CN203948753U - 水下闸板阀及其液压驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水下闸板阀的液压驱动器，包括上阀盖组件、弹性件、皮囊、阀杆以及活塞，上阀盖组件与阀体顶端固定连接形成一腔室，活塞与上阀盖组件的内壁活动连接将腔室分成第一腔室和第二腔室，弹性件和皮囊容纳于第一腔室中，上阀盖组件上开设有与第二腔室连通的液压进出口、与第一腔室连通的充液孔，以及与皮囊的内腔连通的充气孔，阀杆的一端与活塞固定连接，另一端与闸板的顶端固定连接以带动闸板相对于阀座组件活动。本实用新型还公开一种水下闸板阀。本实用新型提出的液压驱动器，因上阀盖组件的保护作用，皮囊可使用一般性材料即可满足压力补偿要求。

Description

水下闸板阀及其液压驱动器

技术领域

本实用新型涉及石油油气钻采装备技术领域，尤其涉及一种水下闸板阀及其液压驱动器。

背景技术

在海洋石油开采的过程中，涉及到大量的水下采油树和水下管汇系统，而闸阀是水下采油树和水下管汇系统中最重要的部件之一，它的性能好坏直接影响到整个采油树系统和水下管汇系统的性能。由于设备都在海底几百米甚至几千米下进行，水下设备都需要通过远程操作或ROV(Remote OperatedVehicle，水下机器人)来实现控制，因此，需要在水下闸阀上安装执行机构来实现开关功能。

但是，目前，国内外水下闸阀的压力补偿都是通过外部设备对弹簧进行压力补偿，而水下环境复杂，对外部设备的结构强度要求较高。因此，外部设备需使用强度很高的材料做成，成本较高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种水下闸板阀及其液压驱动器，旨在实现水下闸板阀压力补偿的同时降低其压力补偿的结构强度要求。

为实现上述目的，本实用新型提供一种水下闸板阀的液压驱动器，所述水下闸板阀的闸阀体包括阀体、阀座组件以及闸板，其特征在于，液压驱动器包括上阀盖组件、弹性件、皮囊、阀杆以及活塞，所述上阀盖组件与所述阀体顶端固定连接形成一腔室，所述活塞与所述上阀盖组件的内壁活动连接将所述腔室分成第一腔室和第二腔室，所述弹性件和皮囊容纳于所述第一腔室中，所述弹性件的一端与所述上阀盖组件抵接，所述弹性件的另一端与所述活塞抵接，所述皮囊的内腔与所述第一腔室连通，所述上阀盖组件上开设有与所述第二腔室连通的液压进出口、与所述第一腔室连通的充液孔，以及与所述皮囊的内腔连通的充气孔，所述阀杆的一端与所述活塞固定连接，另一端与所述闸板的顶端固定连接以带动所述闸板相对于所述阀座组件活动。

优选地，所述上阀盖组件包括与所述阀体顶端固定连接且套设于所述阀杆上的上阀盖、与所述上阀盖固定连接的弹性件壳体以及盖设于所述上阀盖顶端的皮囊壳体，其中，所述上阀盖、弹性件壳体以及皮囊壳体围设形成所述上阀盖组件的腔室，所述活塞在所述弹性件壳体的内侧壁上运动，所述皮囊壳体与所述皮囊螺纹连接，所述充气孔和充液孔均位于所述皮囊壳体上。

本实用新型进一步提出一种水下闸板阀，包括如上所述的液压驱动器以及与所述液压驱动器连接的闸阀体，其中，所述闸阀体包括与所述液压驱动器的上阀盖组件固定连接的阀体、阀座组件以及闸板，所述阀体上开设有流道，所述阀座组件安装于所述流道内与所述阀体的内壁抵接，所述闸板安装于所述阀座组件上且相对于所述阀座组件可活动以开关所述流道。

优选地，所述阀座组件包括第一阀座，以及套设于所述第一阀座上的第二阀座，其中，所述闸板与所述第一阀座活动连接，所述第一阀座和第二阀座之间形成有与所述流道连通的间隙。

优选地，所述第一阀座和第二阀座均为轴对称结构，所述第一阀座的左端面和右端面与所述第二阀座之间均设有所述间隙；所述第二阀座与所述阀体之间、以及所述第一阀座和第二阀座之间均设置有密封圈。

优选地，水下闸板阀还包括与所述阀体连接的水下机器人操作导向机构，该水下机器人操作导向机构包括与所述闸板底端固定连接的导向杆、套设于所述导向杆上且与所述阀体底端固定连接的下阀盖、以及与所述下阀盖底端固定连接的水下机器人操作接口，其中，所述导向杆能够相对于所述下阀盖竖直方向运动、以带动所述闸板相对于所述阀座组件活动。

