CN109681684B - 一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀，涉及海洋技术领域，该应急抛载安全阀依靠液压力和弹簧力的相互作用实现安全阀的开启和关闭，利用压力油驱动安全阀打开、弹簧力使安全阀复位，从而可以在紧急情况下实现对所接管路系统中液体的释放抛弃，整个应急抛载安全阀的结构简单，且对加工和选材要求较低，易于实现，采用通用的管路接头可以方便快捷的介入各种常规及非常规的潜水器管路系统中，适用性高，操作便捷且可反复使用；该安全阀具有打开和关闭到位检测功能,使得该阀的打开状态能够得到有效的监测，同时该安全阀结构紧凑，而且具有良好的密封效果，通过内外压平衡手段在大深度海洋环境下也能正常工作。

Description

一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀

技术领域

本发明涉及海洋技术领域，尤其是一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀。

背景技术

潜水器在水下作业时，若遇到突发情况无法正常上浮时，需要将潜水器上不影响潜水器使用安全的载体抛弃，利用正浮力上浮。液压系统作为潜水器最大的动力提供部件，所携带的液压油动辄数十公斤；纵倾角度调节系统作为潜水器纵横姿态的调节装置，所携带的水银动辄数百公斤。所以，在潜水器遇到紧急情况需要抛载上浮时，能够有效的将这部分液压油或水银成功抛弃是至关重要的。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀，该应急抛载安全阀结构简单可靠，依靠压力油和弹簧力的相互作用可以实现应急安全阀的开启和关闭，并且可以反复使用。

本发明的技术方案如下：

一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀，该应急抛载安全阀包括阀座、端盖、活塞、阀芯、第一管路接头和第二管路接头；

阀座的内部沿着轴向开设有相互贯通的第一腔体和第二腔体，第一腔体的直径小于第二腔体的直径，第一腔体在阀座上形成第一开口，第二腔体在阀座上形成第二开口；端盖固定在阀座的第二开口处；活塞设置在第二腔体中且可在第二腔体中沿着轴向滑动；

阀芯的头部呈堵头结构、尾部呈连杆结构，阀芯头部的堵头结构的尺寸与第一开口的尺寸相匹配，阀芯从第一开口处伸入阀座内，阀芯尾部的连杆结构穿过第一腔体后伸入第二腔体内，阀芯尾部的连杆结构的直径小于第一腔体的直径，连杆结构与第一腔体的内壁之间形成间隙；阀芯尾部的连杆结构上从头至尾依次套设有第一挡圈、压缩弹簧和第二挡圈并通过自锁螺母进行固定，第一挡圈的直径大于第一腔体的直径并置于第二腔体和第一腔体形成的台阶处，第一挡圈和第二挡圈对压缩弹簧实现预压缩；阀芯通过尾部的连杆结构与活塞贴合；

端盖上开设有一个贯通至第二腔体的标准螺纹孔，第一管路接头连接端盖上的标准螺纹孔，第一管路接头连通潜水器应急液压系统油路，阀座上开设有一个贯通至第一腔体的标准螺纹孔，第二管路接头连接阀座上的标准螺纹孔，第二管路接头连通潜水器管路系统的回油路；

在正常运行时，阀芯在压缩弹簧的预压缩力作用下向伸入阀座的方向移动并推动活塞向端盖移动直至活塞接触端盖，此时阀芯到达锁紧状态，阀芯头部的堵头结构的端面与阀座的端面贴合并密封连杆结构与第一腔体的内壁之间的间隙，阀芯、阀座和活塞之间的容腔与外界隔离实现密封，且阀芯、阀座和活塞之间的容腔中充满潜水器管路系统中的液体；

在应急抛载时，潜水器应急液压系统油路向应急抛载安全阀充入压力油，则端盖、阀座和活塞之间的容腔中充满压力油，活塞在压力油的作用下推动阀芯向脱离阀座的方向移动并压缩压缩弹簧直至压缩弹簧被完全压缩时阀芯到达脱离状态，阀芯头部的堵头结构的端面与阀座的端面脱离，连杆结构与第一腔体的内壁之间的间隙与外界连通，潜水器管路系统中的液体通过间隙排出。

