CN115355326A - 一种小孔径水下旋转板阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小孔径水下旋转板阀，涉及阀门技术领域，包括阀座、阀盖和连接装置，连接装置固定于阀盖的上端，阀座固定于阀盖的下端，连接装置用于和遥控无人潜水器传动连接；阀盖内设有阀腔，阀座内设有进液通道和出液通道，进液通道和出液通道均与阀腔相连通；连接装置和阀盖内转动连接有阀杆，阀杆的上端通过连接装置能够与遥控无人潜水器的输出轴传动连接，阀杆的下端设有两个弹簧固定孔和两个过液孔，每个弹簧固定孔内设有一个弹簧本体，弹簧固定孔的孔口处设有滑动通孔，滑动通孔内滑动连接有阀板，弹簧本体的一端与阀板相抵。本发明通过阀杆的转动可以控制阀板对进液通道和出液通道的开关控制，使用省力。

Description

一种小孔径水下旋转板阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别是涉及一种小孔径水下旋转板阀。

背景技术

在现有的水下采油树液压控制***中，根据水下采油树布置不同，每棵采油树需求6~12个甚至更多的阀，产品需求量大。

然而现有的水下采油树中的阀门多采用针阀或闸阀等，但是现有的锥阀或闸阀在实际使用过程中，开关时所需要旋转角度较大，并且所需扭矩较大，容易造成杂质堆积，从而使得阀门整体的使用寿命降低。

因此，市场上急需一种小孔径水下旋转板阀，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种小孔径水下旋转板阀，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，通过阀杆的转动从而实现利用阀板控制进液通道和出液通道的流通，整体所需扭矩较小并且阀杆的旋转角度较小，并且利用阀板的旋转还不易造成杂质堵塞。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明公开了一种小孔径水下旋转板阀，包括阀座、阀盖和连接装置，所述连接装置固定于所述阀盖的上端，所述阀座固定于所述阀盖的下端，所述连接装置用于和遥控无人潜水器传动连接；

所述阀盖内设有阀腔，所述阀座内设有进液通道和出液通道，所述进液通道和所述出液通道均与所述阀腔相连通；

所述连接装置和所述阀盖内转动连接有阀杆，所述阀杆的上端通过所述连接装置能够与遥控无人潜水器的输出轴传动连接，所述阀杆的下端设有两个弹簧固定孔和两个过液孔，每个所述弹簧固定孔内设有一个弹簧本体，所述弹簧固定孔的孔口处设有滑动通孔，所述滑动通孔内滑动连接有阀板，所述弹簧本体的一端与所述阀板相抵，两个所述阀板能够分别用于堵住所述进液通道和所述出液通道的一端，所述进液通道的另一端用于连接液压源，所述出液通道的另一端用于连接采油树，所述进液通道和所述出液通道能够分别通过一个所述过液孔与所述阀腔相连通。

优选的，所述连接装置包括连接固定块、连接环和转动块，所述连接固定块的下端固定于所述阀盖的上端，所述连接环固定于所述连接固定块的上端，所述连接固定块设有转动连接槽，所述连接环上设有转动连接孔，所述传动块转动连接于所述转动连接槽和所述转动连接孔内，所述转动块用于和遥控无人潜水器的输出端传动连接，所述转动块的中心与所述阀杆的上端固定连接。

优选的，所述转动连接孔为圆形通孔，所述转动连接槽为圆形槽，所述转动块为一矩形块，所述转动连接孔和所述转动连接槽的截面面积相同；

所述转动连接槽的槽底固定有黄铜垫片，所述转动块转动连接于所述黄铜垫片上。

优选的，所述连接固定块上设有第一通道，所述阀杆穿过所述第一通道，所述第一通道内由上至下设有加强密封圈和第一自润滑轴套，所述阀杆穿过所述加强密封圈和所述第一自润滑轴套的内圈。

