本發(fā)明屬于石油鉆井設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種單彈簧可復(fù)位安全閥。

背景技術(shù)：

目前鉆井泵的安全閥主要有剪切式安全閥與彈簧復(fù)位式安全閥兩種結(jié)構(gòu)，其中彈簧復(fù)位式安全閥的工作原理為：在泥漿入口處高壓泥漿作用于活塞下端面、然后通過安全閥上部的連桿與曲柄等零部件將壓力傳遞給兩個(gè)載荷彈簧，高壓泥漿作用在活塞上力與載荷彈簧作用在曲柄上的力相平衡，安全閥處于正常工作(非放噴)狀態(tài)。當(dāng)泥漿壓力升高到一定值時(shí)，這種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的平衡狀態(tài)就會(huì)因載荷彈簧的受力壓縮而被破壞，導(dǎo)致活塞上移泥漿出入口連通而實(shí)現(xiàn)放噴。

由于安全閥的兩個(gè)載荷彈簧外露以及其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)運(yùn)輸、安裝及工況的適應(yīng)性較差，很容易因載荷彈簧的損傷而嚴(yán)重影響安全閥的放噴精度(提前或滯后放噴)，甚至在無明顯損壞的情況下或載荷彈簧所受的微小影響下，就可能導(dǎo)致泥漿放噴壓力的巨大波動(dòng)，給泥漿泵的正常連續(xù)工作造成很大的影響；其次，安全閥結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包含零部件較多且對(duì)安裝精度要求較高；另外，活塞密封圈與泥漿直接接觸很容易損壞，內(nèi)部維修時(shí)需要將全部零部件拆除，對(duì)維修的技術(shù)水平要求也很高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種單彈簧可復(fù)位安全閥，解決了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理，適應(yīng)性較差，容易損壞，維修不方便的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種單彈簧可復(fù)位安全閥，包括殼體，殼體下部底邊法蘭為泥漿入口，下部右側(cè)法蘭為泥漿出口；在殼體的上部水平設(shè)置有油缸總成，在殼體的下部豎直設(shè)置有泥缸總成及檢測(cè)油缸總成，泥缸總成的下端連通泥漿入口，泥缸總成的中部連通泥漿出口；檢測(cè)油缸總成的缸體壁通過連通管與儲(chǔ)油腔連通，儲(chǔ)油腔與油缸總成的上活塞右端外側(cè)的油腔、泥缸總成的下活塞上部外端的腔室連通。

本發(fā)明的單彈簧可復(fù)位安全閥，其特征還在于：

所述的油缸總成中上活塞的活塞桿前端與連桿一鉸接，連桿一另一端與連桿二鉸接，連桿二另一端通過銷軸二與殼體鉸接，銷軸二與連桿二之間設(shè)置有兩件扭簧，兩件扭簧對(duì)稱設(shè)置在連桿二的前端套筒兩邊；在連桿一前端雙接耳與連桿二的后端單接耳鉸接點(diǎn)下方設(shè)置有兩個(gè)定位螺釘，定位螺釘下端套裝在殼體的調(diào)節(jié)螺孔中；

銷軸二與上活塞的軸線相互垂直且在同一平面內(nèi)。

所述的泥缸總成包括下缸套和下活塞，下缸套側(cè)壁開有多個(gè)側(cè)壁窗口；下活塞為啞鈴形狀，兩端大頭外壁分別設(shè)置有兩道密封圈二；下缸套套裝在殼體下部的泥漿入口中，側(cè)壁窗口與泥漿出口連通，下缸套與殼體的接觸面設(shè)置有兩道密封圈一，下活塞套裝在下缸套中。

所述的檢測(cè)油缸總成的結(jié)構(gòu)是，包括缸套，缸套在外圓面上開有兩個(gè)環(huán)向和一個(gè)豎向的油道，全部油道相互連通，在缸套豎向的油道兩端分別開有通向缸套內(nèi)部的兩個(gè)進(jìn)油孔，缸套通過缸套密封圈、法蘭蓋密封圈、法蘭蓋及其螺釘安裝固定于殼體的直筒中；

在缸套內(nèi)腔中安裝有活塞總成，包括位于下方的活塞，活塞上表面連接有活塞桿，活塞將缸套內(nèi)腔分為上下兩個(gè)腔，且該上下兩個(gè)腔分別與儲(chǔ)油腔連通；在活塞桿外周套裝有測(cè)壓彈簧且測(cè)壓彈簧處于受壓狀態(tài)，在活塞桿的軸心螺孔套裝有調(diào)整螺桿，該調(diào)整螺桿外端設(shè)置有緊固螺母。

