非对称切割阀座 |
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| 申请号 | CN201480062868.2 | 申请日 | 2014-11-18 | 公开(公告)号 | CN105765156A | 公开(公告)日 | 2016-07-13 |
| 申请人 | 阿克解决方案公司; | 发明人 | 简·赫尔兰德; 维克多·格林伯格; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种切割 阀 ，其包括阀 块 ；闸 门 ，该闸门在阀块的腔体内从开启 位置 到关闭和切割位置是可滑动的；上部 阀座 ，其在阀的上部部分中设置在阀块和闸门之间；和下部阀座，其在阀的下部部分中设置在阀块和闸门之间。阀还包括上部弹性构件，其设置在上部阀座和下部弹性构件之间，该下部弹性构件设置在阀块和下部阀座之间。切割阀的特点在于，上部阀座，和下部阀座，弹性构件和任何在闸门下侧上的间隔件的高度组合被选择，以使上部阀座朝向阀块的允许行进距离和下部阀座朝向阀块的允许行进距离是基本上相等的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种切割阀(1)，其包括：阀块(2)和闸门(5)，所述闸门在所述阀块(2)的腔体(3)内从开启位置到关闭和切割位置是水平地可滑动的；上部阀座(6a)，其在所述阀(1)的上部部分中设置在所述阀块(2)和所述闸门(5)之间；下部阀座(6b)，其在所述阀(1)的下部部分中设置在所述阀块(2)和所述闸门(5)之间；上部弹性构件(8a、18a、28a、38a)，其设置在所述阀块(2)和所述上部阀座(6a)之间；和下部弹性构件(8b、18b、28b、38b)，其设置在所述阀块(2)和所述下部阀座(6b)之间，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 非对称切割阀座发明领域 [0001] 本发明涉及切割阀，且特别地，涉及用在油井上的、在紧急情况下在井中切断线路并密封的阀。 [0002] 发明背景 [0004] 理想地，在闸阀关闭之前，线从井中移除。然而，在一些情况下，线在阀关闭之前移除是不可行的，并且闸阀关闭在线上。具有穿过它的线的切割阀在阀落座之后应该具有剪断线同时关闭并维持密封的能力。 [0006] 在块和阀座之间必须存在间隙，以允许闸门的热膨胀。当阀关闭时，上部阀座和下部阀座缩回至各自的阀座槽中。现有技术中的切割阀是围绕中心线对称的，这意味着，在闸门的上侧和在闸门的下侧，阀座、弹性构件等是相同的。 [0007] 闸门的重量通常为50-120kg，重力将闸门下拉，并且这可能引起在闸门的中心线和切割阀腔体的中心线之间的大偏差，且因而在上部阀座和阀块之间的间隙比在下部阀座和阀块之间的间隙大。因此，在切割位置中，允许上部阀座比下部阀座缩回更多，其导致上部阀座和闸门之间的间隙比下部阀座和闸门之间的间隙大。下面将进一步解释。 [0008] 通常，如线圈、钢丝或者其它股的具有硬且薄的股的编织线，由一捆股构成，特别呈现了在闸门和阀座的间隙之间的部分股的拖动风险，导致密封泄漏。 [0009] 不方便且困难的是在井中改变切割阀，因此需要在井中有效地安装可以切割如电缆、电线、线、线圈、钢丝等的不同类型的对象的切割阀。 [0010] US20130119288公开能够剪切通过任何井下工具且在剪切操作完成之后维持其密封能力的现有技术切割阀。切割阀包括闸门，其在阀块的腔体内从开启位置到关闭和切割的位置是可滑动的。阀具有阀座，阀座安装在闸门的相对侧上，并具有当闸门处于关闭位置时与闸门接合的密封表面。剪断元件连接到每个阀座并由每个阀座承载，且能够相对于阀座轴向移动以响应于闸门从开启位置到关闭位置的移动 [0011] 在闸门上侧和下侧上的阀座和剪断设备被描述为以相同的方式操作。