CN103328874B - 用于与至少一个管连接的连接装置 - Google Patents

Abstract

连接装置(1)包括至少一个伸缩连接系统(10)，该伸缩连接系统安装在支架(2)上，且适于借助驱动机构沿驱动，以用于管(100)的布置与连接。伸缩连接系统(10)与所述驱动机构的第一部分(30)连接，驱动机构设置在支架(2)内，其中所述驱动机构包括控制杆(31)，该控制杆穿过支架(2)的至少一个壁，并将所述第一部分(30)连接到设置在所述支架外面的控制系统上。

Description

用于与至少一个管连接的连接装置

本发明涉及与至少一个管连接的连接装置，尤其是位于不利环境中的管，其包括至少一个安装在支架上伸缩连接系统，且适于借助驱动机构沿平移轴作用，并与所述管连接。

这种类型的连接装置从专利FR1536180中已知，其公开了具有两个相对设置且由液体或气体驱动机构驱动的伸缩管状元件。该驱动机构包括安装在支架孔中的活塞，且设置为朝支架外推动管状元件。当使用风箱时管状元件通过彼此相连的方式提供密封。该系统可以借助由机器人的安装和控制来使两个间隔的管之间连通，该机器人可以为驱动机构提供压力流体。因此，两个管之间连接可以无需人的干预下在入口处直接进行，这对于不利环境中是有利的，例如核反应堆的封闭空间内的辐射环境中。

然而，这种已知的连接装置存在一些缺陷。尤其是驱动机构很复杂，因为它需要在通过延伸弹簧互相连接的两个夹具之间轴向分布四对相对的活塞，这样伸缩元件上产生的力的矢量和就直接沿着元件的平移轴线方向。另外，连接位置的保持依赖于驱动机构的液体或气体回路中的压力值，这就产生的可靠性的问题，且不说压力流体泄漏到装置附近的环境中造成的污染风险。此外，这种设计的装置要求管具有张开的开口，以便实现紧密的连接，且不适于连接两个以上的间隔管。

本发明旨在克服上述缺陷，尤其是提供一种具有更简单、更可靠的驱动机构的连接装置，其可以避免任何环境污染的风险。

为此，本发明的目的是上述定义的连接装置，其特征在于所述伸缩连接系统与所述驱动机构的第一部分连接，驱动机构设置在支架内，其中所述驱动机构包括控制杆，该控制杆穿过支架的至少一个壁，并将所述第一部分连接到设置在所述支架外面的控制系统上。

通过这些设置，在支架内实现了伸缩系统与驱动系统之间的连接。鉴于此，驱动装置的一部分可以沿伸缩系统的轴线设置，从而可以设计出相对紧凑的驱动机构，其可以通过在其上施加基本上元件轴向移动方向的力来推进或收回伸缩元件。另外，借助控制杆，就无需液体或气体驱动机构了，这尤其是避免了控制流体泄漏的风险，其提高了保持连接位置的可靠性。

根据本发明的连接装置的优选实施例中，可以任意使用以下设置：

至少一个所述伸缩连接系统包括内部通道，其适于允许流体在其连接的管与所述支架的内部空腔之间流过，这使得所述管与支架内部以流体方式连通，且连接了数个管，使得各个管之间通过连接装置相互连通；

至少一个所述伸缩连接系统适于大体将其连接的管闭合，这就使得连接装置能够完全或部分闭合该装置连接的至少一个管；

所述驱动机构包括唯一的所述第一部分，其适于同时驱动数个所述的伸缩连接系统，这简化了驱动机构并降低了尺寸；

所述控制杆密封地穿过界定出支架的所述内部空腔的至少一个壁，其避免支架内部管道中的流体逃溢到环境中；

所述控制杆沿与每个伸缩连接系统的平移轴大体垂直的轴布置，且能够绕其杆轴自由地旋转，其优势是根据体积和支架横向壁的密封能力；

驱动机构的所述第一部分包括可旋转地与所述控制杆成一整体的轮轴，所述轮轴借助摆动杆将相对于所述伸缩连接系统平移的元件机械地连接，其优势是机构的简化和体积；

至少一个所述伸缩连接系统包括可移动管状元件，该可移动管状元件相对所述支架横向可移动，且配备有至少一个膨胀式密封件，这使得在伸缩管状元件与对应的管之间形成密封，而不依赖于管的开口结构；例如，不必具有张开的开口，如介绍部分提到的已知装置中的情况；