所述的連桿一的結(jié)構(gòu)為兩個(gè)鉸接點(diǎn)均為雙接耳。

所述的連桿二的結(jié)構(gòu)是，一個(gè)鉸接點(diǎn)為單接耳，另一個(gè)鉸接點(diǎn)為長(zhǎng)直筒形狀。

本發(fā)明的有益效果是，與現(xiàn)有雙彈簧復(fù)位安全閥相比，適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、維修及調(diào)整方便，采用一個(gè)剛度較小的載荷彈簧且處于完全封閉的狀態(tài)，檢測(cè)精度及靈敏性較高且調(diào)整方便，基本不會(huì)受到外界工況及運(yùn)輸條件的影響；其次安全閥殼體經(jīng)鑄造一次加工成型大大減少了中間的裝配環(huán)節(jié)，因此安全閥的整體裝配精度較高且泥漿或液壓油基本不會(huì)泄露；另外，該安全閥的壓力檢測(cè)裝置處于潔凈的液壓油環(huán)境下與泥漿放噴結(jié)構(gòu)部分完全隔離，使其工作狀態(tài)不易受到周邊工況的影響，因而也就間接的提高了壓力檢測(cè)的準(zhǔn)確性及使用壽命。由于壓力檢測(cè)部分與放噴部分完全隔離，維修時(shí)就不必將全部零部件拆除，進(jìn)而降低了后期維護(hù)的復(fù)雜性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明裝置的裝配剖視示意圖；

圖2是本發(fā)明裝置中的殼體1外形示意圖；

圖3是本發(fā)明裝置中的殼體1剖視示意圖；

圖4是本發(fā)明裝置中的下缸套2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明裝置中的下活塞3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明裝置中的檢測(cè)油缸總成12的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明裝置中的活塞桿37的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明裝置中的調(diào)整螺桿38的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是本發(fā)明裝置中的定位螺釘10的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10是本發(fā)明裝置中的連桿一6的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是本發(fā)明裝置中的連桿二7的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12是本發(fā)明裝置在正常工作狀態(tài)的示意圖；

圖13是本發(fā)明裝置在放噴狀態(tài)(剖視)示意圖。

圖中，1.殼體，2.下缸套，3.下活塞，4.上活塞，5.銷軸一，6.連桿一，7.連桿二，8.扭簧，9.銷軸二，10.定位螺釘，11.壓力標(biāo)牌，12.檢測(cè)油缸總成，13.連通管，14.儲(chǔ)油腔；21.密封圈一，22.密封圈二，23.側(cè)壁窗口；31.缸套，32.缸套密封圈，33.法蘭蓋密封圈，34.法蘭蓋，35.螺釘，36.活塞密封圈，37.活塞桿，38.調(diào)整螺桿，39.緊固螺母，40.測(cè)壓彈簧，41.活塞桿密封圈，42.油道，43.進(jìn)油孔一，44.進(jìn)油孔二；

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

以下描述過程中的上下左右均以所對(duì)應(yīng)的附圖而論，實(shí)際安裝位置以此類推。

參照?qǐng)D1、圖2、圖3，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)是，包括作為安裝主體的殼體1，殼體1下部底邊法蘭為泥漿入口，下部右側(cè)法蘭為泥漿出口；在殼體1的上部水平設(shè)置有油缸總成，在殼體1的下部豎直設(shè)置有泥缸總成(泥缸總成內(nèi)腔的介質(zhì)為泥漿)及檢測(cè)油缸總成12，泥缸總成的下端連通泥漿入口，泥缸總成的中部(開口)連通泥漿出口；檢測(cè)油缸總成12的缸體壁通過連通管13與儲(chǔ)油腔14連通，儲(chǔ)油腔14與油缸總成的上活塞4右端外側(cè)的油腔、泥缸總成的下活塞3上部外端的腔室連通；

油缸總成中上活塞4的活塞桿前端通過銷軸一5與連桿一6鉸接，連桿一6另一端與連桿二7鉸接，連桿二7另一端通過銷軸二9與殼體1鉸接，銷軸二9與連桿二7之間設(shè)置有兩件扭簧8，兩件扭簧8對(duì)稱設(shè)置在連桿二7的前端套筒兩邊；在連桿一6前端雙接耳與連桿二7的后端單接耳鉸接點(diǎn)下方設(shè)置有兩個(gè)定位螺釘10，定位螺釘10下端套裝在殼體1的調(diào)節(jié)螺孔中，定位螺釘10上端用于限定連桿一6前端雙接耳與連桿二7的后端單接耳鉸接點(diǎn)的下移距離；

