一种导向套、节流阀以及压裂管汇的制作方法

1.本实用新型涉及阀门技术领域，尤其涉及一种导向套、节流阀以及压裂管汇。


背景技术：

2.节流阀是通过阀杆改变流道的节流截面以控制流体流量的阀门，广泛的应用于流体输送、流体压力测试等作业场景。相关技术中，节流阀用于高压流体的节流控制时，阀杆在高压流体的高速冲刷作用下极易变形，导致阀杆无法顺利的回到初始位置，甚至使得阀杆直接在高压流体的高速冲刷作用下断裂，最终造成流体流量控制失效的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的实施例提供一种导向套、节流阀以及压裂管汇，旨在解决相关技术中节流阀的阀杆在高压流体的冲刷作用下容易变形或者断裂的技术问题。
4.为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：
5.一种导向套，安装于阀体内，阀体内还设置有流道且开设有与流道连通的阀杆腔，阀杆腔用于安装阀杆。导向套包括第一导向段，第一导向段具有贯穿第一导向段的导向腔，阀杆滑动的穿设于导向腔内，第一导向段固定插接于阀杆腔内。其中，沿阀杆的轴向，第一导向段延伸至流道内，用于遮挡位于流道内的部分阀杆。
6.本技术通过在阀体的阀杆腔内设置导向套，使阀杆能够在导向套的导向腔内定向滑动。由于导向套的第一导向段延伸至流道内，使得流道内的高压流体冲刷力直接作用在第一导向段上。相对于现有技术中的节流阀，流道内的高压流体冲刷力并非直接作用在阀杆上，从而使得第一导向段能够对伸入流道内的阀杆起到有效的保护作用，减少了阀杆变形或者断裂的情况发生，相对延长了节流阀的使用寿命。
7.在一些实施方式中，阀体连接有活塞套，活塞套设置有活塞腔，活塞腔与阀杆腔相连通。导向套还包括第二导向段，第二导向段与第一导向段相连接且位于活塞腔内，导向腔还贯穿第二导向段。第二导向段能够对阀杆起到导向的作用。此外，还能够对活塞套内安装的活塞起到限位的作用，防止节流阀产生憋压的问题。再者，第二导向段还能够对活塞套内安装的弹性件也起到导向的作用。
8.在一些实施方式中，导向套还包括第一密封槽和第二密封槽。第一密封槽沿第一导向段的外壁周向设置，用于安装第一密封圈，以密封导向套与阀体之间的间隙。第二密封槽沿导向套的内壁周向设置，用于安装第二密封圈，以密封导向套与阀杆之间的间隙。第一密封圈与第二密封圈能够对流道内的高压流体起到密封的作用，避免高压流体由于流入活塞腔而引起的活塞或者弹性件腐蚀的问题。
9.在一些实施方式中，导向套还包括第一导向槽。第一导向槽沿导向套的内壁周向设置，用于安装第一导向环，以限制阀杆沿导向腔的径向移动。使阀杆沿导向腔的轴向移动，避免阀杆的卡滞。
10.在一些实施方式中，导向套还包括与第一导向段相连接的第一限位环。第一限位
环沿第一导向段的外壁周向设置，且抵接于阀体远离流道的侧壁。第一限位环与阀体抵接，能够有效保证导向腔与阀杆腔之间的同轴度，避免导向套由于安装歪斜而引起阀杆卡滞的问题。
11.本实用新型另一方面实施例还提供了一种节流阀，包括阀体、阀杆以及如上任一技术方案的导向套，导向套安装于阀体内，阀杆穿设于导向套内。上述导向套用于节流阀时，具有与前述实施例提供的导向套相同的技术效果，此处不再赘述。
12.在一些实施方式中，节流阀还包括活塞套、活塞和弹性件。活塞套与阀体相连接，活塞套设置有活塞腔，活塞腔与阀杆腔相连通，沿活塞套的径向设置的侧壁开设有进液孔，进液孔与活塞腔连通。活塞沿活塞套的轴向滑动的设置于活塞腔内，阀杆远离流道的一端与活塞相连接。弹性件一端与导向套相抵接，另一端与活塞相抵接。
13.当从进液孔向活塞腔内注入液压时，液压推动活塞以带动阀杆沿导向腔的轴向移动。当节流阀无需节流时，活塞在弹性件的顶推作用下复位，从而使节流阀实现了通过液压远程控制的功能，操作更加安全。
14.在一些实施方式中，活塞包括活塞座与活塞柱。活塞座沿活塞套的轴向滑动的设置于活塞腔内。活塞柱与活塞座相连接且朝向阀杆的一侧，活塞柱的外径小于活塞座的外径。沿活塞柱的轴向，活塞柱开设有插槽，阀杆插接于插槽内，且活塞柱的内径大于阀杆的外径。其中，活塞柱的侧壁与阀杆开设有贯通的通孔，通孔内插接有销轴，阀杆通过销轴与活塞柱铰接。
