專利名稱：閥系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及閥系統(tǒng)，尤其是涉及一種適合于在安裝尺寸有限的深水安裝中使用的緊湊型海底閥系統(tǒng)的裝置和方法。
背景技術(shù)：
遙控海底閘閥和故障保險(xiǎn)閘閥通常是由液壓致動(dòng)器來控制，而且其可以包括一個(gè)較低立管殼體。液壓致動(dòng)器及其控制裝置可以連同其它設(shè)備一起位于海底或其附近。由于費(fèi)用和空間的限制，當(dāng)將這些設(shè)備放置在海底時(shí)，非常希望所有的設(shè)備都盡可能緊湊，同時(shí)仍然能提供良好的可靠性并能簡(jiǎn)化維修步驟。這樣，閥設(shè)備通常必須通過有限的海底閥安裝尺寸而固定在一個(gè)較小的機(jī)架內(nèi)，而且為了便于海底操作可將該機(jī)架往下放至海床上。
在因某種原因?qū)е乱簤簞?dòng)力損失的情況下，閥的操作可能必須通過一種手動(dòng)超控器來完成。液壓動(dòng)力損失的勢(shì)能還可通過提供一個(gè)故障保險(xiǎn)液壓致動(dòng)器來滿足，其中，該致動(dòng)器將閘閥移動(dòng)到一個(gè)預(yù)先選定的液壓動(dòng)力損失的位置上。盡管手動(dòng)超控器、液壓致動(dòng)器和故障保險(xiǎn)液壓致動(dòng)器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于海底安裝中，但這樣的設(shè)備還是增加了閥組件的尺寸。本申請(qǐng)人在2001.3.8日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.09/802,209，在此可引作參考。該申請(qǐng)中公開了一種示例性的液壓故障保險(xiǎn)的致動(dòng)器和手動(dòng)超控器，該致動(dòng)器和手動(dòng)超控器可在本發(fā)明的水下安裝中使用并能顯著地減小尺寸。在該申請(qǐng)中，難得的改進(jìn)還在于實(shí)質(zhì)上減小了海底閥系統(tǒng)的總體尺寸。
手動(dòng)超控器可通過潛水員或者遙控水下車(ROVS)來手動(dòng)地控制，而且對(duì)其通常是以標(biāo)準(zhǔn)的方式來操作的。這樣，通過潛水員或者ROVS超控標(biāo)準(zhǔn)液壓閥致動(dòng)器的應(yīng)用對(duì)閥的任何操作都被認(rèn)為是因本發(fā)明目的而對(duì)閥進(jìn)行的手動(dòng)操作。通常，這樣的操作包括軸或者輪的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，希望能提供更緊湊的閥系統(tǒng)，該閥系統(tǒng)包括相應(yīng)的手動(dòng)超控器，可以根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的操作程序來操作，以便避免需以不同的方式來操作不同的手動(dòng)超控器從而避免紊亂。
以前可獲得的深水閥裝置往往存在包括體積龐大在內(nèi)的許多局限性。因此，仍然需要一種緊湊型的海底閥系統(tǒng)，該系統(tǒng)在深水區(qū)仍能提供可靠的操作，減小整個(gè)海底閥系統(tǒng)的尺寸，提供手動(dòng)超控器，該手動(dòng)超控器能和故障保險(xiǎn)致動(dòng)器和其它型式的液壓致動(dòng)器一起使用，而且能顯著地提高閥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)靈活性。本領(lǐng)域技術(shù)人員經(jīng)過長(zhǎng)期摸索，而且可以理解，本發(fā)明是針對(duì)這些和其它的問題而提出的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種海底閘閥系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)和方法允許在任何實(shí)際的水深、例如10,000英尺時(shí)，在減小的安裝尺寸內(nèi)進(jìn)行更可靠和更好的操作。
本發(fā)明提供了一種海底閘閥組件，其可以包括一個(gè)或者多個(gè)元件，例如，一個(gè)閘閥殼體，一個(gè)可滑動(dòng)地安裝在該閘閥殼體內(nèi)的閘板元件，該閘板元件具有一個(gè)第一側(cè)面和一個(gè)第二側(cè)面，一個(gè)連接到該閘板元件的第一側(cè)面上的閥操作桿，一個(gè)固定到該閘閥殼體上的液壓致動(dòng)殼體，一個(gè)安裝在該液壓致動(dòng)器殼體內(nèi)并且可操作地與操作桿相連的液壓致動(dòng)元件，以便使閥操作桿和閘板元件能在一第一位置和一第二位置之間移動(dòng)，一個(gè)固定到閘板元件的第二側(cè)面上的平衡桿，一個(gè)固定到閘閥殼體上的手動(dòng)超控殼體，和/或一個(gè)安裝在手動(dòng)超控殼體內(nèi)并且可操作地連接到平衡桿上的手動(dòng)致動(dòng)元件，以便使閘板元件能在該第一位置和該第二位置之間移動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，手動(dòng)超控殼體內(nèi)的手動(dòng)致動(dòng)元件包括一個(gè)螺紋部分，該螺紋部分可以包括反向切制的螺紋。該海底閥還可以包括一個(gè)第二可移動(dòng)元件，其安裝在具有一第二螺紋部分的手動(dòng)超控殼體內(nèi)，其中該第二部分可以包括反向切制的螺紋，而且第一螺紋部分與該第二螺紋部分相接合。