銷軸二9與上活塞4的軸線相互垂直且在同一平面內(nèi)，因此這種連桿、活塞及銷軸的連接方式就構(gòu)成了一種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連桿二7的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)上活塞4在自己的缸套內(nèi)做直線運(yùn)動(dòng)；兩個(gè)定位螺釘10安裝在連桿一6與連桿二7所形成鉸鏈的正下方，以限制連桿二7的向下轉(zhuǎn)動(dòng)且盡量使上述所形成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)；扭簧8安裝在銷軸二9的兩邊，對(duì)連桿二7施加順時(shí)針方向的力矩，以防止安全閥在非放噴狀態(tài)下，因鉆井泵壓力波動(dòng)或外界振動(dòng)的影響，而意外打破曲柄滑塊的平衡狀態(tài)導(dǎo)致誤放噴；

參照?qǐng)D4、圖5，泥缸總成包括下缸套2和下活塞3，下缸套2側(cè)壁開有多個(gè)側(cè)壁窗口23，下缸套2外壁兩端分別設(shè)置有密封圈一21；下活塞3為啞鈴形狀，兩端大頭外壁分別設(shè)置有兩道密封圈二22；下缸套2套裝在殼體1下部的泥漿入口中，側(cè)壁窗口23與泥漿出口連通，下缸套2與殼體1的接觸面設(shè)置有兩道密封圈一21，通過上下兩道密封圈一21實(shí)現(xiàn)密封；下活塞3套裝在下缸套2中，下活塞3可在下缸套2內(nèi)滑動(dòng)，通過密封圈二22與下缸套2實(shí)現(xiàn)密封；

當(dāng)泥漿壓力處于正常范圍時(shí)，下活塞3將泥漿入口與泥漿出口隔開(下缸套2內(nèi)設(shè)有下活塞3不向下脫落的限位裝置)；當(dāng)泥漿壓力超過設(shè)定值時(shí)，下活塞3將會(huì)向上運(yùn)動(dòng)且超過下缸套2的側(cè)壁窗口23時(shí)，殼體1的泥漿出口與泥漿入口連通而實(shí)現(xiàn)放噴；

參照?qǐng)D6、圖7、圖8，檢測(cè)油缸總成12的結(jié)構(gòu)是，包括缸套31，缸套31在外圓面上開有兩個(gè)環(huán)向和一個(gè)豎向的油道42，全部油道42相互連通，在缸套安裝時(shí)無需周向定位的情況下就可以使缸套上的油道42與殼體1上的連通管13連通，在缸套31豎向的油道42兩端分別開有通向缸套內(nèi)部的兩個(gè)進(jìn)油孔(即進(jìn)油孔一43和進(jìn)油孔二44)，使缸套內(nèi)孔與殼體1中的儲(chǔ)油腔14連通，缸套31通過缸套密封圈32、法蘭蓋密封圈33、法蘭蓋34及其螺釘35安裝固定于殼體1的直筒中；

在缸套31內(nèi)腔中安裝有活塞總成，包括位于下方的活塞，活塞上表面連接有活塞桿37，活塞將缸套31內(nèi)腔分為上下兩個(gè)腔，活塞及活塞桿37一起可在缸套31內(nèi)滑動(dòng)，且該上下兩個(gè)腔分別與儲(chǔ)油腔14連通；在活塞桿37外周套裝有測(cè)壓彈簧40且測(cè)壓彈簧40處于受壓狀態(tài)，在活塞桿37的軸心螺孔套裝有調(diào)整螺桿38，該調(diào)整螺桿38外端設(shè)置有緊固螺母39，擰轉(zhuǎn)調(diào)整螺桿38用于調(diào)節(jié)調(diào)整螺桿38露出活塞桿37的長(zhǎng)度，調(diào)整螺桿38露出活塞桿37的長(zhǎng)度確定后用緊固螺母39對(duì)調(diào)整螺桿38進(jìn)行鎖緊。

參照?qǐng)D2，檢測(cè)油缸總成12外殼上豎直設(shè)置有壓力標(biāo)牌11，壓力標(biāo)牌11上指示的壓力值對(duì)應(yīng)檢測(cè)油缸總成12中調(diào)整螺桿38露出活塞桿37的長(zhǎng)度。

參照?qǐng)D9，定位螺釘10的一端為大頭，另一端為直桿。

參照?qǐng)D10，連桿一6的結(jié)構(gòu)為兩個(gè)鉸接點(diǎn)均為雙接耳。

參照?qǐng)D11，連桿二7的結(jié)構(gòu)是，一個(gè)鉸接點(diǎn)為單接耳，另一個(gè)鉸接點(diǎn)為長(zhǎng)直筒形狀。