优选地，所述导向杆的轴线与所述液压驱动器的阀杆的轴线平齐设置。

优选地，所述下阀盖与所述阀体的接触端面之间设有垫环，所述液压驱动器的上阀盖组件与所述阀体的接触端面之间设有垫环。

优选地，所述液压驱动器的上阀盖上设有与其轴心孔连通的第一黄油孔，所述下阀盖上设有与其轴心孔连通的第二黄油孔，所述液压驱动器的阀杆穿设于所述上阀盖的轴心孔内，所述导向杆穿设于所述下阀盖的轴心孔内。

优选地，所述水下机器人操作接口与所述导向杆之间，以及所述液压驱动器的阀杆与所述液压驱动器的上阀盖之间均设有密封压盖。

本实用新型提出的水下闸板阀的液压驱动器，通过将皮囊内置于上阀盖组件与阀体顶端形成的腔室中，因上阀盖组件的保护作用，使皮囊可使用一般性材料即可满足压力补偿要求，因此，皮囊不同于现有技术中因避免海水中沙石、贝壳等对皮囊的破坏而必须使用高强度材料。同时，本液压驱动器使用皮囊替代现有的外部补偿设备，制作简单方便。因此，本水下闸板阀一方面可以通过皮囊实现压力补偿要求，使弹性件尺寸不需要做得很大，同时还可降低其材料要求。另外，将皮囊内置于上阀盖组件与阀体顶端形成的腔室中，使液压驱动器结构更紧凑。

附图说明

图1为本实用新型水下闸板阀优选实施例处于全开状态时的结构示意图；

图2为本实用新型水下闸板阀优选实施例处于全闭状态时的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本实用新型提供一种水下闸板阀。

参照图1和图2，图1为本实用新型水下闸板阀优选实施例处于全开状态时的结构示意图；图2为本实用新型水下闸板阀优选实施例处于全闭状态时的结构示意图。

本优选实施例中，水下闸板阀包括闸阀体以及与闸阀体连接的液压驱动器，其中，闸阀体包括阀体10、阀座组件11以及闸板12，阀体10上开设有流道，阀座组件11安装于流道内与阀体10的内壁抵接，闸板12安装于阀座组件11上且相对于阀座组件11可活动以开关流道；液压驱动器包括上阀盖组件21、弹性件22、皮囊23、阀杆24以及活塞25，上阀盖组件21与阀体10顶端固定连接形成一腔室，活塞25与上阀盖组件21的内壁活动连接将腔室分成第一腔室和第二腔室，弹性件22和皮囊23容纳于第一腔室中，弹性件22的一端与上阀盖组件21抵接，弹性件22的另一端与活塞25抵接，皮囊23的内腔与第一腔室连通，上阀盖组件21上开设有与第二腔室连通的液压进出口2111、与第一腔室连通的充液孔2112，以及与皮囊23的内腔连通的充气孔2113，阀杆24的一端与活塞25固定连接，另一端与闸板12的顶端固定连接以带动闸板12相对于阀座组件11活动。

本实施例中，闸板12上开设有T形槽、以将阀杆24安装于其顶端。闸板12上开设有流通口，流通口相对于流道上下移动以开关本水下闸板阀。当流通口与流道连通时，水下闸板阀处于打开状态，当流通口与流道不连通时，水下闸板阀处于关闭状态。将图1所示的闸板12倒置安装时(即旋转180度)，即可将本水下闸板阀由常开式阀变为常闭式阀。闸板12的流通口的内径略大于流道的内径。阀体10与上阀盖组件21可通过螺钉固定连接。弹性件22在本实施例中设置为弹簧。

具体地，本实施例中，上阀盖组件21包括与阀体10顶端固定连接且套设于阀杆24上的阀盖211、与所述上阀盖211固定连接的弹性件壳体212，以及盖设于上阀盖211顶端的皮囊壳体213，其中，所述上阀盖211、弹性件壳体212以及皮囊壳体213围设形成所述上阀盖组件21的腔室，活塞25在弹性件壳体212的内侧壁上运动，皮囊壳体213与皮囊23螺纹连接，充气孔2113和充液孔2112均位于皮囊壳体213上。具体地，本实施例中，上阀盖211与皮囊壳体213通过螺钉固定连接，弹性件壳体212与皮囊壳体213通过螺钉固定连接。

