具备断电保护功能的自力式舷侧阀及其使用方法与流程

本发明涉及水下平台舷侧阀技术领域，尤其是一种具备断电保护功能的自力式舷侧阀及其使用方法。

背景技术：

水下平台可以长周期、全天候地在水下进行海洋科学研究、海洋资源勘探与开采、海洋观测网络建设与运行维护等任务，将成为深海探测与开发的重要装备。

为了保证水下平台众多的发热设备处于良好的工作状态，需要对动力系统、空调柜机、有害气体综合净化装置等多型设备进行冷却。为了满足冷却系统对冷却水需求，需要将舷外海水引入舱内，如图1所示为典型的通海系统原理图，其在耐压舱1内安装换热器6，外部海水经海水管路5引入耐压舱1内的换热器6中再引出，内部发热设备8则通过冷却回路7与换热器6之间构成循环，冷却回路7与海水管路5在换热器6处进行换热，实现发热设备8的冷却。

为了在通海系统维修等条件下能够关闭海水管路5，或者在舱内海水管路5发生破损时防止高压海水进入舱内，通海管路系统通常在穿舱件2的舱内一侧设置舷侧阀3。

由于水下海洋环境恶劣，海水压力甚至可达数十兆帕，而舱内空间、能源有限，现有的舷侧阀存在一些不足：

1）现有的舷侧阀一般采用手动、液动或者电动作业驱动，由于海水压力较大，如果采用纯手动操作，对操作人员要求较高，并且在发生舱内海水管路破损事故时，阀门周围可能处于水、雾弥漫的状态，环境恶劣，操作困难；

2）舷侧阀采用液动或电动，为了克服海水高压对执行器要求较高，必须保证动力源的稳定可靠，需要安装液压管线、电缆等设备，并且液动或电动执行器体积较大，占用舱内空间，增加系统的复杂性；

3）在发生舱内进水事故时，往往可能发生电力、液压等动力丧失的附加事故，一旦丧失动力源，液动或电动舷侧阀将无法关闭，导致严重事故。

技术实现要素：

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的具备断电保护功能的自力式舷侧阀及其使用方法，从而通过电磁力结构实现舷侧阀的断电自保护，可操作性高，稳定性好，大大提升了通海管路系统使用的安全性。

本发明所采用的技术方案如下：

一种具备断电保护功能的自力式舷侧阀，包括下阀座，下阀座上开设有流通口一和流通口二，下阀座上方安装有顶部开口的上阀座，从上阀座内向下穿至下阀座内安装有主阀杆，主阀杆位于流通口一正上方，上阀座上方开口处配装有阀盖；还包括先导阀，先导阀中包括有上下间隔相向设置的通断阀一和通断阀二，通断阀一和通断阀二的开闭状态相反，通断阀一和通断阀二之间安装有推杆，推杆向上推动通断阀一或者向下推动通断阀二实现其开闭状态的转换，推杆在电磁力作用下上行；所述通断阀一的上腔、通断阀二的上腔分别经引流管一连通至主阀杆顶部与阀盖底面之间，通断阀二的下腔经引流管二连通至下阀座的流通口一处，通断阀一的下腔经引流管三连通至外部疏水系统。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述先导阀的具体结构为：包括阀体，阀体上间隔对称安装有线圈座和弹簧座，线圈座内安装有电磁线圈，衔接线圈座和弹簧座安装有传动杆；所述传动杆穿至线圈座的一端固装有磁铁，传动杆穿至弹簧座中的一端套装有回位弹簧，传动杆中部固装有推杆。

所述传动杆伸入弹簧座中的端头固装有端块，位于弹簧座内壁与端块之间的传动杆上套装有回位弹簧。

所述通断阀一和通断阀二为结构相同的通断阀。

所述通断阀的结构为：包括上下间隔设置的两个腔室，分别为上腔体和下腔体，两个腔室之间通过通道连通，上下依次贯穿上腔体、通道和下腔体安装有小阀杆，位于上腔体中的小阀杆上套设固装有阀塞，阀塞将通道堵塞；所述小阀杆向上伸出上腔体的顶部衔接安装有小弹簧，小阀杆向下伸出下腔体的底部与推杆正对。

