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系列共六種規(guī)格36個品種，適用于300Kg／cm2－3000Kg／cm2石油機械之高壓管線上，可滿足石油機械的需要。
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，采用了先進的卡瓦結(jié)構(gòu)，卡瓦結(jié)構(gòu)有效地降低扭矩M達64.65％。其實質(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以下實用價值較大，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，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。
本實用新型的目的是要提供一種改進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。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的在閥芯上新增二組園錐滾子軸承或者在卡瓦一側(cè)上銑出二個長方形的槽，以此降低操作扭矩M′，其實質(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)造一個有利的條件。
即 卡瓦結(jié)構(gòu)承壓時分壓時
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)生一個負壓力－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
從以上計算數(shù)據(jù)比較，證明本實用新型比美國哈里伯頓為代表的國際先進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，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，使卡瓦與閥體之間緊密配合，可使主密封性能大大增強。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，即可用于螺紋調(diào)正用，又可做為堵頭用，這樣即達到密封不滲漏的目的。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)由以下實施例及其附圖給出


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。
參照圖2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，將卡瓦(3)與閥體(1)緊密配合。這種結(jié)構(gòu)改進，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。
參照圖3這是超高壓旋塞閥(簡稱)，屬另一種設(shè)計構(gòu)思，它的獨特之處在于將卡瓦(3)的一側(cè)銑二個長方形的槽，其目的是將工作壓力P分流，使之在相反的方向產(chǎn)生一個負壓力(－P′)，以低消正壓力P的不利作用，則P＋(－P′)＝0.15P，上面已計算，此時的操作力矩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)實可靠，承壓能力強，不滲漏。
本實用新型為系列產(chǎn)品，技術(shù)性能均超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品，可取代進口，國產(chǎn)化、市場廣泛，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，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系列共六種規(guī)格36個品種，適用于300kg/cm 它的特點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，達到操作力減少的目的。
本實用新型技術(shù)性能均超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品，可取代進口，實現(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F16K5/00GK2129850SQ9222339
公開日1993年4月14日 申請日期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 申請人:李宏達