[发明专利]用于阀的选择性转矩操作器

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及油井和气井的生产，且特定而言涉及用于减小促动阀所需转矩的装置。

背景技术

表面井孔穿过位于表面下方的地下地层形成。用于从表面井孔生产油和气的系统典型地包括设于井孔开口上的井口组件。典型表面井口组件包括高压井口外壳，高压井口外壳支承在较低压力井口外壳中且固定到导管套管上，导管套管向下延伸经过井口开口。井通常用一个或多个套管柱来加衬，套管柱同轴地穿过导管套管插入且比导管套管显著更深。套管柱从陷入于井口外壳中的套管悬挂器悬置。一个或多个管柱设于最内部的套管柱内；除了其它之外，其用于输送从下面的地层产生的井流体。采油树安装到井口外壳上端以控制井流体。采油树典型地为较大、较重组件，上面安装有多个阀和控制装置。

阀可为闸阀，其能由手轮手动地操作。为了促动在这些类型的阀中的闸，操作者必须向手轮施加旋转力或转矩。由于在打开或完全关闭位置闸所经历的高压，在这些位置需要更高转矩，这可能很难或甚至不能由一个或甚至两个操作者施加。因此，开发了齿轮，其以必须使手轮旋转经过更多的转数作为交换来减小在手轮上所需的转矩。但是，一旦克服了高转矩条件，通过中间闸位置操作该阀所需的转矩就显著地减小。因此，即使是在克服了高转矩条件之后，所需的较大转数也会导致操作者转动该手轮花费额外时间和力气。这样可能既成本较高又浪费。

因此需要一种技术，其允许操作者以低操作力气来克服高转矩条件，同时在克服了高转矩条件之后减少所需转数。

发明内容

在一实例实施例中，手操作的阀包括由可旋转的轴移动(stroke)至打开以及关闭(即往复运动至打开以及关闭)的构件或杆。阀还包括转矩选择器，其用于选择性地接合阀的促动驱动杆中的齿轮单元。选择器具有套环，套环具有轴向内孔和穿过其侧部的槽。该槽包括指向套环的上端的突出部且具有倾斜于套环轴线而定向的边缘。从动轴插入于内孔中，且在低转矩条件期间，安装于从动轴中的第一销接合槽中的突出部，低转矩条件典型地存在于打开与关闭中间的阀位置。另外，安装于阀杆上、位于第一销下方的第二销也在低转矩条件期间接合形成于套环下端上的肩部。这导致了阀杆的直接驱动机构，与高转矩条件相比，其允许较少转数来操作阀杆。

当操作者在手轮上所施加的力气由于阀杆中的高转矩条件而增加时，由操作者产生的力克服了弹簧的预设负荷，弹簧在一端联接到驱动轴且在另一端联接到套环。由操作者产生的力也造成安装于轴上的第一销沿着突出部中的斜边缘向下行进(ride down)，使得第一销与套环中的突出部脱离。此外，施加的力造成转矩选择器和大齿轮相对于外壳向上移动，造成安装于杆上的第二销与套环上的下肩部脱离。在大齿轮向上移动时，安装于杆上的第三或大齿轮销同时接合形成于大齿轮下部部分上的肩部。利用接合到大齿轮的大齿轮销，齿轮单元的全部机械优势有利地用于克服在杆处的转矩。这种机械优势允许单个操作者促动阀而无需额外操作者且利用更少操作力气。另外，一旦克服了高转矩条件，转矩选择器就允许齿轮机构自动地或选择性地回复到直接驱动低转矩机构，以允许阀更快操作(同与高转矩条件相关联的高转数相比)。

附图说明

图1是根据本发明的闸阀操作器的实例实施例的侧截面图，其中转矩选择器机构处于直接驱动接合。

图2是图1的闸阀操作器的实例实施例的透视局部截面图。

图3是图1的转矩选择器机构的实例实施例的透视图。

图4是根据本发明的闸阀操作器的实例实施例的侧截面图，其中转矩选择器机构处于转矩减小接合以向杆应用机械优势。

图5是图1的转矩选择器机构的一部分的替代实施例的侧视示意图。

具体实施方式

现将参看附图在下文中更全面地描述本公开的设备和方法，在附图中示出了实施例。但本公开的该主题可以许多不同形式实施且不应被认为限于本文所陈述的图示的实施例；而是提供这些实施例使得本公开将全面且完整，且将向本领域技术人员全面传达本发明的范围。贯穿全文，相同的标号指代相同的元件。为了便于参考附图，仅为了参考和说明而使用方向术语。举例而言，诸如“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等等的方向术语是用于说明相关位置。