稠油井用水套爐自動控溫閥的製作方法

2023-06-10 20:51:36 1

專利名稱：稠油井用水套爐自動控溫閥的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於溫度自動控制領域。
目前在我國各大油田出產的原油多是稠油，這種稠油在常溫(5～20℃)下，流動性很差，無法通過管道輸送。為把分散油井產出的稠油輸送到集中地或進行遠距離輸送，必須提高油溫，以增加其流動性。現在油田普遍採用的方法是沿運輸管道分段加熱，通過人工控制來維持油溫在75～85℃範圍內。為避免油與火接觸，通常用水套爐加熱，即燃燒天燃氣加熱鍋爐中的水，由水間接加熱流過管道的稠油。為保證油溫能在所要求的範圍內，防止水沸騰、蒸乾或溫度過低，需有專人負責根據水溫調節燃氣閥。
由於油井數量多，分布地域廣闊，需要大量的加熱爐，同時，又要配備眾多的監控人員，在艱苦的條件下測量水溫，調節燃氣閥。即使這樣，也時有水溫過高、燒乾而損壞鍋爐或水溫過低輸油不暢等事故發生，造成重大經濟損失。近年來，雖有電子控溫裝置，但是，由於檢測控制過程複雜，運行不穩定，經常出現溫度失控而燒壞鍋爐的事故。
為了解決現有技術的上述不足，特提出本實用新型的解決方案。
本實用新型的構思是利用集感知與動作為一體的形狀記憶合金材料，經過特殊的熱處理後具有形狀記憶功能，在某一溫度將其設定為一定形狀，在較低的溫度，它經過明顯的塑性變形後，再加熱回到原始某一溫度時，它就會自動回復到設定的形狀，並對外作功。根據這一特性，將形狀記憶合金製成彈簧就可達到對溫度的檢測與控制，同時，極大地簡化了複雜的電子型控溫系統，實現溫度控制的簡單性和可靠性。
本實用新型所設計的稠油井用水套爐自動控溫閥，是用形狀記憶合金彈簧為控溫元件，增加一個輔助彈簧(普通鋼質的彈簧)來實現的。其結構是由閥體〔8〕、燃氣通道〔11〕和安裝在燃氣道〔11〕裡可以控制燃氣流量的閥針〔1〕所構成、其特徵在於，它還包括一個繞在閥針〔1〕上的由形狀記憶合金製作的主彈簧〔2〕和一個由普通鋼製作的輔助彈簧〔5〕，而閥針〔1〕是一個一端為平面端〔13〕其另一端則為錐面端〔9〕的園柱體，該圓柱體靠近平面端的部分設有螺紋結構，一個帶有螺紋的環狀盤〔4〕旋在閥針〔1〕上，安設在閥針〔1〕上的主彈簧〔2〕和輔助彈簧〔5〕，均處在由導向套〔7〕與閥帽〔3〕所構成的空間內，而環狀盤〔4〕則處於主彈簧〔2〕與輔助彈簧〔5〕之間。其進一步的特徵在於，由形狀記憶合金製作的主彈簧〔2〕安設在閥針〔1〕上的環狀盤〔4〕與平面〔13〕之間同閥帽〔3〕相接觸，由普通鋼質製作的輔助彈簧〔5〕則安設在閥針〔1〕上的環狀盤〔4〕與錐面端〔9〕之間，其兩端分別與環狀盤〔4〕及導向套〔7〕一端面相接觸。在溫度高時或燃氣通道〔11〕封閉時，輔助彈簧〔5〕處在被壓縮狀態，而形狀記憶合金彈簧〔2〕則處在伸長狀態，反之，當處在低溫時或燃氣通道〔11〕打開時，輔助彈簧〔5〕處在伸長狀態，而形狀記憶合金彈簧〔2〕則處在壓緊狀態。其更一步的特徵在於形狀記憶合金材料，被加工成直徑為1～4mm絲，形狀記憶合金彈簧〔2〕的動作溫度可根據要求來確定。閥針〔1〕及繞在其上的主彈簧〔2〕和輔助彈簧〔5〕，安裝在由閥帽〔3〕、導向套〔7〕和閥體〔8〕所構成的腔內，並用帶螺紋的聯接帽〔6〕將閥帽〔3〕與導向套〔7〕連接在一起，而導向套〔7〕與閥體〔8〕之間也是螺紋連接。
