CN103089745B - 一种用于深水液压管路的快速联接装置及出油接头 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种用于深水液压管路的快速联接装置及出油接头。本发明的联接装置主要由进油接头和出油接头两部分组成，适用于深水作业装备的液压控制系统中。使用时，一般先在陆上或工作母船上确定油液流动方向，将进油接头和出油接头分别安装在深水油源供油管路和液压控制阀箱的进油管路上，当深水作业装备与深水油源分别在ROV的携带下到达指定作业地点就位后，由ROV的两个机械手协调作业，将进油接头和出油接头联接，实现液压油路的快速对接。这种用于深水液压管路的快速联接装置联接后，工作时只须调节进油接头的油液压力，便可实现液压油路的通断。

Description

一种用于深水液压管路的快速联接装置及出油接头

技术领域

本发明涉及的是一种用于深水液压管路的快速联接的装置，主要用于深水作业装备在水下作业过程中液压油路的快速联接。

背景技术

随着我国海洋油气开发对较深海和深海石油开发需求的快速增长，深水作业装备的自主研发也迫在眉睫，其深水液压动力源相关技术的研究得到了越来越广泛的重视。深水作业装备在水下工作过程中，液压快速联接技术也显得尤为重要，它是保证工程快速、安全、顺利进行的前提条件。实现液压油路的快速联接要求该装置联接后，深水油源供油压力升高时，液压油路能够正常接通，并满足流量要求，联接装置分离后，两端油路接头均能自行封闭，断开油路，确保海水不进入液压系统，并且液压油液不发生外泄。目前，现有快速接头的成型产品只适用于陆上液压系统，不适用于水中，尤其是深水中的油路联接。因此，根据深水海洋工程的实际需求，海洋环保、液压系统安全以及操作方便的相关标准或规定，同时促进深水作业技术的发展，深水液压管路快速联接装置的研发是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合于ROV机械手的操作，自密封性能好，安全可靠的用于深水液压管路的快速联接装置。本发明的目的还在于提供一种用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头。

本发明的目的是这样实现的：

本发明的用于深水液压管路的快速联接装置：包括进油接头1和出油接头2两部分，

所述进油接头包括第一外弹簧11、第一内弹簧15、外限位套13、内限位套14、第一活塞16、第一芯轴17、第一壳体18和第一端盖19，第一端盖19与第一壳体18联接，第一活塞16置于第一壳体18内且与第一壳体18之间可相对移动，第一活塞16内有空腔且所述空腔有一段窄口朝向第一端盖的喇叭口段，第一芯轴17置于第一活塞16内的空腔内且穿出第一端盖19，第一芯轴17上带有与空腔的喇叭口段相配合的圆台段，外限位套13和内限位套14固定于第一芯轴17上并分别位于第一端盖19的两侧，第一外弹簧11套在第一活塞16上，第一内弹簧15套在第一芯轴17上，第一端盖19上设置第一液压管路的接口110，第一壳体18的端部带有耳凸181；

所述出油接头包括第二芯轴21、第二外弹簧22、第二内弹簧23、第二活塞24、限位套26、第二端盖29和第二壳体27，第二端盖29与第二壳体27联接，第二活塞24置于第二壳体27内且与第二壳体27之间可相对移动，第二活塞24内有空腔且所述空腔有一段倒喇叭口段，第二芯轴21置于第二活塞24内的空腔内且穿出第二端盖29，第二芯轴21上带有与空腔的窄口背离第二端盖的倒喇叭口段相配合的倒圆台段，限位套26固定于第二芯轴21上并位于端盖的外侧，第二外弹簧22套在第二活塞24上，第二内弹簧23套在第二芯轴21上，第二端盖29上设置第二液压管路的接口25，第二壳体27的端部带有耳槽；

旋转进油接头耳凸181与出油接头2上的耳槽相匹配，使进油接头和出油接头连接构成用于深水液压管路的快速联接装置。

本发明的用于深水液压管路的快速联接装置还可以包括：

1、在第一芯轴17上设置第一调整垫片12，所述第一调整垫片12位于内限位套14与第一内弹簧15之间；在第二芯轴21上设置第二调整垫片28，所述第二调整垫片28位于第二端盖29与第二内弹簧23之间。

