高压水下金属密封球阀制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高压水下金属密封球阀，包括：阀体：由主阀体和副阀体通过螺柱、螺母连接而成；阀座：设于主阀体的内部；球体：设于阀座的内部；下轴：穿设于主阀体的底部，下轴的上端插入球体对应所设的卡槽中；阀杆：穿设于主阀体的顶部，阀杆的下端插入球体对应所设的卡槽中，上端则与水下机器人驱动装置连接固定；填料函：设置于主阀体与阀杆之间，内部装填密封填料；支架：下端与填料函固定连接，上端与水下机器人驱动装置固定连接；水下机器人驱动装置：设置于支架的上方，并与阀杆的顶端连接，用于通过阀杆转动球体以开启或关闭球阀。本实用新型专利技术能够承受内部流体以及外部海水的双重压力，密封性好，终身免维护。

【技术实现步骤摘要】
高压水下金属密封球阀
本技术涉及阀门
，具体涉及一种高压水下金属密封球阀。
技术介绍
随着我国近岸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。我国在海洋水下装备的研究和开发方面起步比较晚，目前国内还没有成套设备的规模生产能力，主要依赖进口。海洋石油生产使用较多的集成装置有：末端控制管汇、水下生产控制管汇、水下采油树等。由于水下球阀具有低流阻与高可靠性等优点，成为这些集成装置的首选组件，其性能优劣决定这些集成装置的可靠性和安全性。随着深水油气田的不断发展，对较大口径及高压的水球阀的需求日益增长。深水特殊的环境对水下球阀提出了许多新的挑战：1、高压：目前水下球阀的内部流体压力可高达103.5MPa，外部海水压力高达40MPa。2、双向承压：水下球阀不仅要承受管道内部高压流体压力，而且还要承受外部高压海水压力。3、零泄漏：如果水下球阀发生泄漏，不但经济受损失，还使水体受污染，给安全带来隐患，其后果十分严重，造成的损失不可估量。因此，要求水下球阀必须零泄漏，对环境零污染。4、终身免维护：水下球阀的设计寿命应等于管道的设计寿命，可能长达50年，水下球阀常安装在水下几百米或几千米水下，几乎不可能对水下球阀进行维护，这要求水下球阀必须终身免维护。5、特殊的操作方式：对于用于浅水区域的水下球阀，执行机构可选用蜗轮装置，由潜水员手动操作。对于深水区域的水下球阀，由于潜水员无法到达可费用较高，需要采用ROV(水下机器人)和扭矩扳手进行操作。鉴于深水环境的挑战，常规地面用球阀无法满足要求，需对水下球阀展开系统、全面的研究。专利技术内容本技术的目的就在于应对深水特殊环境的水下球阀的挑战，从而提供一种高压水下金属密封球阀。为实现上述目的，本技术的高压水下金属密封球阀包括：阀体：由主阀体和副阀体通过螺柱、螺母连接而成；阀座：设于主阀体的内部；球体：设于阀座的内部；下轴：穿设于主阀体的底部，下轴的上端插入球体对应所设的卡槽中；阀杆：穿设于主阀体的顶部，阀杆的下端插入球体对应所设的卡槽中，上端则与水下机器人驱动装置连接固定；填料函：设置于主阀体与阀杆之间，内部装填密封填料；支架：下端与填料函固定连接，上端与水下机器人驱动装置固定连接；水下机器人驱动装置：设置于支架的上方，并与阀杆的顶端连接，用于通过阀杆转动球体以开启或关闭球阀。根据本技术，所述下轴和主阀体之间安装有第一密封垫片和第一高压防爆型圈，形成双重密封。根据本技术，所述主阀体和副阀体之间安装有第二密封垫片和第二高压防爆O型圈，形成双重密封。根据本技术，所述阀座为组合密封阀座，阀座的数量为两个，呈相对方向安装。进一步的，所述组合密封阀座包括预紧弹簧、压圈、阀座密封圈、第三高压防爆O型圈和阀座；所述压圈安装在副阀体内；所述预紧弹簧安装在压圈内，且位于副阀体的内腔端面和压圈之间；所述阀座安装在副阀体内，且位于压圈一侧；所述阀座密封圈安装在阀座一端且与压圈接触；所述第三高压防爆O型圈安装在阀座上。根据本技术，所述球体下端由下轴支承，球体上端设有方形槽，并通过方形槽与阀杆的下端联接；所述阀杆的上端与水下机器人驱动装置采用键联接。根据本技术，所述阀杆的底部设有轴肩，所述填料函压在阀杆底部的轴肩上，填料函下端与主阀体固定，上端与支架固定。根据本技术，所述组合密封填料包括第四高压防爆O型圈、蓄能圈和低泄漏V型填料，其中：所述阀杆中部安装有两个所述的第四高压防爆O型圈，第四高压防爆O型圈用于初始双向密封；所述蓄能圈的数量为两个，安装在阀杆上，且采用方向相反的安装方式，所述蓄能圈用于主密封；所述低泄漏V型填料包括两组，安装在阀杆上，低泄漏V型填料位于两个蓄能圈之间，采用方向相反的安装方式，低泄漏V型填料作为辅助密封。根据本技术，所述支架与填料函之间安装有第五高压防爆O型圈，所述支架与水下机器人驱动装置之间安装有第六高压防爆O型圈。根据本技术，所述阀座的密封面上设有与球体的球面相匹配的弧形刮削刃，能够刮掉球体上的脏污，保证球体表面干净，确保高压水下金属密封球阀始终开关自如，终身免维护。本技术的有益效果在于：1)下轴与主阀体之间，主阀体和副阀体之间等多处使用密封垫片和高压防爆O型圈实现双重密封功能，保证内部高压流体不外漏和外部的高压海水不内渗。