15.将活塞设置为活塞座与活塞柱相连接的结构方式，使得阀杆能够方便的与活塞柱铰接，从而使得阀杆在沿导向腔轴向移动的过程中，能够消除活塞套与阀体之间的连接由于存在同轴度偏差，或者部件加工尺寸公差而引起的阀杆卡滞的问题，从而降低了工件的加工难度。
16.在一些实施方式中，销轴为弹性圆柱销。弹性圆柱销本身具有良好的柔韧度，使得阀杆能够在活塞柱的插槽内自由转动，从而有利于阀杆在导向腔内的轴向移动。
17.在一些实施方式中，活塞座包括第三密封槽与第二导向槽。第三密封槽沿活塞座的外壁周向设置，用于安装第三密封圈，以密封活塞座与活塞套之间的间隙。第二导向槽沿活塞座的外壁周向设置，用于安装第二导向环，以限制活塞座沿活塞腔的径向移动。第三密封圈能够对活塞腔内的液压起到密封的作用，防止液体流入活塞与导向套之间。第二导向环能够使活塞座沿活塞腔的轴向移动，避免活塞的卡滞。
18.在一些实施方式中，流道包括成角度设置的第一流道与第二流道，阀杆腔与第二流道同轴设置。节流阀还包括连接于第二流道内的阀座，阀座内安装有座套，座套内设置有与第二流道连通的座腔。当阀杆朝向阀座移动时，流体在阀座内的压力大于流道的压力，座套的设置能够避免高压流体直接对第二流道进行冲刷，从而延长了阀体的使用寿命。
19.在一些实施方式中，阀杆朝向座套的一端设置为锥面形状，座套朝向阀杆的一端设置为与锥面形状适配的锥形口形状。阀杆的锥面形状设计能够减小阀杆与高压流体的接触面积，从而降低流体对阀杆的冲刷作用力。座套的锥形口形状设计能够增大与阀杆之间形成的节流通道长度，从而有利于降低流体的压力。
20.在一些实施方式中，阀座包括第四密封槽与第二限位环。第四密封槽沿阀座的外壁周向设置，用于安装第四密封圈，以密封阀座与阀体之间的间隙。第二限位环沿阀座的外
壁周向设置，且抵接于第二流道朝向阀杆腔的侧壁。节流阀还包括垫圈，垫圈设置于第二限位环与阀体之间，阀座与阀体之间的连接部位位于第四密封圈与垫圈之间。第四密封圈与垫圈能够有效的保护阀座与阀体之间的连接部位，从而避免连接部位被流体侵蚀。
21.本实用新型另一方面实施例还提供了一种压裂管汇，包括至少两个管道以及如上任一技术方案的节流阀，节流阀连接于相邻两个管道之间，相邻两个管道分别与节流阀的流道连通。上述节流阀用于压裂管汇时，具有与前述实施例提供的节流阀相同的技术效果，此处不再赘述。
附图说明
22.图1为本技术实施例提供的压裂管汇的结构示意图；
23.图2为图1中节流阀的剖视结构示意图；
24.图3为图2中阀体的剖视结构示意图；
25.图4为图2中导向套的半剖结构示意图；
26.图5为图2中导向套与阀体连接的局部放大图；
27.图6为图2中活塞的立体结构示意图；
28.图7为图2中活塞与活塞套连接的局部放大图；
29.图8为图2中阀座与阀体连接的局部放大图。
30.附图标记：
31.100-节流阀；
32.110-阀体；111-第一流道；112-第二流道；113-阀杆腔；114-连接腔；
33.120-阀杆；
34.130-导向套；131-第一限位环；132-第一导向段；1321-第一密封槽；1322-第二密封槽；1323-第一导向槽；1324-第一密封圈；1325-第二密封圈；1326-第一导向环；133-第二导向段；134-导向腔；
35.140-活塞套；141-活塞腔；142-进液孔；
36.150-活塞；151-活塞座；1511-第三密封槽；1512-第二导向槽；1513-第三密封圈；1514-第二导向环；152-活塞柱；1521-插槽；153-销轴；
37.160-弹性件；
38.170-阀座；1701-第二限位环；171-座套；1711-座腔；172-第四密封圈；173-垫圈；
39.200-管道。
具体实施方式
40.下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
42.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含
地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