其进一步的技术方案为，应急抛载安全阀还包括接近开关，接近开关连接至潜水器的主控系统，接近开关设置在阀座上并探入至第二腔体中，接近开关在阀芯处于锁紧状态时正对第二挡圈、在阀芯处于脱离状态时正对活塞靠近阀芯一侧的边缘，第二挡圈和活塞均采用金属材料制成。

其进一步的技术方案为，阀座、阀芯和端盖分别采用钛合金或铝合金材料制成。

其进一步的技术方案为，压缩弹簧采用碳素弹簧钢丝且表面采用涂层处理，或者，压缩弹簧采用不锈钢或钛合金材料制成。

其进一步的技术方案为，活塞采用不锈钢材料制成。

本发明的有益技术效果是：

本申请公开了一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀，该应急抛载安全阀依靠液压力和弹簧力的相互作用实现安全阀的开启和关闭，利用压力油驱动打开、弹簧复位，从而可以在紧急情况下实现对所接管路系统中液体的释放抛弃，整个应急抛载安全阀的结构简单，且对加工和选材要求较低，易于实现，采用通用的管路接头可以方便快捷的介入各种常规及非常规的潜水器管路系统中，适用性高，操作便捷且可反复使用。同时安全阀结构紧凑，而且具有良好的密封效果，通过内外压平衡手段在大深度海洋环境下也能正常工作。

附图说明

图1是本申请公开的应急抛载安全阀关闭时的结构示意图。

图2是本申请公开的应急抛载安全阀打开时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀，请参考图1,和图2，该应急抛载安全阀包括阀座1、端盖2、活塞3、阀芯4、第一管路接头5和第二管路接头6。阀座1、阀芯4和端盖2分别采用钛合金或高强度铝合金材料制成。

阀座1的内部沿着轴向开设有相互贯通的第一腔体和第二腔体，第一腔体的直径小于第二腔体的直径，从而使得第二腔体与第一腔体之间形成台阶。第一腔体在阀座1的端面上形成第一开口，第二腔体在阀座1的端面上形成第二开口，如图1和图2中，阀座1左侧为第一开口、右侧为第二开口。

端盖2固定在阀座1的第二开口处，阀座1第二开口处的端面固定有端面密封件7，端面密封件7与端盖2接触密封。端盖2上开设有一个贯通至第二腔体的标准螺纹孔，第一管路接头5连接端盖2上的标准螺纹孔，第一管路接头5连通潜水器应急液压系统油路，在正常情况下，潜水器应急液压系统油路不向该应急抛载安全阀作用，在需要应急抛载时，潜水器应急液压系统油路通过第一管路接头5向应急抛载安全阀输入压力油。

活塞3设置在第二腔体中且可在第二腔体中沿着轴向滑动，活塞3将阀座1内部的腔体分隔为两部分，活塞3上沿着径向设置有两圈径向密封圈8，径向密封圈8与第二腔体的内壁接触实现密封，从而使得活塞3两侧的腔体隔绝密封，本申请中的活塞3采用不锈钢材料制成。

阀芯4的头部呈堵头结构、尾部呈连杆结构，在本申请中，阀芯4头部的堵头结构呈T型结构，堵头结构的尺寸与第一开口的尺寸相匹配，也即堵头结构可以恰好塞入第一开口中实现密封，堵头结构与第一空腔的内壁相接触的部分沿着径向设置有径向密封件9、与阀座1接触的端面设置有端面密封件10，堵头结构塞入第一开口中时，堵头结构上的径向密封件9和端面密封件10分别与阀座1接触密封。阀芯4尾部的连杆结构的直径小于第一腔体的直径，阀芯4从第一开口处伸入阀座1内，阀芯4尾部的连杆结构穿过第一腔体后伸入第二腔体内，由于连杆结构的直径较小，因此连杆结构与第一腔体的内壁之间会形成间隙。