所述阀塞为锥体结构，阀塞的顶点正对着通道，阀塞大端的尺寸大于通道截面积。

所述上阀座和下阀座之间还安装有中间阀座，位于中间阀座内的主阀杆上沿着周向向外延伸构成凸缘，位于凸缘与中间阀座内底面之间的主阀杆上套装有大弹簧。

位于上阀座内的主阀杆顶端固装有活塞，位于下阀座内的主阀杆底端固装有阀盘，阀盘位于流通口一的正上方，阀盘将流通口一关闭。

从上至下贯穿阀盖安装有顶杆，顶杆与阀盖之间通过螺纹连接，位于阀盖外部的顶杆顶端固装有手轮，位于阀盖内部下方的顶杆位于主阀杆正上方。

一种所述的具备断电保护功能的自力式舷侧阀的使用方法，

推杆受到电磁力作用上行，向上推动上方的通断阀一，通断阀一位于打开状态，主阀杆顶部与阀盖之间的空间经引流管一、通断阀一、引流管三后与外部疏水系统连通，外部疏水系统处于常压状态，主阀杆上行，舷侧阀处于打开状态；此时，通断阀二处于关闭状态；

断电时，推杆所受电磁力消失，推杆下行并向下推动下方的通断阀二，使得通断阀二开启，而通断阀一自复位成关闭状态；流通口一处的高压海水经引流管二、通断阀二、引流管一流通至舷侧阀主阀杆顶部与阀盖之间，推动主阀杆下行，直至主阀杆从上至下将流通口一关闭，舷侧阀转换至关闭状态。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过通电的电磁线圈拉动推杆，使得通断阀一处于开启状态，通断阀二处于关闭状态，舷侧阀处于开启状态，通海管路系统处于正常使用中；断电时，电磁线圈失电，推杆下行推动通断阀二使其开启，流通口一处的高压海水经引流管二、通断阀二、引流管一流通至舷侧阀主阀杆顶部与阀盖之间，推动主阀杆下行，直至主阀杆从上至下将流通口一关闭，舷侧阀转换至关闭状态，通海管路系统停止工作；从而通过海水自身作为动力源，在断电时实现了舷侧阀的断电自保护，整体结构简单，可靠性高，稳定性和可操作性好，并大大提升了通海管路系统使用的安全性，实用性好；

本发明还包括如下优点：

电磁线圈得电时，其通过磁铁吸附传动杆，使其带动推杆一起上行，使得通断阀一开启、通断阀二关闭，此时，传动杆底部的回位弹簧处于压缩状态；在失电时，压缩的回位弹簧助力于传动杆、推杆的下行，助力于推杆下行向下推动通断阀二，使得通断阀二开启；

通断阀一、通断阀二为结构相同的、上下相向间隔布置的通断阀，其在受到推杆推动时为开启状态，在推杆离开时则在自身小弹簧作用下复位为关闭状态；

舷侧阀顶部阀盖上安装有手轮，通过旋转手轮，带动顶杆下行并向下推动主阀杆，同步助力于舷侧阀的关闭。

附图说明

图1为现有的通海管路系统原理图。

图2为本发明舷侧阀的结构示意图。

图3为本发明先导阀的结构示意图。

图4为本发明通断阀的结构示意图。

其中：1、耐压舱；2、穿舱件；3、舷侧阀；4、电液球阀；5、海水管路；6、换热器；7、冷却回路；8、发热设备；9、先导阀；11、引流管一；12、引流管二；13、引流管三；31、下阀座；32、大弹簧；33、中间阀座；34、上阀座；35、主阀杆；36、阀盖；37、手轮；311、流通口一；312、流通口二；351、活塞；352、凸缘；353、阀盘；371、顶杆；91、阀体；92、线圈座；93、电磁线圈；94、传动杆；95、弹簧座；96、回位弹簧；97、通断阀一；98、通断阀二；941、推杆；942、端块；943、磁铁；981、小弹簧；982、小阀杆；983、阀塞；984、上腔体；985、通道；986、下腔体。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图2所示，本实施例的具备断电保护功能的自力式舷侧阀，包括下阀座31，下阀座31上开设有流通口一311和流通口二312，下阀座31上方安装有顶部开口的上阀座34，从上阀座34内向下穿至下阀座31内安装有主阀杆35，主阀杆35位于流通口一311正上方，上阀座34上方开口处配装有阀盖36；还包括先导阀9，如图3所示，先导阀9中包括有上下间隔相向设置的通断阀一97和通断阀二98，通断阀一97和通断阀二98的开闭状态相反，通断阀一97和通断阀二98之间安装有推杆941，推杆941向上推动通断阀一97或者向下推动通断阀二98实现其开闭状态的转换，推杆941在电磁力作用下上行；通断阀一97的上腔、通断阀二98的上腔分别经引流管一11连通至主阀杆35顶部与阀盖36底面之间，通断阀二98的下腔经引流管二12连通至下阀座31的流通口一311处，通断阀一97的下腔经引流管三13连通至外部疏水系统。

