[发明专利]用于改变阀转矩的差动螺杆组件

说明书

技术领域

本发明大体上涉及阀促动器。更具体而言，本发明涉及具有变化施加转矩的阀促动器。

背景技术

用于油田钻探和生产的多种设备或工具都具有螺纹部件，这些部件当处于负载下时相对于彼此旋转。例如，闸阀通常用于油气生产控制设备。闸阀具有带腔的本体。流动通道横穿该腔。闸相对于流动通道在开启位置与关闭位置之间移动。闸阀必须在处于可能非常高的流线压力时能够从关闭位置移动至开启位置。闸通过杆而移动，该杆可为升杆或非升杆。升杆随螺母旋转而沿轴向移动。对于非升类型，在被旋转时杆保持沿轴向静止。在两种类型中杆都有螺纹并接合带螺纹的螺母或驱动衬套(bushing)。流线压力迫使闸紧密地抵靠阀座。在该对接面处的摩擦力必须得以克服以便将闸从关闭位置移动至开启位置，反之亦然。

发明内容

本文公开了一种用于促动阀的设备，其中对于促动阀的阻力集中于阀冲程的一部分中。在示例性实施例中，阀促动器包括环形促动器螺母，其在外表面上有螺纹。该螺母包括位于内表面上的螺纹，内表面上的螺纹与外表面上的螺纹定向在相同方向上。此外，内表面上的螺纹比外表面上的螺纹具有更大的螺距。还包括的是闩锁套筒，其环绕促动器螺母的一部分，且可沿阀促动器的轴线移动。该设备还具有联动件，该联动件附接到促动器螺母上且包括与闩锁套筒外表面上的螺纹相接合的螺纹。型面(或轮廓，profile)在闩锁套筒的内表面上，其中一部分限定用于控制杆(lever)的接合部分而另一部分限定脱离部分。所包括的控制杆可在型面内滑动。该设备具有螺接到促动器螺母外表面上的套圈，其在控制杆处于型面的接合部分时可相对于促动器螺母旋转而在控制杆处于型面的脱离部分时可与促动器螺母一起旋转。阀杆通过促动器螺母内表面上的螺纹进行组装。在备选实施例中，联动件具有环形升降螺母，其内表面上的螺纹接合闩锁套筒外表面上的螺纹。可选的是，管状壳体可伸缩地安装到升降螺母的一部分上，且端壁附接到促动器螺母上。可选的是，键可附接到壳体的内表面上，其中在一个实例中，键突入升降螺母外表面上的轴向槽口中，以便升降螺母和壳体相对于彼此旋转地联接且能够沿轴向滑动。通过使促动器螺母旋转，闩锁套筒和型面沿轴向移动越过控制杆。作为备选，提供了从套圈外表面沿径向向外凸出的凸脊，凹部可形成在凸脊中以便接合控制杆。内套筒可设置在促动器螺母与闩锁套筒之间的环形空间中。进一步可选的是，唇部(lip)从内套筒的外表面沿径向向外凸出。在唇部上可包括控制杆联接于其上的枢轴销。在备选实施例中，当控制杆处于型面的接合部分时，输入至促动器螺母的转矩以一定的力/转矩比在阀杆上产生力，该力/转矩比大于当控制杆处于型面的脱离部分时的力/转矩比。在另一备选实施例中，当控制杆处于型面的脱离部分时，促动器螺母的每次回转使阀杆以一定的回转/位移比而移动一定的增量距离，该回转/位移比大于当控制杆处于型面的接合部分时的回转/位移比。可选的是，在型面中位于接合部分与脱离部分之间包括过渡部分，以便在闩锁套筒相对于套圈沿轴向移动时，套圈有选择地在接合构型与脱离构型之间变化。

附图说明

图1为根据本公开内容的处于关闭位置的阀促动器和阀的实施例的侧截面视图。

图2为沿线2-2截取的图1中的阀促动器的截面视图。

图3为阀处于部分开启/关闭位置的图1中的阀促动器和阀的侧截面视图。

图4为阀处于开启位置的图1中的阀促动器和阀的侧截面视图。

图5为沿线5-5截取的图4中的阀促动器的截面视图。

具体实施方式

现将在下文参照其中示出实施例的附图来更为完整地描述本公开内容的设备及方法。然而，本公开内容的该主题可体现为许多不同的形式且不应当看作是限于如在文中阐述的所示实施例；确切而言，这些实施例提供为使得本公开内容将为详尽和完全的，且将向本领域的技术人员完整地告知本发明的范围。相似的标号贯穿全文表示相似的元件。为了便于参看附图，方向用语仅用于参照和图示。例如，方向用语如″上″、″下″、″上方″、″下方″等用于示出相关位置。

应当理解的是，本公开内容的主题不限于所示和描述的构造、操作、准确材料或实施例的精确细节，因为修改和等同方案对于本领域的技术人员将是显而易见的。在附图和说明书中，公开了本公开内容的示例性实施例，且尽管使用了专用用语，但它们仅用于一般性和描述性的含义而并非为了限制的目的。因此，本公开内容仅由所附权利要求的范围来限制。