，但這又導(dǎo)致需要更大的液體壓力才能打開單流閥，增大了排液難度，同時影響系統(tǒng)使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種氣壓自平衡單流閥，主要應(yīng)用于地下油井、煤井、煤層氣井等含氣井井液撈取系統(tǒng)中，能實現(xiàn)單向?qū)Я?，同時實現(xiàn)井下氣體的有效密封，提高系統(tǒng)使用壽命，并在抽撈液體過程中保持撈桶的穩(wěn)定平衡，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。本發(fā)明提供的氣壓自平衡單流閥，其特征在于，它包括擋簧柱、閥槽、閥銷、閥板、過液管、密封環(huán)、導(dǎo)液孔、密封片和密封壓簧，圓擋環(huán)，以及同軸設(shè)置的上過繩管、出液管、閥體、閥座、活塞頭和下過繩管；活塞頭的上部為圓筒狀，底部開有通孔作為過液管，底部中心位置設(shè)有下過繩管；活塞頭的圓筒狀部分的下部外圍套有密封環(huán)；活塞頭的圓筒狀部分的上部與閥座的底部密封連接，閥座為頂部封閉的圓筒，閥座頂部中心開有通孔，該通孔周圍開有導(dǎo)液孔；閥體為圓筒狀，上部的筒壁上開有一圈通孔作為閥槽，閥槽內(nèi)腔的橫截面積總和與導(dǎo)液孔內(nèi)腔的橫截面積總和相等，閥體的下部與閥座的上部密封連接；閥銷穿過閥槽活動安裝在閥體內(nèi)，使閥銷能夠上下移動且不能脫出閥體；閥體上部內(nèi)壁的底部設(shè)有一圈擋環(huán)；閥銷的底部和導(dǎo)液孔的頂端之間放置有閥板，閥板與導(dǎo)液孔的頂端之間設(shè)置有起密封作用的密封片；出液管的一端固定安裝在閥體的中空部分，出液管的底部與擋環(huán)固定連接；出液管與閥體之間的空隙即為閥體內(nèi)部空腔；上過繩管穿過出液管，密封壓簧套在上過繩管外，上過繩管外壁上設(shè)有擋簧柱，且位于密封壓簧的上方，使密封壓簧壓在閥板上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1.該單流閥采用機(jī)械自動工作方式，借助液體壓力以及氣體壓力的作用，應(yīng)用范圍廣泛、不需要額外動力。2.該單流閥采用閥槽和閥銷配合的活塞式結(jié)構(gòu)，使閥的開啟和關(guān)閉更加平穩(wěn)，并輔之以密封片，使其具體良好的密封性。3.該單流閥閥板和導(dǎo)流孔之間采用密封片密封，開啟方便，在保證密封的前提下提聞了閥的響應(yīng)速度。4.該單流閥通過閥板上下的壓力差作用在閥體上，開啟、關(guān)閉閥口，獨(dú)特的自平衡設(shè)計保證了含氣環(huán)境下的單流閥單向?qū)皻怏w密封作用，特別適用于井下氣體壓力高的場合，使閥體具有更好的工作性能，提高系統(tǒng)使用壽命。


圖1是本發(fā)明所述的氣壓自平衡單流閥的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所述的氣壓自平衡單流閥的正視圖。圖3是閥座的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是閥體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是當(dāng)閥板被頂開時液體的流動過程。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。如圖1、2所示，本發(fā)明實例提供的氣壓自平衡單流閥包括擋簧柱3、閥槽4、閥銷5、閥板7、活塞頭過液管10、密封環(huán)11、導(dǎo)液孔13、密封片14和密封壓簧15，圓擋環(huán)16，以及同軸設(shè)置的上過繩管1、出液管2、閥體6、閥座12、活塞頭8和下過繩管9?