深水水下闸阀液压驱动器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种深水水下闸阀液压驱动器，包括连接在闸阀阀体上的阀盖、阀杆，还包括：依次密封连接的缸体和壳体，缸体与阀盖之间具有第一密封腔体，壳体与缸体之间具有第二密封腔体，阀杆插入第一密封腔体内；设置在第一密封腔体中的活塞，活塞将第一密封腔体上下分隔为上密封腔体和下密封腔体，缸体上设有将上密封腔体与外界连通的液压源进口，活塞与阀杆固定连接，活塞的活塞杆穿过缸体进入第二密封腔体中并与活动穿设在顶盖上的操作杆螺纹连接；设于第二密封腔体的上方的支座，操作杆通过轴承安装在支座上；连接在支座与缸体之间的压缩弹性件。本发明可用于深水水下液压驱动闸阀并同时具有开度指示功能，也可通过机械操控驱动闸阀。
【专利说明】深水水下闸阀液压驱动器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种闸阀液压驱动器，尤其是涉及一种用于水下生产的既可通过液压操作也可采用机械操控系统操作的闸阀液压驱动器。
【背景技术】
[0002]各种类型的阀门被用于石油领域的油田勘探、钻井以及石油和天然气生产设备。阀门一般用于关断和开启管线内的流体。阀门的密封主要有双向密封和单向密封两种典型形式。平板闸阀通常两端有对称的出口和入口、中间有可供闸板上下运动的密封腔体来关闭和打开阀门。驱动闸板运动开启和关闭闸阀的方式一般有手动操作、液压操作、气动操作、电动操作等。
[0003]伴随着陆地油气田的逐渐枯竭，人类开始了海洋油气的勘探。现已证明海洋的油气储量巨大，而且已经使用海上平台钻井生产出了大量石油和天然气。但是深海海洋石油和天然气开采无法采用平台式开采技术，采用浮式钻探和生产设备可以开采更深海域的石油，但是需要配备水下井口、水下采油树、水下管汇等设备。这些设备上需要液控驱动器驱动的水下闸阀来关闭和开启石油天然气的生产。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于操作深水水下平板闸阀的液压驱动器。
[0005]为了达到上述目的，本发明提供一种深水水下闸阀液压驱动器，包括连接在闸阀阀体上的阀盖、下端连接在闸阀闸板上的阀杆，其特征在于:所述阀杆可上下运动地穿设在所述阀盖中并与所述阀盖密封连接，所述深水水下闸阀液压驱动器还包括:
缸体，其密封连接在所述阀盖上，所述缸体与所述阀盖之间形成第一密封腔体，所述阀杆的上端插入所述第一密封腔体内；
壳体，其密封连接在所述缸体上，所述壳体的上端密封连接有顶盖，所述顶盖、所述壳体与所述缸体之间形成第二密封腔体；
活塞，其可上下运动地设置在所述第一密封腔体中，所述活塞与所述缸体的侧壁密封连接将所述第一密封腔体上下分隔为上密封腔体和下密封腔体，所述缸体上设有将所述上密封腔体与外界连通的液压源进口 ；所述活塞与所述阀杆的上端固定连接，所述活塞的上部具有可上下运动地穿过所述缸体进入所述第二密封腔体的活塞杆，所述活塞杆与所述缸体之间密封连接；
操作杆，其可上下运动并可沿自身轴向转动地安装在所述第二密封腔体中，其上部活动穿过所述顶盖并与所述顶盖密封连接，其下部与所述活塞杆的上部螺纹连接；
支座，其可上下运动地设于所述第二密封腔体的上方，所述操作杆通过轴承可沿自身轴向转动地安装在所述支座上；
压缩弹性件，其连接在所述支座与所述缸体之间。[0006]较佳地，所述活塞杆上还固设有定位块，所述定位块位于所述缸体的上方。
[0007]更佳地，所述定位块为定位环，所述定位环的下端面与所述缸体的上端面之间的距离等于闸阀闸板的行程；所述定位环螺纹连接在所述活塞杆上并通过径向设置的螺钉与所述活塞杆固定连接，所述活塞杆上部超过所述定位环并与所述操作杆螺纹连接的部分的长度大于闸阀闸板的行程。
[0008]进一步地，所述阀盖上具有供所述阀杆活动穿过的内孔，所述阀杆的外周面与所述阀盖的内孔之间设有阀杆填料，所述阀杆与所述阀杆填料之间形成动密封；所述阀杆填料的上方还固设有填料压盖，所述阀杆穿过所述填料压盖的内孔，所述填料压盖的与所述阀盖的内孔之间设有O型密封圈，所述填料压盖的内孔与所述阀杆的外周面之间由密封环形成动密封，所述阀杆填料、所述O型密封圈及所述密封环之间形成一密闭空间；所述阀盖上还设有与所述密闭空间相连通的泄压孔。
