专利名称：海洋水下平行双液缸闸板防喷器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于石油钻采装备技术领域，涉及一种海洋水下平行双液缸间板防喷 器，
背景技术：
目前的闸板防喷器的液缸，都是由一个活塞将液缸分成开启和关闭两个腔，闸板 是靠液控系统提供的液压流体进入液缸驱动活塞形成推力来关闭和开启，在设计用于密封 高压井的闸板防喷器时，为增大活塞推力，只能加大活塞尺寸及相应的液缸尺寸，这样做的 结果是增加了闸板防喷器的整体高度和重量。水下防喷器在使用过程中，一般都是将几台防喷器组合在一起使用，称水下防喷 器组，水下防喷器组的设计规范要求，防喷器组上须存有足够的带有一定压力的液压能 (在储能器钢瓶里备有带压力的液体)，足以对防喷器组进行几个循环操作，由于活塞尺寸 大，关闭和开启腔所需的液压流体量很大。如果是高压、大通径的防喷器组，甚至需要预存 一千多升的液压油，增加了防喷器组的尺寸和重量。随着防喷器的不断完善，其闸板的机械锁定系统也越来越复杂。目前的水下闸板 防喷器大都是采用液压锁紧，由于设计复杂和零件较多，系统的复杂性降低了可靠性，经常 出现间板锁紧后无法解锁或者无法锁紧的现象，相当多的防喷器水下故障停工是由于防喷 器锁定后无法解锁造成的，需要将防喷器卸至地面维修，锁紧失效甚至会造成灾难性的后
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发明内容本实用新型的目的是提供一种海洋水下平行双液缸闸板防喷器，解决了现有技术 中存在的由于结构复杂、体积庞大，导致经常出现闸板锁紧后无法解锁或者无法锁紧的问 题。本实用新型采用的技术方案是，一种海洋水下平行双液缸间板防喷器，包括在壳 体上设置有多组对称的侧门，侧门与壳体固定在一起，每个侧门上安装有一套双液缸总成， 每一个双液缸总成都是由二个平行的小直径的单液缸组成，每一个单液缸通过传动装置与 驱动装置连接。本实用新型的双液缸闸板防喷器，其特征还在于所述双液缸总成的结构是，包括两个单液缸，每个单液缸的缸套一端与侧门固定 连接，缸套的另一端安装有液缸端盖，每个缸套的内腔为台阶形，设置有连接为一体的活塞 和闸板轴，活塞的轴芯通过滑套套装有锁定杆，锁定杆穿出液缸端盖之外，两个单液缸的闸 板轴穿出侧门后均与中间杆相连，中间杆与闸板总成相连；锁定杆通过传动装置与驱动装 置连接，每个活塞由活塞头和活塞体组成，活塞头和活塞体与缸套内部台阶形相对应，活 塞将缸套内部分为关闭腔、中间腔、开启腔，开启腔外径小于关闭腔；在液缸端盖开有关闭腔的液压油口 A，在缸套大圆周上开有中间腔的液压油口 B，在侧门开有开启腔的液压油口 C。 所述活塞为单直径的轴或带多个台阶的轴。 所述活塞头和活塞体上各自设有密封圈。本实用新型的平行双液缸结构，是用两个小直径活塞在同一个轴向平面位置来代 替一个大直径活塞，降低了闸板防喷器的重量、总高度和复杂性；由于液缸和活塞采用了台 阶形，增加了中间腔，也就减少了闸板开启时用的液压油量，减少对防喷器控制系统及储备 液体的容量的需求；同时闸板的锁定采用了独立的驱动装置，提高了系统可靠性。
图1是本实用新型装置的立体结构示意图；图2是本实用新型装置中的平行双液缸驱动示意图(闸板处于开启位)；图3是本实用新型装置中的平行双液缸驱动示意图(闸板处于关闭位)；图4是本实用新型装置中的平行双液缸与单液缸截面尺寸对比示意图；图5是本实用新型装置中的驱动装置和传动装置实施例示意图；图6是图5实施例的侧视简图；图7是带储能器钢瓶的水下防喷器组示意图。图中，1.壳体，2.侧门，3.螺栓，4.单液缸，5.双液缸总成，6.活塞腔，7.闸板轴， 8.活塞，9.缸套，10.滑套，11.锁定杆，12.中间杆，13.液缸端盖，14.密封圈，15.活塞头， 16.活塞体，18.关闭腔，19.中间腔，20.开启腔，21.液压油口 A，22.液压油口 B，23.液压 油口 C，24.驱动装置，25.电机，26.传动装置，27.操作装置，28.环形防喷器，29.电动闸板 防喷器，30.液压闸板防喷器，32.储能器，33.闸板总成。