一种适用于超高压工况的无尾杆手动明杆平板阀的制作方法

1.本实用新型涉及石油机械及其它行业中使用的“手动平板阀”。


背景技术：

2.无尾杆手动明杆平板阀是石油钻采设备中常用的一种大口径闸阀，相对于手动暗杆平板阀，具有结构更加简单、阀杆直接外露，能直观显示阀门开关情况等优点。相对于有尾杆的手动明杆平板阀，具有产品体积小、重量轻、价格低等优点。但其缺点也十分明显：一是操作阻力名列前茅，因为该阀除了要克服压力介质产生的闸板与阀座、以及阀杆螺纹副的摩擦阻力外，还要克服额外的阀杆出入密封阀腔时产生的压缩空气阻力或真空吸力；二是由于该阀无尾杆平衡，使阀杆单向承受介质压力；加之滚珠丝杠副摩擦系数小，无自锁功能；所以在超高压工况下，无法象有尾杆的明杆平板阀那样，采用滚珠丝杠副来降低其操作阻力；所以，使之使用的压力范围严重受限。


技术实现要素：

3.为了扬长避短，提高无尾杆手动明杆平板阀在超高压工况下的工作性能；本实用新型拟采用多项技术措施，对其进行创新设计，以便为客户提供更多的品种选择。
4.本实用新型由阀体部件、阀盖部件、支架部件、驱动部件、显示部件、阀座部件，阀杆、闸板、防砂板零件和配套的密封件、联接件组合而成；其特色之处是：在阀体部件的上方，通过阀盖部件、支架部件和阀杆零件联接着驱动部件，在阀杆零件和驱动部件的上方，装有显示部件；驱动部件为通用的手动伞形齿轮驱动器，用大伞形齿轮中心孔内的阀杆螺母，驱动着阀杆和闸板作上下运动，进行阀门的开关；显示部件，用其中的指示杆外表面的水平位置线与通孔端盖上端平面的相对位置，显示阀门的开关情况。
5.另外，阀盖部件中的密封组件和阀座部件中的内、外密封圈，其非金属材料均采用“聚醚醚酮、代号：peek”或“聚四氟乙烯、代号：ptfe”的工程塑料模塑成形。
6.由于本实用新型的驱动部件采用通用的手动伞形齿轮驱动器，利用其传动比的杠杆作用，大幅度地减轻操作阻力，以解决无尾杆手动明杆平板阀在超高压工况下，人力无法操作的难题。在阀杆零件和驱动部件的上方，装有无遮挡的显示部件，可以直接观察阀门的开关情况，以减少误判损失。阀盖部件中的组合密封件和阀座部件中的内、外密封圈，其非金属材料均采用“聚醚醚酮、代号：peek”或“聚四氟乙烯、代号：ptfe”的工程塑料模塑成形，相对于以前的橡胶密封件，不仅摩擦阻力小，而且明显地提高了耐压、耐蚀性能，使得本实用新型更适合在超高压力、含砂量大、含硫化氢等工况条件下工作。
附图说明
7.图1为本实用新型总体结构全剖视示意图；
8.图2为图1中，阀盖部件内密封组件的局部剖面放大示意图；
9.图3为图1中，显示部件a向指示杆上标识内容的半径展开放大示意图；
10.图4为图1中，阀座部件b处内、外密封圈剖面的局部放大示意图。
11.图中标号所示的零部件名称如下：
12.1、阀体，2、密封垫环，3、螺柱螺母，4、阀盖，5、阀杆，6、支架，7、手动伞形齿轮驱动器，8、密封垫片，9、通孔顶盖，10、指示杆，11、弹簧垫圈，12、平垫圈，13、o型密封圈，14、阀杆螺母，15、联接螺栓，16、密封组件，17、紧定螺钉， 18、注脂阀，19、闸板，20、阀座，21、防砂板，22、内密封圈，23、外密封圈。
具体实施方式
13.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
14.图1中，本实用新型以阀体部件为载体，用配套的密封件、联接件联接阀盖部件、支架部件、驱动部件、显示部件、阀座部件和阀杆5、闸板19、防砂板21零件，组成一个在超高压力、含砂介质的工况下，具有开通或切断介质流动的功能单元。
