CN110469698A - 一种紧凑型压力自补偿全海深截止阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑型压力自补偿全海深截止阀，属于阀体相关技术领域，其包括两个相对布置于同一个阀体且结构相同的截止阀，每个截止阀包括截止阀螺堵组件、阀芯组件、隔离压片组件、阀套、截止阀弹簧以及阀座；通过液压驱动截止阀的方式来开启截止阀，因此可以实现远程控制；截止阀的关闭通过截止阀弹簧力以及阀芯组件大端两侧的面积差产生的液压力来实现；阀芯组件与其他零件之间的配合均采用陶瓷与不锈钢配合形式，有效地减小了阀芯组件运动过程中的摩擦力，同时降低了阀芯组件卡滞的可能性；两个相对布置的截止阀共用一个阀座，提高了空间的利用率。本发明简化了结构，减小了体积，进而降低了潜水器浮力调节系统的复杂性及成本。

Description

一种紧凑型压力自补偿全海深截止阀

技术领域

本发明属于阀体相关技术领域，更具体地，涉及一种紧凑型压力自补偿全海深截止阀。

背景技术

潜水器是具有水下观察及进行水下作业的潜水设备，主要用来执行海底考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基底。

潜水器需要在海洋中的一定深度范围内调整其浮力来悬停于不同的深度，以完成海洋考察、海洋勘探任务。除了主动控制器浮力以外，潜水器在海洋取样后会由于本身重量的变化或者释放其他装备后导致重量减小，也会由于海水的理化性质的变化引起海水密度的变化从而导致浮力变化，而且，随着潜水器深潜深度的变化，潜水器耐压结构发生弹性变形也会导致浮力的变化。因此需要通过浮力调节系统来调整潜水器的潜水深度。

潜水器浮力调节系统的注排水功能主要通过截止阀来实现。注水时，海水通过海水泵与截止阀从海洋环境进入压载水舱，增加潜水器重量，使潜水器下沉；排水时，海水通过海水泵与截止阀从压载水舱进入海洋环境，减小潜水器重量，使潜水器上浮。目前使用的截止阀的控制方式主要有气控、手控、液控以及电控，除了手控之外，其余方式均可进行远程操作。其中，手控与电控受工作压力限制，难以在高压环境下满足控制要求，因此，深海中大多选择液控或者气控来作为控制截止阀开关的方式。

现在使用的浮力调节系统中，大多使用多个超高压截止阀，然后通过管路将每个截止阀连接，这样的布置方式占用了大量的空间，增加了流道的流体阻力，且提高了安装与维修的难度。除了分离式的超高压截止阀外，后来发展出来的插装式的集成控制阀组将每个超高压截止阀平行地设置于一个阀块中，但是，整个阀块的体积与重量仍然较大，集成度较低，且结构复杂，成本较高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种紧凑型压力自补偿全海深截止阀，由此解决现有的浮力调节系统存在的结构复杂、成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种紧凑型压力自补偿全海深截止阀，包括相对布置于同一个阀体孔道内的结构相同的截止阀A与截止阀B，且所述截止阀A与所述截止阀B共用同一个阀座，所述截止阀A与所述截止阀B的结构均包括截止阀螺堵组件、阀芯组件、隔离压片组件、阀套、截止阀弹簧以及阀座；

所述截止阀螺堵组件包括截止阀螺堵基体和陶瓷套，所述截止阀螺堵基体和所述陶瓷套之间采取过盈配合的连接方式保证密封效果，所述截止阀螺堵组件装配于所述阀体两侧；所述阀芯组件包括阀芯推杆、推杆套以及推杆螺母，所述阀芯推杆以及所述推杆螺母加工有螺纹，所述阀芯推杆和所述推杆套之间通过所述推杆螺母连接，所述阀芯推杆和所述推杆套配合并且运用密封圈使所述推杆套两端有效隔离，所述阀芯组件的大端收容于所述截止阀螺堵组件内，与所述截止阀螺堵组件之间配合并且运用密封圈使所述推杆套两端有效隔离，所述阀芯组件的中间位置与所述隔离压片组件配合并且运用密封圈使所述隔离压片两端有效隔离，所述阀芯组件的小端收容于所述阀套内，并且与所述阀座相抵持；所述隔离压片组件包括隔离压片基体和陶瓷块，所述隔离压片基体和所述陶瓷块之间采取过盈配合的连接方式保证密封效果；所述截止阀弹簧收容于所述阀套内部，与所述阀套一端以及所述阀芯推杆相抵持，且具有预压缩量。