可優(yōu)選的是，手動(dòng)致動(dòng)元件和第二可移動(dòng)元件中的至少一個(gè)是可以旋轉(zhuǎn)的。該海底閥組件還可以包括一個(gè)與手動(dòng)超控殼體相互連接的凸緣，該凸緣可與手動(dòng)致動(dòng)元件和第二可移動(dòng)元件中的至少一個(gè)相接合，從而避免發(fā)生相對(duì)手動(dòng)超控殼體的旋轉(zhuǎn)。手動(dòng)超控殼體內(nèi)的手動(dòng)致動(dòng)元件還可以包括一個(gè)超控驅(qū)動(dòng)軸，其中，將該超控驅(qū)動(dòng)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在手動(dòng)超控殼體中。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)超控從動(dòng)件設(shè)有一第二螺紋部分，而且將該從動(dòng)件可移動(dòng)地安裝在手動(dòng)超控殼體中，從而響應(yīng)于超控驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)。
閘閥殼體還可以包括一個(gè)閥體，一個(gè)固定到閥帽上的第一閘閥閥帽，以及一個(gè)固定到閥體上的第二閘閥閥帽，其中，可將液壓致動(dòng)器殼體固定到該第一閘閥閥帽上，可將該手動(dòng)超控殼體固定到該第二閘閥閥帽上。
閥體可以設(shè)有一個(gè)第一側(cè)面和一個(gè)第二側(cè)面。在一個(gè)實(shí)施例中，可將該第一閘閥閥帽連接在該第一側(cè)面或者第二側(cè)面上，而且可將該第二閘閥閥帽連接在該第一側(cè)面或者第二側(cè)面上。
海底閥組件的手動(dòng)超控器可以包括一個(gè)手動(dòng)超控殼體，一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在該手動(dòng)超控殼體內(nèi)的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸，該手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸具有一第一螺紋部分，該第一螺紋部分可以包括左旋螺紋，并且將一個(gè)手動(dòng)超控從動(dòng)件可操作地連接到手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸和閘板上。
可優(yōu)選的是，該手動(dòng)超控從動(dòng)件具有一第二螺紋部分，該第二螺紋部分設(shè)有可與該第一部分接合的左旋螺紋，從而使閘板響應(yīng)于該手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而在該第一位置和第二位置之間平移運(yùn)動(dòng)。
在該從動(dòng)件和手動(dòng)超控殼體之間，該手動(dòng)超控器還可以設(shè)有至少一個(gè)凸緣和至少一個(gè)凹槽，其中，至少一個(gè)凹槽容納著至少一個(gè)凸緣，從而允許從動(dòng)件相對(duì)于手動(dòng)超控殼體產(chǎn)生平移運(yùn)動(dòng)，而且能避免該從動(dòng)件相對(duì)于手動(dòng)超控殼體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，將凸緣固定在該手動(dòng)超控殼體上并在該從動(dòng)件內(nèi)形成該凹槽。
而且，在手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸和手動(dòng)超控殼體之間，該手動(dòng)超控器還可以設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)連接件，該旋轉(zhuǎn)連接件允許手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸相對(duì)于手動(dòng)超控殼體發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并能避免該手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸相對(duì)于手動(dòng)超控殼體發(fā)生平移運(yùn)動(dòng)。
因此，本發(fā)明提供了一種用于安裝一閘閥組件的方法，該方法可以包括一個(gè)或者多個(gè)步驟，例如，將一個(gè)閘閥插入到一個(gè)閘閥殼體中，將一個(gè)操作桿連接到閘閥上，將一個(gè)平衡桿連接到閘閥上，將一個(gè)液壓控制器連接到該操作桿上，和/或?qū)⒁粋€(gè)手動(dòng)超控器與該平衡桿相連。如果需要，該液壓控制器可為一種液壓故障保險(xiǎn)的致動(dòng)器或者也可以是其它類型的液壓致動(dòng)器。該方法可以包括向該手動(dòng)超控器提供一手動(dòng)超控殼體，和/或?qū)⒃撌謩?dòng)超控殼體連接到閘閥殼體上。其它的步驟可以包括，在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)元件上設(shè)有一個(gè)第一左旋螺紋部分和/或?qū)⒃摽尚D(zhuǎn)元件安裝在該手動(dòng)超控殼體內(nèi)。此外，其它的步驟還可包括在該手動(dòng)超控殼體內(nèi)安裝一個(gè)用于平移運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件，在該從動(dòng)件上設(shè)有一個(gè)第二左旋螺紋部分，使第一左旋螺紋部分和該第二左旋螺紋部分相接合，和/或使平衡桿和從動(dòng)件相互連接在一起。
此外，該方法可以包括，通過將一個(gè)第一閘閥閥帽連接在一閘閥閥體的第一側(cè)面上而構(gòu)成該閘閥殼體，和/或?qū)⒁粋€(gè)第二閘閥閥帽連接在該閘閥閥體的第二側(cè)面上。其它的安裝步驟可以包括將液壓控制器連接在該第一閘閥閥帽上，將該手動(dòng)超控器連接在該第二閘閥閥帽上，使該操作桿經(jīng)過第一閘閥閥帽而延伸，和/或使該平衡桿經(jīng)過該第二閘閥閥帽而延伸。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該方法包括使該閘閥閥體的第一側(cè)面和該閘閥閥體的第二側(cè)面大體上對(duì)稱，這樣，將該第一閘閥閥帽有選擇地連接到該閘閥閥體的第一側(cè)面上或者是第二側(cè)面上。