本實用新型由形狀記憶合金主彈簧〔2〕直接或間接感知鍋爐水溫(或稠油溫度)，當油溫比較低時，記憶合金主彈簧〔2〕在輔助彈簧〔5〕的作用下，壓縮變形使閥針〔1〕上升，結果開大閥門使燃燒氣體的流量加大，使油溫升高，當油溫達到一定高度時，記憶合金主彈簧〔2〕恢復形狀，因此，它反過來以壓縮輔助彈簧〔5〕，這樣，使閥針〔1〕開始下降，從而關小閥門使燃燒氣體流量減小。
以下結合附圖對本實用新型細節加以說明

圖1是稠油井用水套爐自動控溫閥，處於低溫時的結構狀態示意圖。
設在由導向套〔7〕與閥帽〔3〕所構成的腔內的閥針〔1〕，在輔助彈簧〔5〕的作用下，藉助環形盤〔4〕和導向套〔7〕端頭的阻擋，把形狀記憶合金主彈簧〔2〕壓縮變形，閥針的平面端〔13〕，閥帽〔3〕緊靠在一起，結果使閥針〔1〕上提，使錐面端〔9〕離開處在閥體〔8〕中的燃氣口〔12〕，閥門開大，供燃燒用氣體在燃氣通道〔11〕中的流量加大，導致爐溫(油溫或水溫)升高。圖中的箭頭方向為燃燒氣體的流動方向。連接帽〔6〕是連接閥帽〔3〕和導向套〔7〕的，並通過其上面的螺紋，也調正兩者的間距。
圖2是稠油井用水套爐自動控溫閥處於高溫時的結構狀態示意圖。
設在由導向套〔7〕與閥帽〔3〕所構成的腔內的閥針〔1〕，由於形狀記憶合金主彈簧〔2〕在高溫下(如在78℃時)要恢復原始設定的形狀，藉助於環狀盤〔4〕和閥帽〔3〕的阻擋作用，對外作功，壓縮輔助彈簧〔5〕，使閥針〔1〕下移，因此，關閉(閥針的錐面端〔9〕與閥體〔8〕中的燃氣口〔12〕相接觸)或減小閥門的燃氣通道〔11〕裡的氣體流量，結果，使爐溫(油溫或水溫)下降。箭頭指向表示燃燒氣體的流向。
圖3是本實用新型安裝於現場的示意圖。
稠油井用水套爐自動控溫閥，被安裝在燃氣管〔14〕與輸油管〔17〕之間。燃氣管〔14〕是通過與稠油井用水套爐自動控溫閥的端頭上的螺紋〔10〕連接起來。閥體〔8〕被串聯在燃氣管〔14〕之中。而閥體〔8〕裡裝有主彈簧〔2〕和輔助彈簧〔5〕並用閥帽壓緊的那部分，放在輸油管〔17〕上安裝的並帶有法蘭盤〔15〕的插管〔16〕裡，所謂「插管」就是在輸油管〔17〕上開一圓孔，將插管一端封閉，其內徑與自動控溫裝有主彈簧和輔助彈簧並用閥帽壓緊的那部分的外徑相當或略大一點，插管〔16〕開口的一端的外壁與輸油管〔17〕通過法蘭盤〔15〕連接在一起。因此，自動控溫閥中的形狀記憶合金所作的主彈簧〔2〕，便會感知輸油管中石油的溫度而產生動作。
圖4是已有技術的溫度控制閥結構示意圖。
它是由手柄〔19〕控制閥針〔1〕而使閥針〔1〕的錐面端〔9〕接觸或離開燃氣口〔12〕，從而達到控制溫度變化的目的，這完全是人工看溫度低則開大閥門，看溫度高而關小閥門來實現的。手炳〔19〕與閥針〔1〕組裝成一體，閥針〔1〕的上升或下降，是靠閥針〔1〕上帶有螺紋的凸臺〔18〕與閥體〔8〕上的螺紋〔10〕完成的。
本實用新型的主要優點是①使用溫度可在0～100℃之間，一般控制在78℃左右；②能精確地控制油溫在±3℃；③使用中安全，可靠；④操作簡便節省勞力和財力，比電子控溫裝置可節省資金120％。