优选的，所述连接固定块与所述阀盖之间设有连接O形密封圈；

所述阀盖和所述阀座之间设有金属钢圈，所述金属钢圈的材质为镍基合金。

优选的，所述阀盖内设有第二通道，所述第二通道内由上至下设有止推垫圈和杆密封组件，所述阀杆穿过所述止推垫圈和所述杆密封组件的内圈。

优选的，所述杆密封组件包括泛塞密封圈、支撑圈和多个V形密封圈，多个所述V形密封圈设置于所述泛塞密封圈和所述支撑圈之间，所述支撑圈比所述泛塞密封圈更靠近所述止推垫圈；

所述支撑圈的材质为聚醚醚酮材质。

优选的，所述阀杆上设有限位凸起，所述限位凸起位于所述阀腔内，所述限位凸起的上表面与所述阀腔的顶部之间设置有复合垫片；

所述复合垫片为双层结构，所述复合垫片的上层材质为镍基合金，所述复合垫片的下层材质为聚四氟乙烯。

优选的，所述阀杆的下端外侧套设有第二自润滑轴套；

所述第二自润滑轴套为双层结构，所述第二自润滑轴套的外层材质为镍基合金，所述第二自润滑轴套的内层材质为聚四氟乙烯。

优选的，所述阀板与所述阀腔的接触面进行超音速热喷涂碳化钨处理。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过阀杆的转动即可带动阀板发生移动，从而可以用来控制进液通道和出液通道的流通，整个结构操作简单，只需要将阀杆旋转90°就可以打开进液通道和出液通道，并且70Mpa压差下，开启扭矩小于50NXM，达到省力的效果，此外，由于阀板是做平面旋转运动，其在旋转过程中能够将表面杂质清除，从而避免杂质堆积的问题产生。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例小孔径水下旋转板阀的结构示意图；

图2为本发明实施例小孔径水下旋转板阀中阀杆的侧视图；

图3为本发明实施例小孔径水下旋转板阀中阀杆的俯视图；

图中：1-阀座；2-阀盖；3-连接固定块；4-连接环；5-转动块；6-阀杆；7-阀腔；8-弹簧本体；9-阀板；10-加强密封圈；11-止推垫圈；12-连接O形密封圈；13-杆密封组件；14-第一自润滑轴套；15-第二自润滑轴套；16-金属钢圈；17-进液通道；18-出液通道；19-复合垫片；20-黄铜垫片；21-过液孔；100-小孔径水下旋转板阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种小孔径水下旋转板阀，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，通过阀杆的转动从而实现利用阀板控制进液通道和出液通道的流通，整体所需扭矩较小并且阀杆的旋转角度较小，并且利用阀板的旋转还不易造成杂质堵塞。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图3所示，本发明提供了一种小孔径水下旋转板阀100，包括阀座1、阀盖2和连接装置，阀座1、阀盖2和连接装置由下到上依次通过螺栓固定，连接装置固定于阀盖2的上端，阀座1固定于阀盖2的下端，阀座1与阀盖2之间设有定位销钉，以实现二者的快速定位作用，连接装置用于和遥控无人潜水器传动连接；

阀盖2内设有阀腔7，阀座1内设有进液通道17和出液通道18，进液通道17和出液通道18均与阀腔7相连通，进液通道17和出液通道18位于阀腔7处的一端关于阀腔7底部中心处对称分布；

连接装置和阀盖2内转动连接有阀杆6，连接装置和阀盖2内部设有让阀杆6穿过的对应通道，阀杆6的上端通过连接装置能够与遥控无人潜水器（ROV）的输出轴传动连接，即遥控无人潜水器的一个输出端能够通过连接装置带动阀杆6转动，阀杆6的下端设有两个弹簧固定孔和两个过液孔21，其中两个弹簧固定孔和两个过液孔21沿阀杆6底部的圆周方向上交错分布，即两个弹簧固定孔之间的连线与两个过液孔21之间的连线相垂直，两个弹簧固定孔关于阀杆6底部的圆心对称分布，每个弹簧固定孔内设有一个弹簧本体8，弹簧固定孔的孔口处设有滑动通孔，如图1所示，滑动通孔位于弹簧固定孔的下端，且滑动通孔的截面尺寸要大于弹簧固定孔的截面尺寸，弹簧固定孔和滑动通孔形成常见的沉孔结构。滑动通孔内滑动连接有一阀板9，两个阀板9能够分别用于堵住进液通道17和出液通道18的一端，进液通道17的另一端用于连接液压源，液压源既可以是液压油源，也可以是根据实际情况所选用的化学试剂源，出液通道18的另一端用于连接采油树，当转动阀杆6时，进液通道17和出液通道18能够分别通过一个过液孔21与阀腔7相连通。