本發(fā)明還提供了一種安裝用于海底閥致動(dòng)器組件的手動(dòng)超控器的方法，該方法包括提供一個(gè)手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸設(shè)有一具有左旋螺紋部分的螺紋部分，將該手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在一個(gè)手動(dòng)超控殼體內(nèi)，將一個(gè)連接件在安裝該手動(dòng)超控殼體內(nèi)以便與閘板相連接，和/或?qū)⒃摮仳?qū)動(dòng)軸相對(duì)于該連接件而安裝，這樣，驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致連接件的平移運(yùn)動(dòng)。該方法還可以包括使該連接件設(shè)有一個(gè)螺紋部分，以便與該驅(qū)動(dòng)軸的左旋螺紋部分相接合，和/或?qū)⒁粋€(gè)旋轉(zhuǎn)連接件連接到手動(dòng)超控殼體上，和/或使該手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸和該旋轉(zhuǎn)連接件相互連接，從而使該手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸可以相對(duì)于手動(dòng)超控殼體而旋轉(zhuǎn)并能避免相對(duì)其發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，一種海底閘閥組件可以包括一個(gè)閘閥殼體，該閘閥殼體具有一個(gè)第一閘閥殼體側(cè)面和一個(gè)與該第一閘閥殼體相對(duì)的的第二閘閥殼體側(cè)面，在該閘閥殼體內(nèi)可移動(dòng)地安裝一個(gè)閘板元件，該閘板元件可在一個(gè)第一位置和一個(gè)第二位置之間移動(dòng)，一個(gè)安裝在該第一閘閥殼體側(cè)面上的液壓致動(dòng)器殼體，一個(gè)安裝在該液壓致動(dòng)器殼體內(nèi)的液壓致動(dòng)元件，并將該液壓致動(dòng)元件可操作地連接到閘板元件上，以便使該閘板元件可在該第一位置和該第二位置之間移動(dòng)，一個(gè)安裝在該第二閘閥殼體側(cè)面上的手動(dòng)超控殼體，以及一個(gè)安裝在該手動(dòng)超控殼體內(nèi)的手動(dòng)致動(dòng)元件，將該手動(dòng)致動(dòng)元件可操作地連接在該閘板元件上，以便使該閘板元件可在該第一位置和該第二位置之間移動(dòng)。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種改進(jìn)的海底閥系統(tǒng)及其方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種具有更緊湊結(jié)構(gòu)的海底閥系統(tǒng)。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于通過本發(fā)明的設(shè)計(jì)獲得了顯著的尺寸(高度和重量)減小。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于提高了閥系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的靈活性。
結(jié)合附圖、說明書和所附的權(quán)利要求書將更清楚地理解本發(fā)明的這些和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明海底閥組件的局部截面的正視圖。
盡管本發(fā)明將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來進(jìn)行描述，但是，可以理解到本發(fā)明并不限于此。相反，本發(fā)明涵蓋了在其附屬的權(quán)利要求書和精神范圍內(nèi)的各種變型、修改和等效變化。
具體實(shí)施例方式
參考附圖尤其是參考圖1，該圖示出了本發(fā)明的一種海底閥組件10。由于自然空間的限制，希望該海底閥組件10能盡可能緊湊些。
海底閥組件10可以包括一個(gè)或者多個(gè)閘閥，諸如閘閥12和閘閥14。在該海底閥組件10中，可以利用各種型式的液壓閘閥致動(dòng)器，諸如故障保險(xiǎn)的閘閥致動(dòng)器16和液壓致動(dòng)器18。在2001.3.8日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.09/802,209中公開了一個(gè)故障保險(xiǎn)的閘閥致動(dòng)器的示例性實(shí)施例，在此可引作參考。利用閘閥12和14來控制流體流過作為海底設(shè)備一部分的管道20。圖1示出的海底閥組件10為可在深水中使用的型式。
閘閥12包括一個(gè)可滑動(dòng)的閘板22，而閘閥14包括一個(gè)可滑動(dòng)的閘板24。閘板22和24每一個(gè)都可在一個(gè)開啟位置和一個(gè)閉合位置之間移動(dòng)，從而可以控制流經(jīng)管道20的流體。閘板22包括通道26，通過該通道使圖示的閘板22處于閉合位置。座體元件28和30同閘板一起來密封和開啟通道20。同樣地，圖中示出的閘板24處于開啟位置，因此允許流體流經(jīng)通道20。在許多情況中，希望既包括一種液壓致動(dòng)的閘閥又包括一種故障保險(xiǎn)的液壓致動(dòng)器，這樣在液壓動(dòng)力損失的情況下，可以對(duì)流經(jīng)管道20的流體進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?br> 閘閥12包括閘閥殼體32，而閘閥14包括閘閥殼體34。這兩個(gè)閘閥殼體可以以不同的方式構(gòu)成。然而，在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，為了與兩個(gè)閘閥閥帽相連，閘閥殼體包括一個(gè)兩側(cè)對(duì)稱的閥體。因此，閘閥殼體34包括閥體36，該主體包括一個(gè)第一閘閥閥帽38，該閥帽通過諸如螺栓/螺母組件40的連接件而固定到閥體36上。閘閥殼體34還包括一個(gè)第二閘閥閥帽42，該閥帽通過諸如螺栓/螺母組件44的連接件而固定到閥體36上。在本實(shí)施例中，閥體36基本上在每一側(cè)都是對(duì)稱的，這樣，每一個(gè)閥帽都連接到閥體36的對(duì)稱側(cè)46或者對(duì)稱側(cè)48上。盡管這不是必須的，但是這種對(duì)稱結(jié)構(gòu)可使設(shè)計(jì)具有顯著的靈活性，因而，如下所述，可以將液壓致動(dòng)器和/或手動(dòng)超控控制器設(shè)置在閘閥所希望一側(cè)的位置上，該位置適合于特殊的尺寸需要。
