具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥的制作方法
【專利摘要】本發明涉及閥門【技術領域】，具體涉及具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，它包括節流閥本體，所述節流閥本體包括一閥體，該閥體上設置有孔B,內設置一閥座和一閥芯套,所述閥座設置一內孔，該內孔為一圓錐孔；所述閥芯套內設置有一閥桿，該閥桿上依次套設有一密封壓蓋和密封盤根，該閥芯套右側上設置一孔A，該孔A一端與閥芯套上端臺階孔相通；所述閥桿一端設置一閥芯，該閥芯外表面包括一圓柱面，該圓柱面兩端分別對應設置有組合圓錐面，該組合圓錐面由兩個角度不同的圓錐面A和圓錐面B組成，閥芯外表面由圓柱面和其兩端的組合圓錐面組合而成；它結構簡單、合理，可實現節流閥的連續、線性調節。
【專利說明】具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥
【技術領域】
[0001] 本發明涉及閥門【技術領域】，具體涉及一種具有線性流量特性和大的通流能力（Cv 值）的節流閥。
【背景技術】
[0002] 在油田各種高壓流體控制設備或裝置中，節流閥是壓力、流量的主要控制部件，通 過調節節流閥的開度，達到控制流體壓力和流量的目的。隨著控制壓力鉆井技術在國內外 日益得到重視，已成為鉆井熱點技術之一。在控制壓力鉆井技術中，特別是精細控壓鉆井 (MPD)技術中，要求控制壓力的節流閥應由計算機控制，并且能夠始終動態、連續地把井口 壓力控制在設定的很小范圍內，這就對節流閥的流量特性提出了更高的要求。節流閥的流 量特性必須是線性的，并具有大的通流能力（Cv值)，以便在微量調節節流閥開度時，壓力也 會隨之產生微量變化，實現計算機的可靠有效控制。目前，國內鉆井常用節流閥主要有筒 形、針形、楔形和孔板式，但它們的流量特性均為曲線形，而非線性，不能滿足精細控壓鉆井 (MPD)的要求，另外，上述四種節流閥的閥座出口極易產生側沖，也給生產作業帶來很大的 安全隱患。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構簡單，設計合理、使 用方便的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值)的節流閥，它針對現有節流閥不具備線 性流量特性和大的通流能力，無法滿足精細控壓鉆井（MPD)的要求，而提供一種結構簡單、 設計合理，具有線性的流量特性和大的通流能力（Cv值)、可滿足精細控壓鉆井（MPD)的要 求節流閥。
[0004] 本發明所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，它包括節流 閥本體，所述節流閥本體包括一閥體，該閥體內設置一閥座和一閥芯套，所述閥座設置一內 孔，該內孔為一圓錐孔；所述閥芯套內設置有一閥桿，該閥桿上依次套設有一密封壓蓋和密 封盤根，該閥芯套右側上設置一孔A，該孔A-端與閥芯套上端臺階孔相通；所述閥桿一端 設置一閥芯，該閥芯外表面包括一圓柱面，該圓柱面兩端分別對應設置有組合圓錐面，該 組合圓錐面由兩個角度不同的圓錐面A和圓錐面B組成，閥芯外表面由圓柱面和其兩端的 組合圓錐面組合而成；閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在與閥座不同的配合位 置，形成不同的通流面積。
[0005] 進一步地，所述閥座和閥芯均采用硬質合金制作。
[0006] 進一步地，所述閥體內設置一閥座、閥芯套和孔B。
[0007] 進一步地，所述閥體外連接有進口法蘭短節和出口法蘭短節，所述出口法蘭短節 內設置有錐孔防磨套和直孔防磨套。
[0008] 進一步地，所述閥芯，其端面均勻分布5個貫通孔，內部設置有螺紋套，整體縱向 對稱設計。
[0009] 進一步地，所述閥座內孔是帶有一圓錐孔和一直孔段組合而成，整體軸向對稱設 計。
[0010] 進一步地，所述閥體上設置有一連接由壬。