在本实施例中，皮囊23的内腔可通过充气孔2113充满气体，第一腔室内通过充液孔2112注入少量的液压油，以实现对活塞25的润滑作用。第一腔室与皮囊23的内腔可通过活塞25上的条形孔连通，水下闸板阀在全开状态下，弹簧的预紧力和皮囊23的内膨胀力，使得闸板12处于打开状态。

在本实施例中，参照图2，如正常关闭阀，通过液压进出口2111注入液体，以推动活塞25向上移动，同时活塞25运动带动阀杆24和闸板12向上移动，弹簧压缩，皮囊23的内腔体积减小、内压增大，第一腔室中的液体进入皮囊壳体213的内腔，直到活塞25的一端与弹性件壳体212的内壁抵接，水下闸板阀进入关闭状态。参照图1，当需要打开本水下闸板阀时，液压进出口2111泄油，依靠皮囊23内的高压和弹簧的复位力推动活塞25向下移动，同时，阀杆24和闸板12也随之下移，直至闸板12的流通口与阀体10的流道连通，水下闸板阀进入打开状态。

本实施例提出的水下闸板阀，通过将皮囊23内置于上阀盖组件21与阀体10顶端形成的腔室中，因上阀盖组件21的保护作用，使皮囊23可使用一般性材料即可满足压力补偿要求，因此，皮囊23不同于现有技术中因避免海水中沙石、贝壳等对皮囊23的破坏而必须使用高强度材料，可降低皮囊23的制作成本。因此，本水下闸板阀一方面可以通过皮囊23实现压力补偿要求，使弹性件22尺寸不需要做得很大，同时还可降低其材料要求。同时，本液压驱动器使用皮囊23替代现有的外部补偿设备，制作简单方便。另外，将皮囊23内置于上阀盖组件21与阀体10顶端形成的腔室中，使本水下闸板阀结构更加紧凑。

进一步地，本实施例中，阀座组件11包括第一阀座111，以及套设于第一阀座111上的第二阀座112，其中，闸板12与第一阀座111活动连接，第一阀座111和第二阀座112之间形成有与流道连通的间隙。

水下闸板阀在工作中，流道中水进入到第一阀座111和第二阀座112的间隙中，水的压力作用推动第一阀座111和第二阀座112相对运动，使第二阀座112受到向闸板12方向挤压的力，从而使闸板12与第二阀座112间的密封更加紧密。

进一步地，第一阀座111和第二阀座112均为轴对称结构，第一阀座111的左端面和右端面与第二阀座112之间均设有间隙。此时，第二阀座112受到的压力更均匀，有利于使闸板12与第二阀座112间的密封更加紧密。

进一步地，第二阀座112与阀体10之间、以及第一阀座111和第二阀座112之间均设置有密封圈40，可进一步提高本水下闸板阀的密封性能。

进一步地，本水下闸板阀还包括与阀体10连接的水下机器人操作导向机构，该水下机器人操作导向机构包括与闸板12底端固定连接的导向杆51、套设于导向杆51上且与阀体10底端固定连接的下阀盖52、以及与下阀盖52底端固定连接的水下机器人操作接口53，其中，导向杆51能够相对于下阀盖52竖直方向运动、以带动闸板12相对于阀座组件11活动。下阀盖52与阀体10可通过螺钉固定连接。

在工作中，如图1所示，以水下闸板阀设置为常开式阀为例说明，水下闸板阀在关闭时必须提供液压动力。有时会发生正常液压控制失效或供液故障的情况。若闸阀处关闭状态，则可依靠弹簧的自身弹力作用和皮囊23的膨胀力打开水下闸板阀；若闸阀处于打开状态，则可通过ROV应急操作实现水下闸板阀的关闭，水下机器人操作接口53上的卡槽为ROV卡头提供定位，机械臂给导向杆51端部施加推力，以推动导向杆51，进而推动闸板12、阀杆24、活塞25和弹簧的运动，从而完成关闭水下闸板阀的操作。

本实施例提出的水下闸板阀，通过设置与阀体10连接的水下机器人操作导向机构，当水下闸板阀正常液压控制失效或供液故障的情况时，还可以通过ROV应急操作实现水下闸板阀的关闭，提高了本水下闸板阀的工作可靠性。

本实施例中，导向杆51的轴线与阀杆24的轴线平齐设置，从而可提高本水下闸板阀的结构可靠性。

进一步地，下阀盖52与阀体10的接触端面之间设有垫环80，上阀盖组件21与阀体10的接触端面之间设有垫环80，可进一步提高本水下闸板阀的密封性能。活塞25与上阀盖211的接触端面之间设有密封圈40。下阀盖52与导向杆51之间通过垫环、隔环和组合密封环进行密封。

