【中國儀表網(wǎng) 儀表專利】創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項(xiàng)國家發(fā)明授權(quán)專利――一種具有雙向壓力動態(tài)平衡補(bǔ)償裝置的深海閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。該專利由中國海洋石油總公司申請，并于2017年4月12日獲得授權(quán)公告。
　　
　　內(nèi)容說明
　　
　　本發(fā)明涉及一種深海閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)，特別是關(guān)于一種具有雙向壓力動態(tài)平衡補(bǔ)償裝置的深海閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
　　
　　發(fā)明背景
　　
　　我國海洋油氣勘探和開發(fā)起步較晚，缺乏具有自主知識產(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。隨著我國石油勘探開發(fā)向海洋的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，對海洋石油裝備的需求進(jìn)一步加大，對國外的技術(shù)和裝備依賴性更大，所以無論是從國家能源安全方面還是從裝備制造業(yè)未來發(fā)展方面考慮，研制適合我國油氣勘探和開發(fā)的鉆采裝備都迫在眉睫。
　　
　　水下閥門裝置技術(shù)及設(shè)備長期被國外公司壟斷，國內(nèi)缺少此方面的投入和研究，近年來，我國的部分企業(yè)已經(jīng)就海洋石油水下裝備專項(xiàng)技術(shù)及產(chǎn)品展開了研究，取得了很大的進(jìn)步；但是國內(nèi)少有企業(yè)或機(jī)構(gòu)對水下閥門裝置展開系統(tǒng)、全面的研究。
　　
　　在深海使用的閥門執(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作時，會因內(nèi)腔封閉，會產(chǎn)生一定的反作用背壓，阻止執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作；同時殼體將承受來自外部水深單側(cè)壓力，造成內(nèi)、外壓力不一致，有使殼體壓潰的趨勢，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，提高制造成本。
　　
　　而為了達(dá)到壓力平衡補(bǔ)償，簡單的把深海閥門執(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，但海水會對內(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，就需對此功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的研究。
　　
　　發(fā)明內(nèi)容
　　
　　針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可有效平衡和補(bǔ)償水下閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)外壓力和工作容積，使用性能好，使用壽命長的具有雙向壓力動態(tài)平衡補(bǔ)償裝置的深海閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
　　
　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種具有雙向壓力動態(tài)平衡補(bǔ)償功能的深海閥門執(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)通過所述閥門連接部件與水下閥門連接。
　　

　　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結(jié)構(gòu)，該所述凸臺結(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內(nèi)腔內(nèi)，所述活塞桿另一端穿過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軸套螺紋連接；所述傳動軸套中部設(shè)置軸肩，所述傳動軸套通過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；
　　
　　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)置有過濾端蓋，所述壓力平衡器殼體另一側(cè)通過連接管與所述執(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)腔和所述動態(tài)平衡腔通過所述連接導(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態(tài)平衡腔連通。
　　
　　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骺祝宜鰴M向?qū)Я骺着c縱向?qū)Я骺紫噙B通。
　　
　　所述閥門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。
　　
　　在所述傳動軸套上，位于所述軸肩下側(cè)外壁兩側(cè)各設(shè)置有一傳動軸套導(dǎo)流孔。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。所述活塞的兩側(cè)面分別設(shè)置有擋板，所述擋板通過螺釘與所述活塞固定。所述活塞與所述壓力平衡器殼體連接處設(shè)置有密封件。所述連接軸呈水平“一”字型或垂直“L”字型。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)殼體和所述液壓缸端蓋通過螺柱和螺母固定連接。
　　
　　本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明由于采用在執(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，通過活塞式壓力平衡補(bǔ)償器中活塞的移動實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在深海中內(nèi)外壓力的動態(tài)平衡，很好地解決深海閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)壓力在水下施工過程中隨水深的增加而增大對執(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，延長了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用壽命。2、本發(fā)明由于采用活塞式壓力平衡補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)了深海閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)外壓力的動態(tài)平衡，可滿足深海閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)長周期免維護(hù)的使用工作要求，降低了深海閥門執(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，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于深海閥門控制領(lǐng)域中。