[发明专利]一种高压泥浆泵用陶瓷球笼阀

说明书

本发明公开了一种高压泥浆泵用陶瓷球笼阀，包括阀座和阀盖，所述阀座和阀盖之间安装陶瓷球，在所述阀盖上开有多个流体窗口，在陶瓷球和阀盖之间设有一个阀盖聚氨酯垫层，在陶瓷球和阀座之间设有一个阀座聚氨酯垫层，在所述阀座聚氨酯垫层和陶瓷球之间添加一个垫圈。本发明的球笼阀一体化设计，大大增加了使用寿命，特别是应用于高温、高压力和冲击力强工况条件下的泥浆抽吸；采用陶瓷球替代金属球，陶瓷球的耐磨损、耐高温特性，在高温高压以及含沙量较高的条件下耐用性明显强于传统的球阀和凡尔；陶瓷球不会产生电化学腐蚀，同时具有更好的耐腐蚀性，即使在含酸碱环境下使用也不会腐蚀。

技术领域

本发明属于机械设计和陶瓷新材料及其复合应用领域，涉及一种石油钻井用高压泥浆泵陶瓷球笼阀。

背景技术

陶瓷球笼阀是一种用于深井石油开采的高压泥浆泵的核心部件，应用于泥浆泵的液力端取到吸入和排出泥浆的作用；由于钻井泥浆中所含颗粒状硬质沙的研磨、泥浆液的冲刷以及受到油井内酸性物质侵蚀，造成阀体工作面的损伤，

此外，在高温高压以及含沙量较高的工况条件下，凡尔本体密封面易被刺坏，造成泥浆泄露，压力不足，致使泥浆泵出现故障。频繁更换凡尔，停机时间长，造成大量的材料成本和人工成本的浪费。

当前常用的球阀，虽然其流体阻力小，全通径的球阀基本没有流阻。但是在其启闭时，会产生一定的阻力，尤其是有杂质的情况下，非常容易被杂质堵塞，导致阀门无法打开。

因此优化阀体的结构设计和提高阀体工作面的耐磨损、耐冲刷、耐腐蚀和耐高温性能是提高其使用寿命的根本途径。

发明内容

本发明提供了一种石油钻井用高压泥浆泵陶瓷球笼阀。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高压泥浆泵用陶瓷球笼阀，包括阀座和阀盖，所述阀座和阀盖之间安装陶瓷球，在所述阀盖上开有多个流体窗口，在陶瓷球和阀盖之间设有一个阀盖聚氨酯垫层，在陶瓷球和阀座之间设有一个阀座聚氨酯垫层，在所述阀座聚氨酯垫层和陶瓷球之间添加一个垫圈。

所述阀座、阀盖和垫圈均采用20Cr2Ni4A合金钢，锻造温度为 920-950℃。

所述阀座、阀盖和垫圈的加工，渗碳后经880℃油淬+780℃油淬，然后200℃回火处理达到要求的硬度434HB，抗拉强度1483MPa。

所述陶瓷球材质为氧化锆或氧化锆增韧氧化铝或氮化硅材料。

所述陶瓷球加工，冷等静压成型，成型压力为250-300MPa，烧结温度为1500℃-1650℃，保温2-5h，抛光处理陶瓷球，球面粗糙度Ra为0.02-0.05um。

本发明的有益效果为：

1.球笼阀一体化设计，结构简洁，各部件之间运行流畅，大大增加了使用寿命，特别是应用于高温、高压力和冲击力强工况条件下的泥浆抽吸。

2.采用陶瓷球替代金属球，陶瓷球的耐磨损、耐高温特性，在高温高压以及含沙量较高的条件下耐用性明显强于传统的球阀和凡尔。

3.陶瓷球不会产生电化学腐蚀，同时具有更好的耐腐蚀性，即使在含酸碱环境下使用也不会腐蚀。

4.陶瓷球体的低膨胀率加盈余结构设计，使得球笼阀在使用过程中也不存在接合面因热胀冷缩产生开裂和破坏的可能性。

附图说明

图1为本发明剖面结构示意图。

图2为本发明拆开结构示意图。

图中：1-阀座，2-阀盖，3-陶瓷球，4-阀座聚氨酯垫层，5-阀盖聚氨酯垫层，6-流体窗口，7-垫圈。

具体实施方式