一種具有雙向壓力動(dòng)態(tài)平衡補(bǔ)償裝置的深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，特別是關(guān)于一種具有雙向壓力動(dòng)態(tài)平衡補(bǔ)償裝置的深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)海洋油氣勘探和開(kāi)發(fā)起步較晚，缺乏具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的海洋石油水下裝備關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，基本依賴進(jìn)口。隨著我國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)向海洋的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，對(duì)海洋石油裝備的需求進(jìn)一步加大，對(duì)國(guó)外的技術(shù)和裝備依賴性更大，所以無(wú)論是從國(guó)家能源安全方面還是從裝備制造業(yè)未來(lái)發(fā)展方面考慮，研制適合我國(guó)油氣勘探和開(kāi)發(fā)的鉆采裝備都迫在眉睫。
[0003]水下閥門(mén)裝置技術(shù)及設(shè)備長(zhǎng)期被國(guó)外公司壟斷，國(guó)內(nèi)缺少此方面的投入和研究，近年來(lái)，我國(guó)的部分企業(yè)已經(jīng)就海洋石油水下裝備專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)及產(chǎn)品展開(kāi)了研究，取得了很大的進(jìn)步；但是國(guó)內(nèi)少有企業(yè)或機(jī)構(gòu)對(duì)水下閥門(mén)裝置展開(kāi)系統(tǒng)、全面的研究。
[0004]自2011年開(kāi)始，吳忠儀表有限責(zé)任公司通過(guò)承擔(dān)國(guó)家科技部“十二五”重大專(zhuān)項(xiàng)“水下生產(chǎn)技術(shù)”子課題《水下閥門(mén)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)加工工藝技術(shù)與樣機(jī)研制》，子課題編號(hào)為2011ZX05026-003-04 ;率先系統(tǒng)、全面的對(duì)水下閥門(mén)設(shè)計(jì)、加工工藝研究及測(cè)試裝置開(kāi)展研究及應(yīng)用，其中水下閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用是研究應(yīng)用成果之一。
[0005]在陸地使用的閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)除了控壓腔承受操作液壓壓力或氣壓壓力外，其他的腔室所受內(nèi)、外壓力一般均為大氣壓力，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，只需考慮承壓腔的承壓強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；因控壓腔內(nèi)壓力和容積的變化，帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，會(huì)引起其他腔室內(nèi)的空氣壓力和容積也一起變化，此種變化可以通過(guò)殼體中各腔室間的導(dǎo)流孔或與大氣相通的排氣孔進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡補(bǔ)償。
[0006]而在深海使用的閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其控壓腔室除受操作液壓壓力外，執(zhí)行機(jī)構(gòu)整機(jī)殼體還要承受外部水深壓力；如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部的非控壓腔室不采取壓力平衡補(bǔ)償，則執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部的非控壓腔在控壓腔通入工作壓力動(dòng)作時(shí)，會(huì)因內(nèi)腔封閉，會(huì)產(chǎn)生一定的反作用背壓，阻止執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作；同時(shí)殼體將承受來(lái)自外部水深單側(cè)壓力，造成內(nèi)、外壓力不一致，有使殼體壓潰的趨勢(shì)，為了保證殼體安全，就需增加殼體壁厚，造成外形尺寸和重量增大，提尚制造成本。
[0007]而為了達(dá)到壓力平衡補(bǔ)償，簡(jiǎn)單的把深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)像陸地上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一樣，將內(nèi)部腔室與外部海水用導(dǎo)流(壓)孔聯(lián)通，將海水直接引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部腔室，雖然可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外壓力平衡和補(bǔ)償，但海水會(huì)對(duì)內(nèi)部零件產(chǎn)生腐蝕，嚴(yán)重影響產(chǎn)品使用性能和壽命；為了實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)外壓力平衡和容積的有效補(bǔ)償，提高產(chǎn)品使用性能和壽命，減小外形尺寸和重量，就需對(duì)此功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的研究。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是提供一種可有效平衡和補(bǔ)償水下閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)外壓力和工作容積，使用性能好，使用壽命長(zhǎng)的具有雙向壓力動(dòng)態(tài)平衡補(bǔ)償裝置的深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種具有雙向壓力動(dòng)態(tài)平衡補(bǔ)償裝置的深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于:它包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、活塞式壓力平衡補(bǔ)償器和閥門(mén)連接部件；所述活塞式壓力平衡補(bǔ)償器位于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)外側(cè)且與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)所述閥門(mén)連接部件與水下閥門(mén)連接；
