CN105114383A - 一种新型深水电磁控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型深水电磁控制阀，电磁控制阀由电磁端和液压端组成。电磁端通过法兰连接、安装在充满绝缘液体的压力补偿舱外壁上。电缆接头位于压力补偿舱内部，实现电气连接的高可靠性。液压端的供给口和功能口连接液压管线，卸荷口放空，把无效液体排入大海。液压端口的连接灵活方便。电磁阀可应用在海洋深水域，作为先导控制阀准确控制液压主阀的打开和关闭，从而控制深水防喷器打开和关闭等功能。具有快速响应、高可靠性、应用灵活等特点。

Description

一种新型深水电磁控制阀

技术领域

本发明涉及海洋油气钻采装备技术领域，特别涉及一种海洋深水域钻井液压控制系统用电液控制阀，概括说是一种快速响应的电磁阀。

背景技术

随着陆地石油资源的日益减少，各国将眼光纷纷投向海洋石油钻采，我国海洋石油钻采装备制造业发展比较缓慢，装备主要依赖进口。水下防喷器组是保证深水钻井作业安全最关键的设备，其作业是在发生井喷、井涌时控制井口压力，在台风等紧急情况下关闭井口，保证人员、设备安全，避免海洋环境污染和油气资源破坏。由于深海抢险、逃生和救援极为困难，因此对深水防喷器组及其控制系统的技术性能和可靠性要求非常高。

现有技术中，深水防喷器组控制系统主要是电液控制系统，电液控制箱安装在海底，通过平台上发出的电信号进行控制。深水电磁阀是一种低功率、小流量的控制阀，安装在液压系统的先导管路上，通过电磁阀通电和断电来控制先导液的通断，从而控制大流量的液压主阀的通断，来执行深水防喷器组的打开和关闭等功能。常规深水电磁阀电气接口裸露在海水中，在高压恶劣环境下可靠性不高。

发明内容

本发明的目的是提供一种深水用电磁控制阀，及解决深水高压环境下石油钻采井控装置的稳定工作，液压端接口连接灵活等技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种新型深水电磁控制阀，由电磁端和液压端组成；左半部分为电磁端，右半部分为液压端；电磁端主要由电缆接头(1)、电气接口外壳(2)、硫化橡胶(3)、电磁端固定螺钉(4)、弹簧(5)、铁芯(6)、电磁线圈(7)、电磁端外壳(8)和铁芯套(9)组成；电缆接头(1)通过螺纹固定在电气接口外壳(2)上，电气接口外壳(2)通过螺钉固定在铁芯套(9)上；电磁端外壳(8)套在铁芯套(9)外侧，并且它们之间设计若干道阻止周围高压液体进入电磁端外壳(8)内部的O型密封圈；穿过电气接口外壳(2)内部的两根电缆接头(1)与电磁线圈(7)的两端相连接；在铁芯套(9)和电磁端外壳(8)之间环空内缠绕电气线圈(7)，在铁芯套(9)的内部沿轴线设计有弹簧腔和铁芯腔，分别安装弹簧(5)和铁芯(6)；铁芯套(9)的右侧设计成法兰结构，沿法兰一圈设计若干个螺纹孔和若干个通孔；所述若干个螺纹孔用于和液压阀体(10)连接；若干个通孔用于电磁阀在压力补偿舱上连接固定；液压端主要由阀杆(12)、内阀座(13)、小球(14)、阀罩(15)、外阀座(16)、过滤筛(17)、固定杆(18)、液压端外壳(19)和液压端阀体(10)组成；阀杆(12)位于液压端外壳(19)的左端内孔中，其左端与铁芯(6)相抵，液压端外壳(19)中部内孔置有内阀座、外阀座和阀罩，小球(14)位于阀罩(15)内部，内阀座(13)位于阀罩(15)的左侧，外阀座(16)位于阀罩(15)的右侧；内阀座、外阀座和阀罩之间都有O型密封圈；固定杆(18)带有螺纹，固定在液压端外壳(19)的右端内孔上，固定杆(18)外圈上带有O型密封圈，与液压端外壳(19)之间形成密封，端面上有一个用于拧紧的六方孔；液压端外壳(19)外圈设计有若干道防止不同油腔之间产生内泄露的O型密封圈，该液压端外壳(19)装在液压端阀体(10)内，所述固定杆(18)端面用于拧紧的六方孔外露于液压端阀体(10)；液压端阀体(10)左端为与电磁端所述法兰连接的法兰结构；在液压端外壳(19)内部的内阀座、外阀座和阀罩的左端与卸荷口T连通，右端与供给口P连通，阀罩处与功能口T连通；所述小球(14)在铁芯(6)受到电磁力作用，向左运动压缩弹簧(5)时，被供给口P处的高压液体推动与内阀座(13)形成密封，此时供给口P和功能口A连通，卸荷口T被封死；所述小球(14)在铁芯(6)释放时，被推动阀杆(12)向右推至与外阀座(16)之间形成密封，此时供给口P处高压液体被封死，功能口A和卸荷口T相连通，功能口A处的高压液体从卸荷口T排出。