2、第一壳体18的外形呈圆柱形，圆柱形上至少有一对第一铣扁面182；第二壳体27的外形呈圆柱形，圆柱形上至少有一对第二铣扁面272。

3、第一活塞16与第一壳体18之间、第一芯轴17与第一端盖19之间、第二活塞24与第二壳体27之间、第二芯轴21与第二端盖29之间设置有O型密封圈。

本发明的用于深水液压管路的快速联接装置的进油接头包括外弹簧11、内弹簧15、外限位套13、内限位套14、活塞16、芯轴17、壳体18和端盖19，端盖19与壳体18联接，活塞16置于壳体18内且与壳体18之间可相对移动，活塞16内有空腔且所述空腔有一段喇叭口段，芯轴17置于活塞16内的空腔内且穿出端盖19，芯轴17上带有与空腔的喇叭口段相配合的圆台段，外限位套13和内限位套14固定于芯轴17上并分别位于端盖19的两侧，外弹簧11套在活塞16上，内弹簧15套在芯轴17上，端盖19上设置液压管路的接口110，壳体18的端部带有耳凸181；

本发明的用于深水液压管路的快速联接装置的进油接头还可以包括：

1、在芯轴17上设置调整垫片12，所述调整垫片12位于内限位套14与内弹簧15之间。

2、壳体18的外形呈圆柱形，圆柱形上至少有一对铣扁面182。

3、活塞16与壳体18之间、芯轴17与端盖19之间设置有O型密封圈。

本发明的用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头包括芯轴21、外弹簧22、内弹簧23、活塞24、限位套26、端盖29和壳体27，端盖29与壳体27联接，活塞24置于壳体27内且与壳体27之间可相对移动，活塞24内有空腔且所述空腔有一段窄口背离端盖的倒喇叭口段，芯轴21置于活塞24内的空腔内且穿出端盖29，芯轴21上带有与空腔的倒喇叭口段相配合的倒圆台段，限位套26固定于芯轴21上并位于端盖的外侧，外弹簧22套在活塞24上，内弹簧23套在芯轴21上，端盖29上设置液压管路的接口25，壳体27的端部带有耳槽。

本发明的用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头还可以包括：

1、在芯轴21上设置调整垫片28，所述调整垫片28位于端盖29与内弹簧23之间。

2、壳体27的外形呈圆柱形，圆柱形上至少有一对铣扁面272。

3、活塞24与壳体27之间、芯轴21与端盖29之间设置有O型密封圈。

为了适应深海工程发展的需要，本发明提供了一种适用于深水水下液压管路快速联接的装置，它可以在深水环境中，借助于ROV上携带的机械手快速、准确、可靠地完成液压油路的快速联接，为深海工程施工提供支持。适合于ROV机械手的操作，自密封性能好，安全可靠，可适应深水作业环境，并能显著提高ROV在深水环境中油路换接作业的效率和作业能力。

本发明的用于深水液压管路的快速联接装置主要包括进油接头和出油接头两部分。一般先在陆上或工作母船上将进油接头与深水油源供油管路相联，出油接头与液压控制阀箱的进油管路相联。

进油接头和出油接头外形呈圆柱形对面铣扁，这种结构形式有利于ROV的两个机械手牢固、可靠地夹持进油和出油接头，并能进行协调作业，完成两接头的快速联接。

进油和出油接头内部均采用活塞式结构和锥阀式结构相配合的形式，由油液压力与弹簧作用力共同调节活塞和芯轴的位置，进而控制油路的通断。当深水油源的工作压力超过预先调整好的弹簧力时，进油接头的活塞和芯轴推动出油接头的活塞和芯轴发生移动，使液压油路接通；反之，当深水油源的工作压力低于预先调整好的弹簧力时，进油接头的活塞和芯轴以及油接头的活塞和芯轴在弹簧力的作用下复位，使液压油路断开。

