增力带压开关方钻杆旋塞阀的制作方法

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1.本发明涉及石油工具，具体涉及一种增力带压开关方钻杆旋塞阀。

背景技术：

2.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，这种旋塞阀使用专用扳手使旋转销转动90度角即可实现开关，操作起来非常方便。在钻井作业过程中，在方钻杆的上、下两端都连接有旋塞阀，用于控制井涌、井喷，同时也可以作为泥浆节省阀，防止泥浆溅到转盘上。当井底压力增高到难以控制时，可关闭旋塞阀以阻断井底压力，防止井喷事故的发生。有时也需要带压打开旋塞阀使钻柱内部连通，以便处理事故。当旋塞阀两端的压力差很大时，旋转销开关的扭矩也会非常大，常规旋塞阀依靠人力会难以开启，直接影响到钻井工作的顺利进行。

技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种在旋塞阀两端的压力差很大时也可以人力开启，使用起来更加可靠，可保证钻井工作顺利进行的增力带压开关方钻杆旋塞阀。
4.本发明的技术解决方案是：它包括本体、上球座、球阀、下球座和旋转销，上球座、球阀和下球座相互配合安装在本体的中心孔内，旋转销与球阀相配合安装在本体侧壁上的旋转销孔内，位于球阀和本体之间的旋转销外凸缘的外壁上设有大齿轮，沿本体轴向邻近旋转销孔的本体侧壁上设有增力旋钮孔，增力旋钮孔内转动安装有与旋转销相配合的增力旋钮，增力旋钮上设有与旋转销上的大齿轮相啮合的小齿轮，增力旋钮朝向本体外的端部设有与扳手相配合的旋拧头，利用扳手旋拧增力旋钮，增力旋钮通过小齿轮和大齿轮带动旋转销转动，旋转销带动球阀转动，实现增力开关球阀。
5.本发明的技术效果是：它是在常规方钻杆旋塞阀的基础上，增加了增力旋钮，使旋塞阀在两端的压力差很大时也可以人力开关，使用起来更加安全可靠，有利于保证钻井工作的顺利进行。它适用于高压差的情况，可以在35mpa以上高压差的条件下，采用专用扳手由人工通过增力旋钮使球阀旋转90度角来实现开关，它克服了常规方钻杆旋塞阀在两端的压力差很大时无法人力开启的缺陷，达到了理想的使用效果和目标。
附图说明
6.图1为本发明实施例剖视结构图。
具体实施方式
7.如图1所示，它包括本体1、上球座2、球阀3、下球座4和旋转销5，上球座2、球阀3和下球座4相互配合安装在本体1的中心孔11内，旋转销5与球阀3相配合安装在本体1侧壁上的旋转销孔12内，位于球阀3和本体1之间的旋转销外凸缘51的外壁上设有大齿轮52，沿本体1轴向邻近旋转销孔12的本体1侧壁上设有增力旋钮孔13，增力旋钮孔13内转动安装有与
旋转销5相配合的增力旋钮6，增力旋钮6上设有与旋转销5上的大齿轮52相啮合的小齿轮61，增力旋钮6朝向本体1外的端部设有与扳手相配合的旋拧头62，利用扳手旋拧增力旋钮6，增力旋钮6通过小齿轮61和大齿轮52带动旋转销5转动，旋转销5带动球阀3转动，实现增力开关球阀3。
8.本体1的上端设有与方钻杆相连接的内螺纹14、下端设有与方钻杆相连接的外螺纹15。
9.它还包括上拼合环7、支承圈8、孔卡簧9、下拼合环10和多层波形弹簧20，上拼合环7的外周安装在本体1内壁上的上拼合环槽16内，支承圈8安装在上拼合环7内向外撑开上拼合环7，孔卡簧9位于支承圈8的上方安装在上拼合环7内壁上的卡簧槽71内，上球座2位于上拼合环7的下方安装在本体1中心孔11内，下拼合环10的外周安装在上球座2下方本体1内壁上的下拼合环槽17内并套装在上球座2下端的外部，球阀3和下球座4从上向下依次位于上球座2的下方安装在本体1中心孔11内，多层波形弹簧20位于本体1中心孔11内并套装在下球座4的下端外部，多层波形弹簧20的上、下两端分别与下球座4和本体1内端面相配合，旋转销5转动安装在本体1侧壁上的旋转销孔12内，设于旋转销5朝向球阀3一端的键53与球阀3上的键槽31相配合，旋转销5朝向本体1外的端面上设有内六方扳手孔54。
10.上球座2与本体1相密封配合的外壁上设有两道密封圈槽，各密封圈槽内分别设有与本体1的内壁相密封配合的o型密封圈30；下球座4与本体1相密封配合的外壁上设有一道密封圈槽，密封圈槽内设有与本体1的内壁相密封配合的单向密封圈40。