；钊^8的上部為圓筒狀,底部為錐體狀,底部開有蜂窩狀圓孔作為過液管10,供液體進(jìn)入，底部的中心位置設(shè)有下過繩管9?；钊^8的圓筒狀部分的下部外圍套有密封環(huán)11?；钊^8的圓筒狀部分的上部與閥座12的底部密封連接。如圖3所示，閥座12為頂部封閉的圓筒，閥座12頂部中心開有用于上過繩管通過的通孔，通孔周圍開有呈環(huán)狀的一圈圓孔作為導(dǎo)液孔13，供液體進(jìn)入。如圖4所示，閥體6為圓筒狀，其上部的內(nèi)徑小于下部的內(nèi)徑，上部的筒壁上開有一圈通孔作為閥槽4，閥槽4內(nèi)腔的橫截面積總和與導(dǎo)液孔13內(nèi)腔的橫截面積總和相等，閥體6的下部與閥座12的上部密封連接。閥銷5穿過閥槽4活動安裝在閥體6內(nèi)，使閥銷5可以上下移動，并且可以通過在閥銷5下部設(shè)置的卡銷或其它的凸起使閥銷不能脫出閥體
6。閥體6上部內(nèi)壁的底部設(shè)有一圈擋環(huán)16。閥銷的底部5和導(dǎo)液孔13的頂端之間放置有閥板7，閥板7與導(dǎo)液孔13的頂端之間設(shè)置有起密封作用的密封片14。出液管2的一端固定安裝在閥體6的中空部分，出液管2的底部與擋環(huán)16固定連接。出液管2與閥體6之間的空隙即為閥體6內(nèi)部空腔。上過繩管I穿過出液管2，密封壓簧15套在上過繩管I外，上過繩管I外壁上設(shè)有擋簧柱3,且位于密封壓簧15的上方,使密封壓簧15壓在閥板7上。
繩子穿過上過繩管I和下過繩管9。上述氣壓自平衡單流閥的工作過程:活塞頭8浸沒入井下液體后，在壓力作用下，液體通過活塞頭8上的過液管10進(jìn)入活塞頭8上部空腔，到達(dá)導(dǎo)液孔13處，在閥體6內(nèi)外壓力差作用下，頂開壓在閥板7上的密封壓簧15，使閥板7打開，如圖5所示，液體穿過呈環(huán)狀排列的閥銷5之間的空隙，進(jìn)入到出液管2內(nèi)部，并逐漸增多，使出液管2內(nèi)液位逐漸上升，達(dá)到一定高度后，鋼絲繩拉動活塞頭8上升，在出液管2內(nèi)液體重力以及密封壓簧15的共同作用下，管內(nèi)液體擠壓閥板7，使閥板7落下，頂在導(dǎo)液孔13上，密封片14完成對導(dǎo)液孔13的密封。單流閥整體離開井下液體，在撈液桶內(nèi)壁逐漸上升，此過程中，單流閥下方受到來自外部空間的氣體壓力作用，通過導(dǎo)液孔13作用在閥板7的下方，單流閥上方受到同樣外部空間的氣體壓力作用，通過閥槽4作用在閥銷5頂端，閥銷5與閥板7組成剛體，傳遞了兩個作用力，存在于單流閥外圍上下空間的氣體壓強(qiáng)大小相等，閥體6上端壓力作用面積與下端壓力作用面積相等，兩作用力方向相反，大小相等，共同作用在閥板7上，相互抵消。閥板7在液體自重和密封壓簧15的作用下，保持閉合，起到密封作用，氣體不會泄漏到出液管2內(nèi)部，杜絕了安全隱患，使設(shè)備可以穩(wěn)定運(yùn)行。 所述活塞頭8、閥體7、閥槽4和閥銷5的形狀設(shè)計和布置可以用其他的方式實現(xiàn)，只要能實現(xiàn)上述功能即可。所述導(dǎo)液孔13和閥槽4的數(shù)量及分布均可以改變，只要符合導(dǎo)液孔13內(nèi)腔截面積總和與閥槽4內(nèi)腔截面積總和相等，有少量誤差亦可。本實例中，密封片可以采用橡膠材料，其它部件采用金屬做成，但只要能滿足功能要求的其他材料均可以用于本發(fā)明?？傊?，本發(fā)明所描述的帶有壓力自平衡裝置的單流閥結(jié)構(gòu)簡單，相對無氣壓自平衡的單流閥，不排液時密封壓簧僅需提供很小的壓力就可以實現(xiàn)氣體密封，避免了排液時因密封壓簧壓力過大而導(dǎo)致排液鋼絲繩所受拉力過大的問題，特別適合含氣煤礦、油田等井下作業(yè)，保障安全。