15.本实用新型的阀体部件，由阀体1和注脂阀18所组成。阀体1为三通零件，中间是柱体，柱体的中心加工成圆柱形盲孔阀腔，用来安装阀杆5、闸板19、防砂板21和阀座部件；柱体的上端面加工有与盲孔阀腔同心的梯形垫环槽和均布的螺纹盲孔，用于联接阀盖4；阀体1的左右两侧是伸出的带颈法兰，带颈法兰的中心是与盲孔阀腔垂直贯通的通道孔；在两侧带颈法兰的端面上，均加工有与通道孔同心的梯形垫环槽和均布的螺栓孔，用于对外联接。阀体1下边缘处钻有一个进口处有锥形螺纹的径向台阶孔，孔中装有的注脂阀18。
16.本实用新型的阀盖部件，由阀盖4、密封组件16和注脂阀18所组成。阀盖4是一个
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形零件，上端是直径较小的螺柱体，用来联接支架部件；下端是直径较大的圆柱形法兰，其下端面加工有与中心孔同心的梯形垫环槽和均布的螺柱孔，用密封垫环 2和螺柱螺母3与阀体1联接密封；阀盖4的中心是直径不同的台阶通孔，上端是直径较粗的螺纹孔和圆柱孔，用来安装密封组件16；下端是是一个与阀腔直径相同的大圆柱孔，为阀杆5和闸板19提供活动的空间；中间是直径最小的圆柱孔，用来包含阀杆5；在阀盖4圆柱形法兰的侧壁上，钻有一个进口处有锥形螺纹的径向台阶孔，台阶孔中装有注脂阀18；注脂阀18是通用件，用与阀体1下边的注脂阀18上下配合，向盲孔阀腔内注入密封脂。
17.图1和图2中，阀盖部件中的密封组件16，自上而下由一个金属压帽、一层方形 v槽截面的密封圈、一层是对称翼形截面的密封圈、一层是锺形截面的复合密封圈和一层
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形截面的挡圈叠加而成；三层密封圈和一层挡圈均采用“聚醚醚酮、代号：peek”或“聚四氟乙烯、代号：ptfe”的工程塑料模塑成形，在锺形截面的复合密封圈的内腔之中，还装有一个顶部弯曲成圆弧呈v形截面的环状金属弹簧圈，以防止阀腔内的高压力介质从阀杆5处泄漏。
18.本实用新型的支架部件，由支架6和紧定螺钉17所组成。支架6是t形结构的零件，中心是贯通的台阶孔，台阶孔的下端是粗直径的螺纹孔，用与阀盖4的上端联接；上端是较细直径的圆柱孔，作为阀杆5的容身之处。支架6的上端是较大直径的法兰，法兰上面通过均布的螺栓孔，用联接螺栓15联接手动伞形齿轮驱动器7；下端是直径缩小的空心圆柱体，在空心圆柱体的下边缘处对称地钻有两个径向小螺纹孔，小螺纹孔中各装一个紧定螺钉17，以防止支架6和阀盖4装配后产生偏转。
19.本实用新型的驱动部件，采用的是通用的手动伞形齿轮驱动器7，由手轮、大小一对伞形齿轮、轴承、阀杆螺母14、端盖、壳体、底盖板和配套的密封件、联接件所组成。底盖板
上有均布的螺纹孔，用与支架6联接固定；壳体的上方开有一个直径较大的螺纹孔，可装顶盖，也可安装显示部件或其它部件。本实用新型的阀杆螺母14，用手动伞形齿轮驱动器7中的大伞形齿轮轴改制而成；其上端是有一道台阶的圆柱体，用与壳体内的推力轴承联接在一起；其下端是花键柱，安装在大伞形齿轮中心的花键孔中；其中心内的通孔，上半部分加工成圆柱孔，下半部分加工成螺纹孔，与阀杆5 上半部分的螺杆连接后，将伞形齿轮的旋转运动转变成阀杆5的轴向运动。