通过通电的电磁线圈93拉动推杆941，使得通断阀一97处于开启状态，通断阀二98处于关闭状态，舷侧阀3处于开启状态，通海管路系统处于正常使用中；断电时，电磁线圈93失电，推杆941下行推动通断阀二98使其开启，流通口一311处的高压海水经引流管二12、通断阀二98、引流管一11流通至舷侧阀3主阀杆35顶部与阀盖36之间，推动主阀杆35下行，直至主阀杆35从上至下将流通口一311关闭，舷侧阀3转换至关闭状态，通海管路系统停止工作；从而通过将海水自身作为动力源，在断电时，由先导阀9中推杆941的动作实现了舷侧阀3的断电自保护。

先导阀9的具体结构为：包括阀体91，阀体91上间隔对称安装有线圈座92和弹簧座95，线圈座92内安装有电磁线圈93，衔接线圈座92和弹簧座95安装有传动杆94；传动杆94穿至线圈座92的一端固装有磁铁943，传动杆94穿至弹簧座95中的一端套装有回位弹簧96，传动杆94中部固装有推杆941。

电磁线圈93得电时，其通过磁铁943吸附传动杆94，使其带动推杆941一起上行，使得通断阀一97开启、通断阀二98关闭，此时，传动杆94底部的回位弹簧96处于压缩状态；在失电时，压缩的回位弹簧96助力于传动杆94、推杆941的下行，助力于推杆941下行向下推动通断阀二98，使得通断阀二98开启。

传动杆94伸入弹簧座95中的端头固装有端块942，位于弹簧座95内壁与端块942之间的传动杆94上套装有回位弹簧96。

通断阀一97和通断阀二98为结构相同的通断阀。

如图4所示，通断阀的结构为：包括上下间隔设置的两个腔室，分别为上腔体984和下腔体986，两个腔室之间通过通道985连通，上下依次贯穿上腔体984、通道985和下腔体986安装有小阀杆982，位于上腔体984中的小阀杆982上套设固装有阀塞983，阀塞983将通道985堵塞；小阀杆982向上伸出上腔体984的顶部衔接安装有小弹簧981，小阀杆982向下伸出下腔体986的底部与推杆941正对；通断阀一97、通断阀二98为结构相同的、上下相向间隔布置的通断阀，其在受到推杆941推动时为开启状态，在推杆941离开时则在自身小弹簧981作用下复位为关闭状态。

阀塞983为锥体结构，阀塞983的顶点正对着通道985，阀塞983大端的尺寸大于通道985截面积；锥体结构的阀塞983，使得其对通道985的堵塞或打开操作灵活快捷、效果明显。

上阀座34和下阀座31之间还安装有中间阀座33，位于中间阀座33内的主阀杆35上沿着周向向外延伸构成凸缘352，位于凸缘352与中间阀座33内底面之间的主阀杆35上套装有大弹簧32，大弹簧32的存在用于主阀杆35的上行复位，大弹簧32为压缩弹簧；在活塞351顶部与阀盖36之间空间内为常压状态时，大弹簧32的弹力保证舷侧阀3处于开启状态。

位于上阀座34内的主阀杆35顶端固装有活塞351，位于下阀座31内的主阀杆35底端固装有阀盘353，阀盘353位于流通口一311的正上方，阀盘353将流通口一311关闭。

