水下闸阀的旋转操作驱动装置技术领域
本发明涉及水下闸阀，尤其涉及一种用于在海底环境通过水下机器人上
的旋转工具操作的水下闸阀的旋转操作驱动装置。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。其适应海洋水下工况及
水下操作。
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。而水下闸阀则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。对于闸阀的驱动基本是由手轮或手柄来完
成，浅水作业时，通过潜水员操作安装在闸阀上的手轮或手柄来完成整个作
业；当水下闸阀被安装在超过潜水员下潜深度时，这时就需要通过水下机器
人操作闸阀开关。但是，由于水下机器人自带的机器手臂只能操作低压力、
小通径的阀门。对于高压大通径闸阀，由于机械手臂所能提供的扭矩很低，
当闸阀工作压力过高、口径较大时，便不能完成闸阀的启闭，所以，常规的
闸阀驱动手轮或手柄不能用于深水工况。另外，现有的闸阀驱动手轮或手柄
由于没有与水下机器人扭矩工具相配对的接口，也无法使用水下机器人扭矩
工具操作。
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
闸阀的旋转操作驱动装置，其不仅能够用于海底，使水下闸阀被水下机器人
扭矩工具操作，解决了水下机器人扭矩工具不能够对水下闸阀进行操作的问
题；而且，其操作过程不受海水压力影响，为水下闸阀开关过程的安全、可
靠提供了技术保证。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种水下闸阀的旋转操作驱动装置，其特征在于：设有：安装在阀门(2)
上的一驱动装置(5)，该驱动装置(5)包括：一驱动器、安装在驱动器上
的开关指示装置(36)及压力平衡装置，且压力平衡装置的下端与驱动器的
内腔连通(41)；其中，
该驱动器设有：水下机器人扭矩接口(32)、安装在水下机器人扭矩接
口(32)上的顶盖(31)、安装在顶盖(31)上的驱动器壳体(25)；其中，
驱动器壳体(25)与支架(20)连接，驱动器壳体(25)上设有密封；驱动
器壳体(25)内安装有超控轴(34)、操作杆(26)和阀杆螺母(24)，超控
轴(34)与顶盖(31)上安装有能够使操控轴(34)与顶盖(31)实现密封
的第一杆密封(35)；
开关指示装置(36)包括：安装在支架(20)上的第一轴套(45)、安装
在第一轴套(45)一端内的指示传动轴(47)、安装在第一轴套(45)另一端
内的法兰轴套(48)及安装在第一轴套(45)端面外圆上的第二轴承(46)，
其中，法兰轴套(48)安装在驱动器壳体(25)的孔内，驱动器壳体(25)
内安装有第二轴套(51)；指示传动轴(47)与指示连接杆(50)的一端连接，
指示连接杆(50)的另一端安装在第二轴套(51)内；指示连接杆(50)与
驱动器壳体(25)上安装有第二杆密封(52)；且指示传动轴(47)与指示传
动轴(47)的螺旋槽(65)相连；
压力平衡装置(41)包括：平衡器壳体(72)、安装在平衡器壳体(72)
内的平衡器帽(70)、隔膜囊(71)，其中，平衡器帽(70)内套装有衬套(69)，
衬套(69)内套装有通水帽(68)；且平衡器壳体(72)安装在驱动器壳体(25)
上。
所述驱动器壳体(25)的内部为中空；驱动器壳体(25)的密封具体方
式为：驱动器壳体(25)外圆槽内由第二O形圈(30)密封；驱动器壳体(25)
的端部设有凹槽，凹槽内采用第一O形圈(23)密封。
所述操作杆(26)上安装有数个第一轴承(27)，两个轴承27固定操作
杆轴向运动，从而操作杆只能做旋转运动。轴承压盖(38)安装在驱动器壳
体(25)上，用以固定第一轴承(27)的轴向运动；阀杆螺母(24)安装在
驱动器壳体(25)和支架(20)内部，并与操作杆(26)传动螺纹连接，且
阀杆螺母(24)与支架(20)形成导向连接，由支架(20)固定阀杆螺母(24)
的旋转运动，阀杆螺母(24)在支架(20)内与阀杆连接端(21)连接，阀
杆连接端(21)的下端与阀杆(4)连接。
所述支架(20)安装在阀座(1)的阀盖上，并与阀门(2)形成外部固
接。
所述驱动器壳体(25)的内部和压力平衡装置(41)下部充满润滑油，
当水下闸阀被安装到海底时，海水从通水帽(68)进入隔膜囊(71)内，隔
膜囊(71)内的海水压缩润滑油，从而在驱动器内部建立与外部海水相同的
压力，同时，隔膜囊(71)将海水和润滑油隔开。
所述指示连接杆(50)的一端连接有指示针(63)。
所述顶盖(31)上安装有一指示牌支架(60)，指示牌支架(60)上分
别安装有开指示(62)和关指示(61)；驱动器工作时，指示传动轴(47)
转动，并带动指示连接杆(50)和指示针(63)转动，观察指示针(63)相
对开指示(62)和关指示(61)的位置，以确定闸阀的开关状态。
本发明的有益效果：本发明由于采用上述技术方案，其不仅能够用于海
底，使水下闸阀被水下机器人扭矩工具操作，解决了水下机器人扭矩工具不
能够对水下闸阀进行操作的问题；而且，其操作过程不受海水压力影响，为
水下闸阀开关过程的安全、可靠提供了技术保证。
附图说明
图1为本发明使用状态示意图。
图2为本发明整体结构剖视示意图。
图3为本发明指示装置俯视局部图。
图4为本发明指示传动轴零件图。
图5为本发明压力平衡装置剖视示意图。
图中主要标号说明：
1.阀座、2.阀门、3.闸板、4.阀杆、5.驱动装置、20.支架、21.阀杆连
接端、22.螺栓、23.第一O形圈、24.阀杆螺母、25.驱动器壳体、26.操作
杆、27.第一轴承、29.螺钉、30.第二O形圈、31.顶盖、32.水下机器人扭
矩接口、33.螺栓、34.超控轴、35.第一杆密封、36.开关指示装置、38.