以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應(yīng)該局限于該實施例和附圖所公開的內(nèi)容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣壓自平衡單流閥，其特征在于，它包括擋簧柱(3)、閥槽(4)、閥銷(5)、閥板(7)、過液管(10)、密封環(huán)(11)、導(dǎo)液孔(13)、密封片(14)和密封壓簧(15)，圓擋環(huán)(16)，以及同軸設(shè)置的上過繩管(I)、出液管(2)、閥體(6)、閥座(12)、活塞頭⑶和下過繩管(9)； 活塞頭(8)的上部為圓筒狀，底部開有通孔作為過液管(10)，底部中心位置設(shè)有下過繩管(9);活塞頭(8)的圓筒狀部分的下部外圍套有密封環(huán)(11);活塞頭(8)的圓筒狀部分的上部與閥座(12)的底部密封連接，閥座(12)為頂部封閉的圓筒，閥座(12)頂部中心開有通孔，該通孔周圍開有導(dǎo)液孔(13)； 閥體(6)為圓筒狀，上部的筒壁上開有一圈通孔作為閥槽(4)，閥槽⑷內(nèi)腔的橫截面積總和與導(dǎo)液孔(13)內(nèi)腔的橫截面積總和相等，閥體(6)的下部與閥座(12)的上部密封連接；閥銷(5)穿過閥槽(4)活動安裝在閥體(6)內(nèi)，使閥銷能夠上下移動且不能脫出閥體(6);閥體(6)上部內(nèi)壁的底部設(shè)有一圈擋環(huán)(16)； 閥銷的底部(5)和導(dǎo)液孔(13)的頂端之間放置有閥板(7)，閥板(7)與導(dǎo)液孔(13)的頂端之間設(shè)置有起密封作用的密封片(14)； 出液管(2)的一端固定安裝在閥體(6)的中空部分，出液管(2)的底部與擋環(huán)(16)固定連接；出液管⑵與閥體(6)之間的空隙即為閥體(6)內(nèi)部空腔； 上過繩管(I)穿過出液管(2)，密封壓簧(15)套在上過繩管(I)外，上過繩管(I)外壁上設(shè)有擋簧柱(3),且位于密封壓簧(15)的上方,使密封壓簧(15)壓在閥板(7)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣壓自平衡單流閥，其特征在于，活塞頭(8)底部為錐體狀，過液管(10)呈蜂窩狀布置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含氣井井液撈取機(jī)排液用氣壓自平衡單流閥，結(jié)構(gòu)為閥板上有多個閥銷，閥銷上端安裝有密封環(huán)并置于閥槽內(nèi)，閥板運(yùn)動時，閥銷可以隨之在閥槽內(nèi)上下運(yùn)動，閥板被密封壓簧緊壓在閥座之上，閥座上有通孔，閥座上通孔的總面積與閥銷孔的總面積相等。不排液時，閥板受力等于密封壓簧施加的壓力。排液時，當(dāng)閥板所受向上的推力超過其所受到的向下壓力，單流閥打開，井液通過單流閥由井下排出到地面。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可以實現(xiàn)氣體密封，避免了排液時因密封壓簧壓力過大而導(dǎo)致排液鋼絲繩所受拉力過大的問題，特別適合油井、煤井、煤層氣井等井下作業(yè)，保障安全。
文檔編號E21B33/10GK103104216SQ20131003922
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者曾理湛, 鄭曉春, 李小清, 嚴(yán)可涵, 朱連利 申請人:蘇州大一裝備科技有限公司