在实际使用时，如果需要向采油树输送液体时，进液通道17内的液体会给其上方的阀门一个推力，减少阀板9与进液通道17之间的压力，便于阀板9的转动，通过遥控无人潜水器（ROV）控制阀杆6转动，然后阀杆6只需转动90°，此时，进液通道17和出液通道18位于阀腔7内的一端会分别与一个过液孔21相连通，从而实现进液通道17和出液通道18与阀腔7相连通。液体就会从液压源流入到阀腔7内，然后再从阀腔7内通过出液通道18流向采油树。如果需要关闭时，只需要通过遥控无人潜水器（ROV）在控制阀杆6转动90°即可，两个阀板9就会再次堵住进液通道17和出液通道18的端口，从而停止供液。

弹簧本体8的作用是，当阀板9盖住进液通道17和出液通道18的端口时，弹簧本体8处于压缩的状态，从而其会对阀板9产生一个向下的压力，使得两个阀板9能够牢牢的压在进液通道17和出液通道18的端口处。在需要通入液体的时候，来自进液通道17的液体会给其上方的阀板9一个向上的推力，以此来减小阀板9与进液通道17的端口之间的摩擦力，从而降低了扭力，方便阀杆6转动。

本实施例中的进液通道17和出液通道18的内径均小于1英寸（25mm），因此其为小孔径的阀，适用于小孔径管路的工作环境。

于本实施例中，连接装置包括连接固定块3、连接环4和转动块5，连接固定块3的下端通过螺栓固定于阀盖2的上端，连接环4通过螺丝固定于连接固定块3的上端，连接环4的周向方向上均匀设置有多个螺纹孔，便于其固定。连接固定块3设有转动连接槽，连接环4上设有转动连接孔，传动块的下半部分会转动连接于转动连接槽和转动连接孔内，转动块5用于和遥控无人潜水器的输出端传动连接，转动块5的中心与阀杆6的上端通过螺钉固定连接，当转动块5转动时会带动阀杆6同步转动。

于本实施例中，转动连接孔为圆形通孔，转动连接槽为圆形槽，转动块5为一矩形块，转动连接孔和转动连接槽的截面面积相同，转动块5的截面为长方形，转动连接孔和转动连接槽的截面为圆形，且转动连接孔和转动连接槽的截面圆形的直径大于转动块5截面长方形的对角线长度，这样才能够保证转动连接孔和转动连接槽不会阻挡转动块5的转动；

遥控无人潜水器（ROV）的输出端是一个输出转轴，输出转轴上固定有一个转动凹槽，转动凹槽用于和转动块5固定连接，从而实现带动阀杆6转动的技术效果，此部分结构为现有的遥控无人潜水器（ROV）中的低扭率工具；

转动连接槽的槽底固定有黄铜垫片20，转动块5转动连接于黄铜垫片20上，黄铜垫片20具有耐磨的优点，避免转动块5或转动固定块被磨损，需要清楚的是，结构转动块5的下端只与黄铜垫片20接触，不与转动连接槽接触。

于本实施例中，连接固定块3上的中心处设有第一通道，阀杆6穿过第一通道，第一通道内由上至下设有加强密封圈10和第一自润滑轴套14，阀杆6穿过加强密封圈10和第一自润滑轴套14的内圈。其中加强密封圈10的作用是提高其密封性，防止海水进入。第一自润滑轴套14的作用则是对阀杆6起到一个扶正的作用，使阀杆6处于稳定的状态。二者的外圈均是固定于第一通道的内壁上，阀杆6的外侧壁能够与二者的内圈相对转动。