11.旋转销5与旋转销孔12相密封配合的外壁上设有两道密封圈槽，各密封圈槽内分别设有与旋转销孔12内壁相密封配合的o型密封圈30。旋转销5上套装有位于旋转销5的外凸缘51端面与本体1之间的大减摩垫55。大减摩垫55为铜垫。
12.增力旋钮孔13位于旋转销孔12的下方并沿本体1的径向设于本体1侧壁上，增力旋钮孔13的轴向与旋转销孔12的轴向相平行。增力旋钮6与增力旋钮孔13相密封配合的外壁上设有两道密封圈槽，各密封圈槽内分别设有与增力旋钮孔13内壁相密封配合的o型密封圈30。增力旋钮6上套装有位于增力旋钮6的小齿轮61端面与本体1之间的小减摩垫63。小减摩垫63为铜垫。增力旋钮6上的旋拧头62为外六方形。
13.旋转销5上的大齿轮52为周向角度大于90度的扇形齿轮，增力旋钮6上的小齿轮61为360度圆周齿轮。本实施例中，旋转销5上的大齿轮52的半径与增力旋钮6上的小齿轮61的半径比设计为3.8：1，增力旋钮6旋转一周带动旋转销5旋转90度，当对小齿轮61施加一个扭矩后，传递到大齿轮52上的扭矩增加为3.8倍，使增力旋钮6带动旋转销5转动达到增力的效果。
14.工作原理：阻碍旋塞阀开关的扭矩由两部分组成，一部分是旋转销5与本体1之间的摩擦力，另一部分是球阀3与上球座2、下球座4之间的摩擦力，并通过键53传递到旋转销5。增力带压开关方钻杆旋塞阀采用了小齿轮61啮合大齿轮52的增力机构，使球阀3与球座之间较大的摩擦扭矩转换为增力旋钮6上较小的扭矩，使得用普通人的力量来开启两端压力差很大的旋塞阀成为可能。
15.此外，为了减小摩擦扭矩，在旋转销5与本体1、增力旋钮6与本体1之间分别增加了大减摩垫55和小减摩垫63，从而最大程度地减少摩擦阻力，使开关扭矩尽量减小。
16.增力带压开关方钻杆旋塞阀的工作原理与常规旋塞阀的工作原理一样，都是通过球阀3旋转900来实现开启和关闭。它可按两种情况来进行操作，一种情况是当旋塞阀两端没有施加较大的液压力时，可使用扳手直接插入旋转销5的内六方扳手孔54中施加扭矩来带压开启方钻杆旋塞阀；另一种情况是当旋塞阀两端存在较大的液体压力差时，尤其是压力差大于10mpa时，使用扳手插入旋转销5的内六方扳手孔54中施加扭矩已经难以开启或关闭旋塞阀，此时可使用小扳手带动增力旋钮6，使扭矩通过增力旋钮6传递到旋转销5上来带动旋转销5旋转900实现开、关旋塞阀。
17.增力带压开关方钻杆旋塞阀的密封可分为两种，其一，球阀3和上球座2、下球座4之间由于需要相互转动来实现开与关，因此采用了通过精密研磨加工使配合面严丝合缝来达到密封液体的效果；其二，上球座2、下球座4与本体1，旋转销5与本体1，增力旋钮6与本体1之间的配合面分别通过安装o型密封圈30和单向密封圈40来实现可靠的密封。
18.使用方法及安全注意事项：1、使用前先使用专用板手旋转旋转销5和增力旋钮6，看能否灵活转动，开关定位是否准确、可靠。
19.2、连接到钻柱后，再次使用专用板手试旋转销5和增力旋钮6的灵活程度，并将旋转销5转至“开”的方向。
20.3、钻柱在井内发生井涌或井喷时，可就近关闭方钻杆上的旋塞阀或下旋塞阀或井口安全阀。
21.4、一般不应在旋塞阀两端带有较大压力差的情况下开关旋塞阀，以免对旋塞阀的质量性能产生损坏，或对操作人员的安全产生损害。
22.5、如果根据情况必须对旋塞阀进行带压开关操作，则最好在其两端压力差小于20mpa时进行。当井下压力过大时，最好先在井口加压将旋塞阀两端压力调整平衡再进行开关操作。
23.6、如果必须要在压差大于35mpa时进行开关，则应利用增力旋钮进行操作，操作时应注意躲开容易产生泄漏的部位，如：旋转销5和增力旋钮6正对着的方向等。增力旋钮6一般旋转近一圈，可带动旋转销5旋转900实现开关旋塞阀。
24.维护保养：1、工具使用完后，送到管子站（车间）拆卸检查、清洗干净，并涂油重装（更换新的密封圈）。
25.2、拆卸后应检查接头螺纹、密封球面和各齿轮是否有破损，以免影响工具的性能。
26.3、重装后，进行清水压力试验。
27.4、压力试验合格后，将球阀旋转到半开的状态，并将内部的清水放干。
28.5、两端螺纹涂抹防锈防腐润滑脂，然后装好在通风干燥处存放，以备下次使用。

