一種無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置的製作方法

2023-06-02 15:14:31

本實用新型屬於油田井下工具技術、化工裝置領域，具體涉及一種無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置。

背景技術：

隨著井下作業工藝的多樣化、複雜化，越來越多的井下工具需要集成井下作動機構、完成井下動作。而井下機構的激活通常需要在管柱內投入球、膠塞、電子元器件等。常用的方法是在作業平臺上將管柱從連接處拆卸開，將管柱內孔暴露出來，通過開口向管柱內投放上述裝置，投放完成後重新連接管柱繼續作業。該方法增加了拆卸管柱的工作量，並且在管柱拆開後無法連續作業，造成時間浪費。

同樣在化工生產、試驗管路中，經常需要投入固體藥劑、小型監測儀器等。如果採用拆卸管道的方式，不僅降低了生產和試驗效率，而且會增加事故風險。如果採用增加旁路的方法，又會增加管道系統複雜程度和建造費用。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於解決上述現有技術中存在的難題，提供一種無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置，可以實現在不影響管道內流體循環的條件下向管道內投放物體，無需拆卸連接管道，無需關停管路循環，全程無洩漏，能夠起到節約時間、降低風險的效果。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置，其連接在管路上，包括閥芯、閥體和三通；

所述三通的兩個接口分別與管道連接，形成流體迴路，流體沿管道和三通的軸線流動，所述三通的第三個接口與閥體的下端密封連接；

所述閥芯安裝在閥體內，在所述閥體上開有閥體置物孔，在所述閥芯上開有閥芯置物孔；所述閥芯置物孔和閥體置物孔均為通孔；閥芯能夠在驅動力的作用下沿閥體的軸線方向在閥體內滑動。

投放工具前，所述閥體置物孔與閥芯置物孔同軸線設置，待投放的工具從閥體置物孔進入閥芯置物孔；投放時，閥芯向下進入流體迴路，閥芯置物孔與流體迴路同軸線，待投放的工具被流體衝刷攜帶從閥芯置物孔內脫出，進入流體迴路中。

在所述閥芯的外表面上位於所述閥芯置物孔的上方、下方均設有密封槽，在所述密封槽內均設置有密封機構，在閥芯和閥體之間形成密封；

閥芯移動時，當閥芯下方的密封機構離開閥體前，閥芯上方的密封機構已經通過閥體置物孔並與閥體再次形成密封。

所述閥體置物孔沿閥體的徑向設置，其孔徑大於待投放工具的最大尺寸，所述閥芯置物孔沿閥芯的徑向設置，其孔徑大於待投放工具的最大尺寸。

所述閥體為筒形結構，其下端的外表面與三通的連接處設置有密封機構；

所述閥體與三通通過螺紋或法蘭連接。

所述密封機構均為密封圈。

優選地，所述裝置包括閥芯軸，其一端固定連接在閥芯上，另一端與外部驅動機構連接。

所述外部驅動機構包括螺母和手柄，所述手柄通過螺母與閥芯軸固定連接。

所述裝置包括壓蓋，其與閥體的上端通過螺紋或法蘭連接，所述閥芯軸從壓蓋的中心孔穿出後與所述手柄連接。

一種方案是，所述閥芯軸與壓蓋形成滑動副，所述閥芯軸能夠在壓蓋內沿其軸向進行滑動。

另一種方案是，所述閥芯軸和壓蓋形成螺紋副，旋轉閥芯軸使得閥芯軸在壓蓋內沿其軸向進行移動。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

(1)可以在不影響管路循環的情況下向其內部投放物體，並且不會發生洩漏；

(2)通過閥芯將被投放物體直接送入管路內部，被流體衝攜帶走，不是依靠重力下落入管路，更加可靠；

(3)僅閥芯為運動部件，一次動作完成狀態切換和物品投放，無需複雜操作；

(4)閥體尺寸設計可使在投放時不會在迴路內產生節流作用，不影響循環。

附圖說明

圖1為無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置在未激活狀態的三維剖視圖。

圖2為無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置在激活狀態的三維剖視圖。

圖3為在迴路外部放置物體的示意圖。

圖4為切換投放裝置聯通狀態的示意圖。

圖5被投放物體隨流體進入迴路的示意圖。

圖6為裝置復位，投放完成狀態圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述：

本實用新型所述的無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置(簡稱投放裝置)為一種可連接在管路上的閥件，可實現在不影響管道內流體循環(無需關斷)、不會發生洩漏的條件下向管道內投放物體。主要由閥芯和殼體等部件組成。閥芯上設置了置物孔，隨著閥芯的運動，該孔可在與管路外部聯通和與管路內部聯通兩種狀態間切換。當置物孔與管路外部聯通時，將需要投放的物體放入置物孔內。閥芯運動進行狀態切換，當置物孔與管路內部聯通後，被投放物品進入管路，並且被流體衝刷攜帶從閥件內脫離，完成物品投放。由於閥芯僅佔用部分流道，不影響管路正常運行。當物品投放完成後，閥芯復位。通過合理設計閥芯上下兩端的密封槽的間距和閥體的尺寸參數，可以實現本裝置工作過程中，流體始終不會發生洩露。

