CN101603612A - 一种水下油路对接装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种水下油路对接装置。其组成包括下平台、手爪、上平台、手爪液压缸、凹液压对接头、凸液压对接头、凸液压对接头驱动液压缸、滑台座、凸油路插头、凹油路插头、接触传感器。上平台与ROV固接,手爪与上平台铰接,下平台安装在水下作业机具顶部;凸液压对接头与对接装置上平台固接;凹液压对接头与对接装置下平台固接。滑台座的一端与液压缸活塞杆固接,另一端与凸液压对接头固接。凸液压对接头内嵌一对凸油路插头,凹液压对接头内嵌一对凹油路插头。接触传感器与凸液压对接头固接。本发明结构紧凑,可靠性高,对接过程简单,作业效率高。本发明可用于深海油气管道回接、维修等水下作业,具有广阔的应用前景。

Description

一种水下油路对接装置
(一) 技术领域
本发明涉及水下作业技术领域,具体涉及一种水下油路对接装置。
(二) 背景技术
随着陆上资源的不断枯竭,海洋资源开发已成为世界能源开发的主要领域。 深海作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一,已经成为各国的重要战略目 标,也是近几年国际上激烈竞争的焦点之一。由于受水深的限制,深海水下作业 主要依靠水下作业机具完成。在深海环境下,水下作业机具工作动力主要由液压 驱动,由于受到结构、作业条件等方面的制约,需要由ROV提供液压动力源。R0V 与水下作业机具的液压油路自动对接是一项关键技术,是保证水下作业机具正常 工作的前提。因此,ROV与水下作业机具液压油路对接装置的研制和开发具有重 要的战略意义和应用价值。
目前,国外研究了一些水下液压油路对接装置,并巳申请了专利,如美国的 专禾U 5158141 , 名为 Coupling arrangement for components in subsea structures and a remotely operated tool unit for handling such components,
其只能提供一个液压油路接头,不能满足水下作业机具进油、回油需求。英国专
利GB2312910A,名为Underwater oilfield apparatus,利用电磁力进行捕捉定 位和锁紧,需要预先在作业机具上布置磁块,其应用范围受限。
在有些水下作业过程中,ROV不但能够移动水下作业机具,而且需要向水下 作业机具提供液压动力源,即需要ROV与水下作业机具的机械结构联接和油路对 接。目前国内外尚无满足此要求的对接装置。
(三) 发明内容
本发明的目的是提供能实现ROV与水下作业机具机械结构联接和油路对接 功能,即用于向水下作业机具提供液压动力源,并能够可靠的移动水下作业机具, 将其放置在预定工作地点的一种水下油路对接装置。
本发明的目的是这样实现的:
本发明由下平台、手爪、上平台、手爪液压缸、凹液压对接头、凸液压对接头、凸液压对接头驱动液压缸、滑台座、凸油路插头、凹油路插头、接触传感器 组成。上平台与ROV固接,手爪与上平台铰接,下平台安装在水下作业机具顶 部;凸液压对接头与对接装置上平台固接;凹液压对接头与对接装置下平台固接。 滑台座的一端与液压缸活塞杆固接,另一端与凸液压对接头固接。凸液压对接头 内嵌一对凸油路插头,凹液压对接头内嵌一对凹油路插头。接触传感器与凸液压 对接头固接。本发明还可以包括:1、 所述滑台座由滑槽、螺钉、半法兰、滑台、限位销组成,滑槽可以沿滑 台轴向转动和径向移动,可以补偿对接装置初定位误差。2、 所述凸液压对接头驱动液压缸与凸液压对接头之间的机械联接是柔性联接。3、 所述油路插头具有自密封能力,对接前,可防止液压油外泄和外部海水 侵入。