CN108105451B - 一种水下电液换向阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水下电液换向阀，其特征在于，所述换向阀包括先导阀保护罩、先导阀保护罩密封套、先导阀座、先导阀、先导阀座密封套、转换弹簧、压紧套筒、弹簧座、套筒密封顶板、第一密封皮碗、压力传感器、圆截面橡胶密封圈、壳体活门组件、第二密封皮碗及5芯密封电插座。本发明通过活门与壳体、保持衬套多轴配合和线接触直径不同利用高压油压产生作用力克服转换弹簧预紧力实现活门打开后位置保持设计，简化了结构，优化了体积和重量。

Description

一种水下电液换向阀
技术领域
本发明属于高压流体控制领域，涉及一种水下电液换向阀。
背景技术
水下换向阀属于一种特殊的换向阀，主要用于深度1500米～3000米、工作介质压力35MPa的深水环境，作为深水生产控制系统上的重要执行部件。由于受特殊、复杂的工作条件影响，其对密封性、结构尺寸、使用寿命等指标均具有较严格要求，设计难度较大，目前国内没有成熟的产品，工程中应用的产品全部依赖国外进口,而且只能进口国外非主流生产商的产品，严重影响国内深水控制系统的自主研制和国产化。
发明内容
本发明提出的水下电液换向阀可以在水深1500米～3000米、工作介质压力35MPa下的深水环境中长时间免维护工作，并利用其特殊的结构形式借助工作介质压力实现换向断电后的位置保持功能和结构优化，本发明填补了国内相关领域的空白，具有较大的实际工程意义。
按照本发明提供的技术方案：
一种水下电液换向阀，其特征在于，所述换向阀包括先导阀保护罩、先导阀保护罩密封套、先导阀座、先导阀、先导阀座密封套、转换弹簧、压紧套筒、弹簧座、套筒密封顶板、第一密封皮碗、压力传感器、圆截面橡胶密封圈、壳体活门组件、第二密封皮碗及5芯密封电插座；
所述先导阀保护罩、先导阀保护罩密封套、先导阀座、先导阀均对称分布在压力传感器轴线的两侧，分别为左右端先导阀、左右端先导阀座，所述左右端先导阀均设置在先导阀座上，先导阀与先导阀座通过先导阀保护罩端面通过紧固件接触固定，实现轴孔过盈配合连接；
所述压力传感器通过螺纹与先导阀座固定连接；压力传感器正下方设置有壳体活门组件，其中所述壳体活门组件包括壳体、保持衬套、衬套密封件、活门、钢丝螺套、螺纹密封顶板；
所述活门前端与壳体之间设置有保持衬套，壳体、保持衬套通过轴孔配合连接，在活门前端外侧套设有密封顶板，密封顶板前端设置有弹簧座，所述弹簧座外围设置有压紧套筒，所述压紧套筒和弹簧座之间设置有转换弹簧，转换弹簧一端套设在弹簧座轴上，转换弹簧另一端套设在左端先导阀座的轴上，两者之间还设置有调整垫片；
所述活门后端设置有螺纹密封顶板，所述螺纹密封顶板前端伸入活门部分设置有钢丝螺套，所述螺纹密封顶板后端与右端先导阀座抵顶连接；
所述壳体下端开设有出油口A和进油口P；所述壳体与左右端先导阀座之间开设有PP通道；
所述左右端先导阀座外端面均设置有5芯密封电插座，两者通过螺纹固定连接。
作为本发明的进一步改进，先导阀保护罩与先导阀座之间通过先导阀保护罩密封套轴孔过盈配合实现弹性外密封连接。
作为本发明的进一步改进，在保持衬套与壳体的间隙中通过衬套密封件的过盈配合实现弹性油路隔离密封。
作为本发明的进一步改进，壳体与先导阀座之间通过先导阀座密封套之间轴孔过盈配合实现外密封与油路隔离密封连接。
作为本发明的进一步改进，活门与保持衬套线接触直径大于壳体活门孔直径。
作为本发明的进一步改进，活门轴前端，在密封顶板与保持衬套的间隙出设置有第一密封皮碗，活门轴后端上，活门与螺纹密封顶板之间设置有第二密封皮碗。
作为本发明的进一步改进，紧固件为螺栓和弹性垫圈。
本发明与现有技术相比，优点在于：
1）、水下电液换向阀的断电保持功能是通过壳体活门组件的特殊结构（活门与壳体、保持衬套线接触直径不同利用高压油压产生作用力克服转换弹簧预紧力实现活门打开后位置保持）设计实现的，优化了体积和重量；
2）、利用特殊非金属材料制成的先导阀保护罩密封套、先导阀座密封套、衬套密封件通过轴孔过盈配合弹性变形实现内部油路高压密封、外部耐压密封，密封可靠、成本低、寿命长；
3）、活门与壳体、保持衬套通过金属线接触实现高压油路切换与密封，密封可靠、寿命长；
4）、采用微型长寿命电磁阀结合增材制造工艺（3D打印）实现了设计优化；
5）、采用密封皮碗密封形式，有效地保证高压、长寿命下的安全可靠的动密封效果。
附图说明
图1是本发明水下电液换向阀的结构示意图。
图2为本发明中薄形扬声器的剖面图。