43.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.本技术提供一种压裂管汇，如图1所示，包括节流阀100以及两根管道200。根据节流阀100的不同结构，两根管道200之间可以相互垂直，也可以同轴布置，还可以成角度布置。节流阀100的两端分别通过法兰或者卡箍等结构与管道200相连接，使相邻两根管道200分别与节流阀100的流道连通，从而控制气体或者液体(以下统称为流体)在管道200内的流量。
45.压裂管汇用于向油气作业井内充入高压流体，以提供油气作业井的压裂固井设备测试或者压裂作业需要。当然，压裂管汇并不局限于两根管道200，根据作业需要，压裂管汇还可以包括更多的管道200，相邻管道200之间可以通过节流阀100相连接。此外，与节流阀100相连接的除了管道200以外，还可以是压裂车的流体输出口或者三通接头等结构。
46.相关技术中，压裂固井设备测试的流体压力最高可达140mpa。节流阀100内设置的阀杆120在高压流体的高速冲刷作用下，容易发生变形或者断裂的现象。为了解决这一技术问题，本技术还提供一种节流阀100，如图2所示，节流阀100包括阀体110、阀杆120以及导向套130。阀体110内设置有相互垂直并且连通的第一流道111与第二流道112。当然，根据节流阀100的使用场景的不同，第一流道111与第二流道112之间还可以设计为同轴布置或者成角度布置的形式。
47.在此基础上，如图3所示，阀体110上还开设有阀杆腔113，阀杆腔113与第一流道111连通且与第二流道112同轴布置，导向套130插接在阀杆腔113内。具体来说，如图4所示，导向套130包括沿导向套130外壁周向设置的第一限位环131。第一限位环131将导向套130划分为第一导向段132与第二导向段133，导向套130还设置有贯穿第一导向段132与第二导向段133的导向腔134。
48.其中，第一导向段132插接在阀杆腔113内，并且第一导向段132还延伸至第一流道111内，阀杆120滑动的穿设在导向腔134内。当然，导向套130也可以仅设置第一导向段132，而无需设置第二导向段133。此时，第一限位环131则位于导向套130的一端。
49.可以理解的是，第一限位环131能够使导向套130限位抵接在阀杆腔113的外侧壁上。为了提高导向套130与阀体110之间连接的稳定性，还可以在第一导向段132的外壁设置外螺纹，在阀杆腔113的侧壁设置内螺纹，从而使导向套130与阀体110之间螺纹连接，以防止导向套130在阀杆腔113内沿轴向窜动。当然，导向套130与阀体110之间也可以采用过盈连接的连接方式替代螺纹连接。若导向套130采用螺纹连接或者过盈连接等方式与阀体110相连接，则可以取消第一限位环131的设置。
50.当阀杆120在导向腔134内轴向移动时，导向套130的设置相较于阀杆腔113而言，延长了导向长度，从而能够对阀杆120的移动起到扶正的作用，避免阀杆120由于歪斜而引起卡滞的问题。当然，第二导向段133的设置，还进一步延长了导向套130的导向长度。此外，第一限位环131与阀体110抵接，还能够有效保证导向腔134与阀杆腔113之间的同轴度，避
免导向套130由于安装歪斜而引起阀杆120卡滞的问题。
51.为了保证导向套130与阀体110之间的密封性能，如图4所示，在第一导向段132外壁的周向开设有第一密封槽1321，在导向套130内壁的周向开设有第二密封槽1322。如图5所示，第一密封槽1321内安装有第一密封圈1324，用于密封导向套130与阀体110之间的间隙。第二密封槽1322内安装有第二密封圈1325，用于密封导向套130与阀杆120之间的间隙。其中，第一密封圈1324与第二密封圈1325可以选用橡胶或者硅胶等具有良好密封性能的材质。
52.此外，如图4所示，在导向套130内壁的周向还开设有第一导向槽1323。如图5所示，第一导向槽1323内安装有第一导向环1326，用于限制阀杆120沿导向腔134的径向移动，即保证阀杆120沿导向腔134的轴向移动。其中，第一导向环1326可以选用聚四氟乙烯等具有良好耐磨性的材质。当然，第一密封圈1324、第二密封圈1325和第一导向环1326可以根据实际需要分别设置为一个、两个或者多个，本技术并不对第一密封圈1324、第二密封圈1325和第一导向环1326的具体数量做特殊限定。