閘閥殼體包括一個(gè)閘板可在其中移動(dòng)的腔室。這樣，閘閥殼體34形成腔室50，在該腔室中，根據(jù)液壓致動(dòng)器18的動(dòng)作，閘板可在開啟和閉合位置之間平移地滑動(dòng)。閘板24是由液壓致動(dòng)器18通過操作桿52來控制的?；钊?4靠液壓致動(dòng)來控制操作桿52，再由該操作桿控制閥門24的位置。同樣地，將故障保險(xiǎn)的液壓致動(dòng)器16連接到操作桿56上，并依照本申請(qǐng)人在前述專利申請(qǐng)中描述的那樣，根據(jù)活塞58和/或調(diào)節(jié)彈簧60的液壓動(dòng)作來進(jìn)行操作。通常，根據(jù)需要，故障保險(xiǎn)閥是一個(gè)常開閥或者是一個(gè)常閉閥，這樣在失效的情況下，該閥可以恢復(fù)到希望的位置上。
一般而言，可以理解的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“垂直”等是結(jié)合附圖和/或地面而言的，而且設(shè)備在操作、運(yùn)輸、安裝等過程中不可能總是位于這樣的位置上。同樣，附圖是為了描述本發(fā)明以便使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能清楚地理解本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但這些圖并不是制造水平圖或者也不是制成品的再現(xiàn)，僅僅是為了能更容易和更快地理解本發(fā)明而繪出的簡(jiǎn)單的總體視圖。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參考本說明書可以理解到，盡管各部件的相關(guān)尺寸和形狀可以不同于圖中所示，但本發(fā)明仍然可以根據(jù)本文教導(dǎo)的內(nèi)容而進(jìn)行操作。
可優(yōu)選的是，閥系統(tǒng)10還可利用手動(dòng)超控控制器，諸如手動(dòng)超控控制器62和64，這兩個(gè)控制器分別和故障保險(xiǎn)的液壓致動(dòng)器16和液壓致動(dòng)器18一起進(jìn)行操作?？蓛?yōu)選的是，將每個(gè)手動(dòng)超控控制器安裝到兩個(gè)閘閥閥帽之一上。這樣，將手動(dòng)超控控制器64安裝到閘閥閥帽38上。將手動(dòng)超控控制器62最好以前述相同的方式安裝到閘閥閥帽67上。由于可以將相對(duì)的閥帽，諸如閥帽38和42連接到閥體36的相應(yīng)的一個(gè)側(cè)壁46和48上，所以可將手動(dòng)超控控制器和致動(dòng)器，諸如手動(dòng)超控控制器64和液壓致動(dòng)器18分別設(shè)置在閥體36的兩側(cè)上。這樣，海底閥系統(tǒng)10的靈活性極大地增強(qiáng)了，同時(shí)也為設(shè)計(jì)提供了極大的靈活性。
因此，將手動(dòng)超控控制器62和64相對(duì)于液壓致動(dòng)器而安裝在閘閥的一相對(duì)側(cè)壁上。通過本發(fā)明的這種設(shè)置，極大地降低了閥系統(tǒng)10的總體尺寸。在本申請(qǐng)人的在前申請(qǐng)中，揭示出將一示例性的緊湊型手動(dòng)超控控制器安裝到一致動(dòng)器上。在本申請(qǐng)中，本發(fā)明提供了一種沒有直接連于致動(dòng)器上的手動(dòng)超控控制器，而是將其設(shè)置在圖1所示的閘閥的一相對(duì)側(cè)上。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解到，通過以這種方式來設(shè)置手動(dòng)超控控制器將會(huì)更有效地利用空間。這對(duì)一個(gè)優(yōu)選的海底閥系統(tǒng)10結(jié)構(gòu)尤其適用，該結(jié)構(gòu)可能需要將閥殼設(shè)置在中心位置上，以便控制流經(jīng)一個(gè)管道，諸如管道20的液流，并且使管道20的每一側(cè)都具有一有限的流量。
可優(yōu)選的是，對(duì)手動(dòng)超控控制器62和64的操作可采用與直接安裝到相應(yīng)致動(dòng)器上的其它可能的超控控制器相同的方式來進(jìn)行。本發(fā)明允許使用反向切制的螺紋和使用一平衡桿。這樣，閘閥12可以包括平衡桿66，而閘閥14可以包括平衡桿68。設(shè)置平衡桿的另一個(gè)目的在于為深水操作提供壓力平衡。
相對(duì)控制器桿56而言，將平衡桿66連接到閘板22的相對(duì)一側(cè)上。同樣地，相對(duì)控制器桿52而言，將平衡桿68連接到閘板24的相對(duì)一側(cè)上?？蓛?yōu)選的是，與閘板的這些連接能提供一些諸如密封等的其它特征，這些特征已經(jīng)在本中請(qǐng)人的在先中請(qǐng)中討論過。
盡管已經(jīng)提供了手動(dòng)超控控制器的各種結(jié)構(gòu)，但，本實(shí)施例中的手動(dòng)超控控制器包括一個(gè)手動(dòng)超控殼體，諸如殼體70或者72。設(shè)有一個(gè)可由潛水員或者遙控車(ROV)致動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件，諸如可旋轉(zhuǎn)元件74或76?？尚D(zhuǎn)元件74，例如可用以旋轉(zhuǎn)手動(dòng)超控軸78。同樣地，可旋轉(zhuǎn)元件76可用以旋轉(zhuǎn)手動(dòng)超控軸80。