进油接头和出油接头的弹簧、密封圈、调整垫片等元件的规格相同，具有通用性和互换性，便于维修和保养。

ROV机械手将进油接头和出油接头对准后，反向旋转，使耳凸进入耳槽中，并卡紧，使两端面紧贴，确保联接装置联接的密封性和可靠性。

附图说明

图1为本发明的用于深水液压管路的快速联接装置的进油接头的结构图。

图2为本发明的用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头的结构图。

图3为本发明的用于深水液压管路的快速联接装置的总体装配图。

图4a-图4b为进油接头体和出油接头壳体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述：

结合图3，由进油接头1和出油接头2两部分组成用于深水液压管路的快速联接装置，适用于深水作业装备的液压控制系统中。使用时，一般先在陆上或工作母船上确定油液流动方向，将进油接头1和出油接头2分别安装在深水油源供油管路和液压控制阀箱的进油管路上，当深水作业装备与深水油源分别在ROV的携带下到达指定作业地点就位后，由ROV的两个机械手协调作业，将进油接头1和出油接头2联接，实现液压油路的快速对接。这种用于深水液压管路的快速联接装置联接后的初始状态如图3所示，工作时只须调节进油接头1的油液压力，便可实现液压油路的通断。

结合图1和图4，所述进油接头1的外形呈圆柱形对面铣扁182，一端设有与液压管路的接口110，另一端设有若干个耳凸181，便于ROV的携带与接头的联接；内部采用活塞式结构和锥阀式结构相配合的形式，由供油压力与弹簧作用力共同调节活塞与芯轴的位置，进而控制油路的通断。该接头包含有外弹簧11和内弹簧15、调整垫片12、外限位套13和内限位套14、活塞16、芯轴17、壳体18和端盖19、接口110、耳凸181等部分。图1是该快速联接装置进油接头1的结构图，端盖19和壳体18由螺钉联接，采用O型密封圈保证其密封性；活塞16和壳体18之间以及芯轴17和端盖19之间靠O型密封圈密封，并采用小间隙配合，这样既满足了密封要求又满足了活塞16和芯轴17沿轴向相对移动的要求；同时芯轴17与活塞16之间采用圆锥面密封，圆锥面须满足一定的形位公差公差要求，并在外弹簧11和内限位套14配合作用下两圆锥面紧密贴合，实现锥面密封；外限位套13和内限位套14分别通过螺钉与芯轴17联接，外限位套13限制芯轴17回程移动的最大位移，进而调整油液的最大流量；调整垫片12调节弹簧的预压缩量，以控制弹簧力大小；壳体18、活塞16和芯轴17与出油接头2配合的端面要满足一定的平面度和粗糙度要求，并进行磨研处理，以防止联接后油液外泄和外部海水的进入；液压管路的接口110与深水油源供油管路联接，其尺寸由液压系统的额定流量来确定；旋转进油接头使耳凸181与出油接头2上的耳槽相匹配，将进、出接头联接在一起，并保证联接与密封的可靠性。

结合图2和图4，所述出油接头2的外形也呈圆柱形对面铣扁272，一端设有与液压管路的接口25，另一端设有若干个耳槽，便于ROV的携带与接头的联接；内部采用活塞式结构和锥阀式结构相配合的形式，由进油接头的活塞16和芯轴17控制出油接头的活塞24和芯轴21的位置，使液压油路接通或断开。该接头包含有芯轴21、外弹簧22和内弹簧23、活塞24、接口25、限位套26、端盖29、壳体27、调整垫片28等部分。图2是两接头对接前出油接头的结构图，端盖29和壳体27由螺钉联接，采用O型密封圈保证其密封性；活塞24和壳体27之间以及芯轴21和端盖29之间靠O型密封圈密封并且采用小间隙配合，以满足密封及活塞24、芯轴21沿轴向相对移动的要求；同时芯轴21和活塞24之间采用圆锥面配合密封，配合的圆锥面须满足一定的圆柱度和圆度公差要求，并在弹簧22和23的弹力作用下协调配合下，实现锥面密封；限位套26通过螺钉固定在芯轴21上，限制芯轴21在弹簧22作用下向左运动的最大位移；调整垫片28调节弹簧的预压缩量，以控制弹簧力大小；壳体27、活塞24和芯轴21与进油接头1配合的端面要满足一定的平面度和粗糙度要求，并进行磨研处理，以防止联接后油液外泄和外部海水的进入；液压管路的接口25与液压控制阀箱的进油管路联接，其尺寸由液压系统的额定流量来确定；旋转出油接头使耳槽与进油接头1上的耳凸181相匹配，将进、出接头联接在一起，并保证联接与密封的可靠性。

