CN101285541B - 遥操纵海底管道联接器 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种遥操纵海底管道联接器。它包括管道联接体，安装在管道联接体上的支座，安装在支座上的底板，筒体件卡装在管道联接体与底板之间，滑动卡爪的滑动柄部分安装在支座上的移动孔中，滑动卡爪的滑动柄通过销轴与连杆相连，连杆的另一端通过销轴与支承轴颈相连，支承轴颈与联接块相连，联接块外套装定位环，定位环固定在滑动环板上，滑动环板与液压缸的双作用活塞相连，液压缸通过压盖安装在管道联接体上。本发明可以解决深水海底管道自动联接。具有定位准确、使用范围宽的优点。可与多种管件端部形状匹配，并且适配件与滑动卡爪本体通过圆环孔与轴配合，以改善应力状况。提出了透镜垫与O形圈组合密封的形式，实现深水下的可靠密封。

Description

遥操纵海底管道联接器

(一)技术领域

本发明涉及的是一种管道联接装置，具体地说是一种远程驱动海底管道联接器。

(二)背景技术

卡爪式管道联接器常用于提供管道或其它管件之间的远程驱动联接。

美国专利4153278中动力由液压缸提供，液压缸活塞带动驱动环上下运动，从而使卡爪转动实现开合，闭合时，一种型式是卡爪内侧上部和下部为部分球面孔与相配合管道端法兰的球面相配合，实现联接，另一种型式是卡爪内侧上部锥孔与相配合管道端法兰的锥面配合，下部为部分球面孔与相配合管道端法兰的球面相配合，实现联接转动时均存在冲击、不灵活问题；管道联接体与海底管道之间为双锥面密封，结构定位不准确，密封结构有待改进。

美国专利4708376与上述专利相比，卡爪形状有所改变，对管道外径不同时局部结构又有所变化，但适配件与卡爪本体圆柱面配合，存在应力集中。

美国专利4335904中动力由液压缸提供，采用轴向驱动带动连杆和卡爪实现径向运动，夹紧局部配合面，适合双齿槽或多齿槽的情况，不适合海底管道端单个锥面的情况，使用中受到限制。管道联接体与海底管道之间仍为双锥面密封。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种可以解决深水海底管道自动联接，定位准确、使用范围宽，可与多种管件端部形状匹配，密封可靠的遥操纵海底管道联接器。

本发明的目的是这样实现的：

它包括管道联接体，安装在管道联接体上的支座，安装在支座上的底板，筒体件卡装在管道联接体与底板之间，滑动卡爪的滑动柄安装在支座上的移动孔中，滑动卡爪的滑动柄通过销轴与连杆的一端相连，连杆的另一端通过销轴与支承轴颈相连，支承轴颈与联接块相连，联接块外套装定位环，定位环固定在滑动环板上，滑动环板与液压缸的双作用活塞相连，液压缸通过压盖安装在管道联接体上；滑动卡爪上安装适配件，配合件上有与海底管道配合面相配合的适配件配合面；滑动卡爪本体上有圆环轴，适配件上有与圆环轴相配合的圆环孔；管道联接体的下表面设有密封结构，密封结构的本体是透镜垫，透镜垫上设有O形圈，透镜垫向外延伸的环板部分固定在管道联接体上。

本发明还可以包括：

1、底板上设置有引导锥形筒。

2、引导锥形筒与底板之间有加强肋。

本发明的联接器，上部与待联接管道螺栓联接，下部与海底管道通过滑动卡爪联接。当液压缸双作用活塞伸出时，带动滑动环板下移，固定在滑动环板上的支承轴颈下移，销轴和连杆一起转动，带动滑动卡爪沿径向向外运动，实现滑动卡爪的松开；同理，当双作用活塞缩回时，使滑动卡爪沿径向向内运动，使滑动卡爪的卡爪上部配合锥孔与管道联接体的配合锥面配合，滑动卡爪的卡爪下部配合锥孔与海底管道的配合锥面配合夹紧，实现载荷的传递并实现管道的联接。设计两对配合锥面的半锥顶角小于等于5.7°，可以实现自锁。机构运动明确，不存在原有发明中卡爪定位不准确、转动不灵活的问题。动力由液压缸驱动，液压缸易于拆卸和更换。

本发明的滑动卡爪，设计有与多种管件端部形状匹配的适配件，使联接的用途更广。并且适配件与滑动卡爪本体通过圆环孔与轴配合，以改善应力状况。

本发明联接器的管道联接体与海底管道端面密封采用透镜垫本体和O形圈组合密封的形式，并预先螺钉联接在管道联接体上，保证深水及超深水海况下可靠地密封。

管道对准是靠与焊在底板上的引导锥形筒实现的，使深水对中易于实现。

本发明可以解决深水海底管道自动联接。本发明提出轴向驱动带动连杆和滑动卡爪，使滑动卡爪沿径向运动，通过上下两部分配合面实现管道夹紧，具有定位准确、使用范围宽的优点。本发明滑动卡爪本体上带有适配件，可与多种管件端部形状匹配，并且适配件与滑动卡爪本体通过圆环孔与轴配合，以改善应力状况。本发明提出了透镜垫与O形圈组合密封的形式，实现深水下的可靠密封。

