專利名稱：新型超高壓大流量充液或灌注閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及石油鉆采、冶金及核能等機械設備領域，具體的說是應用于鋼管生產或再加工后的水壓試驗中的一種新型超高壓大流量充液或灌注閥。
背景技術：
近年來，隨著國家對鋼管的需求量猛增，國內的鋼管產量接近7000多萬噸，其中產量的將近一半以上用作石油鋼管，根據API規范及相關標準的要求，石油鋼管必須經過水壓試驗合格后才能投入使用，因此石油鋼管生產企業必須配套高可靠性、高速率的超高壓水壓試驗機方可滿足產能要求。對于鋼管水壓試驗機，影響可靠性的因素主要是充液閥的壽命和高壓時的密封可靠性；影響生產效率的主要因素是鋼管的注水時間長。圖4為常規超高壓大流量充液(灌注)閥結構示意圖，主要由液(氣)缸17、連桿18、法蘭座19、閥座20、 閥芯21、承壓體22及高壓密封圈23等組成。當需要灌注時，液缸通過連桿推動閥芯向下運動，閥座上部的低壓水通過閥芯與閥座的環形空間進入到承壓體，灌注完成后液缸通過連桿拉動閥芯向上運動使其錐面與閥座錐面形成高壓密封，將閥座上部的低壓水與閥座下部隔離，完成單向灌注閥的功能。從示意圖中看出錐面密封結構，要求閥芯和閥座具有極高的加工精度和熱處理工藝，提高耐磨性，以增加工作壽命，即使這樣，在工作過程中該閥芯開和關的頻次比較高，隨著閥芯和閥座之間的不斷磨損，錐面密封會很快失效，因此該閥的可靠性差、工作壽命短；同時為了保證大流量液體通過該閥，必須加大閥芯與閥座之間環形空間，從而使該閥結構增大，承壓體和法蘭座的外形尺寸也會相應的加大，使得整個承壓體結構笨重。因此必須研制一種新型可靠性非常高的超高壓大流量充液(灌注)閥既解決鋼管水壓試驗機充液(灌注)閥在高壓工況下可靠性差的難題，同時也解決了生產效率低下的瓶頸性技術難題。

發明內容
本發明提供了一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，在鋼管水壓試驗中實現大流量快速充液，同時在鋼管升入高壓區時將超高壓區與低壓區單向隔離，起單向閥的作用。為了實現超高壓大流量充液目的，本發明采取的技術方案為:一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，包括承壓體及其內部的閥芯、和閥芯上端連接的液或氣壓缸；所述閥芯下部配裝導向體，該導向體下端和所述閥芯之間設有徑向大間隙密封結構；所述導向體上部和所述閥芯形成滑動超高壓密封配合。所述導向體通過其下端安裝的定位環及該定位環內安裝的徑向大間隙彈性密封圈和所述閥芯的下端形成間隙密封結構。所述徑向大間隙彈性密封圈密封閥芯后其下端面和所述承壓體下部通道形成一個低壓區a ;同時該徑向大間隙彈性密封圈的外周和所述承壓體內部通道形成高壓區c ;所述安裝在導向體中的V型組合密封密封閥芯后與承壓體內部通道形成一個超高壓區b。所述導向體通過其內上部依次安裝的壓套、V型組合密封及導向套和所述閥芯形成滑動超高壓密封配合。所述承壓體與導向體上部之間設有高壓密封圈形成靜止超高壓密封。本發明提供的超高壓、大流量充液或灌注閥主要應用在鋼管水壓試驗機設備上，試驗過程中具有流量大、承壓能力高、密封可靠和使用壽命長的優點，集成到灌注密封模具后，具有結構輕巧的特點。解決了鋼管水壓試驗機充液(灌注)閥在高壓工況下可靠性差的難題，同時也解決了水壓機生產效率低下的瓶頸性技術難題。又減輕了超高壓鋼管水壓試驗機密封模具的重量，解決了大口徑鋼管低壓灌注時間長、充液(灌注)閥使用壽命低的難題，同時大幅度的提高了水壓試驗機的生產效率。本發明也可應用在大型液壓或水壓鍛壓設備上。所述的鋼管為油套管、油氣輸送管、市政管道、鍋爐管、石化鋼管、核能鋼管及其它特殊合金鋼管。


圖1為本發明結構示意 圖2為本發明實施低壓快速充液時的結構示意 圖3為現有超高壓大流量充液或灌注閥結構示意圖。圖1、2中:1 一承壓體；2—徑向大間隙彈性密封圈；3—定位環；4一導向體；5—閥芯；6—導向套；7 — V型組合密封；8—高壓密封圈；9一壓套；10—高壓法蘭；11 一螺釘；12—定位法蘭；13—支架；14一液或氣壓缸；15—鋼管密封模具；16—鋼管
圖3中:17—液或氣壓缸；18—連桿；19一法蘭座；20—閥座；21—閥芯；22—承壓體；23—高壓密封圈。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明及其有益效果作進一步詳細的說明。參照圖1-2，一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，主要由承壓體1、徑向大間隙彈性密封圈2、定位環3、導向體4、閥芯5、導向套6、V型組合密封7、高壓密封圈8、壓套9、高壓法蘭10、螺釘11、定位法蘭12、支架13、液或氣壓缸14組成。所述徑向大間隙彈性密封圈2采用高強度聚氨酯環形密封圈并安裝在定位環3中，與安裝在導向體4中的導向套