[0009]较佳地，所述阀盖上还设有与闸阀阀腔相连通的单向阀。
[0010]较佳地，所述阀盖和所述缸体的端面之间通过O型密封圈密封连接。
[0011]较佳地，所述活塞的外周面与所述缸体的侧壁之间设有活塞密封环形成动密封。
[0012]较佳地，所述缸体上端设有连通所述第一密封腔体和所述第二密封腔体的缸体内孔，所述活塞杆可上下运动地穿过所述缸体内孔，所述缸体内孔的侧壁与所述活塞杆的外周面之间设有密封环形成动密封，所述缸体内孔的侧壁上还设有对所述活塞杆的运动起导向作用的导向带。
[0013]较佳地，所述壳体的内壁上还设有用以抵挡所述支座的挡圈，所述挡圈位于所述支座的上方。
[0014]较佳地，所述顶盖与所述壳体之间通过O型密封圈密封连接；所述顶盖上设有供所述操作杆活动穿过的顶盖内孔，所述顶盖内孔与所述操作杆之间设有密封环形成动密封。
[0015]由于采用上述技术方案，本发明的深水水下闸阀液压驱动器具有以下优点:(I)可实现液压驱动开启和关闭闸阀；(2)在液压源无压力时可通过机械操控操作开启和关闭闸阀；(3)通过液压驱动闸阀时实现开度指示。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明深水水下闸阀液压驱动器的结构示意图。
[0017]附图中:1、操作杆；2、螺钉；3、顶盖；4、密封环；5、0型密封圈；6、挡圈；7、导向带；
8、挡圈；9、轴承；10、支座；11、压缩弹黃；12、定位环；13、螺钉；14、壳体；15、活塞杆；16、堵头；17、缸体；18、活塞密封环；19、0型密封圈；20、销钉；21、阀杆；22、0型密封圈；23、阀盖；24、O型密封圈；25、密封环；26、填料压盖；27、螺钉；29、螺母；30、螺栓；31、导向带；32、阀杆填料；33、单向阀；34、液压源进口 ；35、上密封腔体；36、下密封腔体；37、泄压孔；38、泄压孔；39、活塞；40、常封环；41、导向市。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
[0019]请参阅图1，本发明提供一种深水水下闸阀液压驱动器100，包括连接在闸阀阀体上的阀盖23、下端连接在闸阀闸板上的阀杆21，阀杆21可上下运动地穿设在阀盖23中并与阀盖23密封连接。所述深水水下闸阀液压驱动器100还包括缸体17、壳体14、活塞39、操作杆1、支座10、压缩弹簧11及定位环12。其中，阀盖23、缸体17、壳体14依次同轴连接，本实施例中三者通过螺栓30和螺母29固定在一起。阀杆21、活塞39及操作杆I也依次同轴连接。
[0020]阀盖23上具有供阀杆21活动穿过的内孔，阀杆21的外周面与阀盖23的内孔之间设有阀杆填料32，阀杆21与阀杆填料32之间形成动密封。阀杆填料32的上方还固设有填料压盖26，阀杆21穿过填料压盖26的内孔，填料压盖26的与阀盖23的内孔之间设有O型密封圈24，填料压盖26的内孔与阀杆21的外周面之间由密封环25形成动密封，填料压盖26的内孔侧壁上还设有对阀杆21的运动起导向作用的导向带31。阀杆填料32、0型密封圈24及密封环25之间形成一密闭空间。阀盖23上还设有与所述密闭空间相连通的泄压孔37。本实施例中，阀盖23上还设有与闸阀阀腔相连通的单向阀33。
[0021]缸体17密封连接在阀盖23上，阀盖23和缸体17的端面之间通过O型密封圈22密封连接。缸体17与阀盖23之间形成第一密封腔体，阀杆21的上端插入所述第一密封腔体内。
[0022]壳体14密封连接在缸体17上，壳体14的上端密封连接有顶盖3，顶盖3、壳体14与所述缸体17之间形成第二密封腔体。本实施例中，缸体17的外轮廓呈梯形台状，壳体14套设在缸体17上并通过销钉20固定连接，缸体17与壳体14之间通过O型密封圈19密封。
