[发明专利]低扭矩方钻杆旋塞阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻具内防喷工具，具体的说是一种低扭矩方钻杆旋塞阀。

背景技术

方钻杆旋塞阀是钻柱循环系统中的手动控制阀，是防止井喷的有效工具之一。方钻杆旋塞阀分上部方钻杆旋塞阀和下部方钻杆旋塞阀。上部方钻杆旋塞阀连接于水龙头下端和方钻杆上端之间。下部方钻杆旋塞阀连接于方钻杆下端和钻杆上端或方钻杆保护接头的下端之间。方钻杆旋塞阀操作非常简单，用专用扳手按指示要求转动90度即可实现开或关。在钻修井作业中，为了避免井喷恶性事故的发生，均应在方钻杆上、下两端组接方钻杆旋塞阀。

近年来，旋塞阀频繁发生阀芯与阀座之间密封失效，旋转销不能转动、阀座刺坏，阀芯长期不活动，阀座密封面锈蚀严重，旋钮不能转动，旋塞阀本体断裂，无法实现旋塞阀的开关动作等等，给油田生产带来巨大的经济损失，严重时甚至诱发井喷事故。

由于传统的旋塞阀采用的是球型的结构，管柱压力大时经常出现关闭后打不开的现象，这样工人就无法进行下一步的操作，从而会形成安全的隐患，导致事故的发生。

发明内容

本发明的目的是要提供一种结构简单合理、密封效果好、旋塞阀的开关动作灵活、使用寿命长、安全可靠的低扭矩方钻杆旋塞阀。

本发明的目的是这样实现的，该旋塞阀包括阀体、组合阀座、金属阀座、带有支撑套的拼合环、阀球、阀杆、滑动轴承座、旋转开关、定位销，所述的组合阀座和金属阀座设置在阀体腔体内，带有支撑套的拼合环设置在靠近金属阀座一侧，所述的阀球设置在阀体腔体内、组合阀座和金属阀座之间，在阀体的径向对称设置有滑动轴承座，设置在滑动轴承内的阀杆与阀球的一端连接，设置在滑动轴承座内的旋转开关与阀球的另一端连接，所述的对应组合阀座位置设置在阀体上的定位销对组合阀座进行定位。

所述的阀球上开有通孔，阀杆和旋转开关与阀球之间的连接采用偏心连接的结构形式。

所述的组合阀座和金属阀座的内孔为偏心设置的内孔。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、由于采用弹性橡胶体的自紧密封机理，实现旋塞阀的密封，因此，没有其他预紧装置，所以不存在钻井液杂质在滑动间隙中积累造成卡死，关闭不严等问题。

2、可在钻修井全部工况下方便轻松开启与关闭。

3、实现全工况下(低压、高压工况)可靠密封。

4、由于采用凸轮偏心结构、当旋塞阀开启或关闭时，球体密封面迅速脱离阀座密封面，从而达到了磨损小，使用寿命长。

附图说明

图1为低扭矩方钻杆旋塞阀整体结构示意图。

图2为本发明A-A剖示图。

图3、4为本发明组合阀座结构示意图。

图5、6为本发明金属阀座结构示意图。

具体实施方式

由附图1、2所示：该旋塞阀包括阀体1、组合阀座2、金属阀座3、带有支撑套4的拼合环5、阀球6、阀杆7、滑动轴承8、8-1、旋转开关9、定位销10，所述的组合阀座2和金属阀座3设置在阀体1腔体内，带有支撑套4的拼合环5设置在靠近金属阀座3一侧，所述的阀球6设置在阀体1腔体内、组合阀座2和金属阀座3之间，在阀体1的径向对称设置有滑动轴承座8、8-1，设置在滑动轴承8-1内的阀杆7与阀球6的一端连接，设置在滑动轴承8内的旋转开关9与阀球6的另一端连接，所述的对应组合阀座2位置设置在阀体1上的定位销10对组合阀座2进行定位。

所述的阀球6上开有通孔11，阀杆7和旋转开关9与阀球6之间的连接采用偏心连接的结构形式。

由附图3、4、5、6所示：所述的组合阀座2和金属阀座3的内孔为偏心设置的内孔。

本发明的工作原理：首先利用组合阀座2弹性橡胶体12的自紧密封机理来大幅度降低旋塞阀组合阀座2的密封比压，并且，实现对高压介质的可靠密封。由于密封比压的大幅度的降低，所以旋塞阀的启闭扭矩也大幅度的降低。其次，阀杆7和旋转开关9与阀球6之间的连接采用凸轮偏心式结构形式，组合阀座2和金属阀座3与阀球6之间的接触采用偏心形式，即阀球6中心线相对于阀体中心线偏移一定距离，阀座密封面偏心一定距离。

当阀杆7绕中心线13顺时针旋转90°、则阀球6亦随之旋转90度、并与组合阀座2和金属阀座3密封面吻合。当密封副间的摩擦力矩和阀杆7密封摩擦力矩之和大于介质压力形成的力矩时，旋塞阀将达到可靠密封。由于旋塞阀采用凸轮偏心结构形式、当旋塞阀开启时，阀球6迅速脱离组合阀座2和金属阀座3密封面。当旋塞阀关闭时，阀球6与组合阀座2和金属阀座3密封面迅速吻合。从而达到了开启扭矩小，关闭严密的目的。另外、由于低扭矩方钻杆旋塞阀采用固定球结构，因此固定球的支撑承受着很大的径向作用力，旋转时会产生很大的摩擦力，为降低此摩擦力，在阀杆7和旋转开关9支撑处安装特制的低摩擦系数的滑动轴承座8减小摩擦力。进一步降低方钻杆旋塞阀开启或关闭时的扭矩。