附图标记说明：先导阀保护罩1、先导阀保护罩密封套2、先导阀座3、先导阀4、先导阀座密封套5、调整垫片6、转换弹簧7、压紧套筒8、弹簧座9、套筒密封顶板10、第一密封皮碗11、压力传感器12、圆截面橡胶密封圈13、壳体活门组件14、壳体14-1、保持衬套14-2、衬套密封件14-3、活门14-4、钢丝螺套14-5、螺纹密封顶板14-6、第二密封皮碗15、5芯密封电插座16、弹性垫圈17、螺栓18。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1~2所示，一种水下电液换向阀，其特征在于，所述换向阀包括先导阀保护罩1、先导阀保护罩密封套2、先导阀座3、先导阀4、先导阀座密封套5、转换弹簧7、压紧套筒8、弹簧座9、套筒密封顶板10、第一密封皮碗11、压力传感器12、圆截面橡胶密封圈13、壳体活门组件14、第二密封皮碗15及5芯密封电插座16；
先导阀保护罩1、先导阀保护罩密封套2、先导阀座3、先导阀4均对称分布在压力传感器轴线的两侧，分别为左右端先导阀、左右端先导阀座，所述左右端先导阀4均设置在先导阀座3上，先导阀4与先导阀座3通过先导阀保护罩1）端面通过紧固件接触固定，实现轴孔过盈配合连接；
压力传感器12通过螺纹与先导阀座3固定连接；压力传感器12正下方设置有壳体活门组件14，其中所述壳体活门组件14包括壳体14-1、保持衬套14-2、衬套密封件14-3、活门14-4、钢丝螺套14-5、螺纹密封顶板14-6；
活门14-4前端与壳体之间设置有保持衬套14-2，壳体14-1、保持衬套14-2通过轴孔配合连接，在活门14-4前端外侧套设有密封顶板10，密封顶板前端设置有弹簧座9，所述弹簧座9外围设置有压紧套筒8，所述压紧套筒和弹簧座之间设置有转换弹簧7，所述转换弹簧7一端套设在弹簧座轴上，转换弹簧7另一端套设在左端先导阀座3的轴上，两者之间还设置有调整垫片6；调整垫片6、转换弹簧7、弹簧座9、活门14-4相互接触止动；
活门14-4后端设置有螺纹密封顶板14-6，所述螺纹密封顶板14-6前端伸入活门14-4部分设置有钢丝螺套14-5，所述螺纹密封顶板14-6后端与右端先导阀座抵顶连接；
所述壳体下端开设有出油口A和进油口P；所述壳体与左右端先导阀座之间开设有PP通道；
通过活门14-4与壳体14-1、保持衬套14-2线接触直径不同利用高压油压产生作用力克服转换弹簧7预紧力实现活门14-4打开后位置保持；通过先导阀4切换油路实现活门14-4左右两端控制腔压力控制，进而控制活动运动，实现水下换向阀功能；
所述左右端先导阀座外端面均设置有5芯密封电插座16，两者通过螺纹固定连接。
作为本发明的进一步改进，先导阀保护罩1与先导阀座3之间通过先导阀保护罩密封套2轴孔过盈配合实现弹性外密封连接。由于先导阀保护罩密封套采用弹性材料，因此利用其本身的弹性变形实现外密封连接；
作为本发明的进一步改进，在保持衬套14-2与壳体14-1的间隙中通过衬套密封件14-3的过盈配合实现弹性油路隔离密封。
作为本发明的进一步改进，壳体14-1与先导阀座3之间通过先导阀座密封套5之间轴孔过盈配合实现外密封与油路隔离密封连接。壳体，保持衬套，活门，衬套密封件通过多轴实现同轴配合，结合活门与保持衬套、壳体孔直径不同实现油路切换和位置保持。
通过与壳体14-1螺纹连接的压紧套筒8经过与保持衬套14-2轴孔配合的套筒密封顶板10压紧止动；活门14-4与壳体14-1、保持衬套14-2通过轴孔配合连接、接触限位止动；
衬套密封件14-3利用其本身材料弹性变形与壳体14-1、保持衬套14-2轴孔过盈配合连接实现油路隔离密封；活门14-4与壳体14-1、保持衬套14-2通过锥面线接触实现油路密封；第一密封皮碗11、第二密封皮碗15与活门14-4、壳体14-1、保持衬套14-2通过轴孔配合安装在活门14-4轴上，端面限位止动。
作为本发明的进一步改进，活门14-4与保持衬套14-2线接触直径大于壳体活门孔14-7直径。先导阀座密封套5、衬套密封件14-3利用其本身高强度、可变形、可加工特性通过结构设计实现不同油路密封隔离。
作为本发明的进一步改进，活门轴前端，在密封顶板与保持衬套的间隙出设置有第一密封皮碗，活门轴后端上，活门与螺纹密封顶板之间设置有第二密封皮碗。密封皮碗起到端面限位止动作用，通过两个密封皮碗的弹性变形实现滑动密封。
作为本发明的进一步改进，紧固件为螺栓18和弹性垫圈17。