所述进油接头1上设有耳凸181，每个耳凸上面1811和下面1812均为有约3°倾角的斜面，使进油接头1和出油接头2相对旋转后，耳凸181和耳槽能紧紧的卡在一起，并起到一定的限位作用。

所述结构内部设有调整垫片12和28，该调整垫片有多种规格(厚度不同)，可以通过不同数量、不同厚度的调整垫片组合来调节弹簧的预压缩量，以控制弹簧力大小，进而适应不同工作压力的深水油源。

所述芯轴17上设置有内外限位套14、13，通过销钉固定在芯轴17的指定位置上。外限位套13是限定芯轴17向右的最大位移；内限位套14与调整垫片12和内外弹簧15、11共同限制芯轴17的初始位置，使芯轴17右端面在初始状态时不凹陷，以确保该装置联接过程中没有海水进入。

所述芯轴21上设置有限位套26，通过销钉固定在芯轴21的指定位置上。限位套26是与调整垫片12和内外弹簧23、22共同限制芯轴21的初始位置，使芯轴21左端面在初始状态时与壳体27的左端面保持在同一平面上，以确保该装置联接过程中没有海水进入。

深水液压管路快速联接装置的工作过程：

①在陆上或工作母船上根据深水油源的工作压力，调整好进油接头和出油接头的弹簧预紧力。之后，将进油接头和出油接头分别安装在深水油源供油管路和液压控制阀箱的进油管路上。由ROV分别将深水油源和作业装备的机械本体(液压控制阀箱安装在深水作业装备的机械本体上)吊放至水下指定位置，完成联接前准备工作。

②向ROV发出联接指令，ROV两个机械手协调作业将进油接头和出油接头对齐后旋紧，完成联接。

③联接完成后，启动深水油源，提高进油侧油液压力，深水液压管路快速联接装置在进、出接头压差的作用下，进油接头内活塞克服内外弹簧的作用力向右移动，直至出油接头活塞运动到右极限位置时，进油侧活塞和出油侧活塞均静止不动。

④在压差的继续作用下，进油接头芯轴克服进油接头内弹簧和出油接头内弹簧的作用力与出油接头芯轴一起向右运动，使进油接头芯轴和出油接头芯轴与进油接头活塞和出油接头活塞间出现间隙，进油接头与出油接头油路接通；油路接通后，两侧压差下降，当压差在两芯轴上产生的作用力与油接头内弹簧和出油接头内弹簧产生的反作用力平衡后，两芯轴均不再运动，实现进油接头向出油接头正常供油。

⑤利用ROV的监测设备，监测两侧接头联接的密封性。

⑥当深水作业装备工作完毕，关闭深水油源，进、出接头活塞和芯轴在弹簧力的作用下复位，油路自行封闭。

⑦向ROV发出深水液压管路快速联接装置分离指令，ROV两个机械手协调作业反向旋转进油接头和出油接头，使进、出接头分离。

⑧ROV携带深水油源和深水作业装备机械本体出水，并将其吊回工作母船上。

⑨根据使用保养手册，对水下油路快速换接自动封闭接头进行及时的养护和使用前检查。

Claims (10)

1.一种用于深水液压管路的快速联接装置，其特征是：包括进油接头(1)和出油接头(2)两部分，

所述进油接头包括第一外弹簧(11)、第一内弹簧(15)、外限位套(13)、内限位套(14)、第一活塞(16)、第一芯轴(17)、第一壳体(18)和第一端盖(19)，第一端盖(19)与第一壳体(18)联接，第一活塞(16)置于第一壳体(18)内且与第一壳体(18)之间可相对移动，第一活塞(16)内有空腔且所述空腔有一段窄口朝向第一端盖的喇叭口段，第一芯轴(17)置于第一活塞(16)内的空腔内且穿出第一端盖(19)，第一芯轴(17)上带有与空腔的喇叭口段相配合的圆台段，外限位套(13)和内限位套(14)固定于第一芯轴(17)上并分别位于第一端盖(19)的两侧，第一外弹簧(11)套在第一活塞(16)上，第一内弹簧(15)套在第一芯轴(17)上，第一端盖(19)上设置第一液压管路的接口(110)，第一壳体(18)的端部带有耳凸(181)；