6、V型組合密封7、壓套9形成一個集成塊后，被高壓法蘭10、螺釘11和高壓密封圈8固定在承壓體I中；安裝有液或氣壓缸14的支架13被固定在高壓法蘭10上，液或氣壓缸14通過定位法蘭12將閥芯5聯接在一起，使得液或氣壓缸14的活塞桿與定位法蘭12、閥芯5形成一件整體運動部件；承壓體I與鋼管密封模具15聯接后形成一個整體。安裝在承壓體I內部的導向體4與高壓密封圈8實現了靜止超高壓密封，防止液體向外泄露，而導向體4中的V型組合密封7與閥芯5之間始終實現滑動超高壓密封，定位環3中的徑向大間隙彈性密封圈2在c區高壓液的作用下徑向向內收縮內表面抱住閥芯5外圓柱面形成了超高壓密封，從而產生了三個壓力區:低壓區a用于充液、超高壓區b及高壓區C。參照圖1。本發明快速充液實施例工作過程:在生產過程中，根據生產工藝流程和控制指令，當鋼管需要快速充液時，液或氣壓缸14的 活塞桿縮回帶動閥芯5向上運動，使得閥芯5下端外圓柱面完全脫離徑向大間隙彈性密封圈2內部環空面，形成較大的流道(Dn ^ 245mm)此時a區的大量低壓液體(Pmax ( 0.6MPa)快速流入到b區，b區的液體通過密封模具15后進入了待試鋼管16，實現了低壓快速充液的目的。實施過程如圖2所示。本發明超高壓區與低壓區隔離，起單向閥實施例工作過程:在生產過程中，根據控制指令，當鋼管完成快速充液后，液或氣壓缸14的活塞桿伸出推動閥芯5向下運動，使得閥芯5下端外圓柱面與徑向大間隙彈性密封圈2內圓柱面處于同一水平位置，c區的高壓液體作用壓縮徑向大間隙彈性密封圈2變形收縮，使得徑向大間隙彈性密封圈2內圓柱面與閥芯5下端外圓柱表面完全貼合密封，此時a區和b區被完全隔離，a區為低壓區(Pmax ( 0.8MPa), b區為高壓區；b區在外來液體的作用下壓力不斷升高，當b區的液體壓力與c區的液體壓力相同后，c區與b區的壓力同時上升，達到人工設定的壓力(Pmax ( 130MPa)) 為止。實施過程如圖1所示。
權利要求
1.一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，包括承壓體及其內部的閥芯、和閥芯上端聯接的液或氣壓缸；其特征在于:所述閥芯(5)下部配裝導向體(4)，該導向體(4)下端和所述閥芯(5)之間設有徑向大間隙密封結構；所述導向體(4)上部和所述閥芯(5)形成滑動超高壓密封配合。
2.根據權利要求1所述的一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，其特征在于:所述導向體(4 )通過其下端安裝的定位環(3 )及該定位環(3 )內安裝的徑向大間隙彈性密封圈(2 )和所述閥芯(5)的下端形成徑向大間隙密封結構。
3.根據權利要求2所述的一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，其特征在于:所述徑向大間隙彈性密封圈(2)密封閥芯(5)后其下端面和所述承壓體(1)下部通道形成一個低壓區a;同時該徑向大間隙彈性密封圈(2)的外周和所述承壓體1)內部通道形成高壓區c ;所述安裝在導向體(4)中的V型組合密封(7)密封閥芯(5)后與承壓體(I)內部通道形成一個超高壓區b。
4.根據權利要求1所述的一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，其特征在于:所述導向體(4)通過其內上部依次安裝的壓套(9)、V型組合密封(7)及導向套(6)和所述閥芯(5)形成滑動超高壓密封配合。
5.根據權利要求1所述的一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，其特征在于:所述承壓體(1)與導向 體(4)上部之間設有高壓密封圈(8)形成靜止超高壓密封。
全文摘要
一種新型超高壓大流量充液或灌注閥，包括承壓體、閥芯及和閥芯上端連接的液或氣壓缸；所述閥芯下部配裝導向體，該導向體通過其下端安裝的定位環及該定位環內安裝的徑向大間隙彈性密封圈和所述閥芯的下端形成動態超高壓密封；所述徑向大間隙彈性密封圈密封閥芯后其下端面和所述承壓體下部通道形成一個低壓區a；同時該徑向大間隙彈性密封圈的外周和所述承壓體內部通道形成高壓區c；所述導向體通過其內上部依次安裝的壓套、V型組合密封及導向套和所述閥芯形成滑動超高壓密封。本發明解決了大口徑鋼管低壓灌注時間長、充液(灌注)閥使用壽命低的難題，又減輕了超高壓鋼管水壓試驗機密封模具的重量，同時大幅度的提高了水壓試驗機的生產效率。
文檔編號F16K3/24GK103244699SQ201310147459
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月25日 優先權日2013年4月25日
發明者李秀全, 張永紅, 解慶, 吳利琴, 席浩君 申請人:甘肅藍科石化高新裝備股份有限公司, 上海藍濱石化設備有限責任公司, 蘭州藍亞石油化工裝備工程有限公司, 機械工業蘭州石油化工設備檢測所有限公司