【中國儀表網 儀表專利】創意無極限，儀表大發明。今天為大家介紹一項國家發明授權專利――一種具有雙向壓力動態平衡補償裝置的深海閥門執行機構。該專利由中國海洋石油總公司申請，并于2017年4月12日獲得授權公告。
　　
　　內容說明
　　
　　本發明涉及一種深海閥門執行機構，特別是關于一種具有雙向壓力動態平衡補償裝置的深海閥門執行機構。
　　
　　發明背景
　　
　　我國海洋油氣勘探和開發起步較晚，缺乏具有自主知識產權的海洋石油水下裝備關鍵技術和設備，基本依賴進口。隨著我國石油勘探開發向海洋的戰略轉移，對海洋石油裝備的需求進一步加大，對國外的技術和裝備依賴性更大，所以無論是從國家能源安全方面還是從裝備制造業未來發展方面考慮，研制適合我國油氣勘探和開發的鉆采裝備都迫在眉睫。
　　
　　水下閥門裝置技術及設備長期被國外公司壟斷，國內缺少此方面的投入和研究，近年來，我國的部分企業已經就海洋石油水下裝備專項技術及產品展開了研究，取得了很大的進步；但是國內少有企業或機構對水下閥門裝置展開系統、全面的研究。
　　
　　在深海使用的閥門執行機構，其控壓腔室除受操作液壓壓力外，執行機構整機殼體還要承受外部水深壓力；如果執行機構內部的非控壓腔室不采取壓力平衡補償，則執行機構內部的非控壓腔在控壓腔通入工作壓力動作時，會因內腔封閉，會產生一定的反作用背壓，阻止執行機構動作；同時殼體將承受來自外部水深單側壓力，造成內、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。
　　
　　而為了達到壓力平衡補償，簡單的把深海閥門執行機構像陸地上的執行機構一樣，將內部腔室與外部海水用導流(壓)孔聯通，將海水直接引入執行機構內部腔室，雖然可以實現內外壓力平衡和補償，但海水會對內部零件產生腐蝕，嚴重影響產品使用性能和壽命；為了實現執行機構內外壓力平衡和容積的有效補償，提高產品使用性能和壽命，減小外形尺寸和重量，就需對此功能結構進行必要的研究。
　　
　　發明內容
　　
　　針對上述問題，本發明的目的是提供一種可有效平衡和補償水下閥門執行機構內外壓力和工作容積，使用性能好，使用壽命長的具有雙向壓力動態平衡補償裝置的深海閥門執行機構。
　　
　　為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種具有雙向壓力動態平衡補償功能的深海閥門執行機構，其特征在于：它包括執行機構、活塞式壓力平衡補償器和閥門連接部件；所述活塞式壓力平衡補償器位于所述執行機構外側且與所述執行機構連接，所述執行機構通過所述閥門連接部件與水下閥門連接。
　　

　　所述執行機構包括一執行機構殼體、一液壓缸端蓋、一活塞桿、一傳動軸套、一彈簧座和若干彈簧；所述執行機構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構，該所述凸臺結構位于所述執行機構殼體內；所述活塞桿一端部位于所述液壓缸端蓋中空部內腔內，所述活塞桿另一端穿過所述液壓缸端蓋頂部位于所述執行機構殼體內，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置有所述彈簧；所述執行機構殼體內形成執行機構封閉內腔；在所述液壓缸端蓋壁面內部設置有兩端蓋導流孔，每一所述端蓋導流孔一端都與所述液壓缸端蓋中空部連通，每一所述端蓋導流孔另一端與所述執行機構外部連通，所述端蓋導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端面及內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流孔連通；
　　
　　所述活塞式壓力平衡補償器包括壓力平衡器殼體，所述壓力平衡器殼體遠離所述執行機構的一側設置有過濾端蓋，所述壓力平衡器殼體另一側通過連接管與所述執行機構連接；位于所述壓力平衡器殼體內設置有活塞，所述活塞將所述平衡器殼體內部的空間劃分為兩部分，其中靠近所述執行機構的部分為動態平衡腔，遠離所述執行機構的部分為海水補償腔；在所述連接管內設置有連接導流孔，所述執行機構封閉內腔和所述動態平衡腔通過所述連接導流孔連通；在所述壓力平衡器殼體上端還設置有排氣孔，所述排氣孔與所述動態平衡腔連通。
　　
　　所述活塞桿采用內部設置有縱向導流孔的倒“T”型主軸；所述活塞桿下端部靠下位置處還設置有一“U”型卡槽，且所述“U”型卡槽上側設置有橫向導流孔，且所述橫向導流孔與縱向導流孔相連通。
　　
　　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孔壁、所述上閥蓋的內孔壁及孔底端面、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，位于所述軸肩下側外壁兩側各設置有一傳動軸套導流孔。所述端蓋導流孔的有效截面積≤所述橫向導流孔的有效截面積；所述端蓋導流孔的有效截面積≤所述傳動軸套導流孔的有效截面積；所述端蓋導流孔的有效截面積≤所述縱向導流孔的有效截面積≤所述連接軸導流孔的有效截面積。所述活塞的兩側面分別設置有擋板，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。所述執行機構殼體和所述液壓缸端蓋通過螺柱和螺母固定連接。
　　
　　本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明由于采用在執行機構的外側設置有活塞式壓力平衡補償器，通過活塞式壓力平衡補償器中活塞的移動實現執行機構在深海中內外壓力的動態平衡，很好地解決深海閥門執行機構內壓力在水下施工過程中隨水深的增加而增大對執行機構造成的影響，有效地提高了執行機構的使用性能，延長了執行機構的使用壽命。2、本發明由于采用活塞式壓力平衡補償器實現了深海閥門執行機構內外壓力的動態平衡，可滿足深海閥門執行機構長周期免維護的使用工作要求，降低了深海閥門執行機構的結構設計難度，減小了外形結構尺寸，有效地降低整機重量和生產制造成本。綜上所述，本發明可以廣泛應用于深海閥門控制領域中。