由于兩個(gè)手動(dòng)超控控制器大體上是相同的，所以對(duì)手動(dòng)超控控制器62進(jìn)行說明后，就可理解到也可以以同樣的方式操作手動(dòng)超控控制器64。旋轉(zhuǎn)連接器82用于將手動(dòng)超控軸78可旋轉(zhuǎn)地固定在手動(dòng)超控殼體70中，從而使該手動(dòng)超控軸78可相對(duì)該手動(dòng)超控殼體70旋轉(zhuǎn)，但最好能避免在手動(dòng)超控殼體70內(nèi)發(fā)生平移和/或縱向移動(dòng)。手動(dòng)超控軸78在其外圓周設(shè)有一螺紋部分84。該螺紋部分84的螺紋與位于超控從動(dòng)件86內(nèi)側(cè)上的螺紋部分88的相應(yīng)螺紋相接合。這樣，超控從動(dòng)部件86可螺紋連接到手動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸78上并可避免發(fā)生將在下面討論的那樣旋轉(zhuǎn)，但可自由地平移或沿其軸向移動(dòng)。因此，當(dāng)手動(dòng)超控旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸78旋轉(zhuǎn)時(shí)，超控從動(dòng)件86將往復(fù)移動(dòng)或者平移或者沿其縱軸移動(dòng)。可優(yōu)選的是，螺紋部分84的螺紋和相應(yīng)的螺紋部分88的嚙合螺紋是反向切制的或者為左旋螺紋。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以清楚地理解到，對(duì)手動(dòng)超控控制器62的旋轉(zhuǎn)操作將完全相同于現(xiàn)有技術(shù)中將手動(dòng)超控控制器位于致動(dòng)器上的情況。盡管本實(shí)施例所示的螺紋是位于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸78的螺紋部分84的外表面上，以及位于超控從動(dòng)件86的螺紋部分88的內(nèi)表面上，但可以理解的是，也可以利用其它的機(jī)械結(jié)構(gòu)，只要最終控制器74的旋轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致平衡桿66以及閘板22的平移運(yùn)動(dòng)即可。因此，如果希望或者需要對(duì)閘閥12和/或閘閥14的手動(dòng)操作，則為此目的應(yīng)使用相應(yīng)的手動(dòng)超控控制器。
超控從動(dòng)件86與平衡桿66相接合，該平衡桿可滑動(dòng)地穿過位于閘閥閥帽67上的開口90。當(dāng)超控從動(dòng)件86平移地或者沿其軸向移動(dòng)時(shí)，閘板22也將平移地或者沿其軸向移動(dòng)。如果不需要手動(dòng)超控，則可安裝一個(gè)閉合的閥帽和/或可將一個(gè)適當(dāng)?shù)牟孱^固定到閥帽67上。為了滿足深水應(yīng)用的情況，不管是否使用了本發(fā)明的手動(dòng)超控控制器以及是否使用了諸如手動(dòng)超控殼體的某種型式的殼體，都應(yīng)該設(shè)置一個(gè)平衡桿。盡管為了將超控從動(dòng)件86連接到平衡桿66上，可以利用各種型式的連接器，但在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，可利用插入件來與平衡桿66的T型槽端面96進(jìn)行連接。該插入件可以通過銷、伸縮件等(沒有示出)而松開。
在本實(shí)施例中，為了避免手動(dòng)超控從動(dòng)件86旋轉(zhuǎn)，可使用一個(gè)或者多個(gè)凸緣/凹槽連接件，諸如凸緣/凹槽連接件94，而且當(dāng)手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸78旋轉(zhuǎn)時(shí)，手動(dòng)超控從動(dòng)件86應(yīng)能平移地運(yùn)動(dòng)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，將凸緣安裝到手動(dòng)超控殼體70上，并且在該手動(dòng)超控從動(dòng)件86上形成相接合的凹槽。然而，這種結(jié)構(gòu)也可以倒過來和/或利用其它的裝置來發(fā)揮同樣的機(jī)械操作的功能。
如果需要，可以利用各種指示器來指示出手動(dòng)超控控制器的位置和/或致動(dòng)器的位置。本申請(qǐng)人的在先申請(qǐng)中公開了一些這樣的具有非常緊湊位置的指示器。
這樣，當(dāng)安裝閥組件10時(shí)，操作者在設(shè)定手動(dòng)超控控制器的位置以及設(shè)定液壓致動(dòng)器的位置方面具有較大的靈活性。在圖示的實(shí)施例中，相對(duì)液壓控制器而言，將手動(dòng)超控控制器設(shè)定在閘閥的相對(duì)兩側(cè)上。由于閥體是對(duì)稱的，所以為了滿足希望尺寸的需要，手動(dòng)超控控制器和液壓致動(dòng)器的位置可以倒過來。如果需要，同在先申請(qǐng)中描述的一樣，還可以將手動(dòng)超控控制器設(shè)定在致動(dòng)器上。因此，可以理解的是，本發(fā)明提供了在操作方面非常大的靈活性。