阀芯4尾部的连杆结构的末端设置有外螺纹结构，连杆结构上从头至尾依次套设有第一挡圈11、压缩弹簧12和第二挡圈13并通过自锁螺母14进行固定，第一挡圈11、压缩弹簧12、第二挡圈13和自锁螺母14均位于第二腔体中，第一挡圈11的直径大于第一腔体的直径，第一挡圈11置于第二腔体和第一腔体形成的台阶处，第二挡圈13采用金属材料制成，自锁螺母14和第二挡圈13固定压缩弹簧12，两侧的挡圈与自锁螺母14实现对压缩弹簧12的预压缩，通过调节自锁螺母14可以调节压缩弹簧12的预压缩力，因此压缩弹簧12会在预压缩力作用下反向作用于第一挡圈11和第二挡圈13，由于第一挡圈11的位置固定，因此压缩弹簧12会作用于第二挡圈13从而对阀芯4产生向第二开口方向的作用力，使得阀芯4向伸入阀座的方向移动，阀芯4通过尾部的连杆结构与活塞3贴合，则活塞3会在阀芯4的作用下向端盖2移动直至活塞3接触端盖2，此时阀芯4到达锁紧状态，阀芯4头部的堵头结构塞入第一开口中，堵头结构的端面与阀座1的端面贴合从而密封连杆结构与第一腔体的内壁之间的间隙，使得阀芯4、阀座1和活塞3之间形成一个密闭的容腔与外界隔离，如图1所示。本申请中的压缩弹簧12采用碳素弹簧钢丝且表面采用涂层处理，或者，压缩弹簧12采用不锈钢或钛合金材料制成。

阀座1上开设有一个贯通至第一腔体的标准螺纹孔，第二管路接头6连接阀座1上的标准螺纹孔，第二管路接头6连通潜水器管路系统的回油路，潜水器管路系统中的液体会通过第二管路接头6进入阀座1的腔体，充满阀芯4、阀座1和活塞3之间的容腔，比较常规的，潜水器管路系统中的液体包括液压油和/或水银。由于深海环境下液压系统和纵倾角度调节系统均使用压力补偿技术，因此阀座1的内外压差即为回油压力，因此阀座1只需按照常规耐压结构设计。

本申请公开的应急抛载安全阀还包括接近开关15，接近开关15可以连接至潜水器的主控系统，接近开关15主要用于向主控系统反馈应急抛载安全阀的状态，使得可以通过主控系统监测安全阀是否运动到位。接近开关15设置在阀座1上并探入至第二腔体中，接近开关15在阀芯4处于锁紧状态时正对第二挡圈13，如图1所示，接近开关15感应到第二挡圈13后向主控系统发出电信号，提示阀芯4安装到位，压缩弹簧12已到达设定的压缩弹力位置，该应急抛载安全阀已关闭。

当需要应急抛载时，潜水器应急液压系统油路通过第一管路接头5向应急抛载安全阀充入压力油，则端盖2、阀座1和活塞3之间的容腔中充满压力油，活塞3在压力油的作用下对阀芯4产生一个向第一开口方向的作用力，当活塞3两侧的压差大于压缩弹簧12的预压缩力时，活塞3推动阀芯4向脱离阀座1的方向移动并压缩压缩弹簧12，直至压缩弹簧12被完全压缩时阀芯4到达脱离状态，此时阀芯4头部的堵头结构的端面与阀座1的端面完全脱离，如图2所示，使得连杆结构与第一腔体的内壁之间的间隙与外界连通，则潜水器管路系统中的液体在进入阀芯4、阀座1和活塞3之间的容腔后，通过连杆结构与第一腔体的内壁之间的间隙排出。同时，在阀芯3达到脱离状态时，活塞3靠近阀芯4一侧的边缘正好移动至接近开关15正对的位置，接近开关15感应到活塞3后向主控系统发出电信号，提示阀芯4已经完全脱开，该应急抛载安全阀已开启。

当应急抛载完成后，将潜水器应急液压系统油路关闭，阀芯4可在压缩弹簧12的预压缩力作用下复位直至回到锁紧状态，接近开关15重新感应到第二挡圈13后向主控系统发出电信号，提示阀芯4已经完全复位，该应急抛载安全阀重新关闭。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本发明不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种适用于潜水器管路系统的应急抛载安全阀，其特征在于，所述应急抛载安全阀包括阀座、端盖、活塞、阀芯、第一管路接头和第二管路接头；