[0010]所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體、一液壓缸端蓋、一活塞桿、一傳動(dòng)軸套、一彈簧座和若干彈簧；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體底部緊固連接所述液壓缸端蓋，所述液壓缸端蓋采用中空凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，該所述凸臺(tái)結(jié)構(gòu)位于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體內(nèi)；所述活塞桿一端部位于所述液壓缸端蓋中空部?jī)?nèi)腔內(nèi)，所述活塞桿另一端穿過(guò)所述液壓缸端蓋頂部位于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體內(nèi)，且所述活塞桿另一端與所述傳動(dòng)軸套螺紋連接；所述傳動(dòng)軸套中部設(shè)置軸肩，所述傳動(dòng)軸套通過(guò)所述軸肩與所述彈簧座緊配合；位于所述彈簧座與所述液壓缸端蓋之間還設(shè)置有所述彈簧；所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體內(nèi)形成執(zhí)行機(jī)構(gòu)封閉內(nèi)腔；在所述液壓缸端蓋壁面內(nèi)部設(shè)置有兩端蓋導(dǎo)流孔，每一所述端蓋導(dǎo)流孔一端都與所述液壓缸端蓋中空部連通，每一所述端蓋導(dǎo)流孔另一端與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)外部連通，所述端蓋導(dǎo)流孔與外部連通端都通過(guò)密封堵塞密封；所述活塞桿端部底面與所述液壓缸端蓋凸臺(tái)內(nèi)端面及內(nèi)孔壁面之間形成液壓缸工作腔，且所述液壓缸工作腔與所述端蓋導(dǎo)流孔連通；
[0011]所述活塞式壓力平衡補(bǔ)償器包括壓力平衡器殼體，所述壓力平衡器殼體遠(yuǎn)離所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)置有過(guò)濾端蓋，所述壓力平衡器殼體另一側(cè)通過(guò)連接管與所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接；位于所述壓力平衡器殼體內(nèi)設(shè)置有活塞，所述活塞將所述平衡器殼體內(nèi)部的空間劃分為兩部分，其中靠近所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部分為動(dòng)態(tài)平衡腔，遠(yuǎn)離所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部分為海水補(bǔ)償腔；在所述連接管內(nèi)設(shè)置有連接導(dǎo)流孔，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)封閉內(nèi)腔和所述動(dòng)態(tài)平衡腔通過(guò)所述連接導(dǎo)流孔連通；在所述壓力平衡器殼體上端還設(shè)置有排氣孔，所述排氣孔與所述動(dòng)態(tài)平衡腔連通。
[0012]所述活塞桿采用內(nèi)部設(shè)置有縱向?qū)Я骺椎牡埂癟”型主軸；所述活塞桿下端部靠下位置處還設(shè)置有一“U”型卡槽，且所述“U”型卡槽上側(cè)設(shè)置有橫向?qū)Я骺?，且所述橫向?qū)Я骺着c縱向?qū)Я骺紫噙B通。
[0013]所述閥門(mén)連接部件包括連軸卡套、閥桿和上閥蓋；所述連軸卡套位于所述液壓缸端蓋的中空部，所述連軸卡套的底端與所述活塞桿端部的所述“U”型卡槽連接，所述連軸卡套的另一端螺紋連接所述閥桿的端部，所述上閥蓋與所述液壓缸端蓋螺栓固定連接；所述液壓缸端蓋的內(nèi)孔壁、所述上閥蓋的內(nèi)孔壁及孔底端面、所述活塞桿下端面與所述連軸卡套、所述閥桿的外壁圍成活塞桿行程腔。
[0014]在所述傳動(dòng)軸套上，位于所述軸肩下側(cè)外壁兩側(cè)各設(shè)置有一傳動(dòng)軸套導(dǎo)流孔。
[0015]所述端蓋導(dǎo)流孔的有效截面積<所述橫向?qū)Я骺椎挠行Ы孛娣e；所述端蓋導(dǎo)流孔的有效截面積 < 所述傳動(dòng)軸套導(dǎo)流孔的有效截面積；所述端蓋導(dǎo)流孔的有效截面積 < 所述縱向?qū)Я骺椎挠行Ы孛娣e<所述連接軸導(dǎo)流孔的有效截面積。
[0016]所述活塞的兩側(cè)面分別設(shè)置有擋板，所述擋板通過(guò)螺釘與所述活塞固定。
[0017]所述活塞與所述壓力平衡器殼體連接處設(shè)置有密封件。
[0018]所述連接軸呈水平“一”字型或垂直“L”字型。
[0019]所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體和所述液壓缸端蓋通過(guò)螺柱和螺母固定連接。