所述出油接头包括第二芯轴(21)、第二外弹簧(22)、第二内弹簧(23)、第二活塞(24)、限位套(26)、第二端盖(29)和第二壳体(27)，第二端盖(29)与第二壳体(27)联接，第二活塞(24)置于第二壳体(27)内且与第二壳体(27)之间可相对移动，第二活塞(24)内有空腔且所述空腔有一段窄口背离第二端盖的倒喇叭口段，第二芯轴(21)置于第二活塞(24)内的空腔内且穿出第二端盖(29)，第二芯轴(21)上带有与空腔的倒喇叭口段相配合的倒圆台段，限位套(26)固定于第二芯轴(21)上并位于端盖的外侧，第二外弹簧(22)套在第二活塞(24)上，第二内弹簧(23)套在第二芯轴(21)上，第二端盖(29)上设置第二液压管路的接口(25)，第二壳体(27)的端部带有耳槽；

旋转进油接头耳凸(181)与出油接头(2)上的耳槽相匹配，使进油接头和出油接头连接构成用于深水液压管路的快速联接装置。

2.根据权利要求1所述的用于深水液压管路的快速联接装置，其特征是：在第一芯轴(17)上设置第一调整垫片(12)，所述第一调整垫片(12)位于内限位套(14)与第一内弹簧(15)之间；在第二芯轴(21)上设置第二调整垫片(28)，所述第二调整垫片(28)位于第二端盖(29)与第二内弹簧(23)之间。

3.根据权利要求1或2所述的用于深水液压管路的快速联接装置，其特征是：第一壳体(18)的外形呈圆柱形，圆柱形上至少有一对第一铣扁面(182)；第二壳体(27)的外形呈圆柱形，圆柱形上至少有一对第二铣扁面(272)。

4.根据权利要求1或2所述的用于深水液压管路的快速联接装置，其特征是：第一活塞(16)与第一壳体(18)之间、第一芯轴(17)与第一端盖(19)之间、第二活塞(24)与第二壳体(27)之间、第二芯轴(21)与第二端盖(29)之间设置有O型密封圈。

5.根据权利要求3所述的用于深水液压管路的快速联接装置，其特征是：第一活塞(16)与第一壳体(18)之间、第一芯轴(17)与第一端盖(19)之间、第二活塞(24)与第二壳体(27)之间、第二芯轴(21)与第二端盖(29)之间设置有O型密封圈。

6.一种权利要求1所述的用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头，其特征是：包括芯轴(21)、外弹簧(22)、内弹簧(23)、活塞(24)、限位套(26)、端盖(29)和壳体(27)，端盖(29)与壳体(27)联接，活塞(24)置于壳体(27)内且与壳体(27)之间可相对移动，活塞(24)内有空腔且所述空腔有一段窄口背离端盖的倒喇叭口段，芯轴(21)置于活塞(24)内的空腔内且穿出端盖(29)，芯轴(21)上带有与空腔的倒喇叭口段相配合的倒圆台段，限位套(26)固定于芯轴(21)上并位于端盖的外侧，外弹簧(22)套在活塞(24)上，内弹簧(23)套在芯轴(21)上，端盖(29)上设置液压管路的接口(25)，壳体(27)的端部带有耳槽。

7.根据权利要求6所述的用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头，其特征是：在芯轴(21)上设置调整垫片(28)，所述调整垫片(28)位于端盖(29)与内弹簧(23)之间。

8.根据权利要求6或7所述的用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头，其特征是：壳体(27)的外形呈圆柱形，圆柱形上至少有一对铣扁面(272)。

9.根据权利要求6或7所述的用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头，其特征是：活塞(24)与壳体(27)之间、芯轴(21)与端盖(29)之间设置有O型密封圈。

10.根据权利要求8所述的用于深水液压管路的快速联接装置的出油接头，其特征是：活塞(24)与壳体(27)之间、芯轴(21)与端盖(29)之间设置有O型密封圈。