闸板剪切阀 |
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| 申请号 | CN201210462226.4 | 申请日 | 2012-11-16 | 公开(公告)号 | CN103115156A | 公开(公告)日 | 2013-05-22 |
| 申请人 | 韦特柯格雷公司; | 发明人 | M.肖; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及闸板剪切 阀 。闸阀能剪穿任何井下工具且在完成剪切操作之后维持其密封能 力 。闸阀具有主体和闸板，在主体中具有流动通道，闸板可在阻挡通过流动通道的流动的关闭 位置 与打开位置之间线性移动。第一 阀座 和第二阀座安装到闸板的对立侧上且具有密封表面，当闸板处于关闭位置时密封表面接合该闸板。剪切元件连接到阀座中的每一个且由阀座中的每一个承载且能响应于闸板从打开位置到关闭位置的移动在轴向移动。 | ||||||
| 权利要求 | 1. 一种闸阀，包括： |
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| 说明书全文 | 闸板剪切阀技术领域[0001] 本技术大体而言而言涉及闸阀，且特定而言涉及如下闸阀，即其具有独立于密封表面且与密封表面分开的剪切表面以维持剪切后的密封完整性。 背景技术[0002] 生产井筒干预阀可用于水下油气修井(work over)立管系统上。修井立管系统在井干预活动期间提供对生产井筒的安全接近。干预阀提供用来控制井筒流体且还允许在紧急情况期间平台与井断开连接的装置。当诸如挠性(coiled)油管或线缆的井下工具仍延伸穿过阀时可需要关闭阀使得阀必须能切断这些工具来允许阀关闭，同时维持其作为流体屏障的功能。 [0003] 剪切任何井下工具的操作需要显著载荷和在所涉及的闸板和座上的非常高的局部应力。这种应力可导致与发生此剪切的边缘邻近的闸板和座的密封面中的任何面上的表面修饰的损坏或总体退化。剪切的井下工具，特别是变得截留在闸板通孔中的工具的堵塞物(plug)，也可在阀行进到完全关闭位置时在其切割面跨越密封面拖动时导致表面损坏。对于闸板和座的密封面的这种表面损坏可在阀关闭时导致密封问题，从而导致泄漏。 [0004] 存在对于排除或减轻与发生剪切的边缘邻近的闸板和座的任何密封面的表面修饰的损坏和一般退化的需要。以下技术可解决这些问题中的一个或多个。发明内容 [0005] 在本技术的一个实施例中，闸阀具有阀主体，阀主体具有在其中的流动通道和中心腔室。闸板具有在其中的孔且可在腔室内在关闭位置与打开位置之间线性移动，在关闭位置其阻挡通过流动通道的流动，在打开位置，孔与流动通道对齐。第一阀座和第二阀座安装于腔室中在闸板的对立侧上流动通道与中心腔室相交处。阀座具有密封表面，当闸板处于关闭位置时，密封表面接合闸板。剪切元件连接到阀座中的至少一个且由阀座中的至少一个承载。剪切元件能响应于闸板从打开位置到关闭位置的移动来相对于阀座中的至少一个移动。 [0006] 在本技术的一个实施例中，闸阀具有阀主体，阀主体具有在其中的流动通道和中心腔室。闸板具有在其中的孔且可在腔室内在关闭位置与打开位置之间线性移动，在关闭位置其阻挡通过流动通道的流动，在打开位置，孔与流动通道对齐。第一阀座和第二阀座安装于腔室中在闸板的对立侧上流动通道与中心腔室相交处，阀座具有密封表面，当闸板处于关闭位置时，密封表面接合闸板。剪切元件为连接到阀座中的每一个且由阀座中的每一个来承载的圆的部分分段。当闸板处于关闭位置时，剪切元件在延伸位置突伸超出阀座的密封表面。剪切元件能响应于闸板从打开位置到关闭位置的移动来相对于在闸板中的孔的轴线在轴向移动到收缩位置。 [0007] 在本技术的方法的实施例中，闸板安装于阀主体内，阀主体具有阀座、中心腔室和从其延伸的流动通道。闸板具有在其中的孔，且剪切元件安装到阀座中的至少一个，其中剪切元件处于延伸位置。闸板从打开位置朝关闭位置移动，这导致剪切元件移动到收缩位置。闸板与阀座接合，从而密封流动通道。 附图说明 [0008] 为了实现对本技术的特征、益处以及其它将变得显而易见的内容可更详尽理解的方式，可通过参考在附图中示出的本技术的实施例来得到对以上简要概述的本技术的更具体的描述，附图形成本说明书的一部分。然而，需要指出的是，附图仅示出了本技术的各种实施例，并且因此不应认为其限制本技术的范围，因为其也可包括其它有效的实施例。 [0009] 图1为示出处于打开位置的闸阀的截面图，该闸阀具有根据本技术所构造的特征。 [0010] 图2为图1的闸板和座部分的放大视图，其示出了处于打开位置的闸板。 [0011] 图3为示出处于关闭位置的闸阀的截面图，该闸阀具有根据本技术所构造的特征。 [0012] 图4为图3的闸板和座部分的放大视图，其示出了处于关闭位置的闸板。 [0013] 图5为图1的闸阀的阀座和剪切元件的透视图。 [0014] 图6为图1的闸阀的闸板的透视图。 [0015] 图7为图1的闸阀的放大视图，其示出了处于打开位置的闸板和如何将剪切元件固位(retain)的一个实施例。 [0016] 图8为如图7所示的闸阀的放大视图，其示出处于关闭位置的闸板。 [0017] 图9为图1的闸阀的放大视图，其示出了处于打开位置的闸板和如何将剪切元件固位的第二实施例。 [0018] 图10为如图9所示的闸阀的放大视图，其示出处于关闭位置的闸板。 具体实施方式[0019] 现将参看附图在下文中更全面地描述本技术，在附图中，示出了本技术的优选实施例。但本技术可以以许多不同形式实施且不应认为受限于本文所述的实施例；而是，提供这些实施例使得本公开内容全面且完整，且将向本领域技术人员全面传达本技术的范围。相同的附图标记在全文中指代相似元件。 [0020] 参看图1，除了根据本发明的特征之外，阀11为标准闸阀。阀11具有主体13、基座15、帽17以及穿过主体13在横向延伸的流动通道19。如图所示，挠性油管20或在其它实施例中，线缆可延伸穿过该流动通道19。阀11具有闸板21，闸板21具有穿过它的孔23。闸板21位于主体13中的密封腔室25中且在图1中被示出为处于打开位置。闸板21由杆 29连接到促动设备27，杆29在闸板21与促动设备27之间延伸。在此实施例中，促动设备 27为促动器活塞31，促动器活塞31连接到杆29以在闸板的打开位置与关闭位置之间撞击该闸板21。在图1中还示出安装于主体13中的环形阀座33，其具有孔34，孔34与阀11的流动通道19对齐。每个阀座33装配有剪切元件35。在实施例中，每个剪切元件35可为完整的周环或其部分分段。在其它实施例中，剪切元件35可具有其它形状，例如，剪切元件35可为矩形或者可具有变化的截面。在图示的实施例中，剪切元件35为环的部分分段。剪切元件35可释放地或可移动地连接到阀座33。 [0021] 当闸板21处于打开位置(图1和图2)时，闸板21的孔23与阀11的流动通道19对齐，从而允许通过阀11流动。当关闭闸板21(图3和图4)时，孔23不再与流动通道19对齐。替代地，闸板21的实心(solid)部分36与流动通道19对齐且与座33接触。 [0022] 参看图2和图4，每个座33搁置于在阀主体13中形成的凹口37中。每个座33具有平坦密封面39，当闸板21处于关闭位置时平坦密封面39与闸板21交界以造成密封。密封面39位于剪切元件35的外侧。各剪切元件35搁置于每个阀座33上的轮廓(profile)40中且当处于延伸位置时突伸超出每个座33的面39。轮廓40仅在孔34的一侧出现，如图5所示。闸板21的上侧和下侧被成型为具有弓形凹口41，使得当闸板21处于打开位置时，闸板21并不接触剪切元件35。闸板21的上侧和下侧在其闭合侧上具有锐角表面43，当闸板21从如图1和图2所示的打开位置移动到如图3和图4所示的关闭位置时，锐角表面43适于接触剪切元件35且迫使它们相对于阀座孔34的轴线轴向地分开。图5还示出了阀座33，阀座33具有穿过其延伸的孔34和剪切元件35，剪切元件35搁置于轮廓40中且突伸超出密封面39，如其被示出处于延伸位置时。在密封面39的外侧的阀座33外边缘为锥形。图6还示出了闸板21，闸板21具有穿过其延伸的孔23和凹口41以及锐角表面43，凹口41以及锐角表面43彼此对立，其中实心或主要密封部分36邻近孔23。凹口41并非环形且在图示实施例中，仅延伸大约四十五(45)度。 [0023] 如先前所提到地，剪切元件35可刚性地或柔性地连接到阀座33。在图7和图8所示的实施例中，剪切元件35柔性地连接到阀座33。虽然上剪切元件和下剪切元件35以相同的方式操作，但出于说明目的，将仅讨论上剪切元件35的操作。剪切元件35具有延伸穿过内表面57的窗口53和细长孔口55。固位螺钉59行进穿过在剪切元件35中的窗口53和孔口55且到阀座33内，从而将剪切元件35连接到阀座33。窗口53和孔口55允许剪切元件35相对于固位螺钉59和阀座33移动。弹性构件61在剪切元件35与阀座33之间延伸且用于将剪切元件35相对于阀座33偏压于延伸位置。在一个实施例中，弹性构件61为弹簧，其位于阀座33的凹入腔(pocket)63中。在其它实施例中，弹性构件61可为由弹性材料制成的插件。面向上的肩部62形成于阀座33中。