本發(fā)明的工作原理是，

1)參照?qǐng)D12，正常工作時(shí)，將殼體1下部泥漿入口處的法蘭與泥漿泵排出五通相連，將泥漿出口處的法蘭與放噴管線相連，儲(chǔ)油腔14及檢測(cè)油缸總成12中充滿液壓油；泥漿壓力通過泥漿入口將壓力傳遞給下活塞3，由于下活塞3上下端面積相同，因此下活塞3將相同的壓力傳遞給殼體1儲(chǔ)油腔14中的液壓油；同時(shí)液壓油將壓力傳遞給上活塞4及檢測(cè)油缸總成12活塞桿37的上下兩個(gè)端面上。檢測(cè)油缸總成12中的活塞桿37上下兩個(gè)端面及上活塞4的右端面均受到相同的壓力作用。當(dāng)外力波動(dòng)較小時(shí)，在扭簧8及調(diào)整螺釘10的作用下及檢測(cè)油缸總成12中液壓油的壓力不足以克服測(cè)壓彈簧40所設(shè)定的預(yù)壓力的情況下，使得連桿、銷軸及活塞所形成的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)處于平衡狀態(tài)；

2)參照?qǐng)D13，當(dāng)鉆井泵工作壓力達(dá)到設(shè)定的放噴壓力時(shí)，由于檢測(cè)油缸總成12中活塞桿37上下兩個(gè)端面油壓相同，而兩端面的面積不同，因此活塞桿37將受到液壓油向上的推力作用向上運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)油缸總成12中測(cè)壓彈簧40被進(jìn)一步壓縮直到活塞桿37受力平衡，活塞桿37上移時(shí)帶動(dòng)調(diào)整螺桿38一起向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)泥漿達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)活塞桿37上移至連桿一6與連桿二7之間鉸鏈接的位置且對(duì)該鉸鏈?zhǔn)┘酉蛏系耐屏?能夠克服扭簧對(duì)曲柄施加的扭矩)致使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的平衡狀態(tài)被打破，此時(shí)上活塞4在殼體儲(chǔ)油腔14高壓油的作用下，上活塞4會(huì)迅速向左運(yùn)動(dòng)，使得儲(chǔ)油腔14的壓力迅速降低，同時(shí)下活塞3在高壓泥漿的作用下也迅速向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)下活塞3下端面高出泥缸總成的側(cè)壁窗口23時(shí)，泥漿出口與泥漿入口連通達(dá)到放噴的目的；

3)放噴后可手動(dòng)對(duì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)位(由于扭簧8對(duì)連桿二7順時(shí)針方向的力矩及下活塞3因自身重力向下移動(dòng)使儲(chǔ)油腔14形成近似負(fù)壓的作用下，該曲柄滑塊機(jī)構(gòu)也可以自行復(fù)位)。由于檢測(cè)油缸總成12中測(cè)壓彈簧40受壓縮及儲(chǔ)油腔14中液壓油壓力的降低，檢測(cè)油缸總成12中的活塞桿37也可自行復(fù)位到初始位置，見圖1和圖12。

本發(fā)明放噴壓力的設(shè)定方法是：根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算及產(chǎn)品出廠前的試驗(yàn)將不同放噴壓力下檢測(cè)油缸總成12中活塞桿37的移動(dòng)距離(此距離就是上述調(diào)整螺桿38剛好能夠打破曲柄滑塊機(jī)構(gòu)平衡狀態(tài)的距離)所對(duì)應(yīng)的壓力值，通過距離換算在壓力標(biāo)牌11上做出相應(yīng)的壓力標(biāo)識(shí)。使用時(shí)就可以通過對(duì)照壓力標(biāo)牌11上的壓力值，調(diào)整檢測(cè)油缸總成12中調(diào)整螺桿38露出活塞桿37的長(zhǎng)度(調(diào)整好后通過緊固螺母39對(duì)其鎖緊)，實(shí)現(xiàn)當(dāng)泥漿壓力達(dá)到壓力標(biāo)牌11上的設(shè)定值時(shí)放噴的目的，見圖13。

由于該安全閥的壓力檢測(cè)部分與泥漿完全隔離且處于完全封閉的液壓油環(huán)境中，因此避免了大部分零部件過早的被泥漿腐蝕及泥漿中雜質(zhì)卡阻的問題，同時(shí)該安全閥僅使用一個(gè)剛度較小的測(cè)壓彈簧及工作環(huán)境也得到了很大的改善，對(duì)提高安全閥的使用壽命、檢測(cè)精度及降低后期維修成本(各功能部分相對(duì)較為獨(dú)立，只對(duì)故障部分進(jìn)行維修)都具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。