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型进行详细说明。由于在闸板开启、关闭时，活塞的运动距离是相等的，只有在开启腔采用较小直径 的活塞，才能实现开启所需液压流体小于关闭所需液压流体，这样就能减少闸板关闭、开启 循环操作时所需液压流体，可以减少储存于防喷器组的液压流体，这对水下防喷器组有特 殊意义。活塞直径小，则液缸的尺寸也就小。减小液缸尺寸的另一个好处是减小开启闸板 时所产生的力，但在某些情况下，开启闸板时形成的力不足以推动闸板，但已超过了驱动装 置中某些零件的设计载荷，这样会导致系统的失效，所以，减小开启时的力对驱动装置起保 护作用，可有效延长装置的使用寿命。如图1，是本实用新型装置实施例的立体结构示意图，海洋水下平行双液缸闸板防 喷器组，包括在壳体1上设置有多组对称的侧门2，侧门2与壳体1通过螺栓总成3固定在 一起，但可以卸下以便进行间板的维修更换，每个侧门2上安装有一套双液缸总成5，壳体1 内的每个间板都是由一个平行双液缸5来驱动，每一个平行双液缸5都是由二个相互平行 的小直径的单液缸4组成，每一个单液缸4通过传动装置26与驱动装置24连接。如图2、图3，本实用新型装置中的双液缸总成5的内部结构是，在每个侧门2上设 置有两个单液缸4，每个单液缸4的缸套9 一端与侧门2固定连接，缸套9的另一端安装有液缸端盖13，侧门2和液缸端盖13则同时封堵两个缸套9，每个缸套9的内腔为两级台阶 形，设置有连接为一体的活塞8和间板轴7，活塞8的轴芯通过滑套10套装有锁定杆11，滑 套10与锁定杆11通过螺纹套接，锁定杆11穿出液缸端盖13之外，锁定杆11通过传动装 置26与驱动装置24连接；两个单液缸4的闸板轴7穿出侧门2后均与中间杆12相连，以 确保两个活塞8能够同步运动，中间杆12与闸板总成33相连。每个活塞8由活塞头15和活塞体16组成，活塞头15和活塞体16由于外径不同， 构成与缸套9内部台阶形相对应，活塞头15和活塞体16上各自设有密封圈14，活塞8将缸 套9内部分为关闭腔18、中间腔19、开启腔20三个腔，开启腔20外径小于关闭腔18，开启 腔20所需液压流体少于关闭腔18。在液缸端盖13开有关闭腔18的液压油口 A21，在缸套 9大圆周上开有中间腔19的液压油口 B22，在侧门2开有开启腔20的液压油口 C23。由于活塞8和缸套9为台阶形，可以根据需要形成两个或多个腔体；活塞体16还 可以是单直径的轴也可以是带多个台阶的轴。关闭腔18、开启腔20均与一个液压源相连。对于水下防喷器，关闭腔18、开启腔 20中的流体可以重复利用，也可以排放海底；中间腔19的流体要与海底环境保持压力平 衡，确保不影响活塞8的运动，中间腔19可与大海相通或与压力补偿系统相连。本实用新型的平行双液缸的工作原理是1)在图3中，闸板轴7伸入壳体1内到底，闸板总成33以及平行双液缸5处于关 闭且锁紧位置，当需回到开启位时，先从液压油口 A21给关闭腔18加压，卸掉滑套10和锁 定杆11上的轴向载荷，再旋转锁定杆11使滑套10向液缸端盖13方向运动直至两者接触， 此时由液压油口 C23给开启腔20加压，推动活塞8向液缸端盖13方向运动，同时带动中间 杆12和闸板总成33回到开启位实现解锁，见图2 ；在平行双液缸5工作时，中间杆12确保 两活塞同步，液压系统对两个单液缸4的供油也应同步。2)见图3，平行双液缸5回到开启位后，此时，从液压油口 A21给关闭腔18加压， 推动活塞8向侧门2方向运动，同时，中间腔19和开启腔20里的流体从液压油口 B22和液 压油口 C23排出，活塞8运动到关闭位后，再旋转锁定杆11推动滑套10将活塞8锁紧。图4是单液缸和平行双液缸的对比示意图，其中A代表单液缸大直径D驱动时活 塞的液压面积；B则对应直径d的平行双液缸的活塞面积，当面积A =面积BX 2时，直径d =0. 71X直径D。例如可用直径为12寸的平行双液缸代替直径为17寸的单液缸，这样， 闸板腔的最小间距可由17寸缩小为12寸，显著减少对液压流体的需求。同时，平行双液缸 5与产生相等推动力的单一大直径驱动液缸相比，前者的高度小，从而降低防喷器的高度。