[发明专利]一种基于双臂拨叉及蜗轮蜗杆传动的水下球阀执行机构

说明书

本发明属于海洋工程领域，提供一种水下球阀执行机构，尤其是一种基于双臂拨叉和蜗轮蜗杆传动的水下球阀执行机构，该执行机构由液压驱动模块、弹簧复位模块、ROV（水下机器人）驱动模块、压力补偿模块组成，所述弹簧复位模块与液压驱动模块相连，安装于液压缸同轴的另一侧，所述ROV驱动模块与液压驱动模块相连，安装于液压驱动模块的下方，所述压力补偿模块安装于液压驱动模块的侧面，通过管路接口与液压驱动模块、弹簧复位模块、ROV驱动模块相连。本发明执行机构能够实现较大输出扭矩，结构紧凑，尺寸较小，安全性好，可靠性高。

技术领域

本发明属于海洋工程领域，涉及一种水下球阀执行机构，尤其是一种基于双臂拨叉和蜗轮蜗杆传动的水下球阀执行机构。

背景技术

随着陆上石油资源的迅速锐减，海洋油气开发已经成为世界各国的能源开发热点。自20世纪50年代以来，我国在海洋钻探、海洋装备制造等相关技术领域取得了较大进步。但由于缺少必要的海洋油气能源的钻探、开发及生产装备，我国海上油气勘探、开发、生产主要集中在大陆架，水深不超过300m的近海海域。随着油气需求的不断增长以及近海油气开发的日趋饱和，我国对深海油气开发装备也提出了中长期的规划。

水下阀门是水下采油树、水下管汇等水下油气采集设备的重要组成部件之一。阀门执行机构用于把阀门驱动至全开或全关的位置，跟随阀体安装于海底，外部被高腐蚀性的海水所包围，内部受到生产液高压高温的影响。阀门及执行机构不仅要承受极高的海水环境压力，能够耐海水及海生物的腐蚀，在需要全寿期安全可靠的完成开关阀门功能。

水下球阀在关闭时阀前、后会产生较高压差，大通径的水下阀往往需要很大的开启和关闭扭矩。随着海水深度增加，驱动液压源的有效做功压力不断降低，导致执行机构难以操作大通径高压阀门或者能操作大通径高压阀门执行机构结构尺寸较大。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种基于双臂拨叉及蜗轮蜗杆传动的水下球阀执行机构，该执行机构能够实现较大输出扭矩，结构紧凑，尺寸较小，安全性好，可靠性高。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于双臂拨叉及蜗轮蜗杆传动的水下球阀执行机构，由液压驱动模块、弹簧复位模块、ROV（水下机器人）驱动模块、压力补偿模块组成，所述弹簧复位模块与液压驱动模块相连，安装于液压缸同轴的另一侧，所述ROV驱动模块与液压驱动模块相连，安装于液压驱动模块的下方，所述压力补偿模块安装于液压驱动模块的侧面，通过管路接口与液压驱动模块、弹簧复位模块、ROV驱动模块相连。

在上述技术方案中，所述液压驱动模块包括液压缸、双臂拨叉、拨叉箱体、滑块、销轴、导向块、导向杆，所述液压缸为单作用柱塞缸，连接在拨叉箱体上，液压缸的活塞杆与导向块相连，液压缸活塞杆推动导向块沿着导向杆移动，销轴与导向块相连，同时销轴通过两个滑块与双臂拨叉实现滑动配合，轴向依靠挡圈进行限位。所述双臂拨叉通过上、下滑动轴承与拨叉箱体配合，中间轴通过平键分别与双臂拨叉和ROV驱动模块的输出轴配合，拨叉箱体上安装有第一限位螺柱，对双臂拨叉的摆动最大角度进行限制，第一限位螺柱外部安装防水螺母和密封圈。

在上述技术方案中，所述复位弹簧模块包括大弹簧、小弹簧、定心环、勾筒、弹簧拉杆、弹簧缸筒，所述大弹簧和小弹簧并联成一组内外组合弹簧，两组组合弹簧之间串联，通过定心环隔开，勾筒一端通过螺纹及销钉与弹簧拉杆连接，另一端通过带有双环形槽的法兰将弹簧组预压缩在弹簧缸内，勾筒为空心结构以减少整体重量，弹簧拉杆另一端与液压驱动模块的导向块相连。当开阀时，导向块在液压驱动模块作用下带动弹簧拉杆及勾筒进一步压缩弹簧，当关阀时，液压源泄压，弹簧的回复力作用于导向块从而实现阀门的自动关闭。