[0020]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型由于采用在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的外側(cè)設(shè)置有活塞式壓力平衡補(bǔ)償器，通過(guò)活塞式壓力平衡補(bǔ)償器中活塞的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在深海中內(nèi)外壓力的動(dòng)態(tài)平衡，很好地解決深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)壓力在水下施工過(guò)程中隨水深的增加而增大對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)造成的影響，有效地提高了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用性能，延長(zhǎng)了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。2、本實(shí)用新型由于采用活塞式壓力平衡補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)了深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)外壓力的動(dòng)態(tài)平衡，可滿足深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)長(zhǎng)周期免維護(hù)的使用工作要求，降低了深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度，減小了外形結(jié)構(gòu)尺寸，有效地降低整機(jī)重量和生產(chǎn)制造成本。綜上所述，本實(shí)用新型可以廣泛應(yīng)用于深海閥門(mén)控制領(lǐng)域中。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是圖1中A部分的放大示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0024]如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供一種具有雙向壓力動(dòng)態(tài)平衡補(bǔ)償裝置的深海閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)、活塞式壓力平衡補(bǔ)償器和閥門(mén)連接部件?；钊綁毫ζ胶庋a(bǔ)償器位于執(zhí)行機(jī)構(gòu)外側(cè)且與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)閥門(mén)連接部件與水下閥門(mén)連接。
[0025]執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括一執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體1、一液壓缸端蓋2、一活塞桿3、一傳動(dòng)軸套4、一彈簧座5和若干彈簧6。執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體I底部緊固連接液壓缸端蓋2，液壓缸端蓋2采用中空凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，該凸臺(tái)結(jié)構(gòu)位于執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體I內(nèi)?；钊麠U3 —端部位于液壓缸端蓋2中空部?jī)?nèi)腔內(nèi)，另一端穿過(guò)液壓缸端蓋2頂部位于執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體I內(nèi)，且活塞桿3另一端與傳動(dòng)軸套4螺紋連接。傳動(dòng)軸套4中部設(shè)置軸肩，通過(guò)軸肩與彈簧座5緊配合；位于彈簧座5與液壓缸端蓋2之間還設(shè)置有彈簧6。執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體I內(nèi)形成執(zhí)行機(jī)構(gòu)封閉內(nèi)腔VI。在液壓缸端蓋2壁面內(nèi)部設(shè)置有兩端蓋導(dǎo)流孔111，每一端蓋導(dǎo)流孔111 一端都與液壓缸端蓋2中空部連通，另一端與執(zhí)行機(jī)構(gòu)I外部連通，端蓋導(dǎo)流孔111與外部連通端都通過(guò)密封堵塞7密封?；钊麠U3端部底面與液壓缸端蓋2凸臺(tái)內(nèi)端面及內(nèi)孔壁面之間形成液壓缸工作腔V2，且液壓缸工作腔V2與端蓋導(dǎo)流孔111連通。
[0026]活塞式壓力平衡補(bǔ)償器包括壓力平衡器殼體8，壓力平衡器殼體8遠(yuǎn)離執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一側(cè)設(shè)置有過(guò)濾端蓋9，另一側(cè)通過(guò)連接管10與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接。位于壓力平衡器殼體8內(nèi)設(shè)置有活塞11，活塞11將平衡器殼體8內(nèi)部的空間劃分為兩部分，其中靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部分為動(dòng)態(tài)平衡腔V3，遠(yuǎn)離執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部分為海水補(bǔ)償腔V4，海水可以通過(guò)過(guò)濾端蓋9進(jìn)入海水補(bǔ)償腔V4。在連接管10內(nèi)設(shè)置有連接導(dǎo)流孔112，執(zhí)行機(jī)構(gòu)封閉內(nèi)腔Vl和動(dòng)態(tài)平衡腔V3通過(guò)連接導(dǎo)流孔112連通。在壓力平衡器殼體8上端還設(shè)置有排氣孔12，排氣孔12與動(dòng)態(tài)平衡腔V3連通。
[0027]上述各實(shí)施例中，活塞桿3采用內(nèi)部設(shè)置有縱向?qū)Я骺?13的倒“T”型主軸；活塞桿3下端部靠下位置處還設(shè)置有一 “U”型卡槽，且“U”型卡槽上側(cè)設(shè)置有橫向?qū)Я骺?14，且橫向?qū)Я骺?14與縱向?qū)Я骺?13相連通。
[0028]上述各實(shí)施例中，在傳動(dòng)軸套4上，位于軸肩下側(cè)外壁兩側(cè)各