[0011] 采用上述結構后，本發明有益效果為：本發明所述的具有線性流量特性和大的通 流能力（Cv值）的節流閥，它在工作中，閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在與閥 座不同的配合位置，形成不同的通流面積，閥芯由關閉至最大開度的連續移動過程中，呈現 出，在小開度時為連續、線性的微流量特性；在之后較大的開度過程中，具有連續、線性、大 的通流能力的流量特性。它結構簡單、合理，可實現節流閥的連續、線性調節。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 此處所說明的附圖是用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，但 并不構成對本發明的不當限定，在附圖中： 圖1是本發明的結構示意圖； 圖2是本發明的閥芯結構示意圖； 圖3是本發明的閥座結構不意圖； 圖4是本發明的微流量特性配合局部放大圖； 圖5是本發明大流量特性配合局部放大圖； 圖6是本發明的流量特性圖。
[0013] 附圖標記說明： 1、出口法蘭短節；2、直孔防磨套；3、錐孔防磨套；4、閥座；5、閥芯；6、閥芯套；7、閥體； 8、密封盤根；9、密封壓蓋；10、油缸組件；11、閥桿；12、連接由壬；13、進口法蘭短節；14、孔 A ;15、孔 B。
【具體實施方式】
[0014] 下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本發明，其中的示意性實施例以及說 明僅用來解釋本發明，但并不作為對本發明的限定。
[0015] 如圖1-圖6所示，本【具體實施方式】所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv 值）的節流閥，它包括節流閥本體，所述節流閥本體包括一閥體（7)，該閥體（7)內設置一閥 座（4)和一閥芯套（6)，所述閥座（4)設置一內孔，該內孔為一圓錐孔；所述閥芯套（6)內設 置有一閥桿（11)，該閥桿（11)上依次套設有一密封壓蓋（9)和密封盤根（8)，該閥芯套（6) 右側上設置一孔A (14)，該孔A (14)-端與閥芯套上端臺階孔相通；所述閥桿（11)一端設 置一閥芯（5)，該閥芯（5)外表面包括一圓柱面，該圓柱面兩端分別對應設置有組合圓錐 面，該組合圓錐面由兩個角度不同的圓錐面A (5-2)和圓錐面B (5-3)組成，閥芯（5)外表 面由圓柱面和其兩端的組合圓錐面組合而成；閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在 與閥座不同的配合位置，形成不同的通流面積。
[0016] 所述閥座（4)和閥芯（5)均采用硬質合金制作。
[0017] 所述閥體（7)內設置一閥座（4)、閥芯套（6)和孔B (15)。
[0018] 所述閥體（7)外連接有進口法蘭短節（13)和出口法蘭短節（1)，所述出口法蘭短 節（1)內設置有錐孔防磨套（3)和直孔防磨套（2)。
[0019] 所述閥芯（5)，其端面均勻分布5個貫通孔，內部設置有螺紋套（5-1)，整體縱向對 稱設計。
[0020] 所述閥座（4)內孔是帶有一圓錐孔和一直孔段組合而成，整體軸向對稱設計。
[0021] 所述閥體（7)上設置有一連接由壬12。
[0022] 本發明的工作原理如下： 閥體內部安裝有閥座，閥芯套通過連接由壬固定于閥體上，閥芯套的小端前伸至完全 遮擋進口端孔，以保證進入閥座的流體為環柱狀，達到流出閥座的流體沿直線流動，閥體外 部分別與進口法蘭短節和出口法蘭短節相連，進口法蘭短節和出口法蘭短節在保持主體不 變的情況下可根據外部連接形式靈活變換。閥芯安裝于閥芯套內，在閥桿的牽引下沿閥座 的軸線移動，在與閥座不同的配合位置，形成不同的通流面積，閥芯由關閉至最大開度的連 續移動過程中，首先是閥芯的圓錐面與閥座直孔段配合，由于閥芯的兩個不同角度的圓錐 面互補，其通流截面所呈現的是連續、線性的微流量特性；當閥芯的端部移動至閥座的內圓 錐面時，其通流截面所呈現的是具有連續、線性、大的通流能力的流量特性。閥芯套上的孔 A和閥體上的孔B可保證當密封盤根失效后，閥腔內的壓力可通過孔A和孔B排出閥外，避 免閥腔壓力作用于主活塞上而造成大的事故。裝于出口法蘭短節內的錐孔防磨套和直孔防 磨套可有效地保護出口法蘭短節免受沖蝕，當一旦出現側沖流體，錐孔防磨套由于增大了 流體的沖刷入射角從而可緩解流體的沖刷。閥芯和閥座采用對稱設計結構，一旦一端磨損 嚴重，可掉頭使用，以減小成本。