4、 所述手爪上加工有定位挡块和导向曲面。5、 所述下平台上加工有导向槽和定位槽。 本发明具有以下有益效果:1、 本发明结构紧凑,可靠性高,对接过程简单,作业效率高;2、 本发明滑台座的设计,使凸液压对接头具有一定柔顺性,可以补偿对接 装置初定位误差,降低了油路对接初定位精度要求,从机械结构上保证了液压油 路的精确对接,同时降低了加工制造成本。3、 本发明可实现ROV与水下作业机具机械结构联接和油路对接的功能,即可向水下作业机具提供液压动力源,并能够可靠的移动水下作业机具,拓宽深海 水下作业机具的作业范围。4、 本发明可用于深海油气管道回接、维修等水下作业,具有广阔的应用前旦豕。(四)附图说明图1是本发明的整体结构立体图; 图2是本发明的整体结构右视图; 图3是液压对接头的结构立体图;图4-l是滑台座的俯视图,图4-2是图1的A-A剖视图; 图5是液压油路凸、凹插头对接前剖视图; 图6是液压油路凸、凹插头对接后剖视图; 图7是手爪的结构立体图; 图8是下平台的结构立体图;
(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l、图2和图3,本发明由下平台l、手爪2、上平台3、手爪液压缸 4、凹液压对接头5、凸液压对接头6、凸液压对接头驱动液压缸7、滑台座9、 凸油路插头12、凹油路插头19、接触传感器17组成。上平台l与ROV8固接, 手爪2与上平台3铰接,手爪2的末端与手爪液压缸4的活塞杆铰接。手爪液压 缸4上平台3铰接。下平台1安装在水下作业机具顶部;凸液压对接头6通过法 兰18与对接装置上平台3固接;凹液压对接头5通过法兰14对接装置下平台1 固接。
结合图3,滑台座9的一端与液压缸7的活塞杆固接,另一端与凸液压对接 头6固接。管接头10与凸液压对接头6固接。对准销11与凸液压对接头6固接, 凹液压对接头5上加工有与对准销11相配的对准销槽16。凹液压对接头5上加 工排水孔15。管接头13与凹液压对接头5固接。凸液压对接头6内嵌一对凸油 路插头12,凹液压对接头5内嵌一对凹油路插头19,凸油路插头12通过凸液压 对接头6与管接头10连通,凹油路插头19通过凹液压对接头5与管接头13连 通。接触传感器17与凸液压对接头6固接。
结合图4,滑台座9由滑槽9-l、螺钉9-2、半法兰9-3、滑台9-4、限位销 9-5组成。半法兰9-3通过螺钉9-2与滑槽9-1固接,限位销9-5与滑台9-4固 接。滑台9-4上加工有导向环,半法兰9-3嵌入滑台9-4的导向环内,使得滑槽 9-1与滑台9-4相连。滑槽9-1可以沿滑台9-4的轴向转动和径向移动,可以补 偿对接装置初定位误差。
结合图5,凸油路插头12由凸插头基座12-1、移动套(凸)12-2、弹簧12-3、 密封圈12-4、对接活塞12-5组成。凸插头基座12-1和移动套(凸)12-2开有空 腔,移动套(凸)12-2置于凸插头基座12-1的空腔内,并可以移动。弹簧12-3
6和对接活塞12-5置于移动套(凸)12-2的空腔内,并可以移动。凸插头基座12-1 与对接活塞12-5间装有密封圈12-4。凹油路插头19由移动套(凹)19-1、凹插 头基座19-2、对接轴19-3、弹簧19-4、密封圈19-5组成。移动套(凹)19-1、 凹插头基座19-2开有空腔,移动套(凹)19-1与弹簧19-4置于凹插头基座19-2 空腔内,并可以移动。对接活塞12-5置于移动套(凹)19-1与凹插头基座19-2 的空腔内,并与凹插头基座19-2固接。凹插头基座19-2与移动套(凹)19-1间 装有密封圈19-5。由于密封圈12-4、密封圈19-5的设置,在弹簧12-3、弹簧 19-4预紧力作用下,使得凸油路插头12和凹油路插头19自密封,可防止液压 油外泄和外部海水侵入。