專利名稱：低扭矩高壓旋塞閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型的低扭矩高壓閥和超高壓閥系列，它包括固井型和壓裂型二個(gè)系列共六種規(guī)格36個(gè)品種，適用于300Kg／cm2－3000Kg／cm2石油機(jī)械之高壓管線上，可滿足石油機(jī)械的需要。
現(xiàn)有的低扭矩高壓閥，以美國哈里伯頓生產(chǎn)的2″，1000Kg／cm2的高壓閥為例，采用了先進(jìn)的卡瓦結(jié)構(gòu)，卡瓦結(jié)構(gòu)有效地降低扭矩M達(dá)64.65％。其實(shí)質(zhì)是有效地減小了承壓面積S，它的不足是隨著工作壓力增大，其效果相應(yīng)的減小，在1000Kg／cm2以下實(shí)用價(jià)值較大，1000Kg／cm2以上，則M值太大，工人操作起來困難很大，大到操作工人在關(guān)閉，開啟時(shí)不得不用大榔頭砸，即操作力F′很大。
從公式中可知操作扭矩應(yīng)大于摩擦力矩，即M′＞MM′＝F′×L＞M＝P×S×f×R式中M′－操作扭矩，F(xiàn)′－操作力，L－力臂(已知L＝0.4m)M－摩擦力矩，S－承壓面積(24.63cm2)
P－正壓力(1000Kg／cm2)，R－閥芯半徑(0.04m)f－摩擦系數(shù)(0.09)∴ M＝1000×24.63×0.09×0.04＝88.668Kg－mF′＝ (M)/(L) ＝ 88.668/0.4 ＝221.67Kg可見為了減小操作力F′的大小，必須從正壓力P，摩擦系數(shù)f上想辦法，另外對(duì)于高壓閥的密封來講，現(xiàn)有的密封采用二道防線，第一道密封在卡瓦和閥體的結(jié)合面上，由卡瓦錐面“O”形密封圈來完成，第二道密封在閥芯上有V形密封圈和螺蓋上的“O”形密封圈，它適用于1000Kg／cm2以下的工作壓力，而對(duì)于高壓，超高壓的作用，由于閥體與卡瓦之間存在著一定的間隙，“O”形圈將沿著間隙的另一端被擠入間隙內(nèi)，而被撕裂、變形、破壞、造成滲漏現(xiàn)象，加之卡瓦結(jié)構(gòu)的下端有一凸臺(tái)，它插入螺蓋內(nèi)，在調(diào)節(jié)螺蓋過程中，不是緊就是松，緊了造成閥的開啟，關(guān)閉力矩很大，松了造成其他件的松動(dòng)情況，不易掌握。在700Kg／cm2壓力以下，滲漏易從螺蓋中心處流出。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種改進(jìn)的低扭矩高壓旋塞閥，它能有效地降低操作力F′，適用于在高壓，超高壓下密封不滲漏。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的在閥芯上新增二組園錐滾子軸承或者在卡瓦一側(cè)上銑出二個(gè)長方形的槽，以此降低操作扭矩M′，其實(shí)質(zhì)是將作用在卡瓦內(nèi)表面的正壓P引出來。由閥芯上的軸承承壓，改變摩擦系數(shù)創(chuàng)造一個(gè)有利的條件。
即 卡瓦結(jié)構(gòu)承壓時(shí)分壓時(shí)
f＝0.09 f＝0.008 f′1＝0.008 f′2＝0.09F′＝0.09P F′＝0.008P F′＝0.008P1＋0.09P2這樣M＝P×S×f×R＝1000×24.63×0.008×0.04＝7.9Kg－m考慮到分壓系數(shù)K＝2 則M＝7.9×2＝15.6Kg－m，F(xiàn)′＝ 15.6/0.4 ＝39Kg另外一種方法是將工作壓力分流，使之在相反的方向產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓力－P′，以低消正壓力P的不利作用，則P＋(－P′)＝0.15P，平衡力(－P′)是隨著工作壓力的變化而自動(dòng)調(diào)正的，它有效地減少了摩擦力F′。
即M＝P×S×f×R×K＝1000×24.63×0.09×0.04×0.15＝13.3Kg－mF′＝ 13.3/0.4 ＝33.25Kg這樣與美國哈里伯頓2″，1000Kg／cm2高壓閥比較
從以上計(jì)算數(shù)據(jù)比較，證明本實(shí)用新型比美國哈里伯頓為代表的國際先進(jìn)水平有著突破性的發(fā)展和提高。
在密封上采用三道密封，主密封在P＞1500Kg／cm2時(shí)，采用卡瓦密封變形，即在結(jié)構(gòu)上，去掉卡瓦內(nèi)直徑上的凸臺(tái)，使卡瓦與閥體之間緊密配合，可使主密封性能大大增強(qiáng)。副密封在閥芯上部采用V形密封圈，螺紋壓蓋上有“O”形密封圈，或者在卡瓦與螺蓋結(jié)合處設(shè)有端面骨架靜密封。次密封是在閥芯上下部分均采用“O”形密封。這三道密封尤如汽車疊簧原理，增大了密封系統(tǒng)的抗壓能力，此外從螺蓋結(jié)構(gòu)上加以改進(jìn)，即可用于螺紋調(diào)正用，又可做為堵頭用，這樣即達(dá)到密封不滲漏的目的。
本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖給出


圖1 美國哈里頓高壓閥的剖面圖圖2 低扭矩高壓旋塞閥的剖面圖圖3 低扭矩超高壓旋塞閥的剖面圖參照