优选地，所述截止阀螺堵和所述阀芯组件之间形成平衡腔，所述平衡腔始终与外界海洋环境相通，且所述平衡腔与外界海洋环境之间通过所述截止阀螺堵上的平衡腔流道连通。

优选地，所述推杆套受力面积较小的一端的腔室为控制所述截止阀开启的控制腔。

优选地，所述截止阀螺堵、所述隔离压片组件、所述阀芯组件以及所述阀体之间形成控制腔，所述控制腔始终与液压源相通，所述控制腔与所述液压源通过加工在所述阀体上的控制腔流道连通。

优选地，所述阀套、所述阀座以及所述阀芯组件之间形成与外界海洋环境相通的入口腔室，所述入口腔室与外界海洋环境之间通过加工在所述阀体上的入口流道连通。

优选地，所述阀座中加工有与出口管路相通的出口腔室，所述出口腔室与所述出口管路之间通过加工在所述阀体上的出口流道连通。

优选地，所述阀芯组件与所述截止阀螺堵组件以及隔离压片组件之间均采用陶瓷对不锈钢的配合方式。

优选地，所述截止阀的关闭依靠所述截止阀弹簧的弹簧力以及所述推杆套两端的面积差形成的液压力实现。

优选地，所述阀体两侧均开设有阶梯槽，并且中间连通形成通孔以收容相对布置的所述截止阀A和所述截止阀B，所述阀体通孔内加工有环形的流道。

优选地，所述阀芯推杆加工为阶梯轴的形式，所述阀芯推杆直径最大处面积仍然小于阀口入口截面积，所述推杆套面积较小的一端与所述隔离压片组件之间预留有预设距离的间隙。

优选地，所述阀口的形式包括锥阀。

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，本发明提供的适用于潜水器浮力调节的小型化液控截止阀，能够取得下列有益效果：

1.与现有的插装式的集成控制阀组中所使用的截止阀相比，本发明所述截止阀A和所述截止阀B个共用同一个阀座，从而将两个截止阀相对布置于同一个阀体通孔内，进一步提高了截止阀的集成度，极大地简化了结构，减小了体积。

2.所述阀芯推杆的直径最大处的面积仍然小于阀口位置的入口面积，所述入口腔室为高压海水，所述出口腔室为低压海水，当入口腔室的压力提高时，所述阀口位置的密封效果会有明显地提升；同时，所述推杆套面积较小一端的腔室被设计为控制腔，液压源驱动高压油进入所述控制腔后，将会使得截止阀开启，当所述液压源卸压后，所述控制腔压力将与外界环境压力相同，在所述推杆套两端面积差所产生的液压力的作用下，可以保证所述阀口位置的密封效果，并且随着外界环境压力的提高，密封效果同样会有明显地提升，因此，所述截止阀的密封性能可以得到有效的保证。

3.所述阀芯组件与截止阀螺堵组件以及所述隔离压片组件之间均采用陶瓷对不锈钢的配合方式，有效地减小了阀芯组件运动过程中的摩擦力，同时降低了阀芯组件卡滞的可能性。

4.所述截止阀A和所述截止阀B相对地布置于相同的阀体通孔内，减小了流道长度，极大地降低了管路的复杂性，从而降低了流体在管路中的压力损失与泄漏的可能性，同时，由于截止阀组件的集成度较高，结构简单，降低了安装与维修的难度，且有利于故障的诊断。

5.所述推杆套面积较小的一端与所述隔离压片组件之间预留有一定的间隙，保证了所述推杆套两端的面积差所产生的液压力、弹簧力以及所述截止阀入口腔室的液压力都通过阀芯组件作用于阀座上，确保阀芯组件与阀座之间可以建立有效的密封。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种用于实现潜水器浮力调节功能的紧凑型压力自补偿全海深截止阀的剖视图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-截止阀螺堵，2-截止阀螺堵密封圈，3-陶瓷套，4-隔离压片基体，5-陶瓷块，6-隔离压片动密封圈，7-阀套，8-阀座密封圈，9-入口流道，10-入口腔，11-控制腔，12-平衡腔，13-平衡流道，14-控制流道，15-阀体，16-阀座，17-出口腔，18-出口流道，19-阀芯推杆，20-截止阀弹簧，21-隔离压片静密封圈，22-推杆套，23-阀芯组件动密封圈，24-阀芯组件静密封圈，25-推杆螺母。

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。

本发明提供了一种紧凑型压力自补偿全海深截止阀，其基于现有潜水器浮力调节系统的特点，研究并设计了一种体积较小的用于实现潜水器浮力调节功能的紧凑型压力自补偿全海深截止阀。该紧凑型压力自补偿全海深截止阀将超高压截止阀的结构进行了集成设计，结构相同的截止阀A与截止阀B相对布置于同一个阀体孔道内，且所述截止阀A与截止阀B共用同一个阀座，如此减小了体积，简化了结构，进而降低了潜水器浮力调节系统的复杂性及成本。