(四)附图说明

图1是管道端面相同时的联接器锁紧后的联接剖视图；

图2是管道端面相同时联接器处于松开状态的剖视图；

图3是沿图1中A-A水平剖切面剖切后的局部俯视图；

图4是管道端面不同时夹紧配合部位及密封部位的局部剖视图。

(五)具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1至图4，主要零部件组成包括：待联接管道1、螺栓2、金属八角垫或椭圆垫3、管道联接体4、支座5、O形圈6、滑动卡爪7、管道联接体配合锥面8、卡爪上部配合锥孔9、透镜垫本体10、O形圈11、螺钉12、海底管道配合锥面13、卡爪下部配合锥孔14、O形圈15、海底管道16、O形圈17、螺栓18、引导锥形筒19、加强肋20、连杆21、螺栓22、螺钉23、销轴24、支承轴颈25、O形圈26、底板27、螺栓28、滑动环板29、螺钉30、联接块31、筒体件32、定位环33、O形圈34、双作用活塞35、液压缸36、O形圈37、压盖38、螺钉39、O形圈40、螺栓41、圆环轴42、圆环孔43、适配件44、螺钉45、管道联接体104、支座105、滑动卡爪本体107、管道联接体配合锥面108、卡爪上部配合锥孔109、海底管道配合面113、适配件配合面114、海底管道116。

其中联接器不包括待联接管道、金属八角垫或椭圆垫及海底原有管道，包括：管道联接体4，其上表面经螺栓2联接到待联接管道1上，待联接管道1和管道联接体4之间采用金属八角垫或金属椭圆垫3进行密封。

管道联接体4的下表面设有密封结构，见图4，本体是透镜垫11，其上设有O形圈10，靠螺钉12使透镜垫11向外延伸的环板部分固定在管道联接体4上。靠透镜垫的球面分别与与管道联接体4和海底管道16的内部锥面配合形成密封，O形圈10又增加了一道密封防线，能实现可靠的深水密封。

引导锥形筒20焊接到底板27上，使联接器与海底管道对准，加强肋19起到增加引导锥形筒20刚性的作用。

底板27经螺栓18与支座5下部联接，支座5上部经螺栓41与管道联接体4联接，在起支撑滑动卡爪7完成运动功能的同时，完成联接器与海底管道16对准之后的接合。

压盖38经螺钉39联接到管道联接体4上，使液压缸36固定到管道联接体4上。

筒体件32靠管道联接体4上止口实现径向定位，当螺栓18将底板27联接到支座5，从而与管道联接体4的联接后，实现筒体件32的轴向定位。

动力由液压缸36提供。管道联接体4、筒体件32、支座5、底板27之间形成液压缸36的双作用活塞35、连杆21和滑动卡爪7的运动空间。

滑动环板29与双作用活塞35采用螺钉23联接，联接块31与支承轴颈25之间采用螺钉30联接，支承轴颈25的固定是通过螺栓28将定位环33固定在滑动环板29上实现的。连杆组件21通过2个螺栓22联接为一体，连杆21与支承轴颈25和滑动卡爪7之间均经销轴24联接。滑动卡爪7由管道联接体4和支座5限定只能沿径向运动。

当双作用活塞35伸出时，带动滑动环板29下移，固定在滑动环板29上的支承轴颈25下移，销轴24和连杆21一起转动，带动滑动卡爪7沿径向向外运动，实现滑动卡爪7的张开；当双作用活塞35缩回时，带动滑动环板29上移，固定在滑动环板29上的支承轴颈25上移，销轴24和连杆21一起转动，使滑动卡爪7沿径向向内运动，使滑动卡爪7的卡爪上部配合锥孔9与管道联接体4的管道联接体配合锥面8配合，滑动卡爪7的卡爪下部配合锥孔14与海底管道16的海底管道配合锥面13配合，实现载荷的传递并实现管道的联接。设计两对配合锥面的半锥角小于等于5.7°，可以实现自锁。机构运动明确，使滑动卡爪7定位准确。

所有的O形圈均起密封作用。

当管道端面不同时，例如海底管道116外径较小，见图4，可将滑动卡爪设计为滑动卡爪本体107上带有可拆适配件44的形式，滑动卡爪本体107上带有圆环轴42、适配件44上有圆环孔43，二者配合后经螺钉45联接。实现卡爪松开和锁紧的过程同上，是通过管道联接体104的管道联接体配合锥面108与滑动卡爪本体107的卡爪上部配合锥孔109配合，海底管道116的海底管道配合面113与适配件配合面114配合实现锁紧的。支座105的内径与海底管道116外径相同，以实现引导对准。所以既适合海底管道多齿槽配合面的情况，又适合单个锥面的情况，使用范围宽。

Claims (3)

1.一种遥操纵海底管道联接器，它包括管道联接体，安装在管道联接体上的支座，安装在支座上的底板，筒体件卡装在管道联接体与底板之间，其特征是：滑动卡爪的滑动柄安装在支座上的移动孔中，滑动卡爪的滑动柄通过销轴与连杆的一端相连，连杆的另一端通过销轴与支承轴颈相连，支承轴颈与联接块相连，联接块外套装定位环，定位环固定在滑动环板上，滑动环板与液压缸的双作用活塞相连，液压缸通过压盖安装在管道联接体上；滑动卡爪上安装适配件，配合件上有与海底管道配合面相配合的适配件配合面；滑动卡爪本体上有圆环轴，适配件上有与圆环轴相配合的圆环孔；管道联接体的下表面设有密封结构，密封结构的本体是透镜垫，透镜垫上设有O形圈，透镜垫向外延伸的环板部分固定在管道联接体上。

2.根据权利要求1所述的遥操纵海底管道联接器，其特征是：底板上设置有引导锥形筒。

3.根据权利要求2所述的遥操纵海底管道联接器，其特征是：引导锥形筒与底板之间有加强肋。

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