2)主阀体和副阀体均采用锻件，克服了铸件的固有缺陷，具有更高的压力边界的完整性，可双向承受高压。3)球体与阀座采用金属对金属密封，球体与阀座配对研磨保证密封面100％紧密配合，保证高压水下金属密封球阀密封性，实现零泄漏。4)阀座的密封面上设计带有锋利刀口的刮削刃，刮削刃能够刮掉球体上的脏污，保证球体表面干净，确保高压水下金属密封球阀始终开关自如，终身免维护。5)球体流道口边缘经过钝化处理，避免了因锐边引起的硬化层裂纹。同时，球体采用超大尺寸设计，允许有5～7％的额外行程，消除因水下机器人驱动装置不准确关闭而造成的意外泄漏。6)组合密封填料实现三重密封功能。实现防止高压海水反向压力下向内产生渗漏。组合密封填料可保证无论压力来自内部高压流体或外部的高压海水均能实现长期可靠的密封且免维护。附图说明图1为本技术的高压水下金属密封球阀的总体结构剖面示意图。图2为图1中I所示的局部放大结构示意图。图3为图1中II所示的局部放大结构示意图。图4为本技术的球体的结构示意图。图5为图1中III所述的局部放大结构示意图。附图标记：1、下轴；2、下轴密封垫片；3、第一高压防爆O型圈；4、主阀体；4a、主阀体内腔堆焊层；5、螺柱；6、螺母；7、第二密封垫片；8、第二高压防爆O型圈；9、副阀体；9a、副阀体内腔堆焊层；10、组合密封阀座；10a、预紧弹簧；10b、压圈；10c、阀座密封圈；10d、阀座高压防爆“O”型圈；10e、阀座；10e1、刮削刃；11、球体；11a、方形槽；12、阀杆；12a、轴肩；13、填料函；14、组合密封填料；14a、第四高压防爆O型圈；14b、蓄能圈；14c、低泄漏V型填料；15、支架；15a、第五高压防爆O型圈；15b、第六高压防爆O型圈；16、水下机器人驱动装置。具体实施方式以下结合附图，以具体实施例对本技术的高压水下金属密封球阀做进一步详细说明。应裂解，以下实施例仅用于说明本技术而非用于限定本技术的范围。如图1所示，本技术的高压水下金属密封球阀包括：阀体：由主阀体4和副阀体9通过螺柱5、螺母6连接而成；阀座10：设于主阀体4的内部；球体11：设于阀座10的内部；下轴1：穿设于主阀体4的底部，下轴1的上端插入球体11对应所设的卡槽中；阀杆12：穿设于主阀体4的顶部，阀杆12的下端插入球体11对应所设的卡槽中，上端则与水下机器人驱动装置16连接固定；填料函13：设置于主阀体4与阀杆12之间，内部装填密封填料14；支架15：下端与填料函13固定连接，上端与水下机器人驱动装置16固定连接；水下机器人驱动装置：设置于支架15的上方，并与阀杆12的顶端连接，用于通过阀杆12转动球体11以开启或关闭球阀。其中：所述下轴1和主阀体4之间安装有第一密封垫片2和第一高压防爆O型圈3，所述第一密封垫片2和第一高压防爆O型圈3组合实现双重密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压水下金属密封球阀，其特征在于包括：阀体：由主阀体和副阀体通过螺柱、螺母连接而成；阀座：设于主阀体的内部；球体：设于阀座的内部；下轴：穿设于主阀体的底部，下轴的上端插入球体对应所设的卡槽中；阀杆：穿设于主阀体的顶部，阀杆的下端插入球体对应所设的卡槽中，上端则与水下机器人驱动装置连接固定；填料函：设置于主阀体与阀杆之间，内部装填组合密封填料；支架：下端与填料函固定连接，上端与水下机器人驱动装置固定连接；水下机器人驱动装置：设置于支架的上方，并与阀杆的顶端连接，用于通过阀杆转动球体以开启或关闭球阀。

【技术特征摘要】
1.一种高压水下金属密封球阀，其特征在于包括：阀体：由主阀体和副阀体通过螺柱、螺母连接而成；阀座：设于主阀体的内部；球体：设于阀座的内部；下轴：穿设于主阀体的底部，下轴的上端插入球体对应所设的卡槽中；阀杆：穿设于主阀体的顶部，阀杆的下端插入球体对应所设的卡槽中，上端则与水下机器人驱动装置连接固定；填料函：设置于主阀体与阀杆之间，内部装填组合密封填料；支架：下端与填料函固定连接，上端与水下机器人驱动装置固定连接；水下机器人驱动装置：设置于支架的上方，并与阀杆的顶端连接，用于通过阀杆转动球体以开启或关闭球阀。2.根据权利要求1所述的高压水下金属密封球阀，其特征在于，所述下轴和主阀体之间安装有第一密封垫片和第一高压防爆型圈，形成双重密封。3.根据权利要求1所述的高压水下金属密封球阀，其特征在于，所述主阀体和副阀体之间安装有第二密封垫片和第二高压防爆O型圈，形成双重密封。4.根据权利要求1所述的高压水下金属密封球阀，其特征在于，所述阀座为组合密封阀座，阀座的数量为两个，呈相对方向安装。5.根据权利要求4所述的高压水下金属密封球阀，其特征在于，所述组合密封阀座包括预紧弹簧、压圈、阀座密封圈、第三高压防爆O型圈和阀座；所述压圈安装在副阀体内；所述预紧弹簧安装在压圈内，且位于副阀体的内腔端面和压圈之间；所述阀座安装在副阀体内...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁连金，石生芳，卓振基，
申请(专利权)人：上海开维喜阀门有限公司，上海市特种设备监督检验技术研究院，
类型：新型
国别省市：上海,31