所述管状元件的外径比管的内径小，从而使其可以连接，而所述膨胀式密封件设置在所述管状元件的内表面上，其适于不同类型的开口结构；

所述膨胀式密封件由管道提供流体，管道包括设置在所述支架内或靠近支架的柔性部分，所述管道还包括设置在所述支架外面的外部，其大体平行于所述控制杆，这使得该密封件可以由泵提供的气体或液体而膨胀，所述泵可以设置在距支架一定距离处；

所述连接装置还包括定位和导向系统，它包括适于支撑所述支架的框架；

所述控制系统包括由所述框架支撑的动力单元，其适于旋转地驱动所述控制杆；

所述定位和导向系统包括支撑所述框架的伸缩定位支柱，并配备远程驱动器，以便沿大体垂直的方向移动所述框架。

其他的特点和优势将结合非限制性的实施例的下述说明变得更加清楚，涉及的附图其中：

附图1表示根据本发明的第一实施例的连接装置的水平剖面的部分顶视图，其中所述装置已准备好连接两个管；

附图2表示附图1中所述装置的展开图，其中所述装置与两个管密封连接；

附图3表示连接装置的第一实施例的侧面剖视图，其连接在核反应堆容器上，其中所述装置已准备好与反应堆的主冷却回路的管道连接；

附图4表示根据本发明的第二实施例的连接装置的水平剖视图的部分顶视图，其中所述装置能够连接4个管。

附图1中所示的连接装置1安装在希望能够连接在一起或者基本上成一体的两个间隔的管100之间。该连接装置1包括两个伸缩连接系统10，该连接系统10以相反的方向沿同一纵轴A1设置，并且安装在同一支架2上。每个伸缩系统10包括与支架2成一整体的固定的管导向元件12，以及能够在管导向元件12内沿轴A1平移的可移动管状元件11。在伸缩系统10的管状元件11和12之间通过安装在管导向元件12内表面上的密封件12G获得密封连接。

每个伸缩系统10的可移动管状元件11能够通过驱动机构3沿轴A1平移，驱动机构3包括安装在支架2内的第一部分30。所述第一部分30包括公用的轮轴32和两个摆动连接臂33，所述摆动连接臂33机械地将轮轴32连接到每个可移动管状元件11上。驱动机构3包括第二部分，该第二部分包括控制系统35和控制杆31，控制系统35安装在支架2外面，控制杆31通过支架2的壁将第一部分30连接到控制系统35上(附图3)。

控制杆31沿杆轴Z设置，与每个伸缩系统10的平移轴A1垂直，且能够其杆轴自由地旋转(附图3)。控制系统35适于旋转地驱动控制杆31，从而使控制杆31旋转地驱动轮轴32以移动摆动控制杆33，进而移动管状元件11。在第一实施例中所示的，控制杆31固定在轮轴32的中心，后者与杆可选择地成一整体；但是也可以在杆与轮轴之间提供间接的连接装置，例如齿轮。

每个可移动的管状元件11优选包括前端部分11A和主体部分11B，前端部分11A的外表面大体呈圆锥状，主体部分11B大体呈圆柱状。前端部分11A的最大直径设计为比主体部分11B的外径大，而比管状元件11可以连接的管100的内径D略小。这样，每个管状元件11的前端部分可以插入相应的管100中。为了建立密封连接，每个管状元件11配备有至少一个膨胀式密封件15，其密封地设置在与前端部分11A临近的主体部分11B的外表面四周。

如附图1所示，优选地，在非膨胀状态，膨胀式密封件15的外径不会超过前端部分11A的最大直径，这样，档插入管状元件11时，就不会或者几乎不会使密封件磨损管100的内壁。每个膨胀式密封件15通过管道16提供流体。流体可以是液体或气体，且气体优于液体，特别是可以避免由于密封泄漏液体造成的环境污染。