请参阅图1，本发明提供了一种用于实现潜水器浮力调节功能的紧凑型压力自补偿全海深截止阀，该紧凑型压力自补偿全海深截止阀包括阀体15以及相对布置的、共用一个阀座16的截止阀A和截止阀B，截止阀A和截止阀B结构相同，且均包括：截止阀螺堵组件、阀芯组件、隔离压片组件、阀套7、截止阀弹簧20以及阀座16。

阀体15用于承载截止阀A与截止阀B，阀体15两端均开设有阶梯槽，且中心部位连通形成通孔。阶梯槽和通孔收容截止阀螺堵组件、阀芯组件、隔离压片、阀套7、截止阀弹簧20以及阀座16。阀体15通孔加工有环形流道有利于流体在阀体15内的流动，降低了流体阻力。

截止阀螺堵组件包括截止阀螺堵基体1、陶瓷套3以及静密封圈2，截止阀螺堵基体1和陶瓷套3之间采取过盈配合的连接方式保证密封效果，截止阀螺堵组件收容于阀体15阶梯槽内，且截止阀螺堵组件与阶梯槽之间通过螺纹连接。阀芯组件包括阀芯推杆19、推杆套22、推杆螺母25、动密封圈23以及静密封圈24，阀芯推杆19以及推杆螺母25加工有螺纹，阀芯推杆19和推杆套22之间通过推杆螺母25连接。阀芯组件的大端收容于截止阀螺堵组件内，中间位置与隔离压片组件配合，小端收容于阀套7内，并且与阀座16相抵持。隔离压片组件包括隔离压片基体4、陶瓷块5、动密封圈6和静密封圈21，隔离压片基体4和陶瓷块5之间采取过盈配合的连接方式保证密封效果。截止阀弹簧20收容于阀套7内部，与阀套7一端以及阀芯推杆19相抵持，且具有预压缩量。

截止阀螺堵组件与阀芯组件之间形成平衡腔12，截止阀螺堵组件上加工有平衡流道13，使得平衡腔12总是与外界海洋环境连通。截止阀螺堵组件、隔离压片组件、阀芯组件以及阀体15之间形成控制腔11，阀套7、阀座16以及阀芯组件之间形成与外界海洋环境相通的入口腔10，阀座16中加工有与出口管路相通的出口腔17，同时，阀体15上加工有流道孔和螺纹孔，使得控制腔11与液压源、入口腔10与入口管路、出口腔17与出口管路均保持连通状态。

截止阀螺堵密封圈2设置在截止阀螺堵组件与阀体15之间，截止阀螺堵组件与阀体15之间配合并且运用截止阀螺堵密封圈2以隔断外界海洋环境与控制腔11。阀芯组件静密封圈24设置在推杆套22和阀芯推杆19之间，推杆套22和阀芯推杆19之间配合并且运用阀芯组件静密封圈24以隔断外界海洋环境与控制腔11。阀芯组件动密封圈23设置在截止阀螺堵组件和推杆套22之间，截止阀螺堵组件和推杆套22之间配合并且运用阀芯组件动密封圈23以隔断外界海洋环境与控制腔11。隔离压片静密封圈21设置在隔离压片组件和阀体15之间，隔离压片组件和阀体15之间配合并且运用隔离压片静密封圈21以隔断控制腔11和入口腔10。隔离压片动密封圈6设置在隔离压片组件和阀芯推杆19之间，隔离压片组件和阀芯推杆19之间配合并且运用隔离压片动密封圈6以隔断控制腔11和入口腔10。阀座静密封圈8设置在阀座16和阀体15之间，阀座16与阀体15配合并且运用阀座静密封圈8以隔断入口腔10和出口腔17。

推杆套22受力面积较小一端的腔室设置为控制截止阀开启的控制腔11，因此，在不给控制腔11施加高压油时，推杆套22两端的面积差产生的液压力使得阀口趋于关闭。阀芯推杆19加工为阶梯轴的形式，阀芯推杆19直径最大处面积仍然小于阀口入口截面积，入口腔10总是和外界环境压力相同，入口腔10的压力作用于阀芯组件上的液压力使得阀口趋于关闭。因此，推杆套22两端的面积差产生的液压力、入口腔10作用于阀芯组件上的液压力以及弹簧产生的弹簧力，共同保证阀口位置可以实现有效密封，并且随着外界环境压力的升高，可以提高阀口位置的密封性能。

