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CN105402433A - 水下球阀的内外压力密封结构 - Google Patents

水下球阀的内外压力密封结构 Download PDF

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CN105402433A CN201510963953.2A CN201510963953A CN105402433A CN 105402433 A CN105402433 A CN 105402433A CN 201510963953 A CN201510963953 A CN 201510963953A CN 105402433 A CN105402433 A CN 105402433A
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高开科
琚选择
程学来
钟朝廷
王建华
石磊
陈小平
汪智峰
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
Offshore Oil Engineering Co Ltd
Neway Valve Suzhou Co Ltd
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China National Offshore Oil Corp CNOOC
Offshore Oil Engineering Co Ltd
Neway Valve Suzhou Co Ltd
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Abstract

一种水下球阀的内外压力密封结构，包括：阀体、安装在阀体上的阀盖；其中，阀体和阀盖之间安装有用于密封内部介质压力的密封件；阀体与阀盖的密封槽内安装有用于密封的金属环；阀体和阀盖之间还安装有用于密封外部海水压力的O形密封圈；在金属环与O形密封圈之间设置有检漏孔，且检漏孔位于阀盖上。本发明当球阀同时承受内部介质压力和外部海水压力时，其密封结构不仅能够抵抗来自阀门通道介质的压力，保证介质不泄漏到外部环境中去，而且，还能密封外部海水，防止其进入到阀门内部与介质混合，大大增强了整个结构的密封安全性和可靠性；同时，还使密封结构获得长久的密封寿命。

