具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及閥門【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，它包括節(jié)流閥本體，所述節(jié)流閥本體包括一閥體，該閥體上設(shè)置有孔B,內(nèi)設(shè)置一閥座和一閥芯套,所述閥座設(shè)置一內(nèi)孔，該內(nèi)孔為一圓錐孔；所述閥芯套內(nèi)設(shè)置有一閥桿，該閥桿上依次套設(shè)有一密封壓蓋和密封盤根，該閥芯套右側(cè)上設(shè)置一孔A，該孔A一端與閥芯套上端臺階孔相通；所述閥桿一端設(shè)置一閥芯，該閥芯外表面包括一圓柱面，該圓柱面兩端分別對應(yīng)設(shè)置有組合圓錐面，該組合圓錐面由兩個角度不同的圓錐面A和圓錐面B組成，閥芯外表面由圓柱面和其兩端的組合圓錐面組合而成；它結(jié)構(gòu)簡單、合理，可實現(xiàn)節(jié)流閥的連續(xù)、線性調(diào)節(jié)。
【專利說明】具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及閥門【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有線性流量特性和大的通流能力（Cv 值）的節(jié)流閥。

【背景技術(shù)】
[0002] 在油田各種高壓流體控制設(shè)備或裝置中，節(jié)流閥是壓力、流量的主要控制部件，通 過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開度，達到控制流體壓力和流量的目的。隨著控制壓力鉆井技術(shù)在國內(nèi)外 日益得到重視，已成為鉆井熱點技術(shù)之一。在控制壓力鉆井技術(shù)中，特別是精細控壓鉆井 (MPD)技術(shù)中，要求控制壓力的節(jié)流閥應(yīng)由計算機控制，并且能夠始終動態(tài)、連續(xù)地把井口 壓力控制在設(shè)定的很小范圍內(nèi)，這就對節(jié)流閥的流量特性提出了更高的要求。節(jié)流閥的流 量特性必須是線性的，并具有大的通流能力（Cv值)，以便在微量調(diào)節(jié)節(jié)流閥開度時，壓力也 會隨之產(chǎn)生微量變化，實現(xiàn)計算機的可靠有效控制。目前，國內(nèi)鉆井常用節(jié)流閥主要有筒 形、針形、楔形和孔板式，但它們的流量特性均為曲線形，而非線性，不能滿足精細控壓鉆井 (MPD)的要求，另外，上述四種節(jié)流閥的閥座出口極易產(chǎn)生側(cè)沖，也給生產(chǎn)作業(yè)帶來很大的 安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計合理、使 用方便的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值)的節(jié)流閥，它針對現(xiàn)有節(jié)流閥不具備線 性流量特性和大的通流能力，無法滿足精細控壓鉆井（MPD)的要求，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、 設(shè)計合理，具有線性的流量特性和大的通流能力（Cv值)、可滿足精細控壓鉆井（MPD)的要 求節(jié)流閥。
[0004] 本發(fā)明所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，它包括節(jié)流 閥本體，所述節(jié)流閥本體包括一閥體，該閥體內(nèi)設(shè)置一閥座和一閥芯套，所述閥座設(shè)置一內(nèi) 孔，該內(nèi)孔為一圓錐孔；所述閥芯套內(nèi)設(shè)置有一閥桿，該閥桿上依次套設(shè)有一密封壓蓋和密 封盤根，該閥芯套右側(cè)上設(shè)置一孔A，該孔A-端與閥芯套上端臺階孔相通；所述閥桿一端 設(shè)置一閥芯，該閥芯外表面包括一圓柱面，該圓柱面兩端分別對應(yīng)設(shè)置有組合圓錐面，該 組合圓錐面由兩個角度不同的圓錐面A和圓錐面B組成，閥芯外表面由圓柱面和其兩端的 組合圓錐面組合而成；閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在與閥座不同的配合位 置，形成不同的通流面積。
[0005] 進一步地，所述閥座和閥芯均采用硬質(zhì)合金制作。
[0006] 進一步地，所述閥體內(nèi)設(shè)置一閥座、閥芯套和孔B。
[0007] 進一步地，所述閥體外連接有進口法蘭短節(jié)和出口法蘭短節(jié)，所述出口法蘭短節(jié) 內(nèi)設(shè)置有錐孔防磨套和直孔防磨套。
[0008] 進一步地，所述閥芯，其端面均勻分布5個貫通孔，內(nèi)部設(shè)置有螺紋套，整體縱向 對稱設(shè)計。
[0009] 進一步地，所述閥座內(nèi)孔是帶有一圓錐孔和一直孔段組合而成，整體軸向?qū)ΨQ設(shè) 計。
[0010] 進一步地，所述閥體上設(shè)置有一連接由壬。
