CN107606197B - 一种海深自动补偿型全海深液控截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于阀门领域，并具体公开了一种海深自动补偿型全海深液控截止阀，其包括阀体、阀套组件和阀芯组件，阀体侧面开设有入口和出口，阀套组件嵌装在阀体内，包括弹簧盖、压杆阀套、阀芯盖、阀座、压片、推杆阀套基体和螺堵，弹簧盖与阀体上端相连，其上开设有压杆平衡口，下端开设有安装弹簧的凹槽，阀座内开设有阀口和阀座导流孔，阀芯盖内开设有阀芯盖腔室和阀芯盖通流孔，螺堵与阀体下端相连，其内开有控制口；阀芯组件包括压杆、阀芯和推杆，压杆依次插入压杆阀套和阀芯盖，阀芯设于阀芯盖腔室与阀口之间形成的空腔内，推杆下端安装在推杆阀套基体内，上端依次插入压片和阀座。本发明具有工作性能稳定、密封性好、可实现自动补偿等优点。

Description

一种海深自动补偿型全海深液控截止阀

技术领域

本发明属于阀门领域，更具体地，涉及一种海深自动补偿型全海深液控截止阀，可应用于深海装备中水液压系统管路的启闭控制。

背景技术

占地球面积70％的辽阔海洋是人类生存和发展的资源宝库，然而，超过90％的海域，其海深在200-6000米之间，平均海深达到3730米。由于深海蕴藏着丰富的矿产资源，海洋的开发也开始由浅海走向深海，大深度载人或无人潜器是海洋开发走向深海的重要载体。海水压载调节系统是潜器重要的子系统，是大深度潜器压载调节的发展方向，其原理是通过海水泵及控制阀实现压载水舱与环境的水介质转移与交换，从而实现潜器重力和浮力的动态调节，使潜器实现下潜或上浮，或使潜器保持相对稳定的作业姿态，或补偿海水密度的变化和潜器深海条件下的形变。

深海截止阀是控制压载水流向，即注水或排水。注水是通过海水泵并经过截止阀将环境水注入压载水舱，潜器重量增加；排水是通过海水泵并经过截止阀将压载水舱的海水排入环境中，潜器重量减少。截止阀的可靠工作关系到系统正常注排水，其密封性能影响到潜器工作时重量漂移。

目前市场上的截止阀一般采用气控、手控、电控及液控方式进行开关控制，当截止阀工作压力较高时，一般采用气控和液控方式，而手控和电控方式受工作压力限制，只能工作在额定压力较小的场合，由于截止阀在深海工作时，截止阀完全浸泡在高压海水中，陆地上使用的截止阀均无法满足深海工况要求，且之前该类型调节阀结构一般为锥阀结构，调节阀阀芯自调心能力较差，并且由于浮力调节系统的特殊性，该种类型调节阀在某种特殊工况下会出现问题。因此，本领域亟待提出一种可用于深海复杂工况的液控截止阀。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种海深自动补偿型全海深液控截止阀，其中结合全海深这一特殊工况专门研究设计了适用于该工况的截止阀，并通过对其关键组件如阀套组件和阀芯组件的具体结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决常规截止阀难以适应全海深工况的问题，同时具有工作性能稳定、密封性好、可实现自动补偿等优点，因而可实现在任何深度海域内对海水液压系统管路进行可靠的开关控制。

为实现上述目的，本发明提出了一种海深自动补偿型全海深液控截止阀，其包括阀体、阀套组件和阀芯组件，其中：

所述阀体为中空结构，其侧面开设有入口和出口(30)，所述阀套组件嵌装在所述阀体内，其包括从上至下依次设置的弹簧盖、压杆阀套、阀芯盖、阀座、压片、推杆阀套基体和螺堵，所述弹簧盖与所述阀体的上端相连，其上端开设有压杆平衡口，下端开设有用于安装弹簧的凹槽，所述阀座内开设有阀口和阀座导流孔，该阀座导流孔将阀口与所述出口连通，所述阀芯盖内开设有阀芯盖腔室和阀芯盖通流孔，该阀芯盖腔室与所述阀口连通，该阀芯盖通流孔将阀芯盖腔室与所述入口连通，所述螺堵与所述阀体的下端相连，其内开设有控制口；

所述阀芯组件包括从上至下依次设置的压杆、阀芯和推杆，所述压杆依次插入所述压杆阀套和阀芯盖，其上端与所述弹簧抵接，所述阀芯设于阀芯盖腔室与阀口之间形成的空腔内，所述推杆的下端安装在所述推杆阀套基体内，上端依次插入所述压片和阀座。

