一种水下控制阀

1.本实用新型涉及控制阀领域，尤其是一种水下控制阀。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.水下控制阀是指应用于水下管道上的所有阀门的统称，主要的集中应用在海洋油气工程的水下管汇与输送管道上，同时水下阀门还在深海潜水器上有一定的应用。
4.水下控制阀大多应用在油气管道上，发明人发现，现有水下阀门存在如下问题：
5.第一，对于控制阀来说，温度改变会引起阀门泄漏，对控制阀的使用产生影响，降低了阀门的可靠性。
6.第二，控制阀在水下工作，阀杆易磨损，磨损后的维修和更换较为困难，水下维护费用会很高。
7.第三，水下控制阀阀杆在工作过程中，容易产生静电，当水下控制阀用于控制易燃介质时，静电火花可能引起火灾或爆炸危险。


技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种水下控制阀，控制阀具有阀杆磨损小，防静电，能够自动泄压，保证阀门使用可靠性。
9.为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：
10.一种水下控制阀，包括：
11.阀体，阀体内设置流体通道，阀体在流体通道设置直径变大段；
12.阀杆，阀杆穿过阀体设置，阀杆相对于阀体可转动；
13.阀芯，阀芯设于直径变大段处，阀芯与阀杆连接，阀芯设置能够与流体通道相通的通孔，阀体在阀芯的上游和下游分别设置阀座，阀座通过异形面与阀体配合，且阀体在与阀座配合面处设置弹性件，阀座与弹性件连接，阀芯非阀座配合面与阀体之间形成中腔；阀座与阀体的接触面处设置第一密封件，阀座在与阀芯的接触面处设置第二密封件。
14.如上所述的一种水下控制阀，为了方便对弹性件和第一密封件的安装，所述异形面为多段连续的台阶，通过台阶设置所述的第一密封件和所述的弹性件。
15.如上所述的一种水下控制阀，所述第一密封件相对于所述弹性件靠近所述流体通道设置。
16.如上所述的一种水下控制阀，所述阀芯与所述阀座的接触面为球面；阀芯与所述阀杆连接的连接面为平面；
17.阀芯与阀杆连接的连接面中部设置凹槽以安装阀杆。
18.如上所述的一种水下控制阀，所述阀芯相对于同阀杆连接的连接面的对立面设置卡槽，卡槽用于安装支撑轴，支撑轴可转动安装于所述阀体。
19.如上所述的一种水下控制阀，所述阀座包括设于所述阀芯两侧的上游阀座和下游阀座，上游阀座和下游阀座均为环形件，且第二密封件设于上游阀座和下游阀座；
20.第二密封件一端固定于上游阀座或下游阀座，另一端形状与阀芯的球面相适配。
21.如上所述的一种水下控制阀，所述阀杆在与所述阀芯连接的端部设置第一防静电件；
22.阀杆的端部设置开孔，第一防静电件包括设于阀杆开孔内的导电弹性件，导电弹性件与球体连接，阀芯设置用于同球体配合的弧形口。
23.如上所述的一种水下控制阀，所述阀杆在与所述阀体接触处设置第二防静电件；
24.阀体设置开孔，第二防静电件包括设于阀体开孔内的导电弹性件，导电弹性件与球体连接，阀体设置用于同球体配合的弧形口，使得阀体与第二防静电件为面接触，有效导电。
25.如上所述的一种水下控制阀，所述阀体在所述阀杆穿过处与轴承盖连接，所述阀杆通过多个轴承分别与轴承盖、阀体连接；
26.阀杆在轴承的两侧分别设置第三密封件。
27.如上所述的一种水下控制阀，所述阀体在所述流体通道的两端分别设置为法兰端。
28.上述本实用新型的有益效果如下：
29.1)本实用新型通过在阀体与阀芯之间设置阀座，阀座设置弹性件，并通过第一密封件和第二密封件的设置，可保证阀体与阀芯之间的密封性，保证水下控制阀的使用可靠性；而且即使中腔压力异常升高，通过弹性件的设置，在流体介质压力作用下，可有效对中腔进行泄压，减小向下游的泄漏量，进一步保证控制阀的可靠性，减小温度上升对阀门泄漏的影响。
30.2)本实用新型通过在上游阀座和下游阀座的一侧设置第一密封件，另一侧设置第二密封件，可有效保证两阀座与阀体、阀芯之间的密封性能，无需在阀芯设置加工槽，方便加工。
31.3)本实用新型通过轴承支撑阀杆，阀杆可旋转，整体可有效降低阀杆的磨损，使得水下控制阀使用寿命长，减少了维护成本。