[0011] 采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明所述的具有線性流量特性和大的通 流能力（Cv值）的節(jié)流閥，它在工作中，閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在與閥 座不同的配合位置，形成不同的通流面積，閥芯由關(guān)閉至最大開度的連續(xù)移動過程中，呈現(xiàn) 出，在小開度時為連續(xù)、線性的微流量特性；在之后較大的開度過程中，具有連續(xù)、線性、大 的通流能力的流量特性。它結(jié)構(gòu)簡單、合理，可實現(xiàn)節(jié)流閥的連續(xù)、線性調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 此處所說明的附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，但 并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定，在附圖中： 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的閥芯結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明的閥座結(jié)構(gòu)不意圖； 圖4是本發(fā)明的微流量特性配合局部放大圖； 圖5是本發(fā)明大流量特性配合局部放大圖； 圖6是本發(fā)明的流量特性圖。
[0013] 附圖標(biāo)記說明： 1、出口法蘭短節(jié)；2、直孔防磨套；3、錐孔防磨套；4、閥座；5、閥芯；6、閥芯套；7、閥體； 8、密封盤根；9、密封壓蓋；10、油缸組件；11、閥桿；12、連接由壬；13、進口法蘭短節(jié)；14、孔 A ;15、孔 B。

【具體實施方式】
[0014] 下面將結(jié)合附圖以及具體實施例來詳細說明本發(fā)明，其中的示意性實施例以及說 明僅用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0015] 如圖1-圖6所示，本【具體實施方式】所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv 值）的節(jié)流閥，它包括節(jié)流閥本體，所述節(jié)流閥本體包括一閥體（7)，該閥體（7)內(nèi)設(shè)置一閥 座（4)和一閥芯套（6)，所述閥座（4)設(shè)置一內(nèi)孔，該內(nèi)孔為一圓錐孔；所述閥芯套（6)內(nèi)設(shè) 置有一閥桿（11)，該閥桿（11)上依次套設(shè)有一密封壓蓋（9)和密封盤根（8)，該閥芯套（6) 右側(cè)上設(shè)置一孔A (14)，該孔A (14)-端與閥芯套上端臺階孔相通；所述閥桿（11)一端設(shè) 置一閥芯（5)，該閥芯（5)外表面包括一圓柱面，該圓柱面兩端分別對應(yīng)設(shè)置有組合圓錐 面，該組合圓錐面由兩個角度不同的圓錐面A (5-2)和圓錐面B (5-3)組成，閥芯（5)外表 面由圓柱面和其兩端的組合圓錐面組合而成；閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在 與閥座不同的配合位置，形成不同的通流面積。
[0016] 所述閥座（4)和閥芯（5)均采用硬質(zhì)合金制作。
[0017] 所述閥體（7)內(nèi)設(shè)置一閥座（4)、閥芯套（6)和孔B (15)。
[0018] 所述閥體（7)外連接有進口法蘭短節(jié)（13)和出口法蘭短節(jié)（1)，所述出口法蘭短 節(jié)（1)內(nèi)設(shè)置有錐孔防磨套（3)和直孔防磨套（2)。
[0019] 所述閥芯（5)，其端面均勻分布5個貫通孔，內(nèi)部設(shè)置有螺紋套（5-1)，整體縱向?qū)?稱設(shè)計。
[0020] 所述閥座（4)內(nèi)孔是帶有一圓錐孔和一直孔段組合而成，整體軸向?qū)ΨQ設(shè)計。
[0021] 所述閥體（7)上設(shè)置有一連接由壬12。
[0022] 本發(fā)明的工作原理如下： 閥體內(nèi)部安裝有閥座，閥芯套通過連接由壬固定于閥體上，閥芯套的小端前伸至完全 遮擋進口端孔，以保證進入閥座的流體為環(huán)柱狀，達到流出閥座的流體沿直線流動，閥體外 部分別與進口法蘭短節(jié)和出口法蘭短節(jié)相連，進口法蘭短節(jié)和出口法蘭短節(jié)在保持主體不 變的情況下可根據(jù)外部連接形式靈活變換。閥芯安裝于閥芯套內(nèi)，在閥桿的牽引下沿閥座 的軸線移動，在與閥座不同的配合位置，形成不同的通流面積，閥芯由關(guān)閉至最大開度的連 續(xù)移動過程中，首先是閥芯的圓錐面與閥座直孔段配合，由于閥芯的兩個不同角度的圓錐 面互補，其通流截面所呈現(xiàn)的是連續(xù)、線性的微流量特性；當(dāng)閥芯的端部移動至閥座的內(nèi)圓 錐面時，其通流截面所呈現(xiàn)的是具有連續(xù)、線性、大的通流能力的流量特性。閥芯套上的孔 A和閥體上的孔B可保證當(dāng)密封盤根失效后，閥腔內(nèi)的壓力可通過孔A和孔B排出閥外，避 免閥腔壓力作用于主活塞上而造成大的事故。裝于出口法蘭短節(jié)內(nèi)的錐孔防磨套和直孔防 磨套可有效地保護出口法蘭短節(jié)免受沖蝕，當(dāng)一旦出現(xiàn)側(cè)沖流體，錐孔防磨套由于增大了 流體的沖刷入射角從而可緩解流體的沖刷。閥芯和閥座采用對稱設(shè)計結(jié)構(gòu)，一旦一端磨損 嚴重，可掉頭使用，以減小成本。