进一步地，上阀盖211上设有与其轴心孔连通的第一黄油孔61，下阀盖52上设有与其轴心孔连通的第二黄油孔62，阀杆24穿设于上阀盖211的轴心孔内，导向杆51穿设于下阀盖52的轴心孔内。

通过第一黄油孔61和第二黄油孔62可向上阀盖211的轴心孔和下阀盖52的轴心孔注入黄油，实现导向杆51和阀杆24的润滑。

进一步地，水下机器人操作接口53与导向杆51之间，以及阀杆24与上阀盖211之间均设有密封压盖70，此时，可进一步提高本水下闸板阀的密封性能。

本实用新型进一步提供一种水下闸板阀的液压驱动器。

参照图1和图2，图1为本实用新型水下闸板阀优选实施例处于全开状态时的结构示意图；图2为本实用新型水下闸板阀优选实施例处于全闭状态时的结构示意图。

本优选实施例中，水下闸板阀的液压驱动器，水下闸板阀包括液压驱动器以及闸阀体，闸阀体包括阀体10、阀座组件11以及闸板12，液压驱动器包括上阀盖组件21、弹性件22、皮囊23、阀杆24以及活塞25，上阀盖组件21与阀体10顶端固定连接形成一腔室，活塞25与上阀盖组件21的内壁活动连接将腔室分成第一腔室和第二腔室，弹性件22和皮囊23容纳于第一腔室中，弹性件22的一端与上阀盖组件21抵接，弹性件22的另一端与活塞25抵接，皮囊23的内腔与第一腔室连通，上阀盖组件21上开设有与第二腔室连通的液压进出口2111、与第一腔室连通的充液孔2112，以及与皮囊23的内腔连通的充气孔2113，阀杆24的一端与活塞25固定连接，另一端与闸板12的顶端固定连接以带动闸板12相对于阀座组件11活动。

闸板12上开设有T形槽、以将阀杆24安装于其顶端。闸板12上开设有流通口，流通口相对于流道上下移动以开关本水下闸板阀。当流通口与流道连通时，水下闸板阀处于打开状态，当流通口与流道不连通时，水下闸板阀处于关闭状态。将图1所示的闸板12倒置安装时(即旋转180度)，即可将本水下闸板阀由常开式阀变为常闭式阀。闸板12的流通口的内径略大于流道的内径。阀体10与上阀盖组件21可通过螺钉固定连接。弹性件22在本实施例中设置为弹簧。当然，在其它变形实施例中也可以为其它结构，本实用新型对此不作限定。

具体地，本实施例中，上阀盖组件21包括与阀体10顶端固定连接且套设于阀杆24上的阀盖211、与所述上阀盖211固定连接的弹性件壳体212，以及盖设于上阀盖211顶端的皮囊壳体213，其中，所述上阀盖211、弹性件壳体212以及皮囊壳体213围设形成所述上阀盖组件21的腔室，活塞25在弹性件壳体212的内侧壁上运动，皮囊壳体213与皮囊23螺纹连接，充气孔2113和充液孔2112均位于皮囊壳体213上。具体地，本实施例中，上阀盖211与皮囊壳体213通过螺钉固定连接，弹性件壳体212与皮囊壳体213通过螺钉固定连接。

在本实施例中，皮囊23的内腔可通过充气孔2113充满气体，第一腔室内通过充液孔2112注入少量的液压油，以实现对活塞25的润滑作用。第一腔室与皮囊23的内腔可通过活塞25上的条形孔连通，水下闸板阀在全开状态下，弹簧的预紧力和皮囊23的内膨胀力，使得闸板12处于打开状态。

在本实施例中，参照图2，如正常关闭阀，通过液压进出口2111注入液体，以推动活塞25向上移动，同时活塞25运动带动阀杆24和闸板12向上移动，弹簧压缩，皮囊23的内腔体积减小、内压增大，第一腔室中的液体进入皮囊壳体213的内腔，直到活塞25的一端与弹性件壳体212的内壁抵接，水下闸板阀进入关闭状态。参照图1，当需要打开本水下闸板阀时，液压进出口2111泄油，依靠皮囊23内的高压和弹簧的复位力推动活塞25向下移动，同时，阀杆24和闸板12也随之下移，直至闸板12的流通口与阀体10的流道连通，水下闸板阀进入打开状态。