[0023]活塞39可上下运动地设置在所述第一密封腔体中，活塞39与缸体17的侧壁密封连接将所述第一密封腔体上下分隔为上密封腔体35和下密封腔体36。活塞39的外周面与缸体17的侧壁之间设有活塞密封环18形成动密封。缸体17上设有将上密封腔体35与外界连通的液压源进口 34。本实施例中，阀盖23上还设有将所述下密封腔体36与外界连通的泄压孔38。活塞39与阀杆21的上端固定连接，活塞39的上部具有可上下运动地穿过缸体17进入所述第二密封腔体的活塞杆15，活塞杆15与缸体17之间密封连接。具体地，缸体17上端设有连通所述第一密封腔体和所述第二密封腔体的缸体内孔，活塞杆15可上下运动地穿过所述缸体内孔，所述缸体内孔的侧壁与活塞杆15的外周面之间设有密封环4形成动密封，缸体内孔的侧壁上还设有对活塞杆15的运动起导向作用的导向带7。
[0024]操作杆I可上下运动并可沿自身轴向转动地安装在第二密封腔体中，其上部活动穿过顶盖3并与顶盖3通过密封环40密封连接，其下部与活塞杆15的上部螺纹连接。顶盖3与壳体14之间通过O型密封圈5密封连接；顶盖3上设有供操作杆I活动穿过的顶盖内孔，顶盖内孔与操作杆I之间设有密封环40形成动密封，并且顶盖内孔中还设有对操作杆I的运动起导向作用的导向带41。
[0025]支座10可上下运动地设于所述第二密封腔体的上方，操作杆I通过轴承9可沿自身轴向转动地安装在支座10上。本实施例中，支座10为中部具有凹槽的U形结构，操作杆I的下部活动穿过凹槽底部的通孔。轴承9可上下运动地放置在支座10的凹槽中。壳体14的内壁上还设有用以抵挡支座10的挡圈6，挡圈6位于支座10的上方，挡圈6用以限制支座向上运动的距离，避免支座10与顶盖3碰撞。支座凹槽的槽壁上方还设有挡圈8，以防止轴承9从凹槽中脱出。其中，顶盖3的下端面对应支座10的凹槽具有向下突出的突起部，该突起部用以抵挡轴承9向上运动。[0026]压缩弹簧11连接在支座10与缸体17之间，压缩弹簧11的弹性力将支座10顶起。
[0027]活塞杆15上还固设有定位环12，定位环12位于缸体17的上方，定位环12的下端面与缸体17的上端面之间的距离X等于闸阀闸板的行程。定位环12螺纹连接在活塞杆15上并通过径向设置的螺钉13与活塞杆15固定连接，活塞杆15上部超过定位环12并与操作杆I螺纹连接的部分的长度大于闸阀闸板的行程。
[0028]本发明的工作原理为:
(O液压驱动开启和关闭闸阀原理:液压源(例如液压油)通过控制管线由液压源进口进入到活塞39上方的上密封腔体35中，从而推动活塞39向下运动，活塞39推动与其连接的阀杆21，从而使阀杆21推动闸板开启闸阀；当液压源无压力时，在压缩弹簧11的弹性力作用下，压缩弹簧11推动支座10以及操作杆I向上运动，操作杆I带动活塞杆15及活塞39随之向上运动，从而使阀杆21带动闸板向上运动关闭闸阀。
[0029](2)机械操控开启和关闭闸阀原理:当缸体17内的上密封腔体35无压力源供给的液压时，由于压缩弹簧11的作用，使闸阀处于关闭状态，此时可通过机械操控系统操作闸阀开关。由机械操控系统驱动逆时针旋转操作杆1，操作杆I与活塞杆15的螺纹作用使操作杆I向上运动，直至轴承9与顶盖3之间相抵触，操作杆I无法继续向上运动，继续逆时针旋转操作杆1，则由于操作杆I与活塞杆15之间的螺纹作用推动活塞杆15及活塞39向下运动，活塞39推动阀杆21向下运动，从而使阀杆21带动闸板开启闸阀。反之，顺时针旋转操作杆1，则由于操作杆I与活塞杆15之间的螺纹作用使操作杆I向下运动，直至轴承9与支座10相抵触，继续顺时针转动操作杆1，则由于操作杆I与活塞杆15之间的螺纹作用使活塞杆15及活塞39向上运动，活塞39推动阀杆21向上运动，从而使阀杆21带动闸板关闭闸阀。
[0030](3)闸阀开度指示原理:通过液压开启闸阀时，活塞39带动操作杆I向下运动；液压撤销后，在压缩弹簧11的作用下关闭闸阀时，压缩弹簧11带动操作杆I向上运动。闸阀的开启和关闭，操作杆I分别向下和向上运动，因此操作杆I伸出顶盖3的长度能够指示闸阀在液压操控时闸阀的开度。
