平衡式充水閥的制作方法

本實用新型涉及一種兩通閥，特別是一種平衡式充水閥。

背景技術：

充水閥是石油套管靜壓式水壓試驗機主要組成部分，其作用是：開啟時完成對試壓管體內部的預充水；關閉時，使管體內部形成封閉容腔，為管體試壓作準備。

原使用充水閥大致分為兩種：一種是采用大間隙密封和閥桿組合結構，采用液壓缸驅動閥桿上下運動，下進水。缺點：①大間隙密封在多次使用后，疲勞情況嚴重，使用周期短；②采用插裝式結構，高壓缸體尺寸大，加工精度高，造價高；③需要配套額外的梭閥控制裝置，造價高，故障率高；④采用下進水，維修難度大；⑤液壓油泄漏，污染環境。另一種是采用閥桿、閥座形式，液壓缸驅動，上進水。缺點：①采用插裝式結構，高壓缸體尺寸大，加工精度高；②閥桿，閥座磨損后，液壓缸閥體間需加墊片補償磨損量，調整困難；③閥桿，閥座造價高；④閥桿與液壓缸接手處易斷裂；⑤液壓油泄漏，污染環境。

技術實現要素：

為解決上述存在的技術問題，本實用新型的目的是提供一種平衡式充水閥，采用板式安裝替代插裝式安裝。解決了備件造價高、維修困難以及液壓油污染問題。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是提供一種平衡式充水閥，其中：該充水閥包括平衡缸部分和注水閥兩部分，所述平衡缸部分包括柱塞及與柱塞匹配的缸體，缸體設有高壓接頭，柱塞與缸體的端蓋處設有高壓密封組并通過螺栓緊固于缸體上，柱塞一端設有凹形槽。

所述注水閥部分包括活塞、雙作用活塞桿、氣缸筒及設于氣缸筒兩端的低壓閥體和高壓閥體，通過螺母與螺桿兩端螺紋旋合，將低壓閥體與高壓閥體固定于氣缸筒兩側，所述低壓閥體一端通過連接法蘭與缸體連接，另一端設有低壓密封組和壓縮空氣通氣孔，低壓密封組通過螺栓與低壓閥體固定，低壓閥體的一側壁設有低壓進水口，低壓閥體內設有軸向通孔的雙作用活塞桿，雙作用活塞桿一端沿徑向開有徑向通孔，另一端設有45°倒角的密封面，另在活塞桿端部徑向設有環形槽及壓環，并通過螺栓依次連接在凹形槽上。

所述雙作用活塞桿上設有軸肩和螺紋，通過圓螺母與雙作用活塞桿螺紋旋合，將活塞固定于軸肩。

活塞桿密封面的端部通過螺栓固定有高壓閥體，高壓閥體側壁上設有出水口及壓縮空氣通氣孔，出水口設有高壓接頭，高壓閥體的一端設有高壓密封組，另一端設有密封蓋，密封蓋的內側設有45°倒角的密封槽，缸體的高壓接頭與高壓閥體的高壓接頭通過高壓軟管連接。

本實用新型的效果該平衡式充水閥結構簡單、體積小、制造成本低、故障率低、維護費用少，性能可靠。使用范圍廣，適用于高、中、低壓水系統。最高工作壓力可達100MPa。該閥增加了壓力平衡裝置，保證充水閥在試壓時的密封性。該閥利用壓縮空氣作為中間壓力源，通過氣缸控制閥體的啟閉，減少了油液污染，提高了安全系數。適應多種工礦條件，性能可靠。

附圖說明

圖1是本實用新型的平衡式充水閥開啟狀態結構示意圖；

圖2是本實用新型的平衡式充水閥關閉狀態結構示意圖。

圖中：

1、高壓軟管 2、高壓接頭 3、柱塞 3.1、凹形槽 4、缸體 5、高壓密封組 6、螺栓 7、連接法蘭 8、環形槽 9、低壓進水口 10、低壓閥體 11、 螺母 12、低壓密封組 13、壓縮空氣通氣孔 14、雙作用活塞桿 14.1、軸向通孔 14.2、密封面 14.3、軸肩 14.4、螺紋 14.5、徑向通孔15、螺桿 16、密封蓋 16.1、密封槽 17、腳式滑環式組合密封 18、高壓閥體 18.1、出水口 19、氣缸筒 20、活塞 21、圓螺母 22、壓環

具體實施方式

結合附圖及實施對本實用新型的平衡式充水閥結構加以說明。

本實用新型的平衡式充水閥一改傳統設計，將插裝式安裝形式改為板式連接形式。該型閥由平衡缸部分和注水閥兩部分組成。通過壓力腔的控制壓力由高壓軟管取自高壓閥體出水口，當閥體關閉，靜壓式水壓試驗機試壓時，高壓水從高壓軟管進入柱塞缸內，保證閥體安全關閉。氣缸驅動雙桿活塞桿往復運動，所述活塞桿采用通孔設計，閥體開啟時，水從內部自由流動，實現試壓管體內部預充水。

