CN202090881U - 一种整体式全封闸板的液动双闸板防喷器 - Google Patents

Abstract

一种整体式全封闸板的液动双闸板防喷器，由壳体、相互平行的上层闸板***和下层闸板***所组成。其不同之处是：上层闸板***中的上层闸板是两块对称的半封闸板，采用两边对称的液压驱动和手动锁定机构，从壳体内井口通道的两侧向中间封堵防喷；下层闸板***中的下层闸板是一块整体式全封闸板，采用一侧不对称的全液压驱动机构，从壳体内的井口通道一侧向另一侧进行封堵防喷。其中：两块对称的上层闸板，均是钢铁件夹橡胶件的复合式闸板，用橡胶件与壳体和钻杆或油管软接触密封；下层闸板为整体的合金结构钢零件，与壳体内井口通道处上面和下面的弹性阀座硬接触密封。具有体积小、结构新、操控易、密封好、寿命长等特点。

Description

一种整体式全封闸板的液动双闸板防喷器

所属技术领域

本实用新型涉及石油机械，井口设备中“双闸板防喷器”的创新设计。

背景技术

在油气田钻井和修井作业过程中，为了防止井喷或井涌事故，须在井口安装防喷器，以保证油气田的安全生产。“闸板防喷器”有单闸板和双闸板两大类型，其中：“双闸板防喷器”以其既能封堵井口中带钻杆或油管的环形空间，又能全封整个井口的双重功能，而受到广大油气田客户的青睐。但目前的“双闸板防喷器”一是体积大、尺寸高，不利于与其它钻采设备配套作业；二是上、下两层闸板均是钢铁件夹橡胶件的复合式闸板，其橡胶件在高压、腐蚀性和含杂质的油气作用下极易破损，影响产品的使用寿命；三是上、下两层用于密封井口的闸板都是对称的两块，从井口两侧相对运动封堵防喷；两块闸板在井口中间的接触缝隙，在高压油气的作用下很容易分开，从而失去防喷功能。因此，还必须设计配备结构复杂的手动锁定装置，增加了产品的制造成本和操作的复杂性。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种采用两种密封方法，体积较小、操控方便、性能可靠、寿命更长的双闸板防喷器。

本实用新型由壳体、相互平行的上层闸板***和下层闸板***所组成，其不同之处是：壳体内上层闸板***中的上层闸板是两块对称的半封闸板，采用常用的两边对称的液压驱动和手动锁定机构，从壳体内井口通道的两侧向中间封堵防喷；下层闸板***中的下层闸板是一块整体式全封闸板，采用一侧不对称的全液压驱动机构，从壳体内井口通道的一侧向另一侧进行封堵防喷；其中：两块对称的上层闸板，均是钢铁件夹橡胶件的复合式闸板，依靠夹在闸板上方和中间的橡胶件，与壳体内的上层闸板活动室和井口通道内的钻杆或油管软接触密封；下层闸板为整体的合金结构钢零件，与安装在壳体内下层闸板活动室与井口通道交汇处上面和下面的两只弹性阀座硬接触密封。

由于本实用新型的上层闸板***和下层闸板***在壳体中平行分布，所以厚度有限、体积较小。下层闸板是一块整体的全封闸板，从一侧对井口通道进行封堵，因此不会在高压油气的作用下从中间分开；所以不需要手动锁定机构，也不需要两侧的液压驱动机构，简化了产品结构、降低了生产成本。下层闸板***中的上、下两个弹性阀座和下层闸板均采用合金结构钢材料制造，经淬火处理；所以比同类产品中钢铁件夹橡胶件的复合式闸板更耐磨损、寿命更长。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的整体结构全剖视示意图。

图2为本实用新型正面外形及液压油孔分布(虚线所示)示意图。

图3为本实用新型图1中A-A(壳体侧面)剖视示意图。

图4为本实用新型图1中B-B(下层闸板水平面)剖视示意图。

附图中标号所示的零部件名称如下：

1、壳体，2、上层闸板，3、硬杆活塞，4、上侧门板，5、液压缸套，6、锁紧轴，7、缸盖，8、螺纹联接件，9、密封圈，10、粗螺栓，11、下侧门板，12、螺栓，13、波形弹簧，14、下层闸板，15、弹性阀座，16、密封挡圈，17、固定活塞，18、侧门支架，19、供油端盖，20、拼紧螺母，21、长螺纹联接件，22、钢质油管，23、油嘴法兰，24、小螺栓，25、油孔。