图5、图6是本实用新型装置中的驱动装置和传动装置实施例示意图，平行双液缸 5的两个锁定杆11与传动装置26连接，传动装置26与驱动装置24连接，驱动装置24用于 转动锁定杆11锁紧活塞8，驱动装置24由电机25和ROV操作装置27组成，当电机或动力 出现故障，可利用ROV方式直接操作其中的操作装置27，利用储存的液压能直接驱动传动 装置26。图7为一个水下防喷器组实施例结构示意图，包括两组环形防喷器28、两组电动 闸板防喷器29、四组液压间板防喷器30以及多组储能器32组成。储能器32布置在防喷器 组周围的框架上。由图7可见，水下防喷器组是一个非常复杂的设备，由多台环形和闸板防 喷器组成，单台闸板防喷器高度越低，则总体高度也越低；由于对防喷器组上存有的液压能
5安放在水下防喷器组上的储能器缸瓶，缸瓶里备有带有压力的液体的流体量需求减少，可 以减少储能器瓶体积和数量，减少了整个防喷器组的重量。平行双液缸可和上述锁定装置及锁定杆和滑套组合使用，也可和其它各种锁定机 构组合使用。本实用新型的平行双液缸结构，是用两个小直径活塞在同一个轴向平面位置来代 替一个大直径活塞，降低了闸板防喷器的重量、总高度和复杂性；由于液缸和活塞采用了台 阶形，增加了中间腔，也就减少了闸板开启时用的液压油量，减少对防喷器控制系统及储备 液体的容量的需求；同时闸板的锁定采用了独立的驱动装置，提高了系统可靠性。本实用新 型既可以应用于水下，也可以应用到陆地、海上平台等其它场合。
权利要求1.一种海洋水下平行双液缸间板防喷器，其特征在于包括在壳体(1)上设置有多组 对称的侧门(2)，侧门(2)与壳体(1)固定在一起，每个侧门(2)上安装有一套双液缸总成 (5)，每一个双液缸总成(5)都是由二个平行的小直径的单液缸(4)组成，每一个单液缸(4) 通过传动装置(26)与驱动装置(24)连接。
2.根据权利要求1所述的双液缸闸板防喷器，其特征在于所述双液缸总成(5)的结 构是，包括两个单液缸(4)，每个单液缸(4)的缸套(9) 一端与侧门(2)固定连接，缸套(9) 的另一端安装有液缸端盖(13)，每个缸套(9)的内腔为台阶形，设置有连接为一体的活塞 (8)和闸板轴(7)，活塞(8)的轴芯通过滑套(10)套装有锁定杆(11)，滑套(10)与锁定杆 (11)通过螺纹套接，锁定杆(11)穿出液缸端盖(13)之外，两个单液缸⑷的闸板轴(7)穿 出侧门(2)后均与中间杆(12)相连，中间杆(12)与闸板总成(33)相连；锁定杆(11)通过 传动装置(26)与驱动装置(24)连接，每个活塞(8)由活塞头(15)和活塞体(16)组成，活塞头(15)和活塞体(16)与缸 套(9)内部台阶形相对应，活塞⑶将缸套(9)内部分为关闭腔(18)、中间腔(19)、开启 腔(20)，开启腔(20)外径小于关闭腔(18)；在液缸端盖(13)开有关闭腔(18)的液压油 口 A(21)，在缸套(9)大圆周上开有中间腔(19)的液压油口 B(22)，在侧门(2)开有开启腔 (20)的液压油口 C (23)。
3.根据权利要求1所述的双液缸闸板防喷器，其特征在于所述活塞(8)为单直径的 轴或带多个台阶的轴。
4.根据权利要求1所述的双液缸间板防喷器，其特征在于所述活塞头(15)和活塞体 (16)上各自设有密封圈(14)。
专利摘要本实用新型公开了一种海洋水下平行双液缸闸板防喷器，包括在壳体上设置有多组对称的侧门，侧门与壳体固定，每个侧门上安装有一套双液缸总成，所述双液缸总成的结构是，包括两个平行的单液缸，每个单液缸的缸套一端与侧门固定连接，缸套的另一端安装有液缸端盖，每个缸套的内腔为台阶形，设置有连接为一体的活塞和闸板轴，活塞的轴芯通过滑套套装有锁定杆，滑套与锁定杆通过螺纹套接，锁定杆穿出液缸端盖之外与驱动装置连接，两个单液缸的闸板轴穿出侧门后均通过中间杆与闸板总成相连。本实用新型的装置，是用两个小直径活塞代替一个大直径活塞，降低了闸板防喷器的重量、总高度和复杂性；减少对防喷器控制系统及储备液体的容量的需求。
文档编号F15B11/22GK201778740SQ201020302218
公开日2011年3月30日 申请日期2010年2月3日 优先权日2010年2月3日
发明者任钢峰, 卢韵皎, 王定亚, 邓平 申请人:宝鸡石油机械有限责任公司