圖1為本實用新型的平衡式充水閥開啟狀態結構示意圖，圖中箭頭方向為閥體開啟時介質的流向。

如圖1所示，本實用新型的平衡式充水閥結構是，該充水閥包括平衡缸部分和注水閥兩部分，所述平衡缸部分包括柱塞3及與柱塞3匹配的缸體4，缸體4設有高壓接頭2，柱塞3與缸體4的端蓋處設有高壓密封組5并通過螺栓6緊固于缸體4上，柱塞3一端設有凹形槽3.1。

所述注水閥部分包括活塞20、雙作用活塞桿14、氣缸筒19及設于氣缸筒19兩端的低壓閥體10和高壓閥體18，通過螺母11與螺桿15兩端螺紋旋合，將低壓閥體10與高壓閥體18固定于氣缸筒19兩側，所述低壓閥體10一端通過連接法蘭7與缸體4連接，另一端設有低壓密封組12和壓縮空氣通氣孔13，低壓密封組12通過螺栓6與低壓閥體10固定，低壓閥體10的一側壁設有低壓進水口9，低壓閥體10內設有軸向通孔14.1的雙作用活塞桿14，雙作用活塞桿14一端沿徑向開有徑向通孔14.5，另一端設有45 °倒角的密封面14.2，另在活塞桿14端部徑向設有環形槽8及壓環22，并通過螺栓6依次連接在凹形槽3.1。

所述雙作用活塞桿14上設有軸肩14.3和螺紋14.4，通過圓螺母21與雙作用活塞桿14螺紋14.4旋合，將活塞21固定于軸肩14.3。從而形成A腔、B腔。

活塞桿14密封面14.2的端部通過螺栓6固定有高壓閥體18，高壓閥體18側壁上設有出水口18.1及壓縮空氣通氣孔13，出水口18.1設有高壓接頭2，高壓閥體18的一端設有高壓密封組5，另一端設有密封蓋16，密封蓋16的內側設有45°倒角的密封槽16.1，缸體4的高壓接頭2與高壓閥體18的高壓接頭2通過高壓軟管1連接。

所述雙作用活塞桿14密封面14.2為45°倒角的外錐套，密封蓋16密封槽16.1為45°倒角的內錐臺。

所述柱塞3與雙作用活塞桿14通過壓環22與螺栓6的連接時，柱塞3在徑向有2mm位移量。

如圖1、2所示，本實用新型的平衡式充水閥開啟關閉功能是這樣實現的：

當氣缸B腔進氣時，活塞20推動雙作用活塞桿14向左側運動，壓力平衡柱塞腔水介質在雙作用活塞桿14驅動下由高壓軟管1通過高壓閥體18排出的同時，雙作用活塞桿14與密封蓋16分離，低壓水從低壓腔經雙作用活塞桿14的徑向通孔14.5、軸向通孔14.1、高壓閥體18的出水口18.1輸送至試壓管體內部。當充水完成后，氣缸A腔進氣，活塞桿14右移，壓力平衡柱塞腔產生真空，低壓水在大氣壓的作用下進入柱塞腔的同時，雙作用活塞桿14的密封面與密封蓋16的密封槽16.1緊密貼合，為水壓試驗機試壓作準備。

所述壓力腔的控制壓力由高壓軟管1取自高壓閥體出水口18.1，當閥 體關閉，水壓試驗機試壓時，高壓水從高壓軟管1進入柱塞缸體4內，保證閥體安全關閉。氣缸驅動雙作用活塞桿往復運動，所述活塞20采用通孔設計，閥體開啟時，水從內部自由流動，實現試壓管體內部預充水。所述密封結構采用錐閥口密封形式，具有耐高壓、動作可靠、流量大、開關靈敏、抗污染能力強的特點。活塞桿密封端部與密封槽配合研磨，其錐度為45°試壓時，閥體關閉，隨著試壓壓力的升高，平衡柱塞缸始終驅使活塞桿與閥座緊密貼合，實現密封功能。

本實用新型平衡式充水閥已在天津鋼管集團股份有限公司管加工部油管特殊扣線水壓試驗機上使用，完全滿足工藝生產要求，以油管特殊扣線水壓試驗機使用情況來看，實際使用情況如下：

由該型閥替代原使用的閥桿、閥座結構式充水閥，獲得良好的使用效果和經濟效益。該閥在動作、流量參數方面滿足現場工藝生產要求的同時，其在耐高壓、開關靈敏度、抗污染能力方面比常規充水閥有較大的提升，其中最高耐壓等級達100MPa；啟閉靈敏度從原先的1S降到現在的0.5S，提高了生產節奏；抗污染能力顯著提高，壽命周期從3個月延長至6個月，節省了備件費用。