具体实施方式

图1、图2和图3中，本实用新型以壳体(1)为基础，平行地安装着上层闸板***和下层闸板***。壳体(1)的主体为长方形，上下两面的正中部位是凸出的有孔法兰，用与井口上面和下面的其它设备相联接；壳体(1)中间是从上到下贯通的井口通道，用于井下钻采作业；壳体(1)的左右两面，分上下两层是两个平行贯通的闸板活动室和周边对称分布的十几只螺纹孔，分别用于安装上层闸板***和下层闸板***。壳体(1)内的上、下两层闸板活动室的两根主轴线均与井口通道的主轴线垂直相交，以保证上、下两层闸板***对井口通道密封的准确性。壳体(1)的上层闸板活动室的截面呈扁圆形，下层闸板活动室的截面呈长方形，以便与相应截面外形的上层闸板(2)和下层闸板(14)配合工作。壳体(1)的前面用十几只小螺栓(24)，固定着四只油嘴法兰(23)，分别与壳体(1)内的四条油孔(25)垂直相通，并与外来的液压管道相联接。其中：上方用于上层闸板***驱动的二条油孔(25)，贯穿于壳体(1)的左右两面；下方用于下层闸板***驱动的二条油孔(25)，仅位于壳体(1)的一侧，穿过其左面或右面。

上层闸板***与现有的同类产品大同小异，其上层闸板(2)是两块对称的半封闸板，外侧通过“⊥”形槽，与壳体(1)两侧对称的液压驱动和手动锁定机构相连接；中间的半圆形缺口中和上方的圆弧槽内夹有橡胶密封件，从壳体(1)内井口通道的两侧向中间、对井口通道和钻杆或油管的环形空间进行封堵防喷。上层闸板***中的液压驱动和手动锁定机构由硬杆活塞(3)、上侧门板(4)、液压缸套(5)、锁紧轴(6)、缸盖(7)、螺纹联接件(8)、多根密封圈(9)和粗螺栓(10)所组成。上侧门板(4)的中心是有两道密封槽的通孔，平整的内侧面上切有一圈密封槽；外侧面上正中位置有一个带油孔(25)的大凹坑，大凹坑的外边缘是数只螺纹孔，大凹坑的一侧还有一个带油孔(25)的小凹坑；上侧门板(4)的四周是数个螺栓孔，用数根粗螺栓(10)将其固定在壳体(1)的两侧上方，对壳体(1)内的上层闸板活动室进行密封。硬杆活塞(3)的有杆一端穿过上侧门板(4)的中心孔，其端部与上层闸板(2)外侧的“⊥”形槽相连接；硬杆活塞(3)另一端是圆盘，圆盘的圆周上切有两道密封槽，端面的中心加工有一个阶梯形的螺纹盲孔。锁紧轴(6)的中间是圆凸台，一半是螺杆，另一半是圆柱形光杆，圆柱形光杆的端面上加工有内六角或四角孔；螺杆部分与硬杆活塞(3)的阶梯形螺纹盲孔相连接，圆柱形光杆与缸盖(7)的中心孔相连接。缸盖(7)的中心是有两道密封槽的通孔，内侧有一大一小两个带油孔(25)的凹坑，外侧是管壁上开孔的套管，中间法兰四周有数个螺栓孔。上侧门板(4)的外侧和缸盖(7)的内侧，用其一大一小两个带油孔(25)的凹坑，卡住套在硬杆活塞(3)圆盘外圆上的液压缸套(5)和与之平行的钢质油管(22)的两端，用数副螺纹联接件(8)，通过侧门板(4)上的螺纹孔和缸盖(7)中间法兰上的螺栓孔固为一体。锁紧轴(6)的圆柱形光杆穿过缸盖(7)的中心孔后，其端面上的内六角或四角孔，在外来的手动六角或四角扳手的转动下，使轴中间的圆凸台与缸盖(7)内侧的平面接触后，可以推动两侧的硬杆活塞(3)和上层闸板(2)相对锁紧，防止两块上层闸板(2)在高压油气的作用下从井口通道中间分开。

壳体(1)上方驱动上层闸板***的两条液压油孔(25)：一条经油嘴法兰(23)、壳体(1)、上侧门板(4)、钢质油管(22)和缸盖(7)进入液压缸套(5)内，推动两侧的硬杆活塞(3)和上层闸板(2)同时向内运动封堵。另一条经油嘴法兰(23)、壳体(1)和上侧门板(4)进入液压缸(5)内，在解除手动锁定的情况下，可推动两侧的硬杆活塞(3)同时向外运动，打开上层闸板(2)。在液压驱动和手动锁定机构中各零件、各零件油孔(25)的交接处和其相对运动处，均用1根或2根丁腈橡胶制做的密封圈(9)强化密封，防止油气或液压油泄漏。