作为进一步优选的，所述推杆的下端与推杆阀套基体之间装设有陶瓷套；所述阀芯具体为球形阀芯，优选为氧化锆陶瓷球；所述阀口处设置有倒角。

作为进一步优选的，所述弹簧盖与压杆阀套之间采用弹簧盖O形圈进行密封，所述压杆阀套与阀体之间采用压杆阀套静密封圈进行密封，所述压杆与压杆阀套之间采用压杆阀套动密封圈进行密封，所述阀座与阀体之间采用阀座密封圈进行密封，所述压杆与压片之间采用压片动密封圈进行密封，所述压片与阀体之间采用压片静密封圈进行密封，所述推杆阀套基体与阀体之间采用推杆阀套密封圈进行密封，所述推杆与陶瓷套之间采用推杆密封圈进行密封。

作为进一步优选的，所述阀体内部设置有阀座导流槽和阀芯盖导流槽，所述阀座导流槽与所述出口连通，所述阀芯盖导流槽与所述入口连通，该阀体上还加工有弹簧盖螺纹孔和螺堵螺纹孔，该弹簧盖螺纹孔与弹簧盖螺纹连接，该螺堵螺纹孔与螺堵螺纹连接。

作为进一步优选的，所述推杆插入压片和阀座的部分喷涂有陶瓷，所述压杆插入压杆阀套和阀芯盖的部分喷涂有陶瓷。

作为进一步优选的，所述弹簧盖、螺堵及阀体由钛合金材料制成，所述压杆阀套、阀芯盖、阀座、压片、推杆阀套基体、推杆及压杆由不锈钢材料制成。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明基于海深工况，专门研究设计了适用于该工况的截止阀，通过对阀套组件和阀芯组件等关键组件的具体结构及其具体设置方式的研究和设计，获得的截止阀可满足海深工作需求，具有性能稳定、操作便利的优点，可实现全海深范围内的可靠开关控制，最高工作压力达118Mpa。

2.本发明截止阀通过设置压杆平衡口和推杆平衡口，使得使用时压杆平衡口和推杆平衡口均与海深环境相通，可有效平衡及补偿阀芯受力，使得截止阀未开启时，阀口在任何工况均可保持密封状态。

3.本发明截止阀的阀芯为球形阀芯，以成形球阀结构，独立球形阀芯具有良好自调心作用，提高阀口的密封可靠性，并且降低其他零件的同轴度加工要求，减小加工难度，阀座的阀口处设置有倒角，使得阀口受力更加均匀合理。

4.本发明截止阀中的相对运动部件之间均采用不锈钢与陶瓷的配合形式，即阀杆与阀套配合处均采用陶瓷与不锈钢配合形式，可降低阀杆与阀套之间的磨损，并且避免阀杆与阀套出现卡滞。

5.本发明截止阀通过控制口，使得使用时控制口与深海液压源相连，可任意控制截止阀阀口启闭，并可实现远程遥控操作，由于全海深截止阀工作压力较高，因此采用液控开启方式，可实现远程遥控操作。

6.本发明截止阀整体采用插装结构形式，具有密封性好、安装维修方便等特点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的海深自动补偿型全海深液控截止阀的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的阀体结构示意图；

图3是本发明实施例提供的阀座结构示意图；

图4是本发明实施例提供的阀芯盖结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-3所示，本发明实施例提供的一种海深自动补偿型全海深液控截止阀，其包括阀体23、阀套组件和阀芯组件，其中，阀体23为中空结构，其侧面开设有入口26和出口30，阀套组件嵌装在阀体23内，其包括从上至下依次设置的弹簧盖1、压杆阀套4、阀芯盖6、阀座7、压片17、推杆阀套基体9和螺堵11，阀套组件采用推杆阀套基体9上的台阶面进行轴向定位，弹簧盖1与阀体23的上端相连，弹簧盖1的上端开设有压杆平衡口24，下端开设有用于安装弹簧2的凹槽，阀座7内开设有阀口32和阀座导流孔33，具体的，阀口32处加工有倒角，该阀座导流孔33将阀口32与出口30连通，阀芯盖6内开设有阀芯盖腔室和阀芯盖通流孔34，该阀芯盖腔室与阀口32连通，该阀芯盖通流孔34将阀芯盖腔室与入口26连通，螺堵11与阀体23的下端相连，其内开设有控制口12；阀芯组件包括从上至下依次设置的压杆22、阀芯20和推杆13，其中，压杆用于平衡海深压力，使得在任何工况下阀口均可保持关闭状态，推杆用于推开阀芯开启阀口，具体的，压杆22依次插入压杆阀套4和阀芯盖6，压杆22上端与弹簧2抵接，下端伸入阀芯盖腔室中，推杆13的下端安装在推杆阀套基体9内，上端依次插入压片17和阀座7，并伸入阀口32中，阀芯20设于阀芯盖腔室与阀口之间形成的空腔内，并位于压杆22和推杆13之间。其中，所述阀芯具体为球形阀芯，优选为高精度的氧化锆陶瓷球，以此使得本发明的截止阀为球阀结构，具有自调心性能好的优点。