所述阀座的内部沿着轴向开设有相互贯通的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的直径小于所述第二腔体的直径，所述第一腔体在所述阀座上形成第一开口，所述第二腔体在所述阀座上形成第二开口；所述端盖固定在所述阀座的第二开口处；所述活塞设置在所述第二腔体中且可在所述第二腔体中沿着轴向滑动；

所述阀芯的头部呈堵头结构、尾部呈连杆结构，所述阀芯头部的堵头结构的尺寸与所述第一开口的尺寸相匹配，所述阀芯从所述第一开口处伸入所述阀座内，所述阀芯尾部的连杆结构穿过所述第一腔体后伸入所述第二腔体内，所述阀芯尾部的连杆结构的直径小于所述第一腔体的直径，所述连杆结构与所述第一腔体的内壁之间形成间隙；所述阀芯尾部的连杆结构上从头至尾依次套设有第一挡圈、压缩弹簧和第二挡圈并通过自锁螺母进行固定，所述第一挡圈的直径大于所述第一腔体的直径并置于所述第二腔体和所述第一腔体形成的台阶处，所述第一挡圈和所述第二挡圈对所述压缩弹簧实现预压缩；所述阀芯通过尾部的连杆结构与所述活塞贴合；

所述端盖上开设有一个贯通至所述第二腔体的标准螺纹孔，所述第一管路接头连接所述端盖上的标准螺纹孔，所述第一管路接头连通潜水器应急液压系统油路，所述阀座上开设有一个贯通至所述第一腔体的标准螺纹孔，所述第二管路接头连接所述阀座上的标准螺纹孔，所述第二管路接头连通潜水器管路系统的回油路；

在正常运行时，所述阀芯在所述压缩弹簧的预压缩力作用下向伸入所述阀座的方向移动并推动所述活塞向所述端盖移动直至所述活塞接触所述端盖，此时所述阀芯到达锁紧状态，所述阀芯头部的堵头结构的端面与所述阀座的端面贴合并密封所述连杆结构与所述第一腔体的内壁之间的间隙，所述阀芯、阀座和活塞之间的容腔与外界隔离实现密封，且所述阀芯、阀座和活塞之间的容腔中充满所述潜水器管路系统中的液体；

在应急抛载时，所述潜水器应急液压系统油路向所述应急抛载安全阀充入压力油，则所述端盖、阀座和活塞之间的容腔中充满压力油，所述活塞在压力油的作用下推动所述阀芯向脱离所述阀座的方向移动并压缩所述压缩弹簧直至所述压缩弹簧被完全压缩时所述阀芯到达脱离状态，所述阀芯头部的堵头结构的端面与所述阀座的端面脱离，所述连杆结构与所述第一腔体的内壁之间的间隙与外界连通，所述潜水器管路系统中的液体通过所述间隙排出；

在应急抛载完成后，所述潜水器应急液压系统油路关闭，所述阀芯在所述压缩弹簧的预压缩力作用下复位直至回到锁紧状态，所述应急抛载安全阀重新关闭。

2.根据权利要求1所述的应急抛载安全阀，其特征在于，所述应急抛载安全阀还包括接近开关，所述接近开关连接至潜水器的主控系统，所述接近开关设置在所述阀座上并探入至所述第二腔体中，所述接近开关在所述阀芯处于锁紧状态时正对所述第二挡圈、在所述阀芯处于脱离状态时正对所述活塞靠近所述阀芯一侧的边缘，所述第二挡圈和所述活塞均采用金属材料制成。

3.根据权利要求1所述的应急抛载安全阀，其特征在于，所述阀座、阀芯和端盖分别采用钛合金或铝合金材料制成。

4.根据权利要求1所述的应急抛载安全阀，其特征在于，所述压缩弹簧采用碳素弹簧钢丝且表面采用涂层处理，或者，所述压缩弹簧采用不锈钢或钛合金材料制成。

5.根据权利要求1所述的应急抛载安全阀，其特征在于，所述活塞采用不锈钢材料制成。

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