一种多次常开常闭防喷阀

1.本发明涉及阀门技术领域，具体而言，涉及一种多次常开常闭防喷阀。


背景技术：

2.钻具内防喷阀是在油气开发的钻井过程中重要的工具之一，其功能是在发生溢流、井涌、井喷等危险工况时，防止井内流体通过钻杆通道上返导致事故处理难度加剧。现有的钻具内防喷阀主要分为常闭式和常开式。
3.现有的防喷阀一般不能实现多次的常开常闭，且在高压的运行工况下，由于对中度不好等原因，存在关闭时阀芯密封不严，运行不平稳等问题
4.所以设计一种能够多次常开常闭且对中性好，阀芯密封严密的钻具内防喷阀是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种多次常开常闭防喷阀，其通过导向滑槽形状、轨迹及导向推杆的运动配合设计实现了阀的多次常开常闭行为；同时对阀芯进行多处的对中与约束，提高了阀芯在阀座上的对中度以及运行平稳度，保证了阀门关闭时阀芯的密封效果。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.本发明提供了一种多次常开常闭防喷阀，包括外壳、设置在外壳内上部的阀座、与阀座沿轴向滑动配合的阀芯组件和设置在外壳内下部的定位筒，所述阀芯组件包括阀芯体和设置在阀芯体下方的下阀芯杆，所述阀芯体上设置有与阀座适配的密封面，所述下阀芯杆外滑动套设有滑筒，所述下阀芯杆上下两端通过密封塞与滑筒活动连接，所述滑筒通过螺纹套设在定位筒内，所述定位筒与阀芯体之间设置有第一压缩弹簧，所述下阀芯干上设置有导向滑槽，所述滑筒内设置有在导向滑槽内滑动配合的导向推杆，所述导向滑槽依次包括常闭工位和防喷工位，所述常闭工位和防喷工位首尾相连形成螺旋环状导向滑槽。
8.进一步的，所述下阀芯杆中部为导向柱，所述导向滑槽设置在导向柱上，所述导向柱的直径大于下阀芯杆上端的直径，所述导向柱位于滑筒内，所述导向柱上下两端与滑筒之间均设置有轴承，所述轴承外壁与滑筒内壁固定连接，所述轴承内侧与导向柱间隙配合。
9.进一步的，所述常闭工位位于导向滑槽的最高点，所述常闭工位下方还设置有常开工位，所述防喷工位位于导向滑槽的最低点。
10.进一步的，所述常闭工位从一侧到防喷工位为第一滑槽，所述第一滑槽为螺旋向下滑槽，所述第一滑槽由上至下槽深逐渐减小，所述防喷工位从另一侧到常闭工位为第二滑槽，所述第二滑槽为螺旋向上滑槽，所述第二滑槽由下至上槽深逐渐减小，所述常闭工位近第二滑槽端设置有第一防逆凸起，所述防喷工位近第一滑槽端设置有第二防逆凸起。
11.进一步的，所述阀芯体上方设置有上阀芯杆，所述阀座中部开设有对中孔，所述上阀芯杆活动穿过对中孔，所述阀座的对中孔四周还设置有过流槽。
12.进一步的，所述阀座通过螺纹与外壳固定连接，所述阀座上下端与外壳间均设置
有o型密封圈。
13.进一步的，所述阀芯体下表面和定位筒上表面均设置有弹簧槽，所述第一压缩弹簧的上下两端分别放置在阀芯体下表面和定位筒上表面的弹簧槽内。
14.进一步的，所述滑筒侧壁开设有相互连通的装配方槽和限位槽，所述装配方槽与滑筒外部连通，所述限位槽与滑筒内部连通，所述导向推杆包括限位部和导向部，所述限位部位于装配方槽内，所述装配方槽近滑筒外部端设置有螺纹堵头，所述螺纹堵头与限位部之间设置有第二压缩弹簧。
15.进一步的，所述定位筒上开设有多个导流孔，所述定位筒侧壁上开设有多个过流孔，所述导流孔和过流孔与定位筒底部连通。
16.进一步的，所述外壳内底部设置有定位凸台，所述定位筒底部安装在定位凸台上。
17.本发明提供的多次常开常闭防喷阀的有益效果包括：
18.1.本发明的导向滑槽包括常闭工位和防喷工位，常闭工位防喷工位首尾相连形成螺旋环状结构，其形状、轨迹及导向推杆的运动配合设计实现了阀的多次常开常闭行为；
