[发明专利]皮囊式双向压力动态平衡补偿装置的深海阀门执行机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种深海阀门执行机构，特别是关于一种皮囊式双向压力动态平衡补偿装置的深海阀门执行机构。

背景技术

我国海洋油气勘探和开发起步较晚，缺乏具有自主知识产权的海洋石油水下装备关键技术和设备，基本依赖进口。随着我国石油勘探开发向海洋的战略转移，对海洋石油装备的需求进一步加大，对国外的技术和装备依赖性更大，所以无论是从国家能源安全方面还是从装备制造业未来发展方面考虑，研制适合我国油气勘探和开发的钻采装备都迫在眉睫。近年来，我国的部分企业已经就海洋石油水下装备专项技术及产品展开了研究，取得了很大的进步。在海洋水下油气、石油开采及生产装置中，都会使用到水下阀门及阀门执行机构装置，而水下阀门的使用控制只有通过阀门执行机构才能完成，水下阀门及阀门执行机构要实现长周期免维护的使用工作要求，提高水下阀门及阀门执行机构的设计可靠性是必须的。但是，由于水下阀门装置技术及设备长期被国外公司垄断，国内少有企业或机构对水下阀门装置展开系统、全面的研究。自2011年开始，吴忠仪表有限责任公司通过承担国家科技部“十二五”重大专项“水下生产技术”子课题《水下阀门及执行机构加工工艺技术与样机研制》，子课题编号为2011ZX05026-003-04；率先系统、全面的对水下阀门设计、加工工艺研究及测试装置开展研究及应用。其中水下阀门执行机构的设计与应用是研究应用成果之一。

在陆地使用的阀门执行机构除了控压腔承受操作液压压力或气压压力外，其他的内部腔室所受内、外压力一般均为大气压力，对阀门执行机构整体的结构强度进行设计时，只需考虑承压腔的承压强度和结构强度。因控压腔内的压力和容积的变化，带动执行机构动作时，会引起其他腔室内的空气压力和容积也一起变化，此种变化可以通过壳体中各腔室间的导流孔或与大气相通的排气孔进行动态补偿。

而在深海使用的阀门执行机构，其控压腔除受操作液压压力外，阀门执行机构整机壳体还要承受外部水深压力。如果执行机构内部的非控压腔室不采取压力平衡补偿，则执行机构内部的非控压腔室在控压腔通入工作压力动作时，因内腔封闭，会产生一定的反作用背压，阻止执行机构动作；同时壳体将承受来自外部水深单侧压力，造成内、外压力不一致，有使壳体压溃的趋势，为了保证壳体安全，就需增加壳体壁厚，造成外形尺寸和重量增大，提高制造成本。

而为了达到压力平衡补偿，简单的把深海阀门执行机构像陆地上的执行机构一样，将内部腔室与外部海水用导流(压)孔联通，将海水直接引入执行机构的各内部腔室，虽然可以实现内外压力平衡和补偿，但海水会对阀门执行机构的内部零件产生腐蚀，严重影响产品使用性能和寿命。为了实现执行机构内外压力平衡和容积的有效补偿，提高产品使用性能和寿命，减小外形尺寸和重量，就需对此功能结构进行必要的研究。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单，能够随水深动态平衡阀门执行机构内外压力的皮囊式双向压力动态平衡补偿装置的深海阀门执行机构。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种皮囊式双向压力动态平衡补偿装置的深海阀门执行机构，其特征在于：它包括一执行机构、一阀门连接部件和一皮囊式压力平衡补偿器；所述执行机构通过所述阀门连接部件与水下阀门连接；所述皮囊式压力平衡补偿器设置在所述执行机构的外壁上；所述执行机构包括一执行机构壳体、一液压缸端盖、一活塞杆、一传动轴套、一弹簧座和若干弹簧；所述执行机构壳体底部通过螺栓紧固连接所述液压缸端盖，所述液压缸端盖采用中空的凸台结构，该凸台结构位于所述执行机构壳体内；所述活塞杆的一端位于所述液压缸端盖中空内孔腔内，另一端穿过所述液压缸端盖顶部位于所述执行机构壳体内，且所述活塞杆另一端与所述传动轴套螺纹连接；所述传动轴套通过中部设置的轴肩与所述弹簧座紧密配合；位于所述弹簧座与所述液压缸端盖之间还设置有所述弹簧；所述执行机构壳体内形成执行机构封闭内腔；所述皮囊式压力平衡补偿器包括一平衡器壳体、一过滤端盖和一皮囊；所述平衡器壳体上端设置有一排气孔，所述排气孔内设置有排气堵塞；所述平衡器壳体一侧通过内部设置有第一导流孔的导流管道与所述执行机构中的执行机构壳体内腔连接，所述平衡器壳体另一侧通过螺栓紧固连接所述过滤端盖，且所述过滤端盖表面设置有若干第二导流孔；所述皮囊设置在所述平衡器壳体与所述过滤端盖之间，且所述皮囊通过口部设置的两定位密封凸环固定在所述平衡器壳体与所述过滤端盖配合端面下侧设置的两梯形密封定位槽内；所述皮囊与所述平衡器壳体围成动态平衡腔，所述皮囊与所述过滤端盖围成海水补偿腔。