该公开没有考虑到，在切断过程中，闸门具有将闸门下拉的相当大的重量。 [0012] 该公开中没有描述任何由闸阀重力导致的调整。这表明对于本领域技术人员非显而易见的是，补偿作用在上部阀座和下部阀座上的力，以使上部阀座和下部阀座的允许运行距离基本上等同。 [0013] 该公开中的剪断元件的结构还比本发明中的切割元件更复杂。本发明中的切割元件形成闸门的一体部分。 [0014] 存在用于最小化在切断位置中的上部阀座和闸门之间的间隙，并且增加阀的剪断效率，并从而确保线被切断，即完全切断的切割阀的需求。 [0015] 发明概述 [0016] 本发明提供一种切割阀，其包括阀块；闸门，该闸门在阀块中的腔体内从开启位置到关闭和切割位置是可滑动的；上部阀座，其在阀的上部部分中设置在阀块和闸门之间；和下部阀座，其在阀的下部部分中设置在阀块和闸门之间。阀还包括上部弹性构件和下部弹性构件，该上部弹性构件设置在上部阀座和阀块之间，该下部弹性构件设置在阀块和下部阀座之间。切割阀的特点在于，上部阀座，和下部阀座、弹性构件和在闸门下侧上的任何间隔件的高度组合被选择，以使上部阀座朝向阀块的允许的行进距离和下部阀座朝向阀块的允许的行进距离基本相等。 [0017] 切割阀的闸门具有相当大的重量，且当阀中的线切断时，由于在阀和阀座之间的必要间隔，重力将闸门下拉。这将导致在闸门的上部部分和下部部分处的不一致的切割。为了补偿重力，并且允许使上部阀座和下部阀座朝向阀块的行进距离相等，存在设置的弹性构件、间隔件或不同高度的阀座。 [0018] 术语“阀的切割位置”界定为，当闸门受到朝向下部阀座拉动闸门的重力作用时阀的位置。 [0020] 在上下文中，术语“相等的狭缝”是指在腔体的上部部分和腔体的下部部分处每个阀座(带有柱的外侧部分)与闸门之间的竖直间隙大小相等。当狭缝相等时，将最小化不一致的切割和拖动在闸门和阀座之间的线的薄股的风险。 [0021] 本发明的一个实施方案是应用例如弹簧的、具有更高的弹性模量的弹性构件，从而在下部阀座上产生更大的力作为对竖直堆叠中的阀部件的重量的补偿。该更高的模量将有效地在阀腔体的中心定位闸门。这允许阀座在切割顺序中以相等的距离缩回至它们的槽中，且因此在闸门的每侧留下相等的切割狭缝，其提高切割效率并且最小化细股中的拖动风险。 [0022] 具有相等的狭缝的另一个优点是，切割动作更有效，特别是对于具有硬且薄的股的薄编织电线。 [0025] 图1为切割阀的等距视图。 [0026] 图2-图5是正常切割顺序中不使用本发明的示意图，其中 [0027] 图2示出了根据本发明的阀的开启位置。 [0028] 图3示出了根据本发明的阀，当闸门在X方向上移动时处于关闭位置。 [0029] 图4和图5示出了阀的切割顺序。 [0030] 图6-图11是本发明的不同的优选实施方案的示意图，其中 [0031] 图6a是通过作用在闸阀上的力说明现有技术闸阀的原理图。 [0032] 图6b是通过作用在闸阀上的力说明根据本发明的闸阀的原理图。 [0033] 图7是根据本发明的在下部阀座上带有更强力的弹簧的切割阀的优选的实施方案的剖视图。 [0034] 图8是根据本发明的在下部阀块中带有垫片或者添加材料的另一个优选的实施方案的剖视图。 [0035] 图9是根据本发明的在下部阀座上带有更小的弹簧槽的还有的另一个优选实施方案的剖视图。 [0036] 图10是根据本发明的在下部阀座和弹簧之间具有添加垫片的还有的另一个优选实施方案的剖视图。 [0037] 图11是根据本发明的在上部阀座6a中带有更大弹簧槽结构的还有的另一个优选实施方案的剖视图。 [0038] 本发明的详细描述 [0039] 参考图1，示出了切割阀1的等距视图。 [0040] 该图示出了阀主体1的横截面，该阀包括其中容纳有腔体3的环形阀块2，和穿过主体1形成的与腔体3相交的通道4。闸门5在腔体3内示出，并且在腔体3内是选择性地可滑动的。