箭形止回閥制造技術

本發明專利技術提供一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體和下閥體，上閥體內設有通孔，在通孔的底部依次設有錐形面和第一花鍵面；在下閥體內設有沿下閥體軸向滑動的箭形閥芯，箭形閥芯頂部相應設有與錐形面密封配合的錐臺，與第一花鍵面密封配合的第二花鍵面。本發明專利技術提供的一種箭形止回閥，通過采用花鍵面的結構，在不增加行程和外徑的前提下，增加過流面積超過原有過流面積的1.5~2倍。采用的錐形面與花鍵面配合的組合方案，提高了密封效果，尤其是采用該方案，無需設置額外的密封件，例如橡膠材質的密封圈、密封筒等結構，從而避免了密封件被高壓泥漿快速磨損的問題，提高了箭形止回閥的使用壽命。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及石油、天然氣開采、鉆井的工具領域，尤其是一種用于鉆具的箭形止回閥。
技術介紹
在鉆井平臺鉆井工作時，由于地層的復雜多變，鉆井過程中常常會遇到地層高壓流體，如果沒有可靠的防噴系統就有可能發生井涌或井噴，影響鉆井作業安全和鉆井效率。箭形止回閥是種鉆柱內的防噴工具，連接在鉆柱中，當遇到高壓油氣層向上頂壓時，可帶動箭形閥芯向上移動與閥座貼合密封，關閉鉆柱內通道，防止井噴及井涌?，F有技術中箭形止回閥的缺點是：1、由于用于固定閥座的壓帽存在，限制了鉆井液的通道，減小了箭形止回閥的過流面積，產生較大阻力，使泥漿的壓降較大，浪費了能量，影響鉆進效率。2、在箭形閥芯上用來密封的橡膠圓圈在高壓高速流體的作用下容易磨損失效或脫落，影響箭形閥芯的密封效果。3、由于鉆井液的壓力值上下浮動，箭形閥芯的彈簧在正常工作時一直在跳動，這影響了彈簧的壽命，對井控作業也不利。中國專利文獻CN 203362113 U公開了一種箭形止回閥，通過在箭形閥芯和閥座上設置硬質合金密封套，來改善使用壽命短的問題，但是結構較為復雜，且仍未解決過流面積小和箭形閥芯跳動的問題。中國專利文獻CN 102635329 A公開了一種新型雙密封箭形止回閥，設置的橡膠筒能夠提高密封效果，延長使用壽命。將閥座與壓帽集成到上閥體，擴大了流體通道。使用了較少的O形密封圈。但是流體通道仍存在壓降較大的問題。設置的橡膠筒在高壓泥漿的作用下，磨損較快，很快失去密封的效果。設置的安全卡環由于結構缺陷，在發生井涌或井噴時，安全卡環容易將箭形閥芯鎖死，難以脫開。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是提供一種箭形止回閥，能夠提高過流面積，降低阻力，提高密封效果，延長使用壽命，在優選的方案中，能夠避免在工作過程中，箭形閥芯跳動的問題。為解決上述技術問題，本專利技術所采用的技術方案是：一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體和下閥體，上閥體內設有通孔，在通孔的底部依次設有錐形面和第一花鍵面；在下閥體內設有沿下閥體軸向滑動的箭形閥芯，箭形閥芯頂部相應設有與錐形面密封配合的錐臺，與第一花鍵面密封配合的第二花鍵面。優選的方案中，所述的第一花鍵面為柱形的通孔的內壁設有多個圓弧狀凸起或凹陷。優選的方案中，所述的第二花鍵面為柱形面的外壁設有多個圓弧狀凹陷或凸起。優選的方案中，在第一花鍵面與第二花鍵面上端設有倒角或倒圓。優選的方案中，在下閥體內還設有底座，底座中心設有導向孔，箭形閥芯的底部設有縮徑段，縮徑段在導向孔內滑動，在縮徑段上設有第一彈簧，第一彈簧位于箭形閥芯的頭部底面與底座上端面之間。優選的方案中，箭形閥芯的頭部位于下閥體擴徑的過流腔內，底座固定安裝在過流腔的底部位置，底座上設有環形的過流道，過流道通過至少一個側口與過流腔連通。優選的方案中，底座的頂部還設有至少一個與過流道連通的底座端面通孔。優選的方案中，所述的底座端面通孔為弧形孔。優選的方案中，在箭形閥芯的縮徑段設有垂直于軸線的通孔，通孔兩端活動設有帶有球頭的定位頭，定位頭之間設有第二彈簧；在導向孔內壁設有與定位頭相對應的球形卡槽。優選的方案中，當定位頭卡入球形卡槽，箭形閥芯與上閥體處于分離狀態。本專利技術提供的一種箭形止回閥，通過采用花鍵面的結構，在不增加行程和外徑的前提下，增加過流面積超過原有過流面積的1.5~2倍。采用的錐形面與花鍵面配合的組合方案，提高了密封效果，尤其是采用該方案，無需設置額外的密封件，例如橡膠材質的密封圈、密封筒等結構，從而避免了密封件被高壓泥漿快速磨損的問題，提高了箭形止回閥的使用壽命。設置的球形的定位頭與球形卡槽的配合，能夠在正常工作中鎖定箭形閥芯的位置，從而避免在工作過程中箭形閥芯的跳動，減小了彈簧的彈動,進一步延長箭形止回閥的使用壽命。正常工作時始終不會封住流道，下鉆順利，便于鉆井液通過。同時,當井噴及井涌時,在井噴高壓液的作用下,又可以自動密封，防止井下流體向上流動，有利于井控作業。附圖說明下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明：圖1為本專利技術的主視整體結構剖視示意圖。