[发明专利]水下液压控制球阀的执行机构

说明书

一种水下液压控制球阀的执行机构，包括：一液压控制机构，安装在液压控制机构上的弹簧复位机构、水下机器人操作机构；其中，液压控制机构和弹簧复位机构均是双冗余布置，液压控制机构的进油口和弹簧复位机构的腔体出油口各自联通，两套机构同时工作；液压控制机构安装在一壳体内，壳体固定在齿轮箱的上端，齿轮箱的下端盖与与阀体连接。本发明由液压控制球阀的打开和关闭，当液压系统出现故障时，不仅弹簧复位机构能够自动关闭球阀；而且，还能够在液压失控的情况下，完全由水下机器人来打开和关闭球阀，大大提高了水下球阀工作的可靠性，降低了生产和维护成本，为深水水下工程装备的研究和水下阀门生产制造提供了可靠的技术支持。

技术领域

本发明涉及液压控制球阀，尤其涉及一种水下液压控制球阀的执行机构。属于海洋石油工程领域。

背景技术

能源是人类活动的物质基础，从某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的应用。随着经济的发展，能源消耗量不断增加，世界各国对能源资源的需求越来越大。近年来探测到的大型石油和天然气资源中，海洋中所占比重超过六成，尤其是深海区域更有大量未探明的油气资源，因此，海洋将成为未来资源开发的全新领域。

随着国民经济快速增长，我国油气消费量大幅攀升，我国拥有300多万平方公里海域，在勘探发现的油气田中，大多集中在200m水深以内周边浅海区域，更为广阔的深水海域仍有待开发。随着我国近岸浅水海洋石油开发的日趋饱和以及当今社会快速增长的石油需求，我国海洋石油正在加速向深水进军。

目前，作为水下采油及处理设施中的水下采油树、水下管汇、水下分离器、海管终端等，已广泛应用于海洋资源开发系统中。而水下阀门及其执行机构是水下采油设施基本组成部件之一，并在其中担负着重要作用。现有的水下阀门主要集中应用于水下管汇和海底油气输送管道上，同时，还在深海潜水器上有一定的应用。水下阀门的运行性能直接关系着海上油田的正常生产以及周边的海洋环境。

在现有的水下球阀执行机构中，控制球阀打开和关闭的动力单元都是单一配置的，这样一旦动力单元出现故障，整个执行机构立即处于失效状态，没有可替代的动力单元用以备份工作。由于执行机构都是在动力源作用下被动发挥作用，当动力源出现故障或水下油气管道出现泄漏等紧急情况时，执行机构不具备自动关闭球阀的功能，球阀上也没有可供水下机器人操作的接口，其不能由水下机器人操作球阀的打开和关闭，因此，现有的水下球阀执行机构容易给水下采油设施带来很大的安全隐患，且由于现有的水下阀门及深水作业的高风险及高维护费用，这就要求水下阀门及执行机构必须具有很高的可靠性，设计寿命内免维修，当管路出现紧急故障时，球阀执行机构必须具备保证安全生产的一些功能。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种水下液压控制球阀的执行机构，其结构紧凑，并由液压控制球阀的打开和关闭，当液压系统失效时，不仅弹簧复位机构能够自动关闭球阀；而且，还能够在液压失控的情况下，完全由水下机器人来打开和关闭球阀，大大提高了水下球阀工作的可靠性，降低了生产和维护成本，为深水水下工程装备的研究和水下阀门生产制造提供了可靠的技术支持。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

1、一种水下液压控制球阀的执行机构，其特征在于：包括：一液压控制机构，安装在液压控制机构上的弹簧复位机构、水下机器人操作机构；其中，液压控制机构和弹簧复位机构均是双冗余布置，液压控制机构的进油口和弹簧复位机构的腔体出油口各自联通，两套机构同时工作；液压控制机构安装在一壳体内，壳体固定在齿轮箱的上端，齿轮箱的下端盖与与阀体连接；

液压控制机构包括：安装在球阀上的液压缸、与液压缸相连的数套进油管线，其中，液压缸固定于齿条外壳的一端，液压缸的液压杆的前端为齿条，齿条部分与直齿轮啮合，使液压缸进出压力油时，液压杆带动直齿轮往复旋转运动；且该直齿轮固定在阀杆上；