从上至下贯穿阀盖36安装有顶杆371，顶杆371与阀盖36之间通过螺纹连接，位于阀盖36外部的顶杆371顶端固装有手轮37，位于阀盖36内部下方的顶杆371位于主阀杆35正上方；舷侧阀3顶部阀盖36上安装有手轮37，通过旋转手轮37，带动顶杆371下行并向下推动主阀杆35，同步助力于舷侧阀3的关闭。

本实施例中，位于流通口一311处的引流管二12管口处安装有滤网，防止海水中的杂质流入引流管二12中。

本实施例中，流通口一311与通海管路系统的穿舱件2连通，流通口二312与耐压舱1内的海水管路5连通，位于舷侧阀3后方的海水管路5上还安装有电液球阀4。

本实施例的具备断电保护功能的自力式舷侧阀的使用方法为：

推杆941受到电磁力作用上行，向上推动上方的通断阀一97，通断阀一97位于打开状态，主阀杆35顶部与阀盖36之间的空间经引流管一11、通断阀一97、引流管三13后与外部疏水系统连通，外部疏水系统处于常压状态，主阀杆35顶部与阀盖36之间空间内压力较低，使得主阀杆35上行，舷侧阀处于打开状态；此时，通断阀二98处于关闭状态；

即，电磁线圈93通电时，产生电磁力，经磁铁943向上吸附传动杆94，使得传动杆94带动推杆941一起上行，从而推杆941向上推动通断阀一97，使其打开，此时，传动杆94下部与弹簧座95之间的回位弹簧96处于压缩状态；

断电时，推杆941所受电磁力消失，推杆941下行并向下推动下方的通断阀二98，使得通断阀二98开启，而通断阀一97自复位成关闭状态；流通口一311处的高压海水经引流管二12、通断阀二98、引流管一11流通至舷侧阀主阀杆35顶部与阀盖36之间，推动主阀杆35下行，直至主阀杆35从上至下将流通口一311关闭，舷侧阀转换至关闭状态；

即，断电时，电磁线圈93失电，电磁力消失，在自身重力和回位弹簧96压缩弹力的作用下，使得传动杆94带动推杆941一起下行，推杆941远离通断阀一97，通断阀一97在自身小弹簧981的作用下复位为关闭状态，推杆941向下推动通断阀二98的小阀杆982，使得小阀杆982上的阀塞983随之下行并远离通道985，通断阀二98打开。

本实施例中，假设主阀杆35顶端的活塞351顶面面积为s1，主阀杆35底端的阀盘353底面面积为s2，大弹簧32最大压缩量时的弹力为f；在电磁线圈93断电时，假设海水压力为p，活塞351的面积s1大于阀盘353的面积s2，在舷侧阀3的主阀杆35的受力满足p（s1-s2）+f>f，f为主阀杆35、活塞351等的重力等附加力时，舷侧阀3关闭；也就是说，在海水压力达到一定阈值时，才能自力式关闭，这些并不影响通海管路系统的正常工作使用和安全性。通过s1、s2的大小，以及大弹簧32、主阀杆35等的材质选择，使得舷侧阀3关闭所需的海水阈值处于需求条件内；其次，在海水压力较低，舷侧阀3还未能及时关闭时，则可以通过舷侧阀3后方电液球阀4的关闭，来控制通海管路系统的关闭，该工况下海水压力较低，对于电液球阀4的操作要求亦低，不会影响耐压舱1内管路的安全；同时，在海水压力较低时，亦可通过手轮37的旋动，手动旋动顶杆371下行，推动主阀杆35下行进而关闭舷侧阀3；海水压力较低状态下的故障状态，不会导致耐压舱1内的严重的进水等其它危害。

本实施例中，在断电后，通断阀一97关闭，通断阀二98开启，在自身压力的作用下，海水经引流管二12、通断阀二98、引流管一11流通至舷侧阀3主阀杆35顶部与阀盖36之间，推动主阀杆35下行，使得舷侧阀3关闭，从而实现了通过高压海水自身作为动力源，而不需要配备其他液压源或是大功率的电源，简化了系统，提高了使用可靠性；而先导阀9中，电磁线圈93的得电与否仅需要较小的电源控制即可。

本发明通过电磁力结构、以高压海水自身作为动力源，实现了断电状态时舷侧阀的自力式关闭，实现断电自保护，可操作性高，稳定性好。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。