19.2.采用对中孔、下阀芯杆上下端的多个密封塞对阀芯进行多处的对中约束，提高了阀芯组件在阀座上的对中度以及运行平稳度，保证了阀门关闭时阀芯的密封效果；
20.3.滑筒直接与定位筒的直接螺纹连接设计使滑筒能够稳定的通过定位筒安装到外壳内，保证了滑筒的安装效果，同时也能够从外壳下方将滑筒从定位筒内取出，更换滑筒内的零部件，操作更加方便。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
22.图1为本发明多次常开常闭防喷阀的剖面结构示意图；
23.图2为本发明中阀芯的结构示意图；
24.图3为本发明中阀芯另一角度的结构示意图；
25.图4为本发明中阀座的结构示意图；
26.图5为本发明中定位筒与滑筒配合的结构示意图；
27.图6为本发明中滑筒的剖面结构示意图；
28.图7为本发明中定位筒与滑筒连接时的剖面结构示意图；
29.图8为本发明中导向推杆的结构示意图；
30.图标：1、外壳；2、阀座；21、对中孔；22、过流槽；3、阀芯体；4、定位筒；41、导流孔；42、过流孔；5、上阀芯杆；6、下阀芯杆；61、导向柱；62、轴承；7、密封面；8、滑筒；81、装配方槽；82、限位槽；83、螺纹堵头；9、密封塞；10、第一压缩弹簧；11、导向滑槽；111、常开工位；112、常闭工位；113、防喷工位；114、第一滑槽；115、第二滑槽；116、第一防逆凸起；117、第二防逆凸起；12、导向推杆；121、限位部；122、导向部；123、第二压缩弹簧。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
34.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
35.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.实施例一：如图1-8所示，本发明提供了一种多次常开常闭防喷阀，包括外壳1、设置在外壳1内上部的阀座2、与阀座2沿轴向滑动配合的阀芯组件和设置在外壳1内下部的定位筒4，所述阀芯组件包括阀芯体3和设置在阀芯体3下方的下阀芯杆6，所述阀芯体3上设置有与阀座2适配的密封面7，所述下阀芯杆6外滑动套设有滑筒8，所述下阀芯杆6上下两端通过密封塞9与滑筒8活动连接，所述滑筒8通过螺纹套设在定位筒4内，所述定位筒4与阀芯体3之间设置有第一压缩弹簧10，所述下阀芯干上设置有导向滑槽11，所述滑筒8内设置有在导向滑槽11内滑动配合的导向推杆12，所述导向滑槽11依次包括常闭工位112和防喷工位113，所述常闭工位112和防喷工位113首尾相连形成螺旋环状导向滑槽11。
37.本发明的导向滑槽11包括常闭工位112和防喷工位113，常闭工位112防喷工位113首尾相连形成螺旋环状结构，其形状、轨迹及导向推杆12的运动配合设计实现了阀的多次常开常闭行为；采用对中孔21、下阀芯杆6上下端的多个密封塞9对阀芯进行多处的对中约束，提高了阀芯组件在阀座2上的对中度以及运行平稳度，保证了阀门关闭时阀芯的密封效果；滑筒8直接与定位筒的直接螺纹连接设计使滑筒8能够稳定的通过定位筒安装到外壳1内，保证了滑筒8的安装效果，同时也能够从外壳1下方将滑筒8从定位筒内取出，更换滑筒8内的零部件，操作更加方便。所述定位筒4上开设有多个导流孔41，所述定位筒4侧壁上开设有多个过流孔42，所述导流孔41和过流孔42与定位筒4底部连通，方便泥浆流动。
38.所述常闭工位112位于导向滑槽11的最高点，所述常闭工位112下方还设置有常开工位111，所述防喷工位113位于导向滑槽11的最低点。阀芯体3在第一压缩弹簧10的作用下向阀座2靠近，无其他外力时，阀芯体3与阀座2贴合，对整个通道进行密封。