结合图3和图6,液压缸7驱动凸液压对接头6带动凸油路插头12插入凹 油路插头19。凸插头基座12-1前端的突出部分插入凹插头基座19-2的空腔内, 并带动移动套(凹)19-1向右移动。同时在对接轴19-3作用下,对接活塞12-5向 左移动,移动套(凹)19-1与对接轴19-3的配合锥面出现间隙,凸插头基座12-1、 移动套(凸)12-2的配合锥面也出现间隙,使油路接通。密封圈19-5防止油液外 泄。当凸油路插头12与凹油路插头19分开时,在弹簧12-3、弹簧19-4的弹力 的作用下,油路断开,重新自密封。结合图l,图7和图8,手爪2上加工有导向曲面2-l、掌面2-2、定位挡 块2-3、定位面2-4。下平台1上加工有导向槽1-1和定位槽1-2。导向曲面2--1 和导向槽1-1在初对接时起导向作用,初定位后将下平台1卡在掌面2-2与定位 块2-3之间,实现Z向定位。定位面2-4与下平台的定位槽1-2的前后面紧密匹 配合,实现对接装置上平台与对接装置下平台的x方向定位。本发明的工作原理与过程如下1、本发明的对接过程:(1) 接触下平台导向区域R0V8携带对接装置上平台3运动到对接下平台 1 (即水下作业机具)正上方,四只手爪2处于最大姿态角(液压缸4处于最大 收缩位置),利用R0V8的测距装置计算对接装置上平台距下平台的距离,缓慢运 动到对接装置对接工作范围内,R0V8动力定位,液压缸4推动抱紧手爪慢慢抱 住对接平台l的导向槽l-l。(2) 调整对中手爪2抱住导向槽1-1后,R0V8取消动力定位。在R0V8水下视频的监视下,控制手爪2在导向槽1-1的导向作用下低速运动,通过改变 手爪2和下平台1的相对位置,调整R0V8的空间位姿。为了防止调整过程中出 现机构"卡死"现象,并能迅速准确地达到对中要求,应使对角线上的一对手爪 主动控制,而另一对手爪处于随动状态,两对手爪交替进行主动控制。
(3) 初定位(机械连接)经过调整对中,四只手爪2均进入定位槽l-l, 实现了对接装置上平台3与下平台1的对中和位置相对固定,此时启动四只手爪 2的液压锁紧回路,实现液压缸锁紧,使R0V8与对接下平台1 (即水下作业机具) 牢固接为一体(机械连接)。初定位后将下平台1卡在掌面2-2与定位块2-3之 间,实现Z向定位。定位面2-4与下平台的定位槽卜2的前后面紧密配合,实现 对接装置上平台与对接装置下平台的x方向定位。四只手爪2的抱紧力,实现y 方向定位。此时,R0V8可携带对接下平台1 (即水下作业机具)运动。
(4) 液压对接头对接初定位后,液压凸接头6在液压缸7的推动下,并 在滑台座9的调整下进入凹接头5,接触传感器17接触凹接头5的端面时,液 压缸7停止运动。此时,凸油路插头12插入凹油路插头19。凸插头基座12-1 前端的突出部分插入凹插头基座19-2的空腔内,并带动移动套(凹)19-1向右移 动。同时在对接轴19-3作用下,对接活塞12-5向左移动,移动套(凹)19-l与对 接轴19-3的配合锥面出现间隙,凸插头基座12-1、移动套(凸)12-2的配合锥面 也出现间隙,使油路接通,为水下作业机具提供油源。
液压油的流向为:R0V8的液压源——管接头10——凸液压对接头6——凸 油路插头12——凹油路插头19——凹液压对接头5——管接头13——水下作业 机具(未画出)。
2、本发明的分离过程:
(1) 液压对接头分离R0V8停止供油,凸液压对接头6在液压缸7的带动 下,并在滑台座9的调整下退出凹液压对接头5,凸油路插头12退出凹油路插 头19,油路断开。在弹簧12-3、弹簧19-4恢复力作用下,使得凸油路插头12 和凹油路插头19自密封,可防止液压油外泄和外部海水侵入。