為了操作本發(fā)明的手動(dòng)超控控制器，可以通過一個(gè)潛水員或者ROV以現(xiàn)有技術(shù)中公知的方式來旋轉(zhuǎn)元件74。由于螺紋部分88和84包括反向切制或者左旋的螺紋，其操作與本申請(qǐng)人在先申請(qǐng)中公開的一個(gè)實(shí)施例中，利用標(biāo)準(zhǔn)或者右旋螺紋并將手動(dòng)超控組件直接安裝在致動(dòng)器的情況完全相同。然而，代替通過操作桿將閘板推動(dòng)到希望的位置上，該動(dòng)作為借助于平衡桿66將閘板拉到希望的位置上。元件74的旋轉(zhuǎn)將引起超控驅(qū)動(dòng)軸78的旋轉(zhuǎn)，其中該驅(qū)動(dòng)軸為可旋轉(zhuǎn)地安裝且使其不能沿軸向平移運(yùn)動(dòng)。該超控驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)將引起螺紋部分84的旋轉(zhuǎn)，螺紋部分84的旋轉(zhuǎn)反之將引起手動(dòng)超控從動(dòng)件86的平移運(yùn)動(dòng)。手動(dòng)超控從動(dòng)件86不能旋轉(zhuǎn)但能沿其軸向進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)。由于手動(dòng)超控從動(dòng)件86通過插入件92和T型凹槽的連接件96而連接到平衡桿66上，所以該平衡桿66必定能響應(yīng)于超控從動(dòng)件86的移動(dòng)而移動(dòng)。依次地，將閘板22固定到平衡桿66上，而且其也必然會(huì)響應(yīng)于平衡桿的移動(dòng)而移動(dòng)。
液壓控制器的操作是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，而且對(duì)示例性的液壓故障保險(xiǎn)的控制器，諸如故障保險(xiǎn)的控制器的操作已經(jīng)在本申請(qǐng)人的在前申請(qǐng)中描述過。還值得注意的是，在本說明書中使用的這些方向僅僅是為了便于結(jié)合附圖理解本發(fā)明，但，致動(dòng)器可以以各種方式來定位也不會(huì)影響本發(fā)明的可靠操作，因此，所使用的這些方向不會(huì)受到任何的限制。盡管本發(fā)明優(yōu)選提供了一種海底致動(dòng)器，但同樣的操作原理可用于諸如表面致動(dòng)器的其它致動(dòng)器。還可以理解到，根據(jù)水深可以適當(dāng)?shù)匦薷暮５组y，例如，在該閥系統(tǒng)中，諸如在閥帽、手動(dòng)超控殼體、致動(dòng)器殼體等中，可以使用不同的密封和/或安全閥等。而且，用于致動(dòng)器、閥等的殼體可以包括不同的部分或者部件，其可以包括或者不包括用于其它目的的另一個(gè)殼體的一部分，而且這樣的殼體僅僅簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)成用于某些部件的一個(gè)容器，例如，致動(dòng)器殼體是一個(gè)用于致動(dòng)器部件的容器或者主體，其可以以多種方式來構(gòu)成，而且可以包括或者不包括一個(gè)不同型式的殼體(閥殼)。
盡管本發(fā)明是根據(jù)海底閥系統(tǒng)、尤其是較低的立管殼體來進(jìn)行描述的，但是如果需要，本發(fā)明的閥系統(tǒng)還可以用于表面閥系統(tǒng)、管道和其它的應(yīng)用中。
本發(fā)明的前述公開和描述僅是示例性和解釋性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚理解到，在不偏離本發(fā)明精神的范圍內(nèi)，可以對(duì)各種核心元件的尺寸、形狀和材料以及圖示結(jié)構(gòu)或其組合特征進(jìn)行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種閘閥組件，其包括一個(gè)閘閥殼體；一個(gè)可移動(dòng)地安裝在所述的閘閥殼體內(nèi)的閘板元件，所述的閘板元件具有一個(gè)第一側(cè)面和一個(gè)第二側(cè)面；一個(gè)連接到所述的閘板元件的第一側(cè)面上的閥操作桿；一個(gè)固定到所述的閘閥殼體上的液壓致動(dòng)器殼體；一個(gè)安裝在所述的液壓致動(dòng)器殼體內(nèi)并且可操作地與所述操作桿相連的液壓致動(dòng)元件，用于使所述的閥操作桿和閘板元件能在一第一位置和一第二位置之間移動(dòng)；一個(gè)固定在所述的閘板元件的第二側(cè)面上的平衡桿；一個(gè)固定到閘閥殼體上的手動(dòng)超控殼體，以及一個(gè)安裝在所述的手動(dòng)超控殼體內(nèi)并且可操作地連接到所述的平衡桿上的手動(dòng)致動(dòng)元件，用于使所述的閘板元件能在該第一位置和該第二位置之間移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥組件，其特征在于，所述的手動(dòng)超控殼體內(nèi)的所述手動(dòng)致動(dòng)元件包括一個(gè)螺紋部分，所述的螺紋部分包括反向切制的螺紋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥組件，還包括一個(gè)第二可移動(dòng)元件，其安裝在具有一第二螺紋部分的所述手動(dòng)超控殼體內(nèi)，所述的第二螺紋部分包括反向切制的螺紋，所述的第一螺紋部分與所述的第二螺紋部分相嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閥組件，其特征在于，所述的手動(dòng)致動(dòng)元件或所述的第二可移動(dòng)元件中的至少一個(gè)是可以旋轉(zhuǎn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的閥組件，還包括一個(gè)與所述的手動(dòng)超控殼體相互連接的凸緣，該凸緣可與所述手動(dòng)致動(dòng)元件和所述第二可移動(dòng)元件中的至少一個(gè)相嚙合，從而避免發(fā)生相對(duì)所述手動(dòng)超控殼體的旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的閥組件，其特征在于，所述手動(dòng)超控殼體內(nèi)的所述手動(dòng)致動(dòng)元件還包括一個(gè)超控驅(qū)動(dòng)軸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