39.导向推杆12在导向滑槽11中运动，以完成阀状态转变。
40.(1)无泥浆灌入时，导向推杆12处于常开工位111时为初始状态，阀芯体3受第一压缩弹簧10向上的力卡于常开工位111，此时阀为常开阀，阀开；
41.(2)以较高压力的泥浆灌入，阀芯体3受泥浆向下的力，导向推杆12处于常闭工位112，脱离初始状态，此时阀为常闭阀，阀开；
42.(3)井喷时阀内压力平衡，第一压缩弹簧10的弹簧力较大向上推动阀芯体3挤压导向推杆12，阀迅速闭合，推杆处于防喷工位113处，阀闭；
43.(5)再次加高压，导向推杆12沿螺旋状的导向滑槽11又重新到达常闭工位112处。
44.阀整体做常开工位111-常闭工位112-防喷工位113-常闭工位112-防喷工位113
……
的动作。
45.实施例二：如图2-3所示，在实施例一的基础上，所述下阀芯杆6中部为导向柱61，所述导向滑槽11设置在导向柱61上，所述导向柱61的直径大于下阀芯杆6上端的直径，所述导向柱61位于滑筒8内，所述导向柱61上下两端与滑筒8之间均设置有轴承62，所述轴承62外壁与滑筒8内壁固定连接，所述轴承62内侧与导向柱61间隙配合。
46.直径增大的导向柱61，可以设置更大的导向滑槽11，与更大的导向推杆12适配，提高了导向的稳定性。导向柱61上下两端的轴承62的设计，促进阀状态转换，防止由于转换过程中导向柱61与滑筒8之间的卡顿/缓慢导致阀配合部件的损坏，及长时间处于小过流面积下导致的阀芯密封面7冲蚀加剧。轴承62使导向柱61在滑筒8内的滑动更加顺滑，同时导向柱61上下端均设置有轴承62，使导向柱61在滑筒8内有偏移时，具有阻挡对中作用，避免了导向柱61的大幅度滑动，即避免了阀芯体3左右的晃动，使阀芯体3与阀座2之间的分离密封均能够平稳进行，同时轴承62内侧与导向柱61间隙配合，也不会妨碍导向柱61在滑筒8内的转动。
47.所述外壳1内底部设置有定位凸台，所述定位筒4底部安装在定位凸台上。定位筒4下端通过外壳1内的定位凸台进行约束，定位筒4上端通过第一压缩弹簧10约束，其正好套设在外壳1内。
48.实施例三：如图1-3所示，在实施例一的基础上，所述常闭工位112从一侧到防喷工位113为第一滑槽114，所述第一滑槽114为螺旋向下滑槽，所述第一滑槽114由上至下槽深逐渐减小，所述防喷工位113从另一侧到常闭工位112为第二滑槽115，所述第二滑槽115为螺旋向上滑槽，所述第二滑槽115由下至上槽深逐渐减小，所述常闭工位112近第二滑槽115端设置有第一防逆凸起116，所述防喷工位113近第一滑槽114端设置有第二防逆凸起117。
49.第一滑槽114和第二滑槽115的槽深均做了不同槽深渐变的处理，同时还设置了第一防逆凸起116和第二防逆凸起117，使得导向推杆12在导向滑槽11内只能按设定做单向循环动作，避免了误动作。
50.实施例四：如图4所示，在实施例一的基础上，所述阀芯体3上方设置有上阀芯杆5，所述阀座2中部开设有对中孔21，所述上阀芯杆5活动穿过对中孔21，所述阀座2的对中孔21四周还设置有过流槽22。所述阀座2通过螺纹与外壳1固定连接，所述阀座2上下端与外壳1间均设置有o型密封圈。
51.上阀芯杆5位于对中孔21内，保证了阀芯体3上部的对中度以及平稳度，同时阀芯体3下部的下阀芯杆6套设在滑筒8内，下阀芯杆6只能在滑筒8内进行转动和上下滑动，保证了阀芯体3下部的对中度以及平稳度，多次的对中的约束，使整个阀芯组件能够在阀座2内
平稳的旋转移动。