20.图1和图3中，本实用新型的显示部件，由密封垫片8、通孔顶盖9、指示杆10、弹簧垫圈11、平垫圈12和o型密封圈13所组成。通孔顶盖9可以用手动伞形齿轮驱动器7中原配的顶盖进行改制：将其中心的盲孔改成上口处切有一道凹槽的圆柱形通孔，通孔内装有指示杆10和o型密封圈13；保持其上端较大直径的圆盖板和下端带退刀槽的螺柱体不变，加上密封垫片8后，与手动伞形齿轮驱动器7壳体上方的螺纹孔联接密封。指示杆10的主体部分是同一直径的圆柱体，其上端加工有一个六角形盲孔，以便用扳手拆装；其下端加工成直径缩小的螺杆头，装上弹簧垫圈11、平垫圈12 后，与阀杆5上端的螺纹盲孔联接固定，并在阀杆5的带动下上下运动。在指示杆10 的圆柱体外表面，刻有五条间隔均等的水平位置线，在每条位置线的上方均对应地刻有“全关、25％、50％、75％、全开”文字；上述文字在指示杆10的圆周上成三组或四组均匀分布，以便从不同方向进行观察。升降的指示杆10，用其外表面上的水平位置线与通孔端盖9上端平面的相对位置，直观地显示阀门的开关情况。
21.图1和图4中，本实用新型的阀座部件，由阀座20、内密封圈22和外密封圈23 所组成，对称地安装在阀体1左右通道孔的内侧和闸板19之间。阀座20是一管状短节，在其外圆周的中部切有一个拆装用的凹槽，在其内端的密封面上涂有碳化钨硬质合金层，在其外端面上切有两个不同直径的环形密封槽，密封槽中分别装有内密封圈 22和外密封圈23，用与阀体1接触密封。阀座部件中的内密封圈22和外密封圈23，均是一种复合型弹性密封圈：其外层主圈的径向截面呈u型，采用“聚醚醚酮、代号： peek”或“聚四氟乙烯、代号：ptfe”工程塑料模塑成形；在主圈的u型开口内，含有径向截面呈v型的金属弹簧圈；在金属弹簧圈的v型开口内，含有径向截面呈长方形、四边倒角的弹性塑料圈；内密封圈22和外密封圈23的区别：一是直径大小不同；二是内密封圈22的u型主圈开口向内，外密封圈23的u型主圈开口向外。
22.本实用新型的阀杆5，上半部分加工成梯形螺纹的螺杆，用与驱动部件中的阀杆螺母14相配合，进行力的传递；下半部分加工成直径略粗的光滑圆柱体，以便于用密封组件16密封；在阀杆5的下端，加工成一个直径与闸板19厚度相仿、上面是锥面倒角的圆柱头，在圆柱头的中部对称地铣出两道凹槽，形成单一方向的
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形接头；当其锥面倒角与阀盖4中心直径最小的孔接触时，可形成倒密封，以便带压更换破损的密封组件16或其它零部件；而其
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形接头中对称铣出的两道凹槽中的平面，与闸板 19上端的
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形凹槽结合后，可防止阀杆5跟随阀杆螺母14旋转。
23.本实用新型的闸板19为周边倒角的长方形钢板，在钢板的上端加工有
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形凹槽，用于连接阀杆5；在闸板19两侧的密封面上均涂有碳化钨硬质合金层，在密封面的下方开有一个圆柱形的通道孔；在与左、右阀座20和下方防砂板21的内侧面贴合后，可实现阀门的双向金属密封，并具有防砂功能。在阀座20下方的两片防砂板21对称分布，除阻止闸板19通道孔中的含砂介质进入阀腔外，还用其上端的圆弧凹面对阀座 20起着辅助的支撑作用。