所述电磁控制阀通过所述法兰上的固定螺钉固定在压力补偿舱(20)的外壁上，电磁阀和压力补偿舱之间通过密封胶垫密封；压力补偿舱内部充满绝缘液体，与舱外海水压力平衡；电磁端位于压力补偿舱内部，电缆接头(1)在压力补偿舱内部连接电源线。

供给口P、功能口A和卸荷口T的油道设计在液压端阀体(10)，液压端阀体(10)左侧的用于与电磁端连接的法兰结构端面上设计有一道密封圈。

所述电气接口外壳(2)内部的两根电缆接头(1)周围环空用绝缘橡胶进行硫化。

本发明的优点和有益效果：本发明通过法兰安装在充满绝缘液体的压力补偿舱外壳上，电磁端位于压力补偿舱内部，克服现有电磁阀电磁端电源接线稳定性差，液压端接口连接不灵活的不足。电磁阀可应用在海洋深水域，作为先导控制阀可准确控制液压主阀的打开和关闭，从而控制深水防喷器功能。具有快速响应、高可靠性、应用灵活等特点，实现深水高压环境下石油钻采井控装置的稳定工作。

附图说明

图1是本发明的新型深水电磁控制阀的剖面示意图。

图2是本发明的深水电磁控制阀液压端的剖面示意图。

图3是本发明的深水电磁控制阀的安装示意图。

图中编号：1-电缆接头，2-电气接口外壳，3-硫化橡胶，4-电磁端固定螺钉，5-弹簧，6-铁芯，7-电磁线圈，8-电磁端外壳，9-铁芯套，10-阀体，11-连接螺钉，12-阀杆，13-内阀座，14-小球，15-阀罩，16-外阀座，17-过滤筛，18-固定杆，19-液压端外壳。

具体实施方案

本发明采用的技术方案是：深水电磁控制阀由电磁端和液压端组成。左半部分是电磁端，右半部分是液压端。

电磁端主要由电缆接头、电气接口外壳、硫化橡胶、电磁端固定螺钉、弹簧、铁芯、电磁线圈、电磁端外壳、铁芯套组成。

电缆接头通过螺纹固定在电气接口外壳上，电气接口外壳通过螺钉固定在铁芯套上。铁芯套和电磁端外壳之间设计四道密封圈，阻止海水进入外壳内部。在电气接口外壳内部两根电缆接头与电磁线圈的两端相连接。周围空间用橡胶进行硫化，防止海水进入电气接口外壳，保证电磁线圈的绝缘性能。

液压端主要由阀杆、内阀座、小球、阀罩、外阀座、过滤筛、固定杆、和液压端外壳组成。小球位于阀罩内部，内阀座位于阀罩的左侧，外阀座位于阀罩的右侧。内阀座、外阀座和阀罩之间都有密封圈。固定杆带有螺纹，固定在外壳上，带有密封圈，与外壳之间形成密封。端面上有六方孔，用于拧紧。

参阅图1。深水电磁控制阀由电磁端和液压端组成。左半部分为电磁端，右半部分为液压端。

电磁端主要由电缆接头1，电气接口外壳2，硫化橡胶3，电磁端固定螺钉4，弹簧5，铁芯6，电磁线圈7，电磁端外壳8，铁芯套9组成。

电缆接头1通过螺纹固定在电气接口外壳2上，电气接口外壳2通过螺钉固定在铁芯套9上。铁芯套9和电磁端外壳8之间设计四道密封圈，阻止海水进入外壳8内部。在电气接口外壳2内部两根电缆接头1分别与电磁线圈7的两端相连接。周围空间用橡胶进行硫化，防止海水进入电气接口外壳2，保证电磁线圈7的绝缘性能。

在铁芯套9和电磁端外壳8之间缠绕电气线圈7，在铁芯套9的内部设计有弹簧腔和铁芯腔，分别安装弹簧5和铁芯6。

铁芯套9的右侧设计成法兰结构，法兰一圈设计4个螺纹孔和4个通孔。4个螺纹孔用于和液压阀体10连接。4个通孔用于电磁阀在压力补偿舱上连接固定。

液压端阀体10设计有供给口P、功能口A和卸荷口T的油道，左侧设计成法兰结构，用于与电磁端连接。端面上设计有一道密封圈，密封电磁阀铁芯腔的高压液体。

参阅图2。液压端主要由阀杆12，内阀座13，小球14，阀罩15，外阀座16，过滤筛17，固定杆18和液压端外壳19组成。小球14位于阀罩15内部，内阀座13位于阀罩15的左侧，外阀座位于阀罩15的右侧。内阀座、外阀座和阀罩之间都有密封圈。固定杆18带有螺纹，固定在外壳19上，带有密封圈，与外壳之间形成密封。端面上有六方孔，用于拧紧。