下层闸板***是本实用新型的独特设计：下层闸板(14)是一块整体式全封闸板，采用不对称的一侧全液压驱动机构，从壳体(1)内井口通道的一侧向另一侧进行封堵防喷。在壳体(1)内下层闸板活动室与井口通道交汇处的上面和下面，均加工有环孔台阶，内装两只弹性阀座(15)，与下层闸板(14)的上面和下面硬接触密封。两只弹性阀座(15)均采用合金结构钢管材制做，其一端均切有圆台阶，其外圆周面上均切有两道密封槽；圆台阶处均装有环状的波形弹簧(13)，两道密封槽中均装有密封圈(9)，使之具有一定的弹性距离和密封性能。在井下高压油气的作用下，封堵的下层闸板(14)会紧贴上面的弹性阀座(15)，即使没有锁定机构，也不会从中间分离或者滑脱。图4中，下层闸板(14)采用一块合金结构钢的长方形材料制成；在长度方向一端的平面上，切有圆弧形的缺口，缺口的直径大于或等于井口通道的直径；在长度方向另一端的端面中心，钻有光洁的活塞盲孔，用与固定活塞(17)动配合；活塞盲孔的孔口处加工有一段内螺纹，用来安装密封挡圈(16)。下层闸板(14)的宽度大于壳体(1)内井口通道的直径，小于壳体(1)内下层闸板活动室长方形截面的长度；下层闸板(14)的厚度小于壳体(1)内下层闸板活动室长方形截面的高度；使之既能活动自如，又能保证密封性能。下层闸板***中的全液压驱动机构，由密封挡圈(16)、固定活塞(17)、侧门支架(18)、供油端盖(19)、拼紧螺母(20)、多根密封圈(9)和数副长杆螺纹联接件(21)所组成。固定活塞(17)的最粗端插在下层闸板(14)的活塞盲孔中，活塞盲孔的进口处用密封挡圈(16)密封；固定活塞(17)的其它部分端穿过密封挡圈(16)、侧门支架(18)和供油端盖(19)的中间孔洞，用两只拼紧螺母(20)固定；侧门支架(18)和供油端盖(19)被数副长杆螺纹联接件(21)穿过其周边的螺栓孔，固定在壳体(1)下层闸板活动室有油孔(25)的一侧。在壳体(1)内下层闸板活动室的另一侧，用数只螺栓(12)固定着一块仅带有一根密封圈(9)的下侧门板(11)，使壳体(1)内的下层闸板活动室、下层闸板(14)、密封挡圈(16)和固定活塞(17)处在一个密封的环境中工作。固定活塞(17)从最粗端的端面开始向内，钻有两条平行的长油孔；在固定活塞(17)另一端***供油端盖(19)中的部分圆周上，钻有两个与平行长油孔垂直相通的短油孔，作为液压油的进口；在固定活塞(17)的最粗端的端面上，将两条平行长油孔中的一条出口堵死，在其最粗端另一侧旁边的圆周上，钻一个与之垂直相通的短油孔作为出口，使得两条平行的长油孔出油口分别位于固定活塞(17)最粗端的两侧。

驱动下层闸板***的两条液压油路，均通过油嘴法兰(23)、壳体(1)、侧门支架(18)、供油端盖(19)体内的油孔(25)和油槽，再经固定活塞(17)内的平行长油孔进入下层闸板(14)的活塞盲孔中；当固定活塞(17)最粗端的端面油孔出油时，可推动下层闸板(14)背离固定活塞(17)运动，封堵壳体(1)内的井口通道；当固定活塞(17)最粗端另一侧圆周上的垂直短油孔出油时，可推动下层闸板(14)朝着固定活塞(17)运动，用下层闸板(14)上的圆弧形缺口打开壳体(1)内的井口通道。同样，在下层闸板***中各零件、各零件油孔(25)的交接处和其相对运动处，均用1根或2根丁腈橡胶制做的密封圈(9)强化密封，防止油气或液压油泄漏。

Claims (8)