具体实施过程：通过电信号控制先导阀4的开通与关断，进而改变活门14-4左右两端控制腔的压力，活门14-4两端的压力差驱使活门14-4运动，藉此实现水下电液换向阀的通断功能，通过转换弹簧7弹簧力与出油口A配合面积差产生的液压力实现活门位置保持，具体实现途径如下：当右端先导阀4通电时，PP口高压控制油通过先导阀4进入活门14-4右端控制腔，油压作用力克服转换弹簧7驱动活门14-4向左运动，水下电液换向阀的进油口P和出油口A沟通，水下电液换向阀处于打开状态；右端先导阀4断电，低压回油R与活门14-4右端控制腔接通，PP控制油作用力解除，活门14-4与保持衬套14-2线接触直径大于壳体14-1活门孔14-7直径，出油口A的油压在活门面积差上产生向左的作用力克服转换弹簧7弹簧力使活门14-4位置实现保持不变，使水下换向阀保持打开状态；左端先导阀4通电，PP口高压控制油通过左端先导阀4进入活门14-4左端控制腔，油压作用力+转换弹簧7弹簧力克服出油口A的油压在活门面积差上产生向左的作用力驱动活门14-4向右运动，将水下电液换向阀的进油口P和出油口A截止，水下电液换向阀处于关闭状态；左端先导阀4断电，低压回油R与活门14-4左端控制腔接通，PP控制油作用力解除，转换弹簧7预紧力作用活门14-4保持位置不变，水下电液换向阀保持关闭状态。

Claims (7)

1.一种水下电液换向阀，其特征在于，所述换向阀包括先导阀保护罩（1）、先导阀保护罩密封套（2）、先导阀座（3）、先导阀（4）、先导阀座密封套（5）、转换弹簧（7）、压紧套筒（8）、弹簧座（9）、套筒密封顶板（10）、第一密封皮碗（11）、压力传感器（12）、圆截面橡胶密封圈（13）、壳体活门组件（14）、第二密封皮碗（15）及5芯密封电插座（16）；
所述先导阀保护罩（1）、先导阀保护罩密封套（2）、先导阀座（3）、先导阀（4）均对称分布在压力传感器轴线的两侧，分别为左右端先导阀、左右端先导阀座，所述左右端先导阀（4）均设置在先导阀座（3）上，先导阀（4）与先导阀座（3）通过先导阀保护罩（1）端面通过紧固件接触固定，实现轴孔过盈配合连接；
所述压力传感器（12）通过螺纹与先导阀座（3）固定连接；压力传感器（12）正下方设置有壳体活门组件（14），其中所述壳体活门组件（14）包括壳体（14-1）、保持衬套（14-2）、衬套密封件（14-3）、活门（14-4）、钢丝螺套（14-5）、螺纹密封顶板（14-6）；
所述活门（14-4）前端与壳体之间设置有保持衬套（14-2），壳体（14-1）、保持衬套（14-2）通过轴孔配合连接，在活门（14-4）前端外侧套设有套筒密封顶板（10），套筒密封顶板（10）前端设置有弹簧座（9），所述弹簧座（9）外围设置有压紧套筒（8），所述压紧套筒和弹簧座之间设置有转换弹簧（7），所述转换弹簧（7）一端套设在弹簧座轴上，转换弹簧（7）另一端套设在左端先导阀座（3）的轴上，两者之间还设置有调整垫片（6）；
所述活门（14-4）后端设置有螺纹密封顶板（14-6），所述螺纹密封顶板（14-6）前端伸入活门（14-4）部分设置有钢丝螺套（14-5），所述螺纹密封顶板（14-6）后端与右端先导阀座抵顶连接；
所述壳体下端开设有出油口A和进油口P；所述壳体与左右端先导阀座之间开设有PP通道；
所述左右端先导阀座外端面均设置有5芯密封电插座（16），两者通过螺纹固定连接。
2.如权利要求1所述一种水下电液换向阀，其特征在于：先导阀保护罩（1）与先导阀座（3）之间通过先导阀保护罩密封套（2）轴孔过盈配合实现弹性外密封连接。
3.如权利要求1所述一种水下电液换向阀，其特征在于：在保持衬套（14-2）与壳体（14-1）的间隙中通过衬套密封件（14-3）的过盈配合实现弹性油路隔离密封。
4.如权利要求1所述一种水下电液换向阀，其特征在于：所述壳体（14-1）与先导阀座（3）之间通过先导阀座密封套（5）之间轴孔过盈配合实现外密封与油路隔离密封连接。
5.如权利要求1所述一种水下电液换向阀，其特征在于：活门（14-4）与保持衬套（14-2）线接触直径大于壳体活门孔（14-7）直径。
6.如权利要求1所述一种水下电液换向阀，其特征在于：活门轴前端，在套筒密封顶板（10）与保持衬套的间隙出设置有第一密封皮碗（11），活门轴后端上，活门与螺纹密封顶板之间设置有第二密封皮碗（15）。
7.如权利要求1所述一种水下电液换向阀，其特征在于：所述紧固件为螺栓（18）和弹性垫圈（17）。
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