[發明專利]一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥

在審

• 申請號: 202011099740.7
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112096939A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 郭龍龍;周洋;師俊輝;高林朋;雷寬成
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: F16K17/04
• 分類號: F16K17/04;F16K17/06;F16K27/04;F16K37/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥，其特征在于，包括調壓手輪(1)、壓帽(2)、擋環(3)、壓蓋(4)、針閥彈簧(5)、上殼體(6)、針閥芯(7)、螺釘(8)、第一O型密封圈(9)、中間殼體(10)、壓力表(11)、彈簧(12)、彈簧底座套筒(13)、彈簧底座(14)、閥桿(15)、閥芯座(16)、第二O型密封圈(17)、第三O型密封圈(18)、下殼體(19)和泄壓接口(20)；

所述下殼體(19)的兩端與壓裂管道通過螺紋連接；泄壓接口(20)左側與泄壓管道連接，泄壓接口(20)的右側通過焊接連接在中間殼體(10)的側面，下殼體(19)與中間殼體(10)通過焊接連接；

所述閥桿(15)和彈簧底座(14)通過螺紋連接組成閥芯，閥芯安裝于閥芯座(16)內；彈簧底座套筒(13)通過螺紋與中間殼體(10)連接，彈簧(12)的一端安裝在彈簧底座(14)的環型槽內，彈簧(12)另一端連接在上殼體(6)的底面；閥桿(15)設有與下殼體(19)的修井液通道(22)連通的軸向通孔(21)，所述上殼體(6)和中間殼體(10)之間形成中部腔室(23)，中間殼體(10)的側壁上設置有壓力測量孔(24)，軸向通孔(21)與中部腔室(23)、壓力測量孔(24)連通，壓力測量孔(24)的右側安裝壓力表(11)，以實現壓裂管道壓力的實時顯示；

所述上殼體(6)與中間殼體(10)通過螺釘(8)連接，調壓手輪(1)與壓帽(2)通過螺紋連接，壓帽(2)通過螺紋與上殼體(6)連接，擋環(3)安裝在壓帽(2)與上殼體(6)之間，調壓手輪(1)的下端與壓蓋(4)接觸，壓蓋(4)安裝于上殼體(6)的中間，壓蓋(4)下端安裝針閥彈簧(5)，針閥彈簧(5)的下端安裝針閥芯(7)，針閥芯(7)的錐面與上殼體(6)的端面線接觸，旋轉調壓手輪(1)驅動壓蓋(4)沿軸線方向運動，改變針閥彈簧(5)的預緊力，從而調節管路的許用壓力值。

2.根據權利要求1所述的一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥，其特征在于，所述閥桿(15)設有垂直、貫通的軸向通孔(21)、第一徑向孔(29)、第二徑向孔(31)，閥芯座(16)設有第三徑向孔(30)，閥芯座(16)的下部與中間殼體(10)之間形成環向通道(32)，軸向通孔(21)、第一徑向孔(29)、第二徑向孔(31)、第三徑向孔(30)、環向通道(32)、和泄壓接口(20)的泄壓口內腔(28)構成快速泄壓通道，以實現快速泄壓。

3.根據權利要求2所述的一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥，其特征在于，上殼體(6)的左側設置有左側孔(25)，上殼體(6)的底部設置有連通左側孔(25)和中部腔室(23)的上側孔(26)，中間殼體(10)的左側設置有中間泄壓孔(27)，泄壓接口(20)內部設有泄壓口內腔(28)，且軸向通孔(21)、上側孔(26)、左側孔(25)、中間泄壓孔(27)、泄壓口內腔(28)構成泄壓通道；當管路壓力超過預設許用壓力值，在中間殼體(10)的中部腔室(23)中液體壓力與針閥彈簧(5)的合力作用下，針閥芯(7)開啟，流體經軸向通孔(21)、上側孔(26)、左側孔(25)、中間泄壓孔(27)流入泄壓接口(20)的泄壓口內腔(28)，流體的局部水頭損失導致中部腔室(23)內的修井液壓力低于修井液通道(22)內的修井液壓力，在流體壓力差與彈簧(12)的合力作用下，閥桿(15)沿軸線向上運動，閥桿(15)上的第一徑向孔(29)、第二徑向孔(31)與閥芯座(16)上的第三徑向孔(30)、環向通道(32)以及泄壓接口(20)的泄壓口內腔(28)連通，從而實現快速泄壓。

4.根據權利要求1所述的一種帶有壓力實時監測的壓裂管道用雙級安全閥，其特征在于，在壓蓋(4)和針閥芯(7)之間沿圓周方向等間距設有4個針閥彈簧(5)，在軸線方向設有1個針閥彈簧(5)，且各針閥彈簧(5)的剛度、自由長度相同，旋轉調壓手輪(1)驅動壓蓋(4)沿軸線方向運動，從而精確的調節針閥芯(7)的預設開啟壓力值，針閥彈簧(5)的并列使用有效地降低了本安全閥的體積。