技术特征：

1.增力带压开关方钻杆旋塞阀，它包括本体（1）、上球座（2）、球阀（3）、下球座（4）和旋转销（5），上球座（2）、球阀（3）和下球座（4）相互配合安装在本体（1）的中心孔（11）内，旋转销（5）与球阀（3）相配合安装在本体（1）侧壁上的旋转销孔（12）内，其特征在于：位于球阀（3）和本体（1）之间的旋转销外凸缘（51）的外壁上设有大齿轮（52），沿本体（1）轴向邻近旋转销孔（12）的本体（1）侧壁上设有增力旋钮孔（13），增力旋钮孔（13）内转动安装有与旋转销（5）相配合的增力旋钮（6），增力旋钮（6）上设有与旋转销（5）上的大齿轮（52）相啮合的小齿轮（61），增力旋钮（6）朝向本体（1）外的端部设有与扳手相配合的旋拧头（62），利用扳手旋拧增力旋钮（6），增力旋钮（6）通过小齿轮（61）和大齿轮（52）带动旋转销（5）转动，旋转销（5）带动球阀（3）转动，实现增力开关球阀（3）。2.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于它还包括上拼合环（7）、支承圈（8）、孔卡簧（9）、下拼合环（10）和多层波形弹簧（20），上拼合环（7）的外周安装在本体（1）内壁上的上拼合环槽（16）内，支承圈（8）安装在上拼合环（7）内向外撑开上拼合环（7），孔卡簧（9）位于支承圈（8）的上方安装在上拼合环（7）内壁上的卡簧槽（71）内，上球座（2）位于上拼合环（7）的下方安装在本体（1）中心孔（11）内，下拼合环（10）的外周安装在上球座（2）下方本体（1）内壁上的下拼合环槽（17）内并套装在上球座（2）下端的外部，球阀（3）和下球座（4）从上向下依次位于上球座（2）的下方安装在本体（1）中心孔（11）内，多层波形弹簧（20）位于本体（1）中心孔（11）内并套装在下球座（4）的下端外部，多层波形弹簧（20）的上、下两端分别与下球座（4）和本体（1）内端面相配合，旋转销（5）转动安装在本体（1）侧壁上的旋转销孔（12）内，设于旋转销（5）朝向球阀（3）一端的键（53）与球阀（3）上的键槽（31）相配合，旋转销（5）朝向本体（1）外的端面上设有内六方扳手孔（54）。3.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于所述上球座（2）与本体（1）相密封配合的外壁上设有两道密封圈槽，各密封圈槽内分别设有与本体（1）的内壁相密封配合的o型密封圈（30）；下球座（4）与本体（1）相密封配合的外壁上设有一道密封圈槽，密封圈槽内设有与本体（1）的内壁相密封配合的单向密封圈（40）。4.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于所述旋转销（5）与旋转销孔（12）相密封配合的外壁上设有两道密封圈槽，各密封圈槽内分别设有与旋转销孔（12）内壁相密封配合的o型密封圈（30）。5.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于所述旋转销（5）上套装有位于旋转销（5）的外凸缘（51）端面与本体（1）之间的大减摩垫（55）。6.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于所述增力旋钮孔（13）位于旋转销孔（12）的下方并沿本体（1）的径向设于本体（1）侧壁上，增力旋钮孔（13）的轴向与旋转销孔（12）的轴向相平行。7.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于所述增力旋钮（6）与增力旋钮孔（13）相密封配合的外壁上设有两道密封圈槽，各密封圈槽内分别设有与增力旋钮孔（13）内壁相密封配合的o型密封圈（30）。8.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于所述增力旋钮（6）上套装有位于增力旋钮（6）的小齿轮（61）端面与本体（1）之间的小减摩垫（63）。9.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于所述增力旋钮（6）上的旋拧头（62）为外六方形。
10.如权利要求1所述的增力带压开关方钻杆旋塞阀，其特征在于所述旋转销（5）上的大齿轮（52）为周向角度大于90度的扇形齿轮，增力旋钮（6）上的小齿轮（61）为360度圆周齿轮。

技术总结

本发明涉及一种增力带压开关方钻杆旋塞阀，它包括本体（1）、上球座（2）、球阀（3）、下球座（4）和旋转销（5），旋转销外凸缘（51）的外壁上设有大齿轮（52），本体（1）侧壁上设有增力旋钮孔（13），增力旋钮孔（13）内转动安装有增力旋钮（6），增力旋钮（6）上设有与旋转销（5）上的大齿轮（52）相啮合的小齿轮（61），增力旋钮（6）朝向本体（1）外的端部设有旋拧头（62），增力旋钮（6）带动旋转销转动，旋转销（5）带动球阀转动，实现增力开关球阀。它是在常规方钻杆旋塞阀的基础上，增加了增力旋钮，使旋塞阀在两端的压力差很大时也可以人力开关，使用起来更加安全可靠，有利于保证钻井工作的顺利进行。有利于保证钻井工作的顺利进行。有利于保证钻井工作的顺利进行。