52.实施例五：如图5-8所示，在实施例一的基础上，所述阀芯体3下表面和定位筒4上表面均设置有弹簧槽，所述第一压缩弹簧10的上下两端分别放置在阀芯体3下表面和定位筒4上表面的弹簧槽内。弹簧槽的设计，使弹簧在阀芯体3与定位筒之间固定更加稳定，避免了弹簧的晃动。
53.将滑筒8通过定位筒4安装到外壳1内，方便将滑筒8安装到外壳1内，同时采用密封塞9将导向柱61上下端封闭到滑筒8内，使其与外界的泥沙环境隔绝，保证了导向柱61在滑筒8内顺滑的转动，避免了泥沙进入导向滑槽11内，对导向推杆12进行卡阻。同时定位筒4与滑筒8形成一体，第一压缩弹簧10就可以位于外侧的定位筒4上，扩大了第一压缩弹簧10的直径，使第一压缩弹簧10可以位于阀芯体3更加外围的位置，对阀芯体3的支撑更加稳定，防止了阀芯体3的偏移。
54.同时定位筒4下部开口，滑筒8中部通过螺纹与定位筒8连接，使滑筒可以从定位筒8下部进行拆卸，方便在不完全拆开阀的情况下进行滑筒8内部部件的更换。
55.所述滑筒8侧壁开设有相互连通的装配方槽81和限位槽82，所述装配方槽81与滑筒8外部连通，所述限位槽82与滑筒8内部连通，所述导向推杆12包括限位部121和导向部122，所述限位部121位于装配方槽81内，所述装配方槽81近滑筒8外部端设置有螺纹堵头83，所述螺纹堵头83与限位部121之间设置有第二压缩弹簧123。
56.导向推杆12安装在滑筒8的装配方槽81和限位槽82内，滑筒8一端通过螺纹堵头83进行封堵，第二压缩弹簧123位于螺纹堵头83和限位部121之间，由于导向滑槽11各处深度不同，导向推杆12需沿其轴向运动，第二压缩弹簧123保证导向部122运动时始终与导向滑槽11的槽底相切。而限位部121位于限位方槽内，避免了导向推杆12的旋转，方便定位。
57.本发明通过导向滑槽11形状、轨迹及导向推杆12的运动配合设计实现了阀的多次常开常闭行为；同时对阀芯进行多处的对中与约束，提高了阀芯在阀座2上的对中度以及运行平稳度，保证了阀门关闭时阀芯的密封效果。
58.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种多次常开常闭防喷阀，其特征在于：包括外壳(1)、设置在外壳(1)内上部的阀座(2)、与阀座(2)沿轴向滑动配合的阀芯组件和设置在外壳(1)内下部的定位筒(4)，所述阀芯组件包括阀芯体(3)和设置在阀芯体(3)下方的下阀芯杆(6)，所述阀芯体(3)上设置有与阀座(2)适配的密封面(7)，所述下阀芯杆(6)外滑动套设有滑筒(8)，所述下阀芯杆(6)上下两端通过密封塞(9)与滑筒(8)活动连接，所述滑筒(8)通过螺纹套设在定位筒(4)内，所述定位筒(4)与阀芯体(3)之间设置有第一压缩弹簧(10)，所述下阀芯干上设置有导向滑槽(11)，所述滑筒(8)内设置有在导向滑槽(11)内滑动配合的导向推杆(12)，所述导向滑槽(11)依次包括常闭工位(112)和防喷工位(113)，所述常闭工位(112)和防喷工位(113)首尾相连形成螺旋环状导向滑槽(11)。2.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述下阀芯杆(6)中部为导向柱(61)，所述导向滑槽(11)设置在导向柱(61)上，所述导向柱(61)的直径大于下阀芯杆(6)上端的直径，所述导向柱(61)位于滑筒(8)内，所述导向柱(61)上下两端与滑筒(8)之间均设置有轴承(62)，所述轴承(62)外壁与滑筒(8)内壁固定连接，所述轴承(62)内侧与导向柱(61)间隙配合。3.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述常闭工位(112)位于导向滑槽(11)的最高点，所述常闭工位(112)下方还设置有常开工位(111)，所述防喷工位(113)位于导向滑槽(11)的最低点。