53.高压流体从第一流道111流入阀体110时，由于第一导向段132延伸至第一流道111内，使得第一导向段132能够遮挡部分的阀杆120。使高压流体的冲刷力直接作用在第一导向段132的表面，而非直接作用在阀杆120的表面，从而对阀杆120起到了有效的保护作用，减少了阀杆120变形或者断裂的情况发生，相对延长了节流阀100的使用寿命。当然，第一导向段132延伸至第一流道111内的具体长度，可以根据不同节流阀100内第一流道111的孔径做适应性调整。
54.此外，为了实现节流阀100的远程控制，如图2所示，阀体110还连接有活塞套140，活塞套140内设置有活塞腔141。具体来说，如图3所示，阀体110还开设有连接腔114，阀杆腔113与连接腔114连通且同轴布置。活塞套140整体呈筒形结构，在活塞套140开口一侧的外壁上设置有外螺纹，连接腔114的侧壁上设置有内螺纹，使活塞套140与阀体110之间螺纹连接。此时，导向套130中的第二导向段133位于活塞腔141内。当然，活塞套140与阀体110之间也可以通过卡扣或者螺栓等其他连接方式相连接，本技术并不对活塞套140与阀体110之间的连接方式做特殊限定。
55.其中，连接腔114的孔径大于阀杆腔113的孔径。当活塞套140与阀体110连接后，活塞套140还可以将导向套130的第一限位环131压紧在阀杆腔113的外侧壁上。从而进一步的将导向套130固定在阀体110上，防止导向套130沿阀杆腔113的轴向窜动。当然，此时也可以无需在第一导向段132的外壁设置外螺纹，或者，无需再采用导向套130与阀体110过盈连接的方式，即可使导向套130稳定的连接在阀体110的阀杆腔113内。
56.在此基础上，如图2所示，活塞腔141内设置有活塞150，活塞150与导向套130之间设置有弹性件160，阀杆120位于第一流道111外的一端与活塞150相连接。具体来说，如图6所示，活塞150包括活塞座151与活塞柱152。活塞座151与活塞柱152既可以是一体成型，也可以是通过螺纹、螺栓或者过盈连接等方式连接而成的。活塞150带动阀杆120在活塞腔141内轴向移动，从而实现通过阀杆120调节流道内流体流量的功能。
57.其中，如图6所示，活塞座151的外径与活塞腔141的孔径适配，活塞柱152的外径小于活塞座151的外径。活塞柱152朝向阀杆120的一端开设有插槽1521，阀杆120插接在插槽1521内且阀杆120的外径小于插槽1521的孔径。此外，活塞柱152的侧壁与阀杆120开设有贯
通的通孔(图中未示出)，通孔内插接有销轴153，阀杆120通过销轴153与活塞柱152铰接，使阀杆120能够在活塞柱152内轻微的转动。
58.由于活塞套140与阀体110的加工尺寸可能存在公差，当活塞套140与阀体110连接后，存在活塞套140与阀体110之间同轴度偏差的问题。阀杆120与活塞柱152铰接，使得阀杆120能够相对于活塞柱152轻微转动，从而避免了阀杆120由于活塞套140与阀体110之间的同轴度偏差而引起的卡滞问题。其中，销轴153可以选用弹性圆柱销。弹性圆柱销的轴向开槽，使得弹性圆柱销具备良好的柔韧性以及抗剪切性能。当阀杆120在插槽1521内轻微转动时，弹性圆柱销还能够起到变形协调的作用。
59.为了保证活塞150与活塞套140之间的密封性能，如图6所示，在活塞座151的外壁周向开设有第三密封槽1511和第二导向槽1512。如图7所示，第三密封槽1511内安装有第三密封圈1513，用于密封活塞座151与活塞套140之间的间隙。第二导向槽1512内安装有第二导向环1514，用于限制活塞座151沿活塞腔141的径向移动，也即是保证了活塞座151沿活塞腔141的轴向移动。
60.其中，第三密封圈1513可以选用橡胶或者硅胶等具有良好密封性能的材质，第二导向环1514可以选用聚四氟乙烯等具有良好耐磨性的材质。当然，第三密封圈1513与第二导向环1514可以根据实际需要分别设置为一个、两个或者多个，本技术并不对第三密封圈1513与第二导向环1514的具体数量做特殊限定。
61.在此基础上，如图7所示，沿活塞套140的径向设置的侧壁开设有进液孔142，进液孔142与活塞腔141连通，且进液孔142与阀杆120分别位于活塞150的两侧。其中，弹性件160可以选用弹簧或者碟簧等弹性器件。弹性件160的一端与导向套130的第一限位环131相抵接，弹性件160的另一端与活塞150的活塞座151相抵接，并且活塞柱152、阀杆120以及第二导向段133均套接在弹性件160的内腔中。