阀芯组件与截止阀螺堵组件以及隔离压片组件之间均采用陶瓷对不锈钢的配合方式，有效地减小了阀芯组件运动过程中的摩擦力，同时降低了阀芯组件卡滞的可能性。

该适用于潜水器浮力调节的紧凑型压力自补偿全海深截止阀工作时，平衡腔12总是通过平衡腔流道13与外界海洋环境连通，控制腔12总是通过控制腔流道13与液压源连通，入口腔10总是通过入口流道9与入口管路连通，且入口管路的压力总是与外界海洋环境压力相同，出口腔17总是通过出口流道18与出口管路连通。还未给控制腔11施加高压油时，推杆套22两端的面积差产生的液压力、入口腔10作用于阀芯组件上的液压力以及弹簧力，使得阀芯推杆19紧紧压向阀座16，从而使阀口位置保持密封状态。当给控制腔11施加高压油时，高压油作用于推杆套22面积较小的一端，高压油产生的液压力克服海深压力和弹簧力，使阀芯组件脱离阀座16，使得入口腔10和出口腔17连通。当撤去给控制腔11施加的高压油后，阀芯组件在推杆套19两端的面积差产生的液压力和弹簧力的共同作用下重新与阀座16紧密接触，形成可靠密封状态。

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 (10)

1.一种紧凑型压力自补偿全海深截止阀，其特征在于，包括相对布置于同一个阀体孔道内的结构相同的截止阀A与截止阀B，且所述截止阀A与所述截止阀B共用同一个阀座，所述截止阀A与所述截止阀B的结构均包括截止阀螺堵组件、阀芯组件、隔离压片组件、阀套、截止阀弹簧以及阀座；

所述截止阀螺堵组件包括截止阀螺堵基体和陶瓷套，所述截止阀螺堵基体和所述陶瓷套之间采取过盈配合的连接方式保证密封效果，所述截止阀螺堵组件装配于所述阀体两侧；所述阀芯组件包括阀芯推杆、推杆套以及推杆螺母，所述阀芯推杆以及所述推杆螺母加工有螺纹，所述阀芯推杆和所述推杆套之间通过所述推杆螺母连接，所述阀芯推杆和所述推杆套配合并且运用密封圈使所述推杆套两端有效隔离，所述阀芯组件的大端收容于所述截止阀螺堵组件内，与所述截止阀螺堵组件之间配合并且运用密封圈使所述推杆套两端有效隔离，所述阀芯组件的中间位置与所述隔离压片组件配合并且运用密封圈使所述隔离压片两端有效隔离，所述阀芯组件的小端收容于所述阀套内，并且与所述阀座相抵持；所述隔离压片组件包括隔离压片基体和陶瓷块，所述隔离压片基体和所述陶瓷块之间采取过盈配合的连接方式保证密封效果；所述截止阀弹簧收容于所述阀套内部，与所述阀套一端以及所述阀芯推杆相抵持，且具有预压缩量。

2.根据权利要求1所述的截止阀，其特征在于，所述截止阀螺堵和所述阀芯组件之间形成平衡腔，所述平衡腔始终与外界海洋环境相通，且所述平衡腔与外界海洋环境之间通过所述截止阀螺堵上的平衡腔流道连通。

3.根据权利要求1或2所述的截止阀，其特征在于，所述推杆套受力面积较小的一端的腔室为控制所述截止阀开启的控制腔。

4.根据权利要求3所述的截止阀，其特征在于，所述截止阀螺堵、所述隔离压片组件、所述阀芯组件以及所述阀体之间形成控制腔，所述控制腔始终与液压源相通，所述控制腔与所述液压源通过加工在所述阀体上的控制腔流道连通。

5.根据权利要求4所述的截止阀，其特征在于，所述阀套、所述阀座以及所述阀芯组件之间形成与外界海洋环境相通的入口腔室，所述入口腔室与外界海洋环境之间通过加工在所述阀体上的入口流道连通。

6.根据权利要求5所述的截止阀，其特征在于，所述阀座中加工有与出口管路相通的出口腔室，所述出口腔室与所述出口管路之间通过加工在所述阀体上的出口流道连通。

7.根据权利要求6所述的截止阀，其特征在于，所述阀芯组件与所述截止阀螺堵组件以及隔离压片组件之间均采用陶瓷对不锈钢的配合方式。

8.根据权利要求4至7任意一项所述的截止阀，其特征在于，所述截止阀的关闭依靠所述截止阀弹簧的弹簧力以及所述推杆套两端的面积差形成的液压力实现。

9.根据权利要求8所述的截止阀，其特征在于，所述阀体两侧均开设有阶梯槽，并且中间连通形成通孔以收容相对布置的所述截止阀A和所述截止阀B，所述阀体通孔内加工有环形的流道。

10.根据权利要求1所述的截止阀，其特征在于，所述阀芯推杆加工为阶梯轴的形式，所述阀芯推杆直径最大处面积仍然小于阀口入口截面积，所述推杆套面积较小的一端与所述隔离压片组件之间预留有预设距离的间隙。