本實用新型的具體實施例如下本實用新型所設計的稠油井用水套爐自動控溫閥其實施例是拆除原手工操作的控溫閥，換上本實用新型的自動控溫閥而進行的。為了方便，本實用新型將裝有主彈簧〔2〕和輔助彈簧〔5〕的一端，設為Ⅰ部，將燃氣通道〔11〕的兩個端部，設為Ⅱ部，首先卸掉自動控溫閥上的閥帽〔3〕，之後將Ⅰ部插入預先在輸油管〔17〕上作好的帶有法蘭盤〔15〕的插管〔16〕內，將Ⅱ部的兩個端頭通過螺紋〔10〕與燃氣管〔14〕連接起來，即可實現本實用新型的安裝使用。
本實施例油溫需要控制在78±3℃範圍內。
當油溫高於78℃時，形狀記憶合金主彈簧〔2〕恢復原始設定的形狀，對外作功，壓縮輔助彈簧〔5〕使閥針〔1〕向燃氣口〔12〕移動，以減少燃氣流量或關閉，結果爐溫下降，當油溫低於78℃時，閥針〔1〕在輔助彈簧〔5〕的作用下，把形狀記憶合金主彈簧〔2〕壓縮變形，使閥針〔1〕向離開燃氣口〔12〕的方向移動，以增大燃氣流量或全部打開閥門，結果爐溫上升。如此反覆動作，結果把油溫控制在一個狹小的區間，即78±3℃範圍內。
權利要求1.一種由閥體[8]、燃氣通道[11]和安裝在燃氣通道[11]的可以控制燃氣流量的閥針[1]所構成的稠油井用水套爐自動控溫閥，其特徵在於a.它還包括一個繞在閥針[1]上的由形狀記合金製作的主彈簧[2]和一個由普通鋼質製作的輔助彈簧[5]，b.閥針[1]是一個一端為平面端[13]，而另一端則為錐面端[9]的圓柱體，該圓柱體靠近平面端的部位上設計有螺紋結構，一個帶有螺紋的環狀盤[4]旋在閥針[1]上，c.安設在閥針[1]上的主彈簧[2]和輔助彈簧[5]，均處在由導向套[7]與閥帽[3]所構成的空腔內，而環狀盤[4]則處於主彈簧[2]與輔助彈簧[5]之間。
2.根據權利要求1所述的稠油井用水套爐自動控溫閥，其特徵在於，由形狀記憶合金製作的主彈簧〔2〕，安設在閥針〔1〕上的環狀盤〔4〕與平面端〔13〕之間，其兩端分別與環狀盤〔4〕和閥帽〔3〕相接觸，由普通鋼質製作的輔助彈簧〔5〕，則安設在閥針〔1〕的環狀盤〔4〕與錐面端〔9〕之間，其兩端分別與環狀盤〔4〕和導向套〔7〕相接觸。
3.根據權利要求1或2所述的稠油井用水套爐自動控溫閥，其特徵在於，製作形狀記憶合金主彈簧〔2〕用的絲材直徑一般為1－4mm。
4.根據權利要求1所述的稠油井用水套爐自動控溫閥，其特徵在於，聯接導向套〔7〕與閥帽〔3〕的是一個聯接帽〔6〕，而閥體〔8〕與導向套之間則是螺紋連接。
專利摘要一種稠油井用水套爐自動控溫閥，主要是，它是由閥體[8]、燃氣通道[11]和安裝在燃氣通道裡的可以控制燃氣流量的閥針[1]所構成，其特徵是它還包括一個繞在閥針上的由形狀記憶合金製作的主彈簧[2]和一個由普通鋼質製作的輔助彈簧[5]。本實用新型調節溫度的範圍可在0～100℃之間，一般在油田上控制可在78±3℃，這種自動控溫閥，使用安全、可靠性強，容易操作，可減省勞力和財力，比電子控溫裝置可節省資金120％。
文檔編號G05D23/02GK2163867SQ93217880
公開日1994年5月4日 申請日期1993年7月3日 優先權日1993年7月3日
發明者楊大智, 劉文革, 韓曉東, 欒金昶, 周文龍, 陳彥靈 申請人:大連理工大學, 遼寧商檢局國際檢驗技術開發服務公司