32.4)本实用新型通过第一防静电件和第二防静电件的设置，可将阀杆、阀芯转动过程中产生的静电通过阀杆排出控制阀，提高控制阀的使用安全性；可用于控制危险流体，安全性能更好。
33.5)本实用新型第一防静电件和第二防静电件通过球体和导电弹性件的设置，可保证防静电件与阀体或阀芯的接触面积，有效排出产生的静电。
附图说明
34.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
35.图1是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种水下控制阀的剖视图。
36.图2是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种水下控制阀部分结构放大图。
37.图3是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种水下控制阀中腔泄压的原理图。
38.图4是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种水下控制阀中第一防静电件设置示意图。
39.图5是本实用新型根据一个或多个实施方式的一种水下控制阀中第二防静电件设置示意图。
40.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。
41.其中：1、rov接口，2、轴承密封圈，3、轴承盖，4、阀体，5、阀芯，6、下游阀座，7、上游阀座，8、第一防静电件，9、第二防静电件，10、阀杆轴承，11、阀杆，12、执行机构，13、电池，14、阀座体，15、阀座密封圈，16、阀座弹簧，17、第二密封件，18.球体，19.支撑座，20.弹簧。
具体实施方式
42.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
43.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本实用新型另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
44.为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。
45.术语解释部分：本实用新型中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。
46.正如背景技术所介绍的，现有技术中存在水下控制阀温度变化影响可靠性的问题，为了解决如上的技术问题，本实用新型提出了一种水下控制阀。
47.本实用新型的一种典型的实施方式中，参考图1所示，一种水下控制阀，包括：
48.阀体4，阀体内设置流体通道，阀体在流体通道的中部设置直径变大段；
49.阀杆11，阀杆穿过阀体设置，阀杆相对于阀体可转动；
50.阀芯5，阀芯设于直径变大段处，阀芯与阀杆连接，阀芯设置能够与流体通道相通的通孔，阀体在阀芯的上游和下游分别设置阀座，阀座通过异形面与阀体配合，且阀体在与阀座配合面处设置弹性件，阀座与弹性件连接，阀芯非阀座配合面与阀体之间形成中腔；阀座与阀体的接触面处设置第一密封件，阀座在与阀芯的接触面处设置第二密封件。
51.常态下，阀芯的通孔与流体通道相通，实现控制阀打开，当阀杆转动，可带动阀芯转动设定角度，通孔与流体通道不相通，实现控制阀的关闭。
52.在本实施例中，阀体4、阀座的配合面即异形面为多段连续的台阶，台阶的尺寸并不是固定的，根据台阶处设置的结构件进行调整；且阀体4、阀座配合面处设置第一密封件，第一密封件相对于弹性件靠近流体通道设置，通过台阶设置第一密封件，避免流体介质通过阀座与阀体之间的空隙进入中腔，通过台阶设置第一密封件和弹性件。
53.具体地，台阶可设置三段，第一段台阶靠近流体通道设置，第二段台阶设置第一密封件，第一密封件的直径大于第二段台阶的高度，第三段台阶设置弹性件；而且第一段尺寸的高度小于第二段台阶的高度，第二段台阶的高度小于第三段台阶的高度。
54.需要说明的是，第一密封件为环形件，参考图2所示，具体第一密封件为环形的阀座密封圈15，通过阀座密封圈15确保阀座与阀体之间的密封性能，阀座密封圈15的中心轴线与流体通道的中心轴线一致。
