一种深海隔膜泵水驱动开关阀及泵组阀门控制系统

本发明涉及一种泵组阀门控制系统，特别是涉及一种深海隔膜泵水驱动开关阀及泵组阀门控制系统，属于泵组阀门控制系统。

背景技术：

1、现有技术中隔膜泵的工作特性需要多个隔膜泵成组使用、每个泵需要有4个输入或输出管道开关阀、每个阀在工作过程中需要持续按秒级进行频繁开关切换。

2、在目前的技术方案中，这些开关阀通常采用电驱动的管道开关阀，也可以采用电控先导的液动开关阀。

3、海底输送泵的浆体输送量通常很大，所以海底隔膜泵所需容积很大、出入口开关的通过流量和压力都较大，这些阀的口径、体积以及开关切换耗电也会比较大。

4、因此，就目前深海底的渣浆输送隔膜泵组的开关阀门系统而言，存在的问题包括：阀门数量多，占用泵站空间大，每个阀门都需直接电力驱动或电磁控制，都需进行深海环境耐压绝缘等用电保护，制造和维护成本高，阀组驱动及控制耗电量大，尽管泵组系统用高压水来驱动隔膜泵可以避免大功率深海电缆的应用，但阀组驱动控制可能仍然需要小功率深海电缆提供操作供电，因此导致现有技术中深海水驱动渣浆输送隔膜泵组开关阀数量多、需要对单个阀进行深水用电耐压保护、阀组电驱动或电控制耗电量大的缺陷和不足，为此设计一种深海隔膜泵水驱动开关阀及泵组阀门控制系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是为了提供一种深海隔膜泵水驱动开关阀及泵组阀门控制系统。

2、本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

3、一种深海隔膜泵组阀门控制系统，包括先导控制阀a和先导控制阀b；

4、先导控制阀a耦合第一切换阀和第四切换阀；

5、先导控制阀b耦合第二切换阀和第三切换阀；

6、水面泵耦合第一切换阀和第三切换阀；

7、海底泵耦合第二切换阀和第四切换阀；

8、第一切换阀耦合隔膜泵i，隔膜泵i耦合第二切换阀；

9、第三切换阀耦合隔膜泵ii，隔膜泵ii耦合第四切换阀。

10、状态一：先导控制阀a得电同时先导控制阀b失电；

11、状态二：先导控制阀a为失电同时先导控制阀b为得电；

12、状态一与状态二反复交替变换，隔膜泵i和隔膜泵ii不断交替在水面泵送来的高压水驱动下向系统浆体输送管道输送浆体；

13、或，在海底泵送上来浆体挤压下向海洋排放高压水，驱动隔膜泵组浆体输送及废水排放的连续循环进行。

14、优选的，状态一还包括先导控制阀a的p口与a口连通；

15、水面泵输送高压水至第一切换阀的控制腔；

16、第一切换阀阀芯运动使第一切换阀的p口与a口连通，高压水通过第一切换阀进入隔膜泵i左腔推导隔膜向右运动；

17、先导控制阀b的a口与t口联通，第二切换阀控制腔的水在弹簧压力下通过先导控制阀b排入海底，第二切换阀的a口与t口连通，隔膜泵i右腔中的浆体在左腔高压水的挤压下通过切换阀b进入浆体输送管道被输送至水面上；

18、高压水进入第四切换阀的控制腔，驱动第四切换阀的p口与a口连通，从海底泵送上来的浆体通过第四切换阀进入隔膜泵ii右腔；

19、先导控制阀b的失电使第三切换阀控制腔内的水排入海洋，让第三切换阀的a口与t口连通，隔膜泵ii左腔的高压水通过第三切换阀排入海底。

20、优选的，在状态二，先导控制阀a的失电使第一切换阀控制腔内的水排入海洋，第一切换阀的a口与t口连通，隔膜泵i左腔中的水通过第一切换阀排入海底；

21、先导控制阀b的得电使高压水进入第二切换阀的控制腔，让第二切换阀的p口与a口连通，从海底送上来的浆体浆通过第二切换阀进入隔膜泵i右腔；

22、先导控制阀b的得电也使得高压水进入第三切换阀的控制腔，让第三切换阀的p口与a口连通，从水面泵送下来的高压水通过第三切换阀进入隔膜泵ii左腔；

23、先导控制阀a的失电使第四切换阀控制腔内的水排入海洋，第四切换阀的a口与t口连通，隔膜泵ii右腔的浆体在左腔高压水的挤压下通过第四切换阀进入浆体输送管道被输送至水面上。