(2) 对接平台分离液压缸4的活塞杆收縮驱动四只手爪2同时运动,脱 离对接平台1的导向槽1-1,实现对接平台分离。此时R0V8携带对接装置上平 台3进入下一个工作地点进行作业任务。
8

Claims (6)

1、一种水下油路对接装置,装置由下平台(1)、手爪(2)、上平台(3)、手爪液压缸(4)、凹液压对接头(5)、凸液压对接头(6)、凸液压对接头驱动液压缸(7)、滑台座(9)、凸油路插头(12)、凹油路插头(19)、接触传感器(17)组成;其特征是:上平台(1)与ROV(8)固接,手爪(2)与上平台(3)铰接,手爪(2)的末端与手爪液压缸(4)的活塞杆铰接;手爪液压缸(4)上平台(3)铰接;下平台(1)安装在水下作业机具顶部;凸液压对接头(6)通过法兰(18)与对接装置上平台(3)固接;凹液压对接头(5)通过法兰(14)对接装置下平台(1)固接。
2、 根据权利要求1所述的一种水下油路对接装置,其特征是:所述滑台 座(9)的一端与液压缸(7)的活塞杆固接,另一端与凸液压对接头(6)固接;油路接 头(10)与凸液压对接头(6)固接;对准销(11)与凸液压对接头(6)固接,凹液压对接 头(5)上加工有与对准销(11)相配的对准销槽(16);凹液压对接头(5)上加工排水孔(15);油路接头(13)与凹液压对接头(5)固接;凸液压对接头(6)内嵌一对凸油路插头(12),凹液压对接头(5)内嵌一对凹油路插头(19),凸油路插头(12)通过凸液 压对接头(6)与管接头(IO)连通,凹油路插头(19)通过凹液压对接头(5)与管接头 (13)连通。接触传感器(17)与凸液压对接头(6)固接。
3、 根据权利要求2所述的一种水下油路对接装置,其特征是:所述液压 缸(7)与凸液压对接头(6)之间的机械联接是柔性联接。
4、 根据权利要求3所述的一种水下油路对接装置,其特征是:滑台座(9) 由滑槽(9-l)、螺钉(9-2)、半法兰(9-3)、滑台(9-4)、限位销(9-5)组成;半法 兰(9-3)通过螺钉(9-2)与滑槽(9-l)固接,限位销(9-5)与滑台(9-4)固接;滑台 (9-4)上加工有导向环,半法兰(9-3)嵌入滑台(9-4)的导向环内,使得滑槽(9-1) 与滑台(9-4)相连;滑槽(9-l)可以沿滑台(9-4)的轴向转动和径向移动。
5、 根据权利要求4所述的一种水下油路对接装置,其特征是:所述的凸 油路插头(12)由凸插头基座(12-1)、移动套(12-2)、弹簧(12-3)、密封圈(12-4)、 对接活塞(12-5)组成;凸插头基座(12-1)和移动套(12-2)开有空腔,移动套 (12-2)置于凸插头基座(12-1)的空腔内;弹簧(12-3)和对接活塞(12-5)置于移 动套(12-2)的空腔内;凸插头基座(12-1)与对接活塞(12-5)之间设置密封圈(12-4);所述的凹油路插头(19)由移动套(19-1)、凹插头基座(19-2)、对接轴 (19-3)、弹簧(19-4)、密封圈(19-5)组成;移动套(19-1)、凹插头基座(19-2) 开有空腔,移动套(19-1)与弹簧(19-4)置于凹插头基座(19-2)空腔内;对接活 塞(12-5)置于移动套(19-1)与凹插头基座(19-2)的空腔内,并与凹插头基座 (19-2)固接;凹插头基座(19-2)与移动套(19-1)之间设置密封圈(19-5)。
6、根据权利要求5所述的一种水下油路对接装置,其特征是:手爪(2)上 加工有导向曲面(2-1)、掌面(2-2)、定位挡块(2-3)、定位面(2-4);下平台(l) 上加工有导向槽(l-l)和定位槽(1-2)。
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