轴承压盖、39.第一销、40.第二销、41.压力平衡装置、42.花键副、43.梯
形螺纹、44.T型槽、45.第一轴套、46.第二轴承、47.指示传动轴、48.法兰
轴套、49.第三销、50.指示连接杆、51.第二轴套、52.第二杆密封、53.第
四销、60.指示牌支架、61.关指示、62.开指示、63.指示针、65.螺旋槽、
68.通水帽、69.衬套、70.平衡器帽、71.隔膜囊、72.平衡器壳体。
具体实施方式
如图1，图2所示，本发明设有：安装在阀门2上的一操作驱动装置5，
该驱动装置5包括：一驱动器、安装在驱动器上的开关指示装置36及压力平
衡装置41；其中，
该驱动器设有：水下机器人扭矩接口32、通过螺栓33安装在水下机器
人扭矩接口32上的顶盖31、通过螺钉29连接方式安装在顶盖31上的驱动器
壳体25，其中，驱动器壳体25外圆槽内由第二O形圈30密封；驱动器壳体
25与支架20通过螺栓22连接，驱动器壳体25的端部设有凹槽，凹槽内采用
第一O形圈23密封；其中，驱动器壳体25内部为中空，中空的驱动器壳体
25内安装有超控轴34和操作杆26，超控轴34是通过第一销39紧固在操作
杆26的孔内，超控轴34外圆槽与顶盖31内孔安装有第一杆密封35，操作杆
26上安装有数个第一轴承27(本实施例的第一轴承27为二个)，两个轴承
27固定操作杆轴向运动，从而操作杆只能做旋转运动。轴承压盖38安装在驱
动器壳体25上端的螺纹孔内，通过螺纹与驱动器壳体25连接，用以固定第
一轴承27的轴向运动；阀杆螺母24安装在驱动器壳体25和支架20内部，
阀杆螺母24通过梯形螺纹43与操作杆26连接，阀杆螺母24与支架20通过
键形成导向连接，且由支架20固定阀杆螺母24的旋转运动，阀杆螺母24在
支架20内通过T形槽44与阀杆连接端21连接，阀杆连接端21的下端内螺
纹与阀杆4外螺纹连接。
上述支架20安装在阀座1的阀盖上，并与阀门2形成外部连接，且由法
兰螺栓紧固。
驱动器工作时，将水下机器人扭矩工具插进驱动装置上的水下机器人扭矩
接口32内。水下机器人扭矩工具带动超控轴34旋转，从而带动操作杆26旋
转，两个轴承27固定操作杆轴向运动。支架20和阀杆螺母24构成花键副42，
使阀杆螺母24仅可作直线运动。从而使操作杆26旋转运动，并通过操作杆
26与阀杆螺母24梯形螺纹转换成阀杆螺母24直线运动；阀杆螺母24推或拉
阀杆连接端21带动阀杆4沿轴向直线运动，从而带动闸板3运动，实现闸阀
的开启和关闭。
开关指示装置36包括：采用轴孔配合方式安装在支架20端面孔内的第
一轴套45、安装在第一轴套45一端内的指示传动轴47、安装在第一轴套45
另一端内的法兰轴套48、安装在第一轴套45端面外圆上的第二轴承46，其
中，法兰轴套48安装在驱动器壳体25孔内，驱动器壳体25内安装有第二轴
套51；指示传动轴47的孔内通过第一销49与指示连接杆50的一端连接，指
示连接杆50的另一端安装在第二轴套51内；指示连接杆50的外圆槽与驱动
器壳体25内孔安装有第二杆密封52；且指示传动轴47的孔内通过第二销40
与指示传动轴47的螺旋槽65相连。
上述指示连接杆50的一端通过第四销53连接有指示针63。
上述顶盖31上采用焊接方式安装有一指示牌支架60，指示牌支架60上
分别安装有开指示62和关指示61。驱动器工作时，通过安装在指示传动轴
47上的第二销40带动指示传动轴47上的螺旋槽，使得指示传动轴47转动，
并带动指示连接杆50和指示针63转动，观察指示针63相对开指示62和关
指示61的位置，以确定闸阀的开关状态。
压力平衡装置41包括：平衡器壳体72、安装在平衡器壳体72内的平衡
器帽70、隔膜囊71，其中，平衡器帽70内套装有衬套69，衬套69内套装有
通水帽68。压力平衡装置41通过位于平衡器壳体72下端的螺纹安装在驱动
器壳体25上，且压力平衡装置41的下端与驱动器的内腔连通；驱动器壳体
25的内部和压力平衡装置41下部充满润滑油。当水下闸阀被安装到海底时，
海水从通水帽68进入隔膜囊71内，隔膜囊71内的海水压缩润滑油，从而在
驱动器内部建立与外部海水相同的压力，同时，隔膜囊71将海水和润滑油隔
开。
上述轴承为现有技术，未作说明的技术为现有技术，故不再赘述。
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。