[0031]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种深水水下闸阀液压驱动器，包括连接在闸阀阀体上的阀盖、下端连接在闸阀闸板上的阀杆，其特征在于:所述阀杆可上下运动地穿设在所述阀盖中并与所述阀盖密封连接，所述深水水下闸阀液压驱动器还包括: 缸体，其密封连接在所述阀盖上，所述缸体与所述阀盖之间形成第一密封腔体，所述阀杆的上端插入所述第一密封腔体内； 壳体，其密封连接在所述缸体上，所述壳体的上端密封连接有顶盖，所述顶盖、所述壳体与所述缸体之间形成第二密封腔体； 活塞，其可上下运动地设置在所述第一密封腔体中，所述活塞与所述缸体的侧壁密封连接将所述第一密封腔体上下分隔为上密封腔体和下密封腔体，所述缸体上设有将所述上密封腔体与外界连通的液压源进口 ；所述活塞与所述阀杆的上端固定连接，所述活塞的上部具有可上下运动地穿过所述缸体进入所述第二密封腔体的活塞杆，所述活塞杆与所述缸体之间密封连接； 操作杆，其可上下运动并可沿自身轴向转动地安装在所述第二密封腔体中，其上部活动穿过所述顶盖并与所述顶盖密封连接，其下部与所述活塞杆的上部螺纹连接； 支座，其可上下运动地设于所述第二密封腔体的上方，所述操作杆通过轴承可沿自身轴向转动地设置在所述支座上； 压缩弹性件，其连接在所述支座与所述缸体之间。
2.根据权利要求1所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述活塞杆上还固设有定位块，所述定位块位于所述缸体的上方。
3.根据权利要求2所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述定位块为定位环，所述定位环的下端面与所述缸体的上端面之间的距离等于闸阀闸板的行程；所述定位环螺纹连接在所述活塞 杆上并通过径向设置的螺钉与所述活塞杆固定连接，所述活塞杆上部超过所述定位环并与所述操作杆螺纹连接的部分的长度大于闸阀闸板的行程。
4.根据权利要求3所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述阀杆为圆杆，所述阀盖上具有供所述阀杆活动穿过的内孔，所述阀杆的外圆周面与所述阀盖的内孔之间设有阀杆填料，所述阀杆与所述阀杆填料之间形成动密封；所述阀杆填料的上方还固设有填料压盖，所述阀杆穿过所述填料压盖的内孔，所述填料压盖的与所述阀盖的内孔之间设有O型密封圈，所述填料压盖的内孔与所述阀杆的外圆周面之间由密封环形成动密封，所述阀杆填料、所述O型密封圈及所述密封环之间形成一密闭空间；所述阀盖上还设有与所述密闭空间相连通的泄压孔。
5.根据权利要求1所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述阀盖上还设有与闸阀阀腔相连通的单向阀。
6.根据权利要求1所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述阀盖和所述缸体的端面之间通过O型密封圈密封连接。
7.根据权利要求1所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述活塞的外周面与所述缸体的侧壁之间设有活塞密封环形成动密封。
8.根据权利要求1所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述缸体上端设有连通所述第一密封腔体和所述第二密封腔体的缸体内孔，所述活塞杆可上下运动地穿过所述缸体内孔，所述缸体内孔的侧壁与所述活塞杆的外周面之间设有密封环形成动密封，所述缸体内孔的侧壁上还设有对所述活塞杆的运动起导向作用的导向带。
9.根据权利要求1所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述壳体的内壁上还设有用以抵挡所述支座的挡圈，所述挡圈位于所述支座的上方。
10.根据权利要求1所述的一种深水水下闸阀液压驱动器，其特征在于:所述顶盖与所述壳体之间通过O型密封圈密封连接；所述顶盖上设有供所述操作杆活动穿过的顶盖内孔，所述顶盖内孔与所述操作杆之间设有密封环形成动密封。
【文档编号】F16K41/04GK103672130SQ201310697859
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】郝玉柱, 薄伟, 王银利 申请人:纽威石油设备（苏州）有限公司