62.当进液孔142通过液压管与液压机构相连接时，能够实现节流阀100远程控制的功能。此时，液压机构通过进液孔142向活塞腔141内注入液压，液压推动活塞150在活塞腔141内轴向移动，活塞150带动阀杆120向第二流道112移动，以调节流体的流量。当液压机构卸压后，阀杆120在弹性件160的弹性作用和高压流体的压力作用下复位，从而实现了节流阀100远程无极调控的功能。
63.当然，也可以使进液孔142通过管路与气体压缩机构相连接，采用气体介质推动活塞150的移动，进而实现节流阀100远程控制的功能。但是由于气体的压缩体积较大，为了保证节流阀100远程控制的精确程度，采用压缩体积较小的液体作为推动活塞150移动的介质较佳。
64.此外，由于导向套130中第二导向段133的设置，不仅能够对阀杆120的移动起到导向、扶正的作用。同时，当活塞150移动至第二导向段133时，活塞柱152与第二导向段133限位抵接，第二导向段133还能够对活塞150起到限位的作用，从而避免了阀杆120直接堵塞第二流道112，以防止节流阀100产生憋压的问题，保证了节流阀100使用的安全性。另一方面，第二导向段133的设置还能够对弹性件160的伸缩也起到导向的作用，避免弹性件160的卡滞。
65.在一些实施方式中，由于节流后的流体压力升高，容易对阀体110的第二流道112造成冲刷侵蚀的损坏。如图2所示，在阀体110的第二流道112内还设置有阀座170。具体来
说，如图8所示，阀座170内安装有座套171，座套171内设置有与第二流道112连通的座腔1711。其中，座套171可以通过热装或者过盈连接等方式嵌设在阀座170内。同时，还可以在座套171的内壁喷涂硬质合金粉，以增强座套171的抗侵蚀性能。或者，直接采用硬质合金制造座套171。
66.为了进一步减小高压流体对阀杆120和座套171的侵蚀作用，将阀杆120朝向座套171的一端设置为锥面形状，将座套171朝向阀杆120的一端设置为与锥面形状适配的锥形口形状。其中，锥面形状减小了阀杆120伸入第一流道111的一端与高压流体之间的接触面积，从而减小了高压流体对阀杆120的冲刷侵蚀作用。
67.此外，当阀杆120向阀座170移动时，座套171的锥形口形状与阀杆120的锥面形状之间形成了节流通道，并且随着阀杆120的继续移动，节流通道的长度越来越长。当高压流体流入节流通道时，随着节流通道长度的增加，流体的压力逐渐减小，从而使得座套171的锥形口形状与阀杆120的锥面形状的结构设计，也有利于降低流体的压力。
68.其中，若将座套171沿整个第二流道112的长度方向设置，还能够完全避免流体对第二流道112侧壁的冲刷侵蚀作用。当座套171被冲刷侵蚀损坏后，仅需更换阀座170即可继续使用节流阀100，从而降低了节流阀100使用成本的投入，延长了节流阀100的使用寿命。当然，也可以在阀杆120与流体接触的部位喷涂硬质合金粉，以增强阀杆120的抗侵蚀性能。或者，直接采用硬质合金制造阀杆120。
69.为了保证阀座170与阀体110之间的密封性能，如图8所示，在阀座170的外壁周向开设有第四密封槽(图中未示出)，第四密封槽内安装有第四密封圈172，用于密封阀座170与阀体110之间的间隙。同时，在阀座170的外壁周向还设置有第二限位环1701，第二限位环1701抵接在第二流道112朝向阀杆腔113的侧壁上。
70.其中，在第二限位环1701与阀体110之间安装有垫圈173。一方面，在流体冲刷作用下，垫圈173能够起到防止阀座170与阀体110碰撞的作用；另一方面，垫圈173还能够起到密封阀座170与阀体110之间间隙的作用。此外，阀座170可以通过螺纹连接或者过盈连接等方式与阀体110相连接。当第四密封圈172与垫圈173设置在阀座170与阀体110连接部位的两侧时，还能够起到防止流体对连接部位侵蚀的作用。
71.在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
72.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。