进一步的，推杆的下端与推杆阀套基体之间装设有陶瓷套16。优选的，推杆13包括大端和小端，其大端嵌装在推杆阀套基体9内，小端依次插入压片17和阀座7，并伸入阀口32中，当设置了陶瓷套16后，则推杆的大端嵌装在陶瓷套16内。同样的，压杆22也设计成包括大端和小端，大端嵌装在压杆阀套4上方的内部，小端依次插入压杆阀套4的下方部分及阀芯盖6。进一步的，推杆13和压杆22的小端外表面喷涂有陶瓷。优选的，压杆阀套4、阀芯盖6、阀座7、压片17、推杆阀套基体9、推杆13基体及压杆22基体材料均为不锈钢，使得截止阀各相对活动部件间均采用陶瓷与不锈钢的配合形式，因此可以减小配合部件间摩擦磨损及卡滞。

进一步的，弹簧2安装于弹簧盖1的内部，弹簧2具有一定初始压缩量，通过压杆22传递力作用，在初始状态时，将阀芯20紧紧压向阀口32。

进一步的，如图2所示，阀体23内部设置有阀座导流槽27和阀芯盖导流槽31，阀座导流槽27与出口30连通，阀芯盖导流槽31与入口26连通，该阀体上还加工有弹簧盖螺纹孔25和螺堵螺纹孔29，该弹簧盖螺纹孔25与弹簧盖1螺纹连接，具体与弹簧盖1上的外螺纹连接，该螺堵螺纹孔29与螺堵11螺纹连接，具体与螺堵11上的外螺纹连接。更为具体的，阀体23侧面内部还开设有推杆平衡口28。

如图1-3所示，弹簧盖1与压杆阀套4之间形成了一个独立腔室，并与压杆平衡口24连通，推杆13的大端将陶瓷套16内部分割为两个腔室，其中上腔与推杆平衡口28相连，下腔与控制口12相连。阀座内部腔室依次通过阀座通流孔33和阀座通流槽27与出口30连通，阀芯盖内部腔室依次通过阀芯盖通流孔34和阀芯盖通流槽31与入口26连通。

进一步的，弹簧盖1与压杆阀套4之间采用弹簧盖O形圈3进行密封，压杆阀套4与阀体23之间采用压杆阀套静密封圈5进行密封，压杆22与压杆阀套4之间采用压杆阀套动密封圈21进行密封，阀座7与阀体23之间采用阀座密封圈19进行密封，压杆13与压片17之间采用压片动密封圈18进行密封，压片17与阀体23之间采用压片静密封圈8进行密封，推杆阀套基体9与阀体23之间采用推杆阀套密封圈15进行密封，推杆13与陶瓷套16之间采用推杆密封圈10进行密封。各密封圈作用如下：弹簧盖O形圈3用于隔离海水与压杆平衡口介质，压杆阀套静密封圈5用于隔离海水与入口26介质，压杆阀套动密封圈21用于隔离压杆平衡口介质与入口26介质，阀座密封圈19用于隔离入口26介质与出口30介质，压片静密封圈8用于隔离出口30介质与推杆平衡口28介质，压片动密封圈18用于隔离出口30介质与推杆平衡口28介质，推杆阀套密封圈15用于隔离海水与推杆平衡口28介质，推杆密封圈10用于隔离推杆平衡口28介质与控制口12介质，螺堵O形圈14用于隔离海水与控制口12介质。