如第一实施例所示，每个伸缩连接系统10包括形成在管状元件11内的内部管道11H，其适于允许流体在伸缩系统连接的管100中流过，以及支架的内部空腔。这使得连接装置1连接得管100之间可以互通。然而，根据另一未示出的实施例，至少一个伸缩连接系统10可以适于将伸缩系统连接的管100基本闭合。例如，管状元件11的前端部分11A可以呈闭合的前壁。将管基本闭合理解为整个或部分闭合。在部分闭合的情况下，可以包括少量空气渗出的通道，从而允许液体从管100中排出，例如在膨胀式密封件15的区域包括一渗出开口。

如附图2所示，轮轴32旋转了90°，或者甚至比90°多一点，由于控制杆31的旋转运动，使每个可移动管状元件11布置为插入对应的管100的开口中。一旦插入完成，每个膨胀式密封件15通过从设置在支架2外面的泵单元36中经对应的管道16引入压力气体而膨胀，如附图2气体流通箭头所示。

每个管道16包括随管状元件11设置的柔性部分161。该柔性部分161延伸至与管状元件11固定连接的直线部分160，且与膨胀式密封件15密封连接。柔性管道161的每个部分都可以设置在支架2内，或者设置支架外，且与支架毗邻。两个管道16通过连接管道162相互连通，并包括设置在支架2外的公共外部163，且平行于控制杆31延伸至泵单元36。这样，膨胀式密封件15可以几乎同时膨胀。

每个膨胀式密封件15用于将管100的内壁密封，从而使连接装置1与管100之间形成密封连接。如第一实施例所示，管100之间通过连接装置1流体连通。装置1通过管100可以完全防止液体或气体泄漏到周围环境中，在这种情况下，控制杆31必须密封地穿过至少一个壁，该壁界定出支架2的内部间隙。

如附图3所示，根据附图1中第一实施例的连接装置1优选用于安装核反应堆的容器4内，从而与主回路的管连接。压力水反应堆的主冷却回路一般包括数个冷却回路，每个冷却回路包括流体发生器5，以及与容器相连的热分支和冷分支。附图3示出了具有两个热分支的管100，所述与容器4相连的热分支的沿同一轴线A1相对设置。连接装置1用于将至少两个热分支连通，从而使它们能够通过将水注入同一热分支而注满水。

连接装置1包括定位和导向系统20，该系统其具有适于支撑支架2的框架21。框架21包括伸缩定位柱22，该定位柱22配备有驱动器23，该驱动器23能够被旋转驱动，从而使框架21的旋转运动控制在合适的竖直方向。框架21包括与容器成一定角度定位的开口。这些开口位置与竖直柱45对应，通常永久性地安装在容器4上，以用于连接容器盖。反应堆的上部具有可摆动的桥，它可以用于容器盖的定位，以便成一定角度地定位连接装置1，从而可以通过控制高度位置来使框架21的竖直位置降低，进而使管状元件11轴向成一线地插入管11的开口中。

适于旋转地驱动控制杆31的控制系统35包括由框架21支撑的动力单元。泵单元36也可以通过框架21支撑设置，但是优选的，它可以移动到容器彭便的平台上，从而容易地避免了泵润滑剂泄漏到容器中的风险。

根据本发明的连接装置不限于沿同一轴线设置的一个或两个伸缩系统10。不仅两个伸缩系统10可以不同轴设置，而且多于两个的伸缩系统也可以不在同一轴线上。如附图4所示，根据本发明第二实施例的连接装置1适于连接沿两垂直轴A1和A2设置的四个管。连接装置包括驱动机构，该驱动机构的第一部分设置在支架内，其优选包括轮轴32’和四个摆动杆33’，这些摆动杆机将轮轴与每个伸缩系统10机械地连接。

根据本发明的连接装置的伸缩系统不必插入与之相连的管内。相反的，伸缩系统可以假设包括适于压到管末端的可移动管状元件。如果膨胀式密封件用于密封连接，该密封件会安装在可移动管状元件的内表面，从而与管末端的外表面形成密封连接。