于本实施例中，连接固定块3与阀盖2之间设有连接O形密封圈12，其作用是保证连接固定块3与阀盖2之间的密封性，防止海水的进入；

阀盖2和阀座1之间设有金属钢圈16，金属钢圈16的材质为625镍基合金，其作用是防止阀腔7内的液体向外流出。

于本实施例中，阀盖2内设有第二通道，第二通道与第一通道同轴设置且相互连通，第二通道内由上至下设有止推垫圈11和杆密封组件13，阀杆6穿过止推垫圈11和杆密封组件13的内圈。其中，止推垫圈11设置在第二通道的上端，止推垫圈11的上表面与连接固定块3的下表面相接触，止推垫圈11主要起到对阀杆6扶正的技术效果。杆密封组件13起到密封的作用，主要是防止阀腔7内的液体向上流走。

于本实施例中，对于杆密封组件13的具体结构，杆密封组件13包括泛塞密封圈、支撑圈和多个V形密封圈，多个V形密封圈设置于泛塞密封圈和支撑圈之间，其中，V形密封圈为截面为倒置的V形的密封圈结构，上下相邻的两个V形密封圈通过其上端尖端部以及下端凹部相互配合叠放，相邻的两个V形密封圈紧密配合，从而可以进一步的提升整体的密封性，支撑圈比泛塞密封圈更靠近止推垫圈11；

可以理解为，泛塞密封圈位于最下端，支撑圈位于最上端；

可以了解到的，泛塞密封圈是一种U型铁氟龙内装特殊弹簧的高性能密封件，由适当的弹簧力加上***流体压力，将密封唇(面)顶出而轻轻压住被密封的金属面以生成非常优异的密封效果，弹簧的致动效应可以克服金属配合面的轻微偏心以及密封唇的磨耗，而持续保有预期的密封性能；

支撑圈的下端设有V形凹槽，用于和位于最上层的V形密封圈的尖端部相配合，支撑圈的材质为非金属材质，具体为聚醚醚酮（peek）材质。

于本实施例中，阀杆6上设有限位凸起，限位凸起与阀杆6同轴设置，限位凸起为一圆柱状结构，限位凸起位于阀腔7内，起到了限位的作用。限位凸起的上表面与阀腔7的顶部之间设置有复合垫片19，复合垫片19具有耐磨的作用，防止阀杆6被磨损；

对于复合垫片19的结构，复合垫片19为双层结构，复合垫片19的上层材质为625镍基合金，复合垫片19的下层材质为聚四氟乙烯（pdfe）。

于本实施例中，阀杆6的下端外侧套设有第二自润滑轴套15，其主要的作用是对阀杆6起到扶正的作用，使其始终保持竖直状态；

第二自润滑轴套15为双层结构，第二自润滑轴套15的外层材质为625镍基合金，第二自润滑轴套15的内层材质为聚四氟乙烯（pdfe），这一材质使其具有耐磨的技术效果。

于本实施例中，阀板9与阀腔7的接触面进行超音速热喷涂碳化钨处理，以此来增强其耐磨性，以及阀板9与阀腔7之间的密封性，防止当阀板9在堵住进液通道17和出液通道18有液体泄漏。

本发明通过加强密封圈10、连接O形密封圈12、金属钢圈16、杆密封组件13等密封结构能够用于保证小孔径水下旋转板阀100整体的密封性，既能防止海水的进入，也可以防止液体泄漏。通过第一自润滑轴套14、第二自润滑轴套15和止推垫片能够对阀杆6起到扶正导向作用，使得阀杆6在阀腔7内的位置保持稳定。所以通过以上各零件的作用使得此阀门在伴随高压的水里仍能保持着稳定可靠的密封能力。

进一步的，本发明中的小孔径水下旋转板阀100的压力等级为10000 PSI，适用水深能达2000米，由于其需要在各复杂环境下作用，所以小孔径水下旋转板阀100上的各个零件都添加了PTFE材料，减小摩擦。小孔径水下旋转板阀100的开关操作简单便利，只需旋转1/4圈就可打开小孔径水下旋转板阀100，且所需扭矩小于100N×M，这样即使在复杂情况小孔径水下旋转板阀100也简单易操作，同时PTFE材料的加入也延长了小孔径水下旋转板阀100的使用寿命，提高了疲劳强度，可经受600次高耐久循环。而且在第一自润滑轴套14、第二自润滑轴套15、杆密封组件13和止推垫圈11的导向扶正作用下，即使在多次开关使用之后，各个零件的磨损也会在正常的范围内，保证小孔径水下旋转板阀100的正常作用。