本实施例提出的液压驱动器，通过将皮囊23内置于上阀盖组件21与阀体10顶端形成的腔室中，因上阀盖组件21的保护作用，使皮囊23可使用一般性材料即可满足压力补偿要求，因此，皮囊23不同于现有技术中因避免海水中沙石、贝壳等对皮囊23的破坏而必须使用高强度材料，可降低皮囊23的制作成本。因此，本液压驱动器一方面可以通过皮囊23实现压力补偿要求，使弹性件22尺寸不需要做得很大，同时还可降低其材料要求。同时，本液压驱动器使用皮囊23替代现有的外部补偿设备，制作简单方便。另外，将皮囊23内置于上阀盖组件21与阀体10顶端形成的腔室中，使本液压驱动器的结构更加紧凑。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种水下闸板阀的液压驱动器，所述水下闸板阀的闸阀体包括阀体、阀座组件以及闸板，其特征在于，液压驱动器包括上阀盖组件、弹性件、皮囊、阀杆以及活塞，所述上阀盖组件与所述阀体顶端固定连接形成一腔室，所述活塞与所述上阀盖组件的内壁活动连接将所述腔室分成第一腔室和第二腔室，所述弹性件和皮囊容纳于所述第一腔室中，所述弹性件的一端与所述上阀盖组件抵接，所述弹性件的另一端与所述活塞抵接，所述皮囊的内腔与所述第一腔室连通，所述上阀盖组件上开设有与所述第二腔室连通的液压进出口、与所述第一腔室连通的充液孔，以及与所述皮囊的内腔连通的充气孔，所述阀杆的一端与所述活塞固定连接，另一端与所述闸板的顶端固定连接以带动所述闸板相对于所述阀座组件活动。

2.如权利要求1所述的液压驱动器，其特征在于，所述上阀盖组件包括与所述阀体顶端固定连接且套设于所述阀杆上的上阀盖、与所述上阀盖固定连接的弹性件壳体以及盖设于所述上阀盖顶端的皮囊壳体，其中，所述上阀盖、弹性件壳体以及皮囊壳体围设形成所述上阀盖组件的腔室，所述活塞在所述弹性件壳体的内侧壁上运动，所述皮囊壳体与所述皮囊螺纹连接，所述充气孔和充液孔均位于所述皮囊壳体上。

3.一种水下闸板阀，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的液压驱动器以及与所述液压驱动器连接的闸阀体，其中，所述闸阀体包括与所述液压驱动器的上阀盖组件固定连接的阀体、阀座组件以及闸板，所述阀体上开设有流道，所述阀座组件安装于所述流道内与所述阀体的内壁抵接，所述闸板安装于所述阀座组件上且相对于所述阀座组件可活动以开关所述流道。

4.如权利要求3所述的水下闸板阀，其特征在于，所述阀座组件包括第一阀座，以及套设于所述第一阀座上的第二阀座，其中，所述闸板与所述第一阀座活动连接，所述第一阀座和第二阀座之间形成有与所述流道连通的间隙。

5.如权利要求4所述的水下闸板阀，其特征在于，所述第一阀座和第二阀座均为轴对称结构，所述第一阀座的左端面和右端面与所述第二阀座之间均设有所述间隙；所述第二阀座与所述阀体之间、以及所述第一阀座和第二阀座之间均设置有密封圈。

6.如权利要求5所述的水下闸板阀，其特征在于，还包括与所述阀体连接的水下机器人操作导向机构，该水下机器人操作导向机构包括与所述闸板底端固定连接的导向杆、套设于所述导向杆上且与所述阀体底端固定连接的下阀盖、以及与所述下阀盖底端固定连接的水下机器人操作接口，其中，所述导向杆能够相对于所述下阀盖竖直方向运动、以带动所述闸板相对于所述阀座组件活动。

7.如权利要求6所述的水下闸板阀，其特征在于，所述导向杆的轴线与所述液压驱动器的阀杆的轴线平齐设置。

8.如权利要求6所述的水下闸板阀，其特征在于，所述下阀盖与所述阀体的接触端面之间设有垫环，所述液压驱动器的上阀盖组件与所述阀体的接触端面之间设有垫环。

9.如权利要求8所述的水下闸板阀，其特征在于，所述液压驱动器的上阀盖上设有与其轴心孔连通的第一黄油孔，所述下阀盖上设有与其轴心孔连通的第二黄油孔，所述液压驱动器的阀杆穿设于所述上阀盖的轴心孔内，所述导向杆穿设于所述下阀盖的轴心孔内。

10.如权利要求8所述的水下闸板阀，其特征在于，所述水下机器人操作接口与所述导向杆之间，以及所述液压驱动器的阀杆与所述液压驱动器的上阀盖之间均设有密封压盖。