24、一种深海隔膜泵水驱动开关阀，开关阀分体组合式阀芯以及切换阀。

25、优选的，分体组合式阀芯包括第一螺母、第一阀芯、阀芯轴、第二阀芯、控制活塞和第二螺母；

26、阀芯轴的外侧一端套设有第一阀芯另一端套设有第二阀芯；

27、并在第二阀芯的外端套设有控制活塞；

28、以及在阀芯轴的一端并位于第一阀芯的外端套设有第一螺母；

29、阀芯轴的另一端并位于控制活塞的外端套设有第二螺母。

30、优选的，切换阀包括内弹簧、分体组合式阀芯、密封圈和阀体；

31、阀体的内端部设置内弹簧，并在内弹簧的另一端安装有分体组合式阀芯，该分体组合式阀芯贯穿阀体，以及分体组合式阀芯与阀体之间设置有密封圈。

32、本发明的有益技术效果：

33、本发明提供的一种深海隔膜泵水驱动开关阀及泵组阀门控制系统，提出了一种水驱动二位三通双锥面开关切换阀方案，根据深海渣浆输送隔膜泵组的工作原理，该阀应用于深海隔膜泵组后可取代现有方案中隔膜泵同侧入、出口的两个二位二通开关阀，使泵组开关阀的数量减少一半。

34、由于本发明的二位三通切换阀采用的是双锥面阀芯，因此阀体积相对于现有系统中单个二位二通开关阀不会有太大增加，从而，本发明可使深海隔膜泵组阀门系统的空间体积和重量大幅减小。

35、本发明提出的深海隔膜泵组开关切换采用独立的电液先导阀进行远程控制，切换阀上不带任何电磁元器件，便于将系统中所有电控阀集中在专门的电控阀仓内进行深海环境下的耐压绝缘保护，相对于现有技术的每个开关阀自带电控或电驱动部件，具有更好的操作性和安全性。而且，独立先导阀远程控制方式可以实现多阀同时控制，本发明所提方案就是用两个先导阀控制4个切换阀。

36、本发明提出的电控先导阀远程控制水驱动二位三通开关切换阀的深海隔膜泵阀控系统方案具有大幅降低深海底泵组阀门系统用电量的优势，与在海底直接使用电力管道阀的方案相比，本发明提出的水驱动切换阀采用与泵驱动同源的高压水作为切换阀阀位切换动力源，利用高压水和强力弹簧实现对隔膜泵大流量高压差浆体输入输出阀门的开关切换，阀组海底耗电量将得到极大幅度的降低。即使在现有阀控系统中也采用电液开关阀，本发明方案通过二位三通切换阀和电液先导阀远程控制技术的应用，也可使现有方案采用8个电磁阀减少为本发明方案中仅使用2个电磁阀，阀组控制耗电量减少约3/4，阀组海底耗电量的减小使阀组可能仅利用深海电池为其供电，使整个深海渣浆输送隔膜泵组不仅不需使用大功率深海电缆为隔膜泵的泵送作业供电，而且也不需使用小功率深海电缆为其阀控系统供电，对降低系统成本、提高系统操作安全性具有重要意义。

技术特征：

1.一种深海隔膜泵组阀门控制系统，包括先导控制阀a和先导控制阀b；

2.根据权利要求1所述的一种深海隔膜泵组阀门控制系统，其特征在于：状态一还包括先导控制阀a的p口与a口连通；

3.根据权利要求1所述的一种深海隔膜泵阀门控制系统，其特征在于：在状态二时，先导控制阀a的失电使第一切换阀(1)控制腔内的水排入海洋，第一切换阀(1)的a口与t口连通，隔膜泵i左腔中的水通过第一切换阀(1)排入海底；

4.一种深海隔膜泵水驱动开关阀，根据权利要求1-3任意一项所述的一种深海隔膜泵阀门控制系统，其特征在于：开关阀分体组合式阀芯(12)以及切换阀。

5.根据权利要求4所述的一种深海隔膜泵水驱动开关阀，其特征在于：分体组合式阀芯(12)包括第一螺母(5)、第一阀芯(6)、阀芯轴(7)、第二阀芯(8)、控制活塞(9)和第二螺母(10)；

6.根据权利要求5所述的一种深海隔膜泵水驱动开关阀，其特征在于：切换阀包括内弹簧(11)、分体组合式阀芯(12)、密封圈(13)和阀体(14)；

技术总结本发明公开了一种深海隔膜泵水驱动开关阀及泵组阀门控制系统，属于泵组阀门控制系统技术领域，提出了一种水驱动二位三通双锥面开关切换阀方案，根据深海渣浆输送隔膜泵组的工作原理，该阀应用于深海隔膜泵组后可取代现有方案中隔膜泵同侧入、出口的两个二位二通开关阀，使泵组开关阀的数量减少一半，由于本发明的二位三通切换阀采用的是双锥面阀芯，因此阀体体积相对于现有系统中单个二位二通开关阀不会有太大增加，从而，本发明可使深海隔膜泵组阀门系统的空间体积和重量大幅减小，而且，由于采用先导阀远程控制模式，可将带电的先导阀集中进行深海耐压绝缘保护进一步简化系统结构。技术研发人员：康娅娟,方鸿涛,刘少军,梁舒雅受保护的技术使用者：佛山科学技术学院技术研发日：技术公布日：2024/7/25