圖1為無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置在未激活狀態的三維剖視圖。其中1是閥芯軸，一端連接固定在閥芯7上，另一端與外部驅動裝置連接，將外部驅動裝置的力和運動傳遞到閥芯7上，驅動閥芯7移動完成裝置狀態切換，進行投放作業；2是螺母，將手柄3與閥芯軸1連接固定；3是手柄，與閥芯軸7連接固定，方便作業人員用手握持，推動閥芯運動；4是壓蓋，與閥體5固定連接，閥芯軸1從壓蓋4的中心孔穿過，兩者可以在軸向相對滑動，壓蓋4用於限制閥芯的運動幅度，防止閥芯7在迴路內壓作用下從閥體5內向上脫出；閥體5為筒形結構，下端與三通9固定連接，連接處設置密封機構。在閥體5上沿徑向設有通孔，孔徑大於被投放物10的最大尺寸，被投放物10可通過該孔放入閥芯7。6是密封圈，在閥芯7和閥體5間形成密封，防止迴路內流體通過兩者間的縫隙洩露；7是閥芯，可以在驅動力的作用下沿軸線在閥體5內滑動，在閥芯7上設有徑向的通孔，用於放置被投放物品，此孔在裝置未激活狀態與閥體5上的徑向孔同軸，在裝置激活狀態與迴路內部相通。圖1為未激活狀態，所以閥芯7的通孔與閥體5的通孔同軸。在閥芯7的上下兩段均設置有多條密封圈6，用於密封閥芯7和閥體5的間隙；8是密封圈，密封閥體5和三通9之間的間隙；9是三通，兩端設有連接部位，與管道連接形成主迴路，並通過側孔與閥體5固定連接，形成被投放物體的通道。閥體5、閥芯7和三通9組成密封的外殼，保證在本投放裝置所有狀態下，迴路內液體不會發生洩漏。閥體5與閥芯7組成投放機構，通過兩者的相對位置變化，在保證迴路內液體不洩露的前提下完成物體的投放。

圖2為無需關斷流體迴路的迴路內工具投放裝置在激活狀態的三維剖視圖。此時閥芯7在閥芯軸1和手柄3的作用下，向下移動，閥芯7上的通孔與迴路內部相通，由於通孔軸線與迴路軸線平行，流體流過閥芯7上的通孔，將被投放物體衝走。

圖3為在迴路外部放置物體的示意圖。此時，本裝置與管道11相連接，形成流體迴路，流體沿管道11和三通9的軸線流動。閥芯7上的通孔與閥體5上的通孔同軸，與外界相通。閥芯下端的密封圈7起密封作用，防止迴路內的流體外洩。將被投放物體10穿過閥體5上的通孔，置於閥芯7的通孔內。

圖4為切換投放裝置聯通狀態的示意圖。通過手柄3下壓閥芯7，被投放物體10隨閥芯7向下運動。閥芯7上下兩端的密封槽的間距、閥體5的尺寸經過合理設計，在下密封圈從閥體5內進入主迴路失去密封作用之前，上端的密封圈7已經向下運動通過閥體5上的徑向孔，與閥體5再次形成密封，保證狀態切換過程中不會發生流體洩露。如本圖所示，閥芯7上端的密封圈在閥芯7和閥體5間形成密封，防止流體外洩。並且閥芯7上的通孔與迴路內部相連，被投放物10進入迴路內部。

圖5為被投放物體隨流體進入迴路的示意圖。由於閥芯7上的通孔與迴路軸線平行，流體流經閥芯7上的通孔，將被投放物10衝入迴路內部。由於利用流體拖曳力將被投放物從閥芯7的孔內帶出，相比於依靠被投放物重力自由下降的方式，可以更加可靠地保證被投放物10不會粘黏在投放裝置中，能夠順利地進入迴路。

圖6為裝置復位，投放完成狀態圖。在被投放物10進入迴路後，閥芯7上移，其上下兩端的密封圈再次完成密封功能交替，防止液體洩漏。由於閥芯7上下端面存在壓差，可以利用該壓差力完成閥芯7的自動復位，在復位過程中，在閥芯7的通孔內還存留有少量流體，在閥芯復位後需要對其進行清理。

本例中的驅動方式採用手動，所以安裝了手柄3。也可以在手柄處安裝氣動、電動或液動裝置，作為驅動方式。本例中閥芯軸1和壓蓋4兩者間為滑動副，也可以採用螺紋副連接，通過旋轉閥杆1使閥芯7下移進入主迴路。本例的閥體5、閥芯7的截面為圓形，也可以根據需要採用其他形狀的截面，如正方形，既可以固定通孔的方向，也可以適合被投放物的形狀。

本實用新型通過閥芯在閥體內的軸向移動，將置物孔順序與迴路內外聯通，完成被投放物的投放，通過合理設計閥芯上下兩端的密封槽的間距和閥體的尺寸參數，實現閥芯運動過程中迴路內液體不會發生洩露，利用流體拖曳力將被投放物攜入迴路，降低了利用重力投放時，被投放物與裝置粘連的風險。本實用新型可以實現在不影響管道內流體循環的條件下向管道內投放物體，起到節約時間、降低風險的效果。可以應用於石油鑽完井過程中向井筒內投放物體，無需拆卸鑽完井管柱，降低作業風險；也可以應用於化工生產管道和其它管道系統，無需停產拆卸管道，無需連接管道旁路，即可在線向管道內投放物體，能夠提高效率，降低成本。

上述技術方案只是本實用新型的一種實施方式，對於本領域內的技術人員而言，在本實用新型公開了原理的基礎上，很容易做出各種類型的改進或變形，而不僅限於本實用新型上述具體實施例所描述的結構，因此前面描述的只是優選的，而並不具有限制性的意義。