当然，本发明不限于使用膨胀式密封件，任何类型的密封件，包括具有刚性可延伸元件的密封件都可以使用。另外，控制杆31不必为可旋转移动的，即使这种设置对于通过杆在支架2的壁附近提供密封会比较有利。优选的，我们可以设想杆31可以相对驱动机构的摆动杆平移，例如每个杆设置在由Z轴与对应的伸缩系统10的平移轴构成的平面上。

另外，在连接装置用于与单个管连接的情况下，连接装置包括单个伸缩系统，可以设想支架与柔性或刚性的流体流动路线，以便例如改变流体的路线，将管引至远程的流体回收装置。这样的实施例在水下环境中是可用的，例如为了将从破损的水下管道中泄漏的石油收集到油罐宏，其中连接装置可以通过远程控制机器人来安装到水下管道上。

Claims (13)

1.用于连接至少一个管(100)的连接装置(1，1’)，该连接装置包括至少一个伸缩连接系统(10)，该伸缩连接系统安装在支架(2)上，且适于借助驱动机构(3)沿平移轴(A1，A2)作用，以用于所述管(100)的布置与连接，其特征在于：所述伸缩连接系统(10)与所述驱动机构(3)的第一部分(30)连接，驱动机构设置在支架(2)内，其中所述驱动机构(3)包括控制杆(31)，该控制杆穿过支架(2)的至少一个壁，并将所述第一部分(30)连接到设置在所述支架(2)外面的控制系统(35)上。

2.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，至少一个所述伸缩连接系统(10)包括内部通道(11H)，其适于允许流体在其连接的管(100)与所述支架(2)的内部空腔之间流过。

3.根据权利要求1所述的连接装置，其特征在于，至少一个所述伸缩连接系统(10)适于大体将其连接的管(100)闭合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的连接装置，其特征在于，所述驱动机构(3)包括唯一的所述第一部分(30)，其适于同时驱动数个所述的伸缩连接系统(10)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的连接装置，其特征在于，所述控制杆(31)密封地横穿至少一个壁，该壁界定出支架(2)的所述内部空腔。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的连接装置，其特征在于所述控制杆(31)沿与每个伸缩连接系统(10)的平移轴(A1，A2)大体垂直的轴(Z)布置，且能够绕其杆轴自由地旋转。

7.根据权利要求6所述的连接装置，其特征在于，所述驱动机构(3)包括唯一的所述第一部分(30)，其适于同时驱动数个所述的伸缩连接系统(10)，并且驱动机构的所述第一部分(30)包括可旋转地与所述控制杆(31)成一整体的轮轴(32，32’)，所述轮轴(32)借助摆动杆(33，33’)将相对于所述伸缩连接系统平移的元件机械地连接。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的连接装置，其特征在于，至少一个所述伸缩连接系统(10)包括可移动管状元件(11)，该可移动管状元件相对所述支架(2)横向可移动，且配备有至少一个膨胀式密封件(15)。

9.根据权利要求8所述的连接装置，其特征在于，所述可移动管状元件(11)的外径比管(100)的内径小(D)，从而使其可以连接，而所述膨胀式密封件(15)设置在所述管状元件的外表面上。

10.根据权利要求8所述的连接装置，其特征在于，所述膨胀式密封件(15)由管道(16)提供流体，管道(16)包括设置在所述支架(2)内或靠近支架的柔性部分(161)，所述管道(16)还包括设置在所述支架外面的外部(163)，其大体平行于所述控制杆。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的连接装置，其特征在于，还包括定位和导向系统(20)，它包括适于支撑所述支架(2)的框架(21)。

12.根据权利要求11所述的连接装置，其特征在于所述控制系统(35) 包括由所述框架(21)支撑的动力单元，其适于旋转地驱动所述控制杆(31)。

13.根据权利要求11所述的连接装置，其特征在于，所述定位和导向系统(20)包括支撑所述框架(21)的伸缩定位支柱(22)，并配备远程驱动器(23)，以便沿大体垂直的方向移动所述框架(21)。