环形阀座6a、6b同轴地设置在通道4中，每个都具有延伸到腔体3中的端部，该内端部朝向闸门5延伸和该外端部朝向阀主体1的阀块2延伸。阀座6a、6b的外端部包括两个竖直分开部分。一部分带有弹性构件8，例如附接在阀块2和阀座6a、6b之间的弹簧槽中的弹簧，和当阀座6a、6b被按压抵靠阀块2时，进一步突出并紧贴阀块2的柱7(这在图2-5中更好地示出)。 [0041] 阀座6a、6b和闸门5在彼此之间要求有竖直缝隙，以允许热膨胀，部件的公差等。在阀1的上部部分处，在阀座6a处的柱7a和阀块2之间存在间隔9a。 [0042] 在阀1的下部部分处，在阀座6b处的柱7b和阀块2之间存在间隔9b。间隔9a、9b界定阀座6a、6b被允许朝向阀块2移动的距离。 [0043] 参考图2，其示出在开启位置中的不使用本发明的普通切割阀的剖视图。 [0044] 闸门5包括实体部5a和开口或者中空部分5b。中空部分5b具有与通道4中的开口的直径相同的直径。 [0045] 当处于开启位置时，阀座6a、6b沿着环绕开口5b的环形表面接触闸门5的实体部5a。 [0046] 为了保持闸门5和阀座6a、6b之间的初始接触压力，即使柱7a、7b和阀块的间隙9a、9b，阀座6a、6b被例如前文提及的在阀座6a、6b的外部部分处设置的弹簧8a、8b的弹性构件进行弹簧加载。弹性构件设置为一端抵靠阀块2，且另一端分别抵靠阀座6a、6b。弹性构件 8a、8b类型相同，并且具有相同的力用于每个阀座6a、6b的偏离。 [0047] 因为闸门5的重量通过重力被下拉，在上部阀座6a上的柱7a和阀块2之间的间隔9a大于在下部阀座6b处的柱7b和阀块2之间的间隔9b。 [0048] 参考图3，示出图2的切割阀1处于关闭位置中的侧剖视图。当阀1关闭时，闸门5在水平方向箭头X的方向上被可滑动地移动，以冲击例如线13的切割样本。 [0049] 参考图4和图5，示出图1的阀的切割位置。在切割顺序中，由于当线13在闸门5和阀座6a、6b之间被挤压时产生的切割力，阀座6a、6b被推动远离闸门5至阀座槽中。阀座6a、6b被缩回，直到在上部阀座6a处的柱7a和下部阀座6b处的柱7b分别紧靠阀块2。 [0050] 推动抵靠线13的闸门5的部分具有切割边缘10a、10b。线13在上部阀座6a和闸门5的上部部分的切割边缘10a之间的上部切割狭缝11a中将被切割，且在界定在下部阀座6b和闸门5的下部部分处的切割边缘10b之间的下部切割狭缝11b中将被切割。 [0051] 由于间隔9a(见图3)大于间隔9b(见图3)，上部阀座6a允许比下部阀座6b移动更长的距离。反过来，这将引起形成比下部狭缝11b大的上部狭缝11a。在上部狭缝11a处，由于大的狭缝，线股13a在阀座6a和闸门5之间可以被拖动。在切割后，在阀座6a和闸门5之间拖动的线股13a可能阻止阀1的适当密封。 [0052] 图6a和图6b大体上示出了现有切割阀的问题的原理以及该问题的解决方案。图6a示出具有闸门5和抵靠闸门5放置的阀座6a、6b的现有技术的切割阀1。弹性构件8a附接至阀座6a处且弹性构件8b附接至阀座6b。在图6a的当前设计中，弹簧的弹力Fs是相等的，但在闸门5的两侧方向相反。此外，重力作用于闸门5上，该力Fn将闸门5朝下拉至其中沿闸门5中心的中心线13位于阀主体1的中心线12下方的位置。 [0053] 如果弹性构件21a，例如作用在上部阀座6a上的弹簧，和弹性构件21b，例如作用在下部阀座6b上的弹簧是非对称的，其具有不同的弹簧加载。下部弹簧作用力Fs+Fn，这将补偿闸门的重力的重量，使闸门的中心线13与阀主体1的中心线12基本等同。这将引起在阀的上侧和下侧处的间隔9a、9b(图3)的均匀分布，且因此也引起基本相等的上部狭缝11a和下部狭缝11b。 [0054] 参考图7示出根据本发明的优选实施方案的关闭和切割阀的剖视图。图中示出的切割阀1相类似于图1-5中描绘的切割阀，其包括阀块2、腔体3、通道4、闸门5以及具有如先前描述设置的柱7a、7b的阀座6a、6b。