因小孔径水下旋转板阀100需长时间在水里作业，所以其设计采用API6A中FF级别的材料规范，关键部件如阀杆6、阀座1、转动块5均采用不锈钢材质，即使接触现场腐蚀性流体，优秀的材质也能保证工作性能不降低。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种小孔径水下旋转板阀，其特征在于：包括阀座、阀盖和连接装置，所述连接装置固定于所述阀盖的上端，所述阀座固定于所述阀盖的下端，所述连接装置用于和遥控无人潜水器传动连接；

所述阀盖内设有阀腔，所述阀座内设有进液通道和出液通道，所述进液通道和所述出液通道均与所述阀腔相连通；

所述连接装置和所述阀盖内转动连接有阀杆，所述阀杆的上端通过所述连接装置能够与遥控无人潜水器的输出轴传动连接，所述阀杆的下端设有两个弹簧固定孔和两个过液孔，每个所述弹簧固定孔内设有一个弹簧本体，所述弹簧固定孔的孔口处设有滑动通孔，所述滑动通孔内滑动连接有阀板，所述弹簧本体的一端与所述阀板相抵，两个所述阀板能够分别用于堵住所述进液通道和所述出液通道的一端，所述进液通道的另一端用于连接液压源，所述出液通道的另一端用于连接采油树，所述进液通道和所述出液通道能够分别通过一个所述过液孔与所述阀腔相连通。

2.根据权利要求1所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述连接装置包括连接固定块、连接环和转动块，所述连接固定块的下端固定于所述阀盖的上端，所述连接环固定于所述连接固定块的上端，所述连接固定块设有转动连接槽，所述连接环上设有转动连接孔，所述传动块转动连接于所述转动连接槽和所述转动连接孔内，所述转动块用于和遥控无人潜水器的输出端传动连接，所述转动块的中心与所述阀杆的上端固定连接。

3.根据权利要求2所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述转动连接孔为圆形通孔，所述转动连接槽为圆形槽，所述转动块为一矩形块，所述转动连接孔和所述转动连接槽的截面面积相同；

所述转动连接槽的槽底固定有黄铜垫片，所述转动块转动连接于所述黄铜垫片上。

4.根据权利要求2所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述连接固定块上设有第一通道，所述阀杆穿过所述第一通道，所述第一通道内由上至下设有加强密封圈和第一自润滑轴套，所述阀杆穿过所述加强密封圈和所述第一自润滑轴套的内圈。

5.根据权利要求2所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述连接固定块与所述阀盖之间设有连接O形密封圈；

所述阀盖和所述阀座之间设有金属钢圈，所述金属钢圈的材质为镍基合金。

6.根据权利要求1所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述阀盖内设有第二通道，所述第二通道内由上至下设有止推垫圈和杆密封组件，所述阀杆穿过所述止推垫圈和所述杆密封组件的内圈。

7.根据权利要求6所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述杆密封组件包括泛塞密封圈、支撑圈和多个V形密封圈，多个所述V形密封圈设置于所述泛塞密封圈和所述支撑圈之间，所述支撑圈比所述泛塞密封圈更靠近所述止推垫圈；

所述支撑圈的材质为聚醚醚酮材质。

8.根据权利要求1所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述阀杆上设有限位凸起，所述限位凸起位于所述阀腔内，所述限位凸起的上表面与所述阀腔的顶部之间设置有复合垫片；

所述复合垫片为双层结构，所述复合垫片的上层材质为镍基合金，所述复合垫片的下层材质为聚四氟乙烯。

9.根据权利要求1所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述阀杆的下端外侧套设有第二自润滑轴套；

所述第二自润滑轴套为双层结构，所述第二自润滑轴套的外层材质为镍基合金，所述第二自润滑轴套的内层材质为聚四氟乙烯。

10.根据权利要求1所述的小孔径水下旋转板阀，其特征在于：所述阀板与所述阀腔的接触面进行超音速热喷涂碳化钨处理。

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