的閥組件，其特征在于，所述的超控驅(qū)動(dòng)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述手動(dòng)超控殼體中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的閥組件，還包括一個(gè)具有一第二螺紋部分的超控從動(dòng)件，所述的第二螺紋部分具有反向切制的螺紋，將所述的超控從動(dòng)件可移動(dòng)地安裝在所述手動(dòng)超控殼體中，從而響應(yīng)于所述超控驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行縱向移動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閥組件，其特征在于，所述的閘閥殼體還包括一個(gè)閥體；一個(gè)固定到所述閥帽上的第一閘閥閥帽，所述的液壓致動(dòng)器殼體固定到所述的第一閘閥閥帽上，以及一個(gè)固定到所述閥體上的第二閘閥閥帽，所述手動(dòng)超控殼體固定到所述的第二閘閥閥帽上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的閥組件，其特征在于，所述的閥體設(shè)有一個(gè)第一側(cè)面和一個(gè)第二側(cè)面，將所述的第一閘閥閥帽連接在所述的第一側(cè)面或者第二側(cè)面上，將所述的第二閘閥閥帽連接在所述的第一側(cè)面或者第二側(cè)面上。
11.一種用于閥組件的手動(dòng)超控器，所述的閥組件包括一個(gè)閥體和一個(gè)在所述的閥體內(nèi)可在一第一位置和一第二位置之間平移移動(dòng)的閘板，所述的手動(dòng)超控器包括一個(gè)手動(dòng)超控殼體；一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝在所述手動(dòng)超控殼體內(nèi)的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸，所述的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸具有一第一螺紋部分，所述的第一螺紋部分包括左旋螺紋；一個(gè)可操作地連接到所述手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸和所述閘板上的手動(dòng)超控從動(dòng)件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的手動(dòng)超控器，其特征在于，所述的手動(dòng)超控從動(dòng)件具有一第二螺紋部分，該第二螺紋部分設(shè)有可與所述第一部分嚙合的左旋螺紋，從而使所述的閘板響應(yīng)于所述的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)而在所述第一位置和第二位置之間平移運(yùn)動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的手動(dòng)超控器，在所述從動(dòng)件和手動(dòng)超控殼體之間，所述的手動(dòng)超控器還設(shè)有至少一個(gè)凸緣和至少一個(gè)凹槽，所述的至少一個(gè)凹槽容納著所述的至少一個(gè)凸緣，從而允許所述的從動(dòng)件相對(duì)于所述的手動(dòng)超控殼體產(chǎn)生平移運(yùn)動(dòng)，而且能避免所述從動(dòng)件相對(duì)于所述的手動(dòng)超控殼體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的手動(dòng)超控器，其特征在于，所述的至少一個(gè)凸緣固定在所述手動(dòng)超控殼體上，并且在所述的從動(dòng)件內(nèi)形成所述的至少一個(gè)凹槽。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的手動(dòng)超控器，在所述的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸和所述的手動(dòng)超控殼體之間，所述的手動(dòng)超控器還設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)連接件，所述的旋轉(zhuǎn)連接件允許所述的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸相對(duì)于所述的手動(dòng)超控殼體發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并能避免所述的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸相對(duì)于所述的手動(dòng)超控殼體發(fā)生平移運(yùn)動(dòng)。
16.一種用于安裝一閘閥組件的方法，該方法包括將一個(gè)閘閥插入到一個(gè)閘閥殼體中；將一個(gè)操作桿連接到所述的閘閥上；將一個(gè)平衡桿連接到所述的閘閥上；將一個(gè)液壓控制器連接到所述的操作桿上；以及將一個(gè)手動(dòng)超控器連接到所述的平衡桿上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于所述的液壓控制器為一種液壓故障保險(xiǎn)的致動(dòng)器。