闸门在闸门5的上部部分和下部部分处具有切割边缘10a、10b。例如弹簧的弹性构件18b在柱7b旁边附接在下部阀座6b和阀块2之间。该弹性构件 18b比附接在上部阀座6a和阀块2之间的弹性构件18a更强力。 [0055] 如果正确地选择，弹簧18a、18b的不均匀强度导致在阀的上侧与下侧上的均匀地分布的阀间隙。这意味着，在上部柱7a和阀块2之间的上部间隙19a，和在下部柱7b和阀块2之间的下部间隙19b是相等的。在闸门5和上部阀座6a之间的间隙也相等于在闸门5和下部阀座6b之间的间隙。 [0056] 下部弹簧18b具有比上部弹簧18a更高的弹性阻力，作为在竖直堆叠中用于阀部件的重量补偿，尤其是闸门5的重量补偿。在切割顺序中，阀座6a、6b可以相同的距离缩回至它们的槽中，从而在闸门5的两侧留下相等的切割狭缝，其可以最小化将细股拖动至狭缝中的风险。(狭缝的位置在图3中通过参考标记11a、11b示出)。作为在阀的下侧处的更强力的弹簧18b的替代物，较弱弹力的弹簧18a设置在阀1的上侧处。这是本发明的实施方案。 [0057] 参考图8示出根据本发明的优选实施方案的切割阀的剖视图。图中示出的切割阀类似于图1-5中描述的切割阀，包括阀块2、腔体3、通道4、闸门5、带有柱7a、7b的阀座6a、6b和弹性构件8a、8b。上部弹性构件8a等同于下部弹性构件8b。除了一个或者多个垫片30或者其他添加材料设置在阀块2的下部部分中外，该垫片或多个垫片30还设置在下部弹性构件8b和阀块2之间。 [0058] 下部弹性构件8b的压缩受垫片30的厚度所影响。垫片30具有合适的厚度，以维持在阀的上侧和下侧上的均匀分布的阀间隙，且因此维持相等的上部间隔19a和下部间隔19b。作为在阀下侧处的垫片30的替代物，本发明的一个实施方案是移除阀块2的其中上部弹性构件8a设置到阀块2中的部分，以获得相同的结果。 [0059] 现参照图9示出根据本发明的另一个优选实施方案的切割阀的剖视图。图中示出的切割阀类似于图1-5中描绘的切割阀，包括阀块2、腔体3、通道4、闸门5和带有柱7a、7b的阀座6a、6b。在本发明的这个实施方案中，附接至下部阀座6b的弹簧槽28b小于附接至上部阀座6a的弹簧槽28a。这导致上部阀座6a中更大的弹簧槽。如先前在本发明的其他实施方案中描述的，这导致在阀的上侧和下侧上的均匀分布的阀间隙，因此具有相等的上部间隔19a和下部间隔19b。 [0060] 参照图10示出根据本发明的还有的另一个优选实施方案的切割阀的剖视图。在本实施方案中，垫片或多个垫片31添加至下部阀座6b和弹性构件8b之间。在阀的上部部分和下部部分处的弹性构件8a、8b是等同的，如图8中描述的实施方案。这也导致更多压缩的下部弹性构件8b和在阀的上侧和下侧上均匀分布的阀间隙，产生相等的上部间隔19a和下部间隔19b。 [0061] 作为在阀下侧处的垫片31的替代物，本发明的实施方案是移除上部阀座6a的在其处上部弹性构件8a设置到阀座6a的部分，以获得相同的结果。 [0062] 现在参照图11示出根据本发明的还有的另一个可能的实施方案的切割阀的剖视图。图中示出的切割阀类似于图1-5中描述的切割阀，其包括阀块2、腔体3、通道4、闸门5和带有柱7a、7b的阀座6a、6b。在本发明的这个实施方案中，设置有在上部阀座6a处的例如弹簧38a的更强力的弹性构件，即，在上部阀座6a中的弹簧槽大于在下部阀座6b处的弹簧槽。在上部弹簧槽和下部弹簧槽的尺寸(深度)之间的合适关系导致与先前的实施方案相同的结果：在阀的上侧和下侧上均匀分布的阀间隙，和因此具有相等的上部间隔19a和下部间隔 19b。 [0063] 本发明的切割阀可以以任何操作组合包括如这里所描述或说明的任何特征，每一个这样的可操作组合是本发明的实施方案。 |
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