55.其中，弹性件为阀座弹簧16，阀座设置开孔，阀座开孔处形成容纳阀座弹簧的空间，阀座弹簧的一端与阀体4固定，另一端与阀座固连，阀座弹簧的长度方向与流体通道中流体介质的流动方向一致。
56.阀芯相对于同阀杆连接的连接面的对立面设置卡槽，卡槽用于安装支撑轴，支撑轴可转动安装于阀体，支撑轴的尺寸与阀杆的直径相等，二者中心轴线在同一直线设置，支撑轴可通过铜套安装于阀体，通过阀杆和支撑轴的设置，保证阀芯相对于阀座的转动。
57.需要说明的是，阀芯5与阀座的接触面为球面即阀芯与流体介质的接触面为球面；阀芯与阀杆11连接的连接面为平面，即阀芯非阀座配合面为平面，也就是说阀芯与支撑轴的连接面同样为平面，以便于中腔的设置；
58.阀芯与阀杆连接的连接面中部设置凹槽以安装阀杆，可保证阀杆与阀芯可靠连接，当然，阀芯与支撑轴连接面中部同样设置卡槽，以便于同支撑轴的一端连接。
59.进一步地，凹槽和卡槽均为方形。
60.需要注意的是阀座包括上游阀座7和下游阀座6，两个阀座能独立切断上游和下游的流体介质，实现双断功能，保证常态下水下控制阀的密封性能；上游阀座设于阀芯的上游，上游阀座7包括环形的阀座体14，设于阀芯的上游，下游阀座6位于阀芯的下游，且其同样包括环形的阀座体，并设于阀芯的下游。
61.在一些示例中，阀芯在与阀座接触处设置第二密封件；第二密封件同样为环形，第二密封件17设于上游阀座或下游阀座相对于第一密封圈的一侧，保证中腔与上下游的良好隔断；第二密封件为纵向截面为扁平状，且第二密封件一端固定于上游阀座或下游阀座，另一端形状与阀芯的球面相适配，即第二密封件与阀芯接触的一侧为弧形面。
62.为了对阀杆、阀芯转动过程中产生的静电进行及时排出，阀杆在与阀芯连接端设置第一防静电件8，阀杆11与阀芯连接的端部设置开孔，参考图4所示，第一防静电件包括设于阀杆开孔内的导电弹性件，导电弹性件一端与阀杆连接，导电弹性件为弹簧20，另一端通过支撑座19支撑，支撑座与球体18连接，阀芯设置用于同球体配合的弧形口，实现第一防静电件与阀芯为面接触；
63.具体地，这里所说的弹簧20、支撑座19和球体18的材料均为导电材料。
64.阀杆在与阀体接触处设置第二防静电件9，这样第一防静电件朝向阀芯设置，第二防静电件朝向阀体设置，第一防静电件和第二防静电件中的弹簧中心线是相互垂直的；
65.第一防静电件的结构和第二防静电件的结构是相同的，通过二者的设置，可有利
于阀杆、阀芯转动过程中产生的静电通过阀杆排出控制阀，提高控制阀的使用安全性；
66.参考图5所示，阀体侧部设置开孔，第二防静电件包括设于阀体开孔内的导电弹性件，导电弹性件与球体连接，阀体设置用于同球体配合的弧形口，使得阀体与第二防静电件为面接触，有效导电。
67.需要注意的是，阀体的两端分别为法兰端，便于同其他管路的连接，阀体一侧设置轴承盖，轴承盖3与阀体4连接，阀杆通过两个轴承10分别与轴承盖、阀体连接，即阀体通过一处轴承支撑阀杆，轴承盖通过另一处轴承支撑阀杆；
68.阀杆在轴承的两侧分别设置第三密封件，第三密封件为轴承密封圈2，轴承密封圈2同样设置两处，一处设于阀体，另一处设于轴承盖内。
69.当然，阀杆11与执行机构12连接，执行机构12与供电机构连接，执行机构为旋转电机，供电机构为电池13，执行机构12设置rov(水下机器人)接口1，水下机器人通过rov接口控制旋转电机的动作。
70.上述的水下控制阀，参考图3所示，通过阀体在变径段处设置阀芯，阀体通过阀座支撑阀芯，通过阀体与阀座之间设置弹性件，这样当控制阀关闭时，阀芯受到上游流体介质的压力高于受到下游流体介质的压力，因阀座弹性件的设置，会使得阀芯向下游方向偏移，使得下游阀座的密封性能提升；
71.当滞留在中腔的流体介质由于温度升高而汽化，导致中腔压力异常升高时，中腔内的流体介质能够依靠其本身的作用力推动上游阀座离开球体而自动向上游泄压，而下游阀座在压差和弹性件密封压力作用下被推向球体，从而确保阀门的安全；同时，中腔液体向上游泄漏，减小了向下游泄漏量，保证控制阀的可靠性。
72.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。