挡止凸出部64从剪切元件35径向向外延伸且适于接合面向上的肩部62以限制剪切元件35相对于阀座孔34的轴线的行进。如图所示，在弹簧61将剪切元件35偏压到延伸位置时，剪切元件35相对于阀座孔34轴线轴向移动超出阀座33的密封面39(图7)。在闸板21中的轮廓41使得在其延伸位置的剪切元件35并不接触闸板21。在延伸位置，剪切元件35比在收缩位置彼此更靠近。然而，在剪切元件35处于延伸位置且闸板21处于打开位置时，剪切元件35并不接触闸板21的密封表面。当闸板21关闭且从打开位置移动到关闭位置时，成角度的表面43将剪切元件35推向收缩位置。 [0024] 在图9和图10所示的实施例中，剪切元件65刚性但可释放地连接到阀座33。虽然上剪切元件和下剪切元件65以相同的方式操作，但出于说明目的，将仅讨论上剪切元件65的操作。剪切元件65具有延伸穿过内表面69的孔口67。剪切销71穿过在剪切元件65中的孔口67且到阀座33内，从而将剪切元件65刚性地连接到阀座33。当闸板21处于打开位置(图9)时，空隙73存在于剪切元件65与阀座33之间，且当闸板21移动到关闭位置(图10)时，允许剪切元件65相对于阀座孔34的轴线轴向移动，从而剪切该剪切销71。 如图所示，当闸板21处于打开位置时，剪切元件65突伸超出阀座33的平坦密封面39。在闸板21中的轮廓41使得当闸板21处于打开位置时，剪切元件65并不接触闸板21。 [0025] 在操作中，当处于图1所示的打开位置时，流体不受限制地流过流动通道19。如进一步图示地，在一个实施例中，油管20不受限制地延伸穿过流动通道19。在图4所示的关闭位置，闸板21的下游侧将密封下游阀座33的密封面39。 [0026] 在紧急情况下，当诸如挠性油管或线缆的井下工具仍延伸穿过阀11时可需要关闭阀11。当需要阀11防止流体流动时，促动设备27撞击杆29，杆29继而沿横向于流动通道19的方向撞击闸板21，从打开位置到关闭位置。与剪切元件35对立的闸板通道23的侧部在侧向推动油管20与延伸的剪切元件35接触。 [0027] 随着闸板21从图1和图2所示的打开位置移动到图3和图4所示的关闭位置，剪切元件35将剪切油管20，并且然后，当闸板21靠近完全关闭位置时，在闸板21的任一侧上的锐角表面43接触剪切元件35且迫使剪切元件35沿着流动通道19的轴线分开。在闸板21的实心部分36上的密封面与任一阀座33上的密封面39直接交界。由于在闸板21中的孔23不再与阀座33中的孔34对齐，所以限制流体流动且跨闸板21造成压差，而这种压差继而造成在闸板21上的密封面36与阀座33上的密封面39之间的密封接触应力。 [0028] 在进一步解释说明中且关于在图7和图8中所示的实施例，随着闸板21在剪切油管20之后靠近完全关闭位置，在闸板21的任一侧上的锐角表面43接触剪切元件35。虽然上剪切元件和下剪切元件35以相同的方式操作，但出于说明目的将仅讨论上剪切元件35的操作。成角度表面43接触剪切元件35且导致剪切元件35相对于阀座33向上移动。闸板21施加到剪切元件35上的力导致弹性构件61压缩且剪切元件35向上移动到使得固位螺钉59定位于窗口53和细长孔口35的底部中的点。剪切元件35相对于阀座33在轴向向上移动的能力允许闸板21在孔23的较薄轮廓分段上剪切油管20，但密封闸板21的主实心分段36。因此，剪切元件35剪切但未涉及密封。这种技术还产生比两个阀座33上的对立密封面39之间的间隙更短的油管堵塞物75(图4)，使得在油管堵塞物75与阀座33之间并不存在可对阀座33导致进一步/额外表面损坏的干扰。 [0029] 关于图9和图10所示的实施例，随着闸板21在剪切油管20之后靠近完全关闭位置，在闸板21的任一侧上的锐角表面43接触剪切元件65。虽然上剪切元件和下剪切元件65以相同的方式操作，但出于说明目的将仅讨论上剪切元件65的操作。成角度表面43接触剪切元件65且导致上剪切元件65相对于阀座33轴向向上移动。闸板21施加到剪切元件65上的力导致剪切销71剪切，这允许剪切元件65向上移动以填充在剪切元件65与阀座33之间的空隙73。剪切元件65相对于阀座33在轴向向上移动的能力允许闸板21在孔 23周围的较薄轮廓分段剪切油管20，但密封闸板21的主实心分段36。因此，剪切元件65剪切但未涉及密封。这种技术还产生比在两个阀座33上的相对密封面39之间的间隙更短的油管堵塞物75(图4)，使得在油管堵塞物75与阀座33之间并不存在可对阀座33导致进一步/额外表面损坏的干扰。 |
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