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括向所述的手動(dòng)超控器提供一手動(dòng)超控殼體，以及將所述的手動(dòng)超控殼體連接到所述的閘閥殼體上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括，在一個(gè)可旋轉(zhuǎn)元件上設(shè)有一個(gè)第一左旋螺紋部分，以及將所述的可旋轉(zhuǎn)元件安裝在所述的手動(dòng)超控殼體內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括，在所述的手動(dòng)超控殼體內(nèi)安裝一個(gè)用于平移運(yùn)動(dòng)的從動(dòng)件，在所述的從動(dòng)件上設(shè)有一個(gè)第二左旋螺紋部分，使所述的第一左旋螺紋部分和所述的第二左旋螺紋部分相嚙合，以及使所述的平衡桿和所述的從動(dòng)件相互連接在一起。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括通過將一個(gè)第一閘閥閥帽連接在一閘閥閥體的第一側(cè)面上構(gòu)成所述的閘閥殼體，以及將一個(gè)第二閘閥閥帽連接在所述的閘閥閥體的第二側(cè)面上。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括將所述的液壓控制器連接在所述的第一閘閥閥帽上，以及將所述的手動(dòng)超控器連接在所述的第二閘閥閥帽上。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括使所述的操作桿經(jīng)過所述的第一閘閥閥帽而延伸，以及使所述的平衡桿經(jīng)過所述的第二閘閥閥帽而延伸。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括使所述的閘閥閥體的所述第一側(cè)面和所述的閘閥閥體的所述第二側(cè)面大體上對(duì)稱，這樣，將所述的第一閘閥閥帽有選擇地連接到所述閘閥閥體的所述第一側(cè)面上或者是所述閘閥閥體的所述第二側(cè)面上。
25.一種安裝用于一閥致動(dòng)器組件的手動(dòng)超控器的方法，所述的閥組件包括一個(gè)帶有一個(gè)可在一第一位置和一第二位置之間移動(dòng)的閘板的閘閥，一個(gè)用于將一液壓致動(dòng)器連接到所述的閘板上的控制桿，以及一個(gè)連接到所述的閘板上的平衡桿，所述的該方法包括提供一個(gè)手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸，該驅(qū)動(dòng)軸設(shè)有一具有左旋螺紋部分的螺紋部分；將所述的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在一個(gè)手動(dòng)超控殼體內(nèi)；將一個(gè)連接件安裝在所述的手動(dòng)超控殼體內(nèi)以便與所述的閘板相連接，以及將所述的超控驅(qū)動(dòng)軸相對(duì)所述的連接件而安裝，從而使所述的驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將導(dǎo)致所述連接件的平移運(yùn)動(dòng)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，還包括使所述的連接件設(shè)有一個(gè)與所述驅(qū)動(dòng)軸的所述左旋螺紋部分相嚙合的螺紋部分。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括將一個(gè)旋轉(zhuǎn)連接件連接到所述的手動(dòng)超控殼體上，以及使所述的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸和所述的旋轉(zhuǎn)連接件相互連接，從而使所述的手動(dòng)超控驅(qū)動(dòng)軸可以相對(duì)于所述的手動(dòng)超控殼體而旋轉(zhuǎn)，但能避免相對(duì)其發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
28.一種閘閥組件，該閘閥組件包括一個(gè)閘閥殼體，該閘閥殼體具有一個(gè)第一閘閥殼體側(cè)面和一個(gè)與所述第一閘閥殼體相對(duì)的的第二閘閥殼體側(cè)面；在所述的閘閥殼體內(nèi)可移動(dòng)地安裝一個(gè)閘板元件，所述的閘板元件可在一個(gè)第一位置和一個(gè)第二位置之間移動(dòng)；一個(gè)安裝在所述第一閘閥殼體側(cè)面上的液壓致動(dòng)器殼體；一個(gè)安裝在所述液壓致動(dòng)器殼體內(nèi)的液壓致動(dòng)元件，所述的液壓致動(dòng)元件可操作地連接到所述閘板元件上，以便使所述閘板元件可在所述的第一位置和所述的第二位置之間移動(dòng)；一個(gè)安裝在所述第二閘閥殼體側(cè)面上的手動(dòng)超控殼體，以及一個(gè)安裝在所述手動(dòng)超控殼體內(nèi)的手動(dòng)致動(dòng)元件，將該手動(dòng)致動(dòng)元件可操作地連接在所述閘板元件上，以便使所述的閘板元件可在所述的第一位置和所述的第二位置之間移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閥系統(tǒng)和方法。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，本發(fā)明公開了一種可以以多種不同的方式構(gòu)成的緊湊型閥系統(tǒng)(10)，以便滿足多種特定的海底設(shè)備，諸如較低的立管殼體的尺寸需要。這樣，液壓致動(dòng)器(16，18)和/或手動(dòng)超控器(62，64)的高度能根據(jù)結(jié)構(gòu)的需要而改變。閥體(36)最好是對(duì)稱的，這樣，液壓致動(dòng)器(16，18)和手動(dòng)超控器(62，64)的位置可根據(jù)需要進(jìn)行變換。
文檔編號(hào)E21B33/03GK1539066SQ02815275
公開日2004年10月20日 申請(qǐng)日期2002年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月9日
發(fā)明者阿拉加薩米·孫達(dá)拉拉揚(yáng), 阿拉加薩米 孫達(dá)拉拉揚(yáng) 申請(qǐng)人:環(huán)球油田機(jī)械公司