[发明专利]一种带纹路膜片小体积高温高压回压阀

说明书

本发明涉及一种带纹路膜片小体积高温高压回压阀，包括端盖6、阀体14、堵头2、气室8、气室接口1、波纹膜片11、阀针12、阀针帽10，所述端盖内表面与阀体外表面通过螺纹连接，端盖中心有堵头，阀体中心有气室；所述气室为圆柱形钢制筒体，气室底部焊接有波纹膜片；所述堵头通过气室接口与高压气源连接；所述阀体设有水平流体通道、垂直流体通道，两个通道的交点处有一中心孔，中心孔安装阀针，阀针顶部为螺杆结构，该顶部螺杆穿过波纹膜片中心圆孔，利用阀针帽和密封圈压紧波纹膜片，阀针针尖坐封于中心孔末端的密封垫。本发明能够显著减小回压阀尺寸和重量，同时优化回压阀气室结构，对于高温高压油气藏渗流物理模拟实验具有重要意义。

技术领域

本发明涉及油气田开发领域渗流物理模拟系统中设定实验出口压力的回压阀装置，特别是涉及一种带纹路膜片小体积高温高压回压阀。

背景技术

回压阀也叫止回阀或单向阀，是一种自动压力控制装置。其工作原理是：预设回压阀的开启压力，当流体流出端压力高于设定压力时，回压阀自动打开；当流体流出端压力小于设定压力时，回压阀关闭。回压阀的这种工作模式可使流体流出端的压力保持在一定数值，从而有效防止流体虹吸或自流。

回压阀是油气藏开发物理模拟系统中设定实验压力的关键部件。常用的回压阀包括两种类型：针形活塞式和膜片式。其主要部件均由阀体、密封胶圈、金属膜片或针形活塞等组成（万志军. 一种精度可调的高温高压回压阀及其调节方法[P].中国专利:202010064893.1, 2020.05.22）。其中膜片式回压阀，一般存在流量过冲或响应时间滞后的问题，精度控制较差（王胜.双隔膜活塞式回压阀[P].中国专利: 201120157159.6,2011.05.17）。而采用多液流通道和高强度材质的针型活塞式回压阀可提供更高精度的压力控制（程红. 一种高精度回压阀[P].中国专利: 201921925209.3, 2020.07.03）。随后出现的利用平膜片推动阀针，并采用梯形结构的密封圈氟胶圈和梯形状腔体的回压阀，这种结构可有效减小活塞阀针与高压筒体端面间的死体积，提高回压阀的压力控制精度（邹振.一种超高压高温实验回压阀[P].中国专利: 201410157897.9, 2014.04.18；Feucht,Dennis D., et al. Back pressure valve drive EGR system. U.S. Patent No. 6,422,217. 23 Jul. 2002）。但是，在应用中发现这种平膜片推动阀针式回压阀（简称：平膜片式回压阀）存在以下问题：

（1）平膜片式回压阀在工作时，要求平膜片发生一定的弹性形变，保证阀针的轴向移动范围，这就要求平膜片必须具有较大的直径（9 cm左右）才能保证能产生一定的弹性形变，从而使得整个回压阀的尺寸较大，重量大，不易搬运，制造成本高。

（2）平膜片式回压阀工作时，平膜片会实时发生弹性形变，频繁的弹性形变，易造成平膜片发生疲劳损伤，导致平膜片使用寿命较短，频繁更换膜片也给操作人员带来了诸多不便。当进样口与气室的压差较大时，平膜片的弹性形变会超过弹性极限，导致下次使用时，气室内的工作压力作用于平膜片时，阀针所受的压力小于正常工作压力，导致阀针不能较好地座封于中心孔末端的密封垫上，造成进样口压力偏小。

（3）传统平膜片式回压阀的平膜片与阀体和气室间通常采用轴向多级密封技术，密封结构复杂。

以上问题限制了传统回压阀的广泛应用，开发出体积小、灵敏高、能承受高温高压条件的回压阀具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带纹路膜片小体积高温高压回压阀，利用纹路膜片的强弹性，显著减小膜片直径以及整个回压阀尺寸和重量，同时优化回压阀气室结构，对于高温高压油气藏渗流物理模拟实验具有重要意义。

为达到以上技术目的，本发明采用如下技术方案。