[0023] 本發(fā)明主要應(yīng)用于油田各種高壓流體的壓力、流量控制設(shè)備或裝置。
[0024] 本發(fā)明的節(jié)流閥是采用具有兩個圓錐面的閥芯與帶有一個直圓柱面和一個內(nèi)圓 錐面的閥座相配合，在微流量和大流量情況下均可獲得連續(xù)、線性的流量特性。
[0025] 本發(fā)明所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，它在工作中， 閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在與閥座不同的配合位置，形成不同的通流面 積，閥芯由關(guān)閉至最大開度的連續(xù)移動過程中，呈現(xiàn)出，在小開度時為連續(xù)、線性的微流量 特性；在之后較大的開度過程中，具有連續(xù)、線性、大的通流能力的流量特性。它結(jié)構(gòu)簡單、 合理，可實現(xiàn)節(jié)流閥的連續(xù)、線性調(diào)節(jié)。
[0026] 以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、 特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，其特征在于：它包括節(jié)流閥 本體，所述節(jié)流閥本體包括一閥體（7)，該閥體（7)上設(shè)置有孔B，內(nèi)設(shè)置一閥座（4)和一閥 芯套（6)，所述閥座（4)設(shè)置一內(nèi)孔，該內(nèi)孔為一圓錐孔；所述閥芯套（6)內(nèi)設(shè)置有一閥桿 (11)，該閥桿（11)上依次套設(shè)有一密封壓蓋（9)和密封盤根（8)，該閥芯套（6)右側(cè)上設(shè)置 一孔A (14)，該孔A (14)-端與閥芯套（6)上端臺階孔相通；所述閥桿（11) 一端設(shè)置一閥 芯（5)，該閥芯（5)外表面包括一圓柱面，該圓柱面兩端分別對應(yīng)設(shè)置有組合圓錐面，該組 合圓錐面由兩個角度不同的圓錐面A (5-2)和圓錐面B (5-3)組成，閥芯（5)外表面由圓 柱面和其兩端的組合圓錐面組合而成；閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在與閥座 不同的配合位置，形成不同的通流面積。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，其特 征在于：所述閥座（4)和閥芯（5)均采用硬質(zhì)合金制作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值)的節(jié)流閥，其特征 在于：所述閥芯套（6)上設(shè)置有孔A (14)，內(nèi)設(shè)置有閥桿（11)、密封壓蓋（6)、密封盤根（8); 所述閥體（7)上設(shè)置有孔B，內(nèi)設(shè)置一閥座（4)、閥芯套（6)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，其特 征在于：所述閥體（7 )外連接有進口法蘭短節(jié)（13 )和出口法蘭短節(jié)（1 )，所述出口法蘭短節(jié) (1)內(nèi)設(shè)置有錐孔防磨套（3)和直孔防磨套（2)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，其特 征在于：所述閥芯（5)，其端面均勻分布5個貫通孔，外表面則由一圓柱面和兩個角度不同 的圓錐面組合而成(見附圖2)，內(nèi)部設(shè)置有螺紋套（5-1)，整體縱向?qū)ΨQ設(shè)計。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，其特 征在于：所述閥座（4)內(nèi)孔是帶有一圓錐孔和一直孔段組合而成，整體軸向?qū)ΨQ設(shè)計。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節(jié)流閥，其特 征在于：所述閥體（7)上設(shè)置有一連接由壬（12)。
【文檔編號】F16K1/00GK104089027SQ201410311318
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】高世德, 陳傳永, 湯齊龍, 涂磊 申請人:普勝特能源（廣漢）服務(wù)有限公司