液压端外壳19外圈设计有四道密封圈，可以防止不同油腔之间产生内泄露。

电磁控制阀的工作过程如下：参阅图1和图2。当给电缆接头1接通24VDC电源时，电磁线圈7通电产生电磁场，铁芯6受到电磁力作用，向左运动压缩弹簧5，供给口P处的高压液体推动小球14向左运动，在液压力作用下，小球14和内阀座13形成密封，此时供给口P和功能口A连通，卸荷口T被封死。当电缆接头1所接电源断开，电磁线圈7断电，电磁力消失，弹簧5推动铁芯6向右运动，铁芯6推动阀杆12向右运动，阀杆12推动小球14向右运动，在弹簧力作用下，小球14和外阀座16之间形成密封，此时供给口P处高压液体被封死，功能口A和卸荷口T相连通，功能口A处的高压液体从卸荷口T排出。

参阅图3：电磁控制阀通过4个固定螺钉22固定在压力补偿舱20的外壁上，电磁阀和压力补偿舱之间通过密封胶垫21密封。压力补偿舱内部充满绝缘液体，与舱外海水压力平衡。电磁端位于压力补偿舱内部，电缆接头1在压力补偿舱内部连接电源线，周围的绝缘液环境保证电磁阀工作的高可靠性。

Claims (4)

1.一种新型深水电磁控制阀，其特征在于，由电磁端和液压端组成；左半部分为电磁端，右半部分为液压端；电磁端主要由电缆接头(1)、电气接口外壳(2)、硫化橡胶(3)、电磁端固定螺钉(4)、弹簧(5)、铁芯(6)、电磁线圈(7)、电磁端外壳(8)和铁芯套(9)组成；电缆接头(1)通过螺纹固定在电气接口外壳(2)上，电气接口外壳(2)通过螺钉固定在铁芯套(9)上；电磁端外壳(8)套在铁芯套(9)外侧，并且它们之间设计若干道阻止周围高压液体进入电磁端外壳(8)内部的O型密封圈；穿过电气接口外壳(2)内部的两根电缆接头(1)与电磁线圈(7)的两端相连接；在铁芯套(9)和电磁端外壳(8)之间环空内缠绕电气线圈(7)，在铁芯套(9)的内部沿轴线设计有弹簧腔和铁芯腔，分别安装弹簧(5)和铁芯(6)；铁芯套(9)的右侧设计成法兰结构，沿法兰一圈设计若干个螺纹孔和若干个通孔；所述若干个螺纹孔用于和液压阀体(10)连接；若干个通孔用于电磁阀在压力补偿舱上连接固定；液压端主要由阀杆(12)、内阀座(13)、小球(14)、阀罩(15)、外阀座(16)、过滤筛(17)、固定杆(18)、液压端外壳(19)和液压端阀体(10)组成；阀杆(12)位于液压端外壳(19)的左端内孔中，其左端与铁芯(6)相抵，液压端外壳(19)中部内孔置有内阀座、外阀座和阀罩，小球(14)位于阀罩(15)内部，内阀座(13)位于阀罩(15)的左侧，外阀座(16)位于阀罩(15)的右侧；内阀座、外阀座和阀罩之间都有O型密封圈；固定杆(18)带有螺纹，固定在液压端外壳(19)的右端内孔上，固定杆(18)外圈上带有O型密封圈，与液压端外壳(19)之间形成密封，端面上有一个用于拧紧的六方孔；液压端外壳(19)外圈设计有若干道防止不同油腔之间产生内泄露的O型密封圈，该液压端外壳(19)装在液压端阀体(10)内，所述固定杆(18)端面用于拧紧的六方孔外露于液压端阀体(10)；液压端阀体(10)左端为与电磁端所述法兰连接的法兰结构；在液压端外壳(19)内部的内阀座、外阀座和阀罩的左端与卸荷口T连通，右端与供给口P连通，阀罩处与功能口T连通；所述小球(14)在铁芯(6)受到电磁力作用，向左运动压缩弹簧(5)时，被供给口P处的高压液体推动与内阀座(13)形成密封，此时供给口P和功能口A连通，卸荷口T被封死；所述小球(14)在铁芯(6)释放时，被推动阀杆(12)向右推至与外阀座(16)之间形成密封，此时供给口P处高压液体被封死，功能口A和卸荷口T相连通，功能口A处的高压液体从卸荷口T排出。

2.根据权利要求1所述的一种新型深水电磁控制阀，其特征在于，所述电磁控制阀通过所述法兰上的固定螺钉固定在压力补偿舱(20)的外壁上，电磁阀和压力补偿舱之间通过密封胶垫密封；压力补偿舱内部充满绝缘液体，与舱外海水压力平衡；电磁端位于压力补偿舱内部，电缆接头(1)在压力补偿舱内部连接电源线。

3.根据权利要求1所述的一种新型深水电磁控制阀，其特征在于，供给口P、功能口A和卸荷口T的油道设计在液压端阀体(10)，液压端阀体(10)左侧的用于与电磁端连接的法兰结构端面上设计有一道密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种新型深水电磁控制阀，其特征在于，所述电气接口外壳(2)内部的两根电缆接头(1)周围环空用绝缘橡胶进行硫化。