圖1美國哈里伯頓的高壓閥，是由閥體(1)，閥芯(2)，卡瓦(3)，旋轉(zhuǎn)輪(4)，V形密封圈(5)，(8)，“O”形密封圈(6)，(7)，(10)，螺蓋(9)等零部件組成的。
參照?qǐng)D2這是高壓旋塞閥(簡稱)，它是在閥芯(2)上新增二組園錐滾子軸承(12)，一組由壓蓋(11)替代旋轉(zhuǎn)輪(4)，壓緊軸承，且壓蓋(11)內(nèi)孔處有一“O”形密封圈(10)，另一組軸承(12)(簡稱)與閥芯(2)螺紋堵頭(13)連結(jié)，螺紋堵頭(13)外園處有一“O”形密封圈(7)，在卡瓦(3)結(jié)構(gòu)上，去掉了原有的凸臺(tái)，將卡瓦(3)與閥體(1)緊密配合。這種結(jié)構(gòu)改進(jìn)，有效地降低了摩擦系數(shù)f，使之從0.09降至0.008，相應(yīng)地使操作力從原來的221.67Kg降至39Kg。(上面已經(jīng)計(jì)算過)又由于將原來的二道密封，改為三道密封，即卡瓦變形密封，V形密封圈密封，壓蓋內(nèi)的密封，螺紋堵頭外園處的密封，這樣有效地從結(jié)構(gòu)上保證了產(chǎn)品的不滲漏。
參照?qǐng)D3這是超高壓旋塞閥(簡稱)，屬另一種設(shè)計(jì)構(gòu)思，它的獨(dú)特之處在于將卡瓦(3)的一側(cè)銑二個(gè)長方形的槽，其目的是將工作壓力P分流，使之在相反的方向產(chǎn)生一個(gè)負(fù)壓力(－P′)，以低消正壓力P的不利作用，則P＋(－P′)＝0.15P，上面已計(jì)算，此時(shí)的操作力矩M＝13.3Kg－m，操作力F′＝33.25Kg，它有效地解決了在超高壓情況下，用力過大的問題。
從密封來看，此方案除了三道密封外，還在卡瓦(3)與底螺蓋(14)結(jié)合處增加了一道端面密封圈(15)，這樣在超高壓下也使閥(簡稱)不滲漏，從結(jié)構(gòu)看它更簡單，在閥體(1)與閥芯(2)上裝有“O”形密封圈(10)，V形密封圈(5)，卡瓦(3)，卡瓦(3)上有“O”形密封圈(6)，底螺蓋(14)外園處有一“O”形密封圈(7)，這些零部件組成一整體，結(jié)實(shí)可靠，承壓能力強(qiáng)，不滲漏。
本實(shí)用新型為系列產(chǎn)品，技術(shù)性能均超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品，可取代進(jìn)口，國產(chǎn)化、市場(chǎng)廣泛，由于它是低扭矩閥，故操作靈活、輕便、密封性能可靠，體積小、重量輕。結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，一般通用設(shè)備即可生產(chǎn)。
權(quán)利要求1.一種低扭矩高壓旋塞閥，由閥體(1)，閥芯(2)，卡瓦(3)，V形密封圈(5)，(8)，“O”形密封圈(6)，(7)，(10)，螺蓋(9)等零部件組成，其特征是A.在閥芯(2)上新增二組園錐滾子軸承(12)。B.在卡瓦(3)的內(nèi)徑上去掉原有的凸臺(tái)，將卡瓦(3)與閥體(1)直接配合。C.在卡瓦(3)的一側(cè)銑有二個(gè)長方形的槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低扭矩高壓旋塞閥，其特征是一組園錐滾子軸承(12)上還有一壓蓋(11)替代旋轉(zhuǎn)輪(4)壓緊軸承，且壓蓋(11)內(nèi)孔處有一“O”形密封圈(10)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低扭矩高壓旋塞閥，其特征是另一組園錐滾子軸承(12)還與螺紋堵頭(13)連結(jié)，其螺紋堵頭(13)外園處有一“O”形密封圈(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低扭矩高壓旋塞閥，其特征是帶有二個(gè)長方形槽的卡瓦(3)與底螺蓋(14)連結(jié)，在連結(jié)處裝有端面密封圈(15)，底螺蓋(14)外園處還有一“O”形密封圈(7)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種低扭矩高壓閥和超高壓閥系列，它包括固井型和壓裂型二個(gè)系列共六種規(guī)格36個(gè)品種，適用于300kg/cm 它的特點(diǎn)是在閥芯上新增二組圓錐滾子軸承或者在卡瓦的一側(cè)銑二個(gè)長方形的槽，以改變摩擦系數(shù)或者將作用在閥上的正壓力分流，達(dá)到操作力減少的目的。
本實(shí)用新型技術(shù)性能均超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品，可取代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，其結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活，輕便，密封性能好，一般通用設(shè)備即可生產(chǎn)。
文檔編號(hào)F16K5/00GK2129850SQ9222339
公開日1993年4月14日 申請(qǐng)日期1992年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月4日
發(fā)明者李宏達(dá) 申請(qǐng)人:李宏達(dá)