技术特征：
1.一种适用于超高压工况的无尾杆手动明杆平板阀，由阀体部件、阀盖部件、支架部件、驱动部件、显示部件、阀座部件，阀杆、闸板、防砂板零件和配套的密封件、联接件组合而成；其特征是：在阀体部件的上方，通过阀盖部件、支架部件和阀杆零件联接着驱动部件，在阀杆零件和驱动部件的上方，装有显示部件；驱动部件为通用的手动伞形齿轮驱动器，用大伞形齿轮中心孔内的阀杆螺母，驱动着阀杆和闸板作上下运动，进行阀门的开关；显示部件，用其中的指示杆外表面的水平位置线与通孔端盖上端平面的相对位置，显示阀门的开关情况。2.根据权利要求1所述的无尾杆手动明杆平板阀，其特征是：阀盖部件中的密封组件，自上而下由一个金属压帽、一层方形v槽截面的密封圈、一层是对称翼形截面的密封圈、一层是锺形截面的复合密封圈和一层
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形截面的挡圈叠加而成；三层密封圈和一层挡圈均采用“聚醚醚酮、代号：peek”或“聚四氟乙烯、代号：ptfe”的工程塑料模塑成形，在锺形截面的复合密封圈的内腔之中，还装有一个顶部弯曲成圆弧呈v形截面的环状金属弹簧圈。3.根据权利要求1所述的无尾杆手动明杆平板阀，其特征是：显示部件，由密封垫片、通孔顶盖、指示杆、弹簧垫圈、平垫圈和o型密封圈所组成；指示杆的主体部分是同一直径的圆柱体，其上端加工有一个六角形盲孔，其下端加工成直径缩小的螺杆头，装上弹簧垫圈、平垫圈后，与阀杆上端的螺纹盲孔联接固定；在指示杆的圆柱体外表面，刻有五条间隔均等的水平位置线，在每条位置线的上方均对应地刻有“全关、25％、50％、75％、全开”文字；上述文字在指示杆的圆周上成三组或四组均匀分布。4.根据权利要求1所述的无尾杆手动明杆平板阀，其特征是：阀座部件中的内密封圈和外密封圈，均是一种复合型弹性密封圈：其外层主圈的径向截面呈u型，采用“聚醚醚酮、代号：peek”或“聚四氟乙烯、代号：ptfe”工程塑料模塑成形；在主圈的u型开口内，含有径向截面呈v型的金属弹簧圈；在金属弹簧圈的v型开口内，含有径向截面呈长方形、四边倒角的弹性塑料圈；内密封圈和外密封圈的区别：一是直径大小不同；二是内密封圈的u型主圈开口向内，外密封圈的u型主圈开口向外。

技术总结
一种适用于超高压工况的无尾杆手动明杆平板阀，在阀体部件的上方，通过阀盖部件、支架部件和阀杆零件联接着驱动部件，在阀杆零件和驱动部件的上方，装有显示部件；驱动部件为通用的手动伞形齿轮驱动器，用大伞形齿轮中心孔内的阀杆螺母，驱动着阀杆和闸板作上下运动，进行阀门的开关；安装在阀杆顶端和手动伞形齿轮驱动器壳体上端的显示部件，用指示杆外表面的水平位置线与通孔端盖上端平面的相对位置，显示阀门的开关情况。另外，阀盖部件中的密封组件和阀座部件中的内、外密封圈，其非金属材料均采用“聚醚醚酮”或“聚四氟乙烯”工程塑料模塑成形；使之更好地适应超高压力、大含砂量、含硫化氢等工况条件。含硫化氢等工况条件。含硫化氢等工况条件。


技术研发人员：杨培建 魏伟 钟贵山 张庭高 卢金林 袁俊
受保护的技术使用者：江苏宏泰石化机械有限公司
技术研发日：2021.06.24
技术公布日：2022/5/25