1.一种整体式全封闸板的液动双闸板防喷器，由壳体、相互平行的上层闸板***和下层闸板***所组成，其不同之处是：壳体(1)内上层闸板***中的上层闸板(2)是两块对称的半封闸板，采用常用的两边对称的液压驱动和手动锁定机构，从壳体(1)内井口通道的两侧向中间封堵防喷；下层闸板***中的下层闸板(14)是一块整体式全封闸板，采用一侧不对称的全液压驱动机构，从壳体(1)内井口通道的一侧向另一侧进行封堵防喷；其中：两块对称的上层闸板(2)，均是钢铁件夹橡胶件的复合式闸板，依靠夹在闸板上方和中间的橡胶件，与壳体(1)内的上层闸板活动室和井口通道内的钻杆或油管软接触密封；下层闸板(14)为整体的合金结构钢零件，与安装在壳体(1)内下层闸板活动室与井口通道交汇处上面和下面的两只弹性阀座(15)硬接触密封。

2.根据权利要求1所述的液动双闸板防喷器，其特征是：壳体(1)的主体为长方形，上下两面的正中部位是凸出的有孔法兰，壳体(1)中间是从上到下贯通的井口通道，壳体(1)的左右两面，分上下两层是两个平行贯通的闸板活动室和周边对称分布的十几只螺纹孔；壳体(1)的上层闸板活动室的截面呈扁圆形，下层闸板活动室(1)的截面呈长方形。

3.根据权利要求1所述的液动双闸板防喷器，其特征是：壳体(1)的前面用十几只小螺栓(24)，固定着四只油嘴法兰(23)，分别与壳体(1)内的四条油孔(25)垂直相通；其中：上方用于上层闸板***驱动的二条油孔(25)，贯穿于壳体(1)的左右两面；下方用于下层闸板***驱动的二条油孔(25)，仅位于壳体(1)的一侧，穿过其左面或右面。

4.根据权利要求1所述的液动双闸板防喷器，其特征是：安装在壳体(1)内下层闸板活动室与井口通道交汇处的两只弹性阀座(15)，均采用合金结构钢管材制做；其一端均切有圆台阶，其外圆周面上均切有两道密封槽；圆台阶处均装有环状的波形弹簧(13)，两道密封槽中均装有密封圈(9)。

5.根据权利要求1所述的液动双闸板防喷器，其特征是：下层闸板(14)采用一块合金结构钢的长方形材料制成；在长度方向一端的平面上，切有圆弧形的缺口，缺口的直径大于或等于井口通道的直径；在长度方向另一端的端面中心，钻有光洁的活塞盲孔，活塞盲孔的孔口处加工有一段内螺纹；下层闸板(14)的宽度大于壳体(1)内井口通道的直径，小于壳体(1)内下层闸板活动室长方形截面的长度；下层闸板(14)的厚度，小于壳体(1)内下层闸板活动室长方形截面的高度。

6.根据权利要求1所述的液动双闸板防喷器，其特征是：下层闸板***中的全液压驱动机构，由密封挡圈(16)、固定活塞(17)、侧门支架(18)、供油端盖(19)、拼紧螺母(20)、多根密封圈(9)和数副长杆螺纹联接件(21)所组成；固定活塞(17)的最粗端插在下层闸板(14)的活塞盲孔中，活塞盲孔的进口处用密封挡圈(16)密封；固定活塞(17)的其它部分端穿过密封挡圈(16)、侧门支架(18)和供油端盖(19)的中间孔洞，用两只拼紧螺母(20)固定；侧门支架(18)和供油端盖(19)被数副长杆螺纹联接件(21)穿过其周边的螺栓孔，固定在壳体(1)下层闸板活动室有油孔(25)的一侧；在壳体(1)内下层闸板活动室的另一侧，用数只螺栓(12)固定着一块仅带有一根密封圈(9)的下侧门板(11)。

7.根据权利要求1所述的液动双闸板防喷器，其特征是：固定活塞(17)从最粗端的端面开始向内，钻有两条平行的长油孔；在固定活塞(17)另一端***供油端盖(19)中的部分圆周上，钻有两个与平行长油孔垂直相通的短油孔，作为液压油的进口；在固定活塞(17)的最粗端的端面上，将两条平行长油孔中的一条出口堵死，在最粗端另一侧旁边的圆周上，钻一个与之垂直相通的短油孔作为出口，使得两条平行的长油孔出油口分别位于固定活塞(17)最粗端的两侧。

8.根据权利要求1所述的液动双闸板防喷器，其特征是：在下层闸板***中各零件、各零件油孔(25)的交接处和其相对运动处，均用1根或2根丁腈橡胶制做的密封圈(9)强化密封。

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