Description

水下球阀的内外压力密封结构
技术领域
本发明涉及水下阀门，尤其涉及一种用于水下球阀的内外压力密封结构。属于海洋石油工程领域。
背景技术
水下阀门是指应用于水下管道所有阀门的统称。目前，水下阀门主要应用于海洋石油和天然气的开采，应用的阀门主要有：球阀、闸阀、止回阀、控制阀等，其操作方式包括：潜水员操作、水下机器人操作、液控操作等。由于其特殊的使用环境，使得水下阀门的安装不同于陆地，因此，水下阀门多以管汇等集成装置被安装于水下。
目前，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。水下球阀是这些装备必不可少的一部分，通常在陆地集成安装在这些设备上。
现有水下球阀门主要是由球阀门本体及安装在球阀门本体上的水下操作驱动器组成，其中，球阀门本体部分包括：阀体、安装在阀体上的阀盖、设置在阀体两侧的阀座、设置在两阀座之间的球体，其中，阀体上安装有支架，支架与阀体之间安装有阀杆，通过阀杆上的轴阶来定位，防止阀杆轴向窜动。阀体、阀盖、球体上均设有密封，阀体、阀盖通道堆焊有耐腐蚀材料；阀体上安装有一顶法兰，顶法兰上安装有齿轮箱；水下操作驱动器分为：水下机器人驱动、液动驱动、电动驱动等，其中，水下机器人操作的驱动器以其稳定性和可靠性相对较高，运用较为广泛；通过水下机器人接口操作设在阀体上的齿轮箱，带动阀杆转动，阀杆再驱动球体旋转，从而，实现球阀门的启闭工作。而现有的水下球阀门存在以下问题：
1)由于现有球阀的阀体与阀盖之间的密封件无法承受来自外部的压力，因此，无法阻止外部物质进入；
2)由于现有球阀的金属密封环为强制密封，当阀门内部压力不断增大时，金属密封环的密封性能也随之下降，因此，极大地增加了密封环泄漏的可能性；
3)由于现有球阀一般在阀体、阀盖连接处只设有一道或两道密封屏障，因此，其密封性能的可靠性无法满足水下工况的使用要求；
4)由于现有球阀的密封件安装部位的材料，一般不能承受外部介质的腐蚀，因此，长期使用会导致密封面被侵蚀，从而使密封失效。
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，而提供一种水下球阀的内外压力密封结构，当球阀同时承受内部介质压力和外部海水压力时，其密封结构不仅能够抵抗来自阀门通道介质的压力，保证介质不泄漏到外部环境中去，而且，还能密封外部海水，防止其进入到阀门内部与介质混合。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种水下球阀的内外压力密封结构，其特征在于：包括：阀体、安装在阀体上的阀盖；其特征在于：阀体和阀盖之间安装有用于密封内部介质压力的密封件；阀体与阀盖的密封槽内安装有用于密封的金属环；阀体和阀盖之间还安装有用于密封外部海水压力的O形密封圈；在金属环与O形密封圈之间设置有检漏孔，且检漏孔位于阀盖上。
所述密封件为泛塞圈，泛塞圈为耐腐蚀材料聚四氟乙烯制成，该泛塞圈作为第一道密封，为辅助密封；且泛塞圈为径向密封结构，并与金属环的密封方向垂直，这两道密封互相独立，保证了密封的可靠性。
所述金属环为耐腐蚀材料因科乃尔合金制成。
所述O形密封圈为氢化丁腈橡胶材料制成。
所述阀体与阀盖的密封面上堆焊有耐腐蚀金属层,该耐腐蚀金属层材料为因科乃尔合金，厚度大于3mm。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，当球阀同时承受内部介质压力和外部海水压力时，其密封结构不仅能够抵抗来自阀门通道介质的压力，保证介质不泄漏到外部环境中去，而且，还能密封外部海水，防止其进入到阀门内部与介质混合，大大增强了整个结构的密封安全性和可靠性；同时，还使密封结构获得长久的密封寿命。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中主要标号说明：
1.泛塞圈、2.金属环、3.O形密封圈、4.阀体、5.检漏孔、6.阀盖。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：阀体4、采用螺柱、螺母连接方式安装在阀体4上的阀盖6；安装在阀体4和阀盖6之间的用于密封内部介质压力的密封件，其中，阀体1与阀盖6的密封槽内安装有用于密封的金属环2，其即能密封内压，又能密封外压；阀体4和阀盖6之间还安装有用于密封外部海水压力的O形密封圈3；在金属环2与O形密封圈3之间设置有检漏孔5，且检漏孔5位于阀盖6上，通过钻销加工而成。球阀在进行外部介质压力试验时，通过检漏孔5来检测O形密封圈3的密封性能。
上述密封件为泛塞圈1；泛塞圈1作为第一道密封，为辅助密封，材料为聚四氟乙烯；且泛塞圈1为径向密封结构，并与金属环2的密封方向垂直，这两道密封互相独立，保证了密封的可靠性。当内部介质压力作用时，球阀门中法兰会发生弹性变形，如果将泛塞圈1设计为轴向密封结构，球阀门中法兰的弹性变形将会导致沟槽变宽，降低泛塞圈1的密封性能，而泛塞圈1的径向密封结构受到弹性变形的影响很小，密封更为稳定。径向的密封结构在设计上也更为紧凑，能大幅减小介质作用直径，降低阀门材料成本。
金属环2为因科乃尔合金，需要依靠法兰的挤压实现预紧，当介质压力挤压金属环2时，能够实现更为可靠的密封，且金属环2能够实现双向压力的密封，即能同时密封住来自内部介质的压力和外部海水的压力。
O形密封圈3为氢化丁腈橡胶材料，能够有效抵御来之海水的压力，拥有较好的静态密封效果。
上述阀体4与阀盖6的密封面上堆焊有耐腐蚀金属层,该耐腐蚀金属层材料为因科乃尔合金，厚度大于3mm。用来抵御介质腐蚀和海水腐蚀，从而，使得整个密封系统拥有较高安全性和可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种水下球阀的内外压力密封结构，其特征在于：包括：阀体、安装在阀体上的阀盖；其特征在于：阀体和阀盖之间安装有用于密封内部介质压力的密封件；阀体与阀盖的密封槽内安装有用于密封的金属环；阀体和阀盖之间还安装有用于密封外部海水压力的O形密封圈；在金属环与O形密封圈之间设置有检漏孔，且检漏孔位于阀盖上。
2.根据权利要求1所述的水下球阀的内外压力密封结构，其特征在于：所述密封件为泛塞圈，泛塞圈为耐腐蚀材料聚四氟乙烯制成，该泛塞圈作为第一道密封，为辅助密封；且泛塞圈为径向密封结构，并与金属环的密封方向垂直，这两道密封互相独立，保证了密封的可靠性。
3.根据权利要求1所述的水下球阀的内外压力密封结构，其特征在于：所述金属环为耐腐蚀材料因科乃尔合金制成。
4.根据权利要求1所述的水下球阀的内外压力密封结构，其特征在于：所述O形密封圈为氢化丁腈橡胶材料制成。
5.根据权利要求1所述的水下球阀的内外压力密封结构，其特征在于：所述阀体与阀盖的密封面上堆焊有耐腐蚀金属层,该耐腐蚀金属层材料为因科乃尔合金，厚度大于3mm。
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