下面对本发明的海深自动补偿型全海深液控截止阀的工作过程进行说明，工作时，压杆平衡口24及推杆平衡口28均与深海环境相通，使得与压杆平衡口24和推杆平衡口28相通的腔室压力与环境压力相同，控制口12与深海液压源相连，当入口26有高压海水时，弹簧2及海深压力作用使得阀芯20紧紧压向阀口32，使得阀口保持密封状态，入口26和出口30不通；当控制口12通高压液压油时，高压液压油作用在推杆13的大端，克服弹簧力及海深压力作用，将阀芯20推离阀口32，入口26与出口30连通；当撤去控制口12作用的高压液压油时，阀芯20在弹簧力作用下回位，继续保持阀口密封状态。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种海深自动补偿型全海深液控截止阀，其特征在于，包括阀体(23)、阀套组件和阀芯组件，其中：

所述阀体(23)为中空结构，其侧面开设有入口(26)和出口(30)，所述阀套组件嵌装在所述阀体(23)内，其包括从上至下依次设置的弹簧盖(1)、压杆阀套(4)、阀芯盖(6)、阀座(7)、压片(17)、推杆阀套基体(9)和螺堵(11)，所述弹簧盖(1)与所述阀体(23)的上端相连，弹簧盖(1)的上端开设有压杆平衡口(24)，下端开设有用于安装弹簧(2)的凹槽，所述阀座(7)内开设有阀口(32)和阀座导流孔(33)，该阀座导流孔(33)将阀口(32)与所述出口(30)连通，所述阀芯盖(6)内开设有阀芯盖腔室和阀芯盖通流孔(34)，该阀芯盖腔室与所述阀口(32)连通，该阀芯盖通流孔(34)将阀芯盖腔室与所述入口(26)连通，所述螺堵(11)与所述阀体(23)的下端相连，其内开设有控制口(12)；

所述阀芯组件包括从上至下依次设置的压杆(22)、阀芯(20)和推杆(13)，所述压杆(22)依次插入所述压杆阀套(4)和阀芯盖(6)，其上端与所述弹簧(2)抵接，所述阀芯(20)设于阀芯盖腔室与阀口之间形成的空腔内，所述推杆(13)的下端安装在所述推杆阀套基体(9)内，上端依次插入所述压片(17)和阀座(7)。

2.根据权利要求1所述的海深自动补偿型全海深液控截止阀，其特征在于，所述推杆的下端与推杆阀套基体之间装设有陶瓷套(16)；所述阀芯具体为球形阀芯；所述阀口处设置有倒角。

3.根据权利要求2所述的海深自动补偿型全海深液控截止阀，其特征在于，所述弹簧盖(1)与压杆阀套(4)之间采用弹簧盖O形圈(3)进行密封，所述压杆阀套(4)与阀体(23)之间采用压杆阀套静密封圈(5)进行密封，所述压杆(22)与压杆阀套(4)之间采用压杆阀套动密封圈(21)进行密封，所述阀座(7)与阀体(23)之间采用阀座密封圈(19)进行密封，所述推杆(13)与压片(17)之间采用压片动密封圈(18)进行密封，所述压片(17)与阀体(23)之间采用压片静密封圈(8)进行密封，所述推杆阀套基体(9)与阀体(23)之间采用推杆阀套密封圈(15)进行密封，所述推杆(13)与陶瓷套(16)之间采用推杆密封圈(10)进行密封。

4.根据权利要求3所述的海深自动补偿型全海深液控截止阀，其特征在于，所述阀体(23)内部设置有阀座导流槽(27)和阀芯盖导流槽(31)，所述阀座导流槽(27)与所述出口(30)连通，所述阀芯盖导流槽(31)与所述入口(26)连通，该阀体上还加工有弹簧盖螺纹孔(25)和螺堵螺纹孔(29)，该弹簧盖螺纹孔(25)与弹簧盖(1)螺纹连接，该螺堵螺纹孔(29)与螺堵(11)螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的海深自动补偿型全海深液控截止阀，其特征在于，所述推杆(13)插入压片(17)和阀座(7)的部分喷涂有陶瓷，所述压杆(22)插入压杆阀套(4)和阀芯盖(6)的部分喷涂有陶瓷。

6.根据权利要求1所述的海深自动补偿型全海深液控截止阀，其特征在于，所述弹簧盖(1)、螺堵(11)及阀体(23)由钛合金材料制成，所述压杆阀套(4)、阀芯盖(6)、阀座(7)、压片(17)、推杆阀套基体(9)、推杆(13)及压杆(22)由不锈钢材料制成。

7.根据权利要求2所述的海深自动补偿型全海深液控截止阀，其特征在于，所述阀芯为氧化锆陶瓷球。