圖2為圖1中B處的局部放大示意圖。圖3為本專利技術中箭形閥芯的結構示意圖。圖4為本專利技術中箭形止回閥最小過流面積處的示意圖。圖5為本專利技術中底座的結構示意圖。圖6為本專利技術中底座的俯視結構示意圖。圖中：上閥體1，下閥體2，箭形閥芯3，第一彈簧4，底座5，定位頭6，第二彈簧7，導向孔8，第一花鍵面9，第二花鍵面10，通孔11，球形卡槽12，底座端面通孔13，側口14，錐形面15，錐臺16，過流腔17。具體實施方式如圖1~6中，一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體1和下閥體2，上閥體1內設有通孔，在通孔的底部依次設有相對于通孔擴徑的錐形面15和第一花鍵面10；在下閥體2內設有沿下閥體2軸向滑動的箭形閥芯3，箭形閥芯3頂部相應設有與錐形面15密封配合的錐臺16，與第一花鍵面10密封配合的第二花鍵面9。優選的方案中，所述的第一花鍵面10為柱形的通孔的內壁設有多個圓弧狀凸起或凹陷。本例中采用通孔的內壁設有多個圓弧狀凹陷的結構。優選的方案中，所述的第二花鍵面9為柱形面的外壁設有多個圓弧狀凹陷或凸起。本例中采用柱形面的外壁設有多個圓弧狀凸起的結構。由上述的結構，在正常工作時，采用花鍵面的結構，能夠在不改變其他參數的前提下，增大過流面積，參見圖4中所示，尤其是在花鍵槽設置在上閥體1的通孔內壁的結構下，過流面積增加較大。當出現井噴及井涌時，箭形閥芯3與上閥體1形成密封，其中錐臺16與錐形面15形成第二級密封，第一花鍵面9與第二花鍵面10形成第一級密封，雖然第一級密封為確?；瑒禹槙扯嬖谳^小的間隙，但是經過第一級密封仍能在很大程度上降低井噴及井涌時的壓力，再經過錐臺16與錐形面15的第二級密封，完全都能夠實現對井噴及井涌的封堵，無需額外設置的密封圈。延長了使用壽命，也降低了零件的加工難度。優選的方案中，在第一花鍵面10與第二花鍵面9上端設有倒角或倒圓。由此結構，利用類似楔緊的原理，在一花鍵面10與第二花鍵面9之間還能夠通過倒角或倒圓進一步提高密封效果。優選的方案如圖5、6中，在下閥體2內還設有底座5，底座5中心設有導向孔8，箭形閥芯3的底部設有縮徑段，縮徑段在導向孔8內滑動，在縮徑段上設有第一彈簧4，第一彈簧4位于箭形閥芯3頭部底面與底座5上端面之間。由此結構，第一彈簧4趨于使箭形閥芯3將上閥體1的通孔封堵，并非有高壓泥漿將箭形閥芯3壓下，開啟流道，由此結構，能夠在泥漿壓力不足時，將上閥體1封住，避免出現井噴及井涌的狀況。優選的方案如圖5中，箭形閥芯3的頭部位于下閥體2擴徑的過流腔17內，底座5固定安裝在過流腔17的底部位置，底座5上設有環形的過流道18，過流道18通過至少一個側口14與過流腔17連通。由此結構，便于泥漿通過。優選的方案如圖6、3中，底座5的頂部還設有至少一個與過流道18連通的底座端面通孔13。由此結構，當出現井噴及井涌的狀況，液流能夠以較大的壓力沖擊箭形閥芯3上方膨大頭部的底面，形成向上的推力。從而帶動箭形閥芯3封堵流道。優選的方案如圖6中，所述的底座端面通孔13為弧形孔。由此結構，增大井噴及井涌的狀況下液流對箭形閥芯3的沖擊。優選的方案如圖1~3中，在箭形閥芯3的縮徑段設有垂直于軸線的通孔11，通孔11兩端活動設有帶有球頭的定位頭6，定位本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體（1）和下閥體（2），其特征是：上閥體（1）內設有通孔，在通孔的底部依次設有錐形面（15）和第一花鍵面（10）；在下閥體（2）內設有沿下閥體（2）軸向滑動的箭形閥芯（3），箭形閥芯（3）頂部相應設有與錐形面（15）密封配合的錐臺（16），和與第一花鍵面（10）密封配合的第二花鍵面（9）。

【技術特征摘要】
1.一種箭形止回閥，包括互相連接的上閥體（1）和下閥體（2），其特征是：上閥體（1）內設有通孔，在通孔的底部依次設有錐形面（15）和第一花鍵面（10）；在下閥體（2）內設有沿下閥體（2）軸向滑動的箭形閥芯（3），箭形閥芯（3）頂部相應設有與錐形面（15）密封配合的錐臺（16），和與第一花鍵面（10）密封配合的第二花鍵面（9）。2.根據權利要求1所述的一種箭形止回閥，其特征是：所述的第一花鍵面（10）為在柱形的通孔的內壁設有多個圓弧狀凸起或凹陷。3.根據權利要求1所述的一種箭形止回閥，其特征是：所述的第二花鍵面（9）為柱形面的外壁設有多個圓弧狀凹陷或凸起。4.根據權利要求1所述的一種箭形止回閥，其特征是：在第一花鍵面（10）與第二花鍵面（9）上端設有倒角或倒圓。5.根據權利要求1所述的一種箭形止回閥，其特征是：在下閥體（2）內還設有底座（5），底座（5）中心設有導向孔（8），箭形閥芯（3）的底部設有縮徑段，縮徑段在導向孔（8）內滑動，在縮徑段上設有第一彈簧（4），第一彈簧（4）位于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄧福成，江友亮，
申請(專利權)人：長江大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42