4.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述常闭工位(112)从一侧到防喷工位(113)为第一滑槽(114)，所述第一滑槽(114)为螺旋向下滑槽，所述第一滑槽(114)由上至下槽深逐渐减小，所述防喷工位(113)从另一侧到常闭工位(112)为第二滑槽(115)，所述第二滑槽(115)为螺旋向上滑槽，所述第二滑槽(115)由下至上槽深逐渐减小，所述常闭工位(112)近第二滑槽(115)端设置有第一防逆凸起(116)，所述防喷工位(113)近第一滑槽(114)端设置有第二防逆凸起(117)。5.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述阀芯体(3)上方设置有上阀芯杆(5)，所述阀座(2)中部开设有对中孔(21)，所述上阀芯杆(5)活动穿过对中孔(21)，所述阀座(2)的对中孔(21)四周还设置有过流槽(22)。6.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述阀座(2)通过螺纹与外壳(1)固定连接，所述阀座(2)上下端与外壳(1)间均设置有o型密封圈。7.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述阀芯体(3)下表面和定位筒(4)上表面均设置有弹簧槽，所述第一压缩弹簧(10)的上下两端分别放置在阀芯体(3)下表面和定位筒(4)上表面的弹簧槽内。8.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述滑筒(8)侧壁开设有相互连通的装配方槽(81)和限位槽(82)，所述装配方槽(81)与滑筒(8)外部连通，所述限位槽(82)与滑筒(8)内部连通，所述导向推杆(12)包括限位部(121)和导向部(122)，所述限位部(121)位于装配方槽(81)内，所述装配方槽(81)近滑筒(8)外部端设置有螺纹堵头(83)，所述螺纹堵头(83)与限位部(121)之间设置有第二压缩弹簧(123)。9.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述定位筒(4)上开设有多个导流孔(41)，所述定位筒(4)侧壁上开设有多个过流孔(42)，所述导流孔(41)和过流孔(42)与定位筒(4)底部连通。
10.根据权利要求1所述的多次常开常闭防喷阀，其特征在于：所述外壳(1)内底部设置有定位凸台，所述定位筒(4)底部安装在定位凸台上。

技术总结
本发明提供了一种多次常开常闭防喷阀，包括外壳、阀座、阀芯组件和定位筒，阀芯组件包括阀芯体和下阀芯杆，阀芯体上设置有与阀座适配的密封面，下阀芯杆外滑动套设有滑筒，下阀芯杆上下两端通过密封塞与滑筒活动连接，滑筒通过螺纹套设在定位筒内，定位筒与阀芯体之间设置有第一压缩弹簧，下阀芯干上设置有导向滑槽，滑筒内设置有在导向滑槽内滑动配合的导向推杆，导向滑槽依次包括常闭工位和防喷工位，常闭工位和防喷工位首尾相连形成螺旋环状导向滑槽。其通过导向滑槽形状、轨迹及导向推杆的运动配合设计实现了阀的多次常开常闭行为；同时对阀芯进行多处的对中与约束，提高了阀芯在阀座上的对中度以及运行平稳度。在阀座上的对中度以及运行平稳度。在阀座上的对中度以及运行平稳度。


技术研发人员：胡刚 王国荣 徐简繁 廖红林 吴文勇
受保护的技术使用者：西南石油大学
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/7/12