[0023] 本發明主要應用于油田各種高壓流體的壓力、流量控制設備或裝置。
[0024] 本發明的節流閥是采用具有兩個圓錐面的閥芯與帶有一個直圓柱面和一個內圓 錐面的閥座相配合，在微流量和大流量情況下均可獲得連續、線性的流量特性。
[0025] 本發明所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，它在工作中， 閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在與閥座不同的配合位置，形成不同的通流面 積，閥芯由關閉至最大開度的連續移動過程中，呈現出，在小開度時為連續、線性的微流量 特性；在之后較大的開度過程中，具有連續、線性、大的通流能力的流量特性。它結構簡單、 合理，可實現節流閥的連續、線性調節。
[0026] 以上所述僅是本發明的較佳實施方式，故凡依本發明專利申請范圍所述的構造、 特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發明專利申請范圍內。
【權利要求】
1. 具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，其特征在于：它包括節流閥 本體，所述節流閥本體包括一閥體（7)，該閥體（7)上設置有孔B，內設置一閥座（4)和一閥 芯套（6)，所述閥座（4)設置一內孔，該內孔為一圓錐孔；所述閥芯套（6)內設置有一閥桿 (11)，該閥桿（11)上依次套設有一密封壓蓋（9)和密封盤根（8)，該閥芯套（6)右側上設置 一孔A (14)，該孔A (14)-端與閥芯套（6)上端臺階孔相通；所述閥桿（11) 一端設置一閥 芯（5)，該閥芯（5)外表面包括一圓柱面，該圓柱面兩端分別對應設置有組合圓錐面，該組 合圓錐面由兩個角度不同的圓錐面A (5-2)和圓錐面B (5-3)組成，閥芯（5)外表面由圓 柱面和其兩端的組合圓錐面組合而成；閥芯在閥桿的牽引下，沿閥座的軸線移動，在與閥座 不同的配合位置，形成不同的通流面積。
2. 根據權利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，其特 征在于：所述閥座（4)和閥芯（5)均采用硬質合金制作。
3. 根據權利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值)的節流閥，其特征 在于：所述閥芯套（6)上設置有孔A (14)，內設置有閥桿（11)、密封壓蓋（6)、密封盤根（8); 所述閥體（7)上設置有孔B，內設置一閥座（4)、閥芯套（6)。
4. 根據權利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，其特 征在于：所述閥體（7 )外連接有進口法蘭短節（13 )和出口法蘭短節（1 )，所述出口法蘭短節 (1)內設置有錐孔防磨套（3)和直孔防磨套（2)。
5. 根據權利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，其特 征在于：所述閥芯（5)，其端面均勻分布5個貫通孔，外表面則由一圓柱面和兩個角度不同 的圓錐面組合而成(見附圖2)，內部設置有螺紋套（5-1)，整體縱向對稱設計。
6. 根據權利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，其特 征在于：所述閥座（4)內孔是帶有一圓錐孔和一直孔段組合而成，整體軸向對稱設計。
7. 根據權利要求1所述的具有線性流量特性和大的通流能力（Cv值）的節流閥，其特 征在于：所述閥體（7)上設置有一連接由壬（12)。
【文檔編號】F16K1/00GK104089027SQ201410311318
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】高世德, 陳傳永, 湯齊龍, 涂磊 申請人:普勝特能源（廣漢）服務有限公司