CN103759073B - 一种整体式水平管道连接器 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种整体式水平管道连接器，是由底座、法兰Ⅰ支座、法兰Ⅰ、螺栓、定位销、法兰Ⅰ固定板、挡板、缸体、带齿金属透镜垫、法兰接头、活塞、驱动环、卡爪组件、套筒、壳体、连接套筒、管接头、吊环螺钉、透镜垫、法兰Ⅱ、推进液压缸、推进液压缸支座、分流集流阀、液压油路板、电磁换向阀、单向阀、防松机构、对准机构、O型密封圈组成的，带齿金属透镜垫带齿的一端安装在法兰接头端部，卡爪组件圆周均匀设置在法兰接头上，对准机构上有自锁轴，能实现自锁，壳体上对称安装有两组防松机构，防止连接器在外干扰力的作用下连接密封失效。本发明具有一定的自对准能力，接头及其安装工具集成为一体，连接可靠性好，应用前景广泛。

Description

一种整体式水平管道连接器

技术领域

本发明涉及的是一种管道连接装置，具体地说是海洋管道连接装置。

背景技术

管道连接器常用于提供管道或其它管件之间的远程驱动连接。目前在一些公开资料中能够找到的与本发明比较相关的报道是美国专利申请号为4516795的专利文件中公开的技术方案。

美国专利申请号为4516795的专利文件中公开的技术方案的驱动动力由液压缸提供，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，但存在卡爪因周向受力不均而分布不均，会导致管道连接处发生泄漏、密封失效的问题。

另一份美国专利申请号为4730853的专利文件中公开的技术方案与上述专利文件中的技术方案相比，管道对准锥靠管道接触锥面引导；卡爪的形状有所改变，但因卡爪周向分布不均而致使密封失效的问题并未得到解决。

由于深水海洋环境复杂，有洋流扰动、管道中原油压力波动等干扰因素存在，过大的干扰力可使连接接头窜动，导致密封失效的问题，目前可见的公开文件中很少给出合适的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供能满足海洋工作的精度要求的一种整体式水平管道连接器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种整体式水平管道连接器，其特征是：包括底座、第一法兰、第二法兰、法兰接头、壳体、卡爪组件、驱动环、套筒、推进液压缸、对准机构，第一法兰的外壁上设置凹槽，凹槽里安装法兰固定板，第一法兰穿过底座并与底座相连，法兰固定板通过定位销将第一法兰与底座定位，法兰固定板通过螺栓固定在底座上，第一法兰的中部与法兰接头的中部之间安装带齿金属透镜垫，带齿金属透镜垫的带齿一端安装在法兰接头上，法兰接头外壁和第一法兰外壁上均设置凸台，卡爪组件安装在法兰接头外壁和第一法兰外壁的凸台外部，驱动环安装在卡爪组件上，驱动环上安装活塞，活塞和套筒外部安装缸体，缸体的外部安装壳体，缸体通过连接套筒与法兰接头固定在一起，缸体的端部安装挡板，挡板和法兰接头上分别安装有管接头，缸体、活塞、套筒构成空腔，管接头向空腔通入高压油时，活塞左移从而带动驱动环转动进而驱动卡爪组件转动，使卡爪组件与法兰接头外壁和第一法兰外壁的凸台相扣，推进液压缸通过推进液压缸支座安装在壳体上，推进液压缸的杆伸出端穿过壳体并与法兰接头相连，第二法兰与法兰接头相连，第一法兰、法兰接头、第二法兰左中右布置，第二法兰位于壳体内部，对准机构安装在壳体上。

本发明还可以包括：

1、还包括对准机构，对准机构包括固定套筒、对准锥，对准锥固定在壳体上，对准锥内部包括中空部分，对准锥的外壁上开有孔，孔与中空部分相连通，中空部分安装开口销，孔里安装自锁轴，自锁轴包括头部和轴部，轴部穿过开口销，头部与对准锥的内壁之间安装自锁轴弹簧，固定套筒内壁设置卡槽，在自锁轴弹簧自然状态时，自锁轴的头部伸出孔外，对准时，对准锥进入固定套筒里，自锁轴的头部缩回孔里，当自锁轴行进至卡槽时，自锁轴的头部卡在卡槽内。

2、所述的卡爪组件包括卡爪、轴向定位轴、轴向定位弹簧，轴向定位弹簧安装在轴向定位轴上组成轴向定位单元，卡爪的两侧设置卡爪孔，轴向定位单元的两端分别安装在相邻卡爪的卡爪孔里，卡爪沿法兰接头的圆周均匀分布。

3、还包括防松机构，防松机构包括箱体、第一-第二长轴、第一-第二锥齿轮、手柄套筒、手柄、对接短轴、防松弹簧、导向套筒、防松螺栓杆，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合且均设置在箱体里，第一锥齿轮与第一长轴相连，第二锥齿轮与第二长轴相连，箱体里分别安装第一轴承座和第二轴承座，第一长轴通过第一轴承安装在第一轴承座里，第二长轴通过第二轴承安装在第二轴承座里，第一长轴与对接短轴相固定，手柄安装在对接短轴上，且手柄和对接短轴均位于手柄套筒里，手柄套筒套在箱体上，对接短轴与第一轴承座外部的箱体之间安装对接弹簧，第二长轴安装在导向套筒里，导向套筒上安装防松弹簧，防松螺栓杆通过防松螺栓杆套安装在导向套筒上，第二长轴上安装导向平键，防松机构安装在壳体上，转动手柄可将放松螺栓杆拧入法兰接头，防松螺栓杆继续移动可与驱动环相接触从而施加预紧力。

4、所述的轴向定位单元有四组，四组轴向定位单元在所在圆周上均匀布置。

5、所述的防松机构有两组，两组防松机构在壳体上对称设置。

本发明的优势在于：本发明具有一定自对准的能力，能满足工作的精度要求，其安装动作简单，工时短，安装辅助工具也相对简单，连接可靠性好，应用前景广泛。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的卡爪组件的局部剖视图；

图3为本发明的防松机构的结构示意图；

图4为图3中的E处的局部放大视图；

图5为图3中的F处的局部放大视图；

图6为图3中的G处的局部放大视图；

图7a为对准机构的主视图，图7b为图7a中A处的局部放大图；

图8为对准机构的左视图；

图9为图1中的B处的局部放大视图。

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1～9，本发明是由底座1、法兰Ⅰ支座2、法兰Ⅰ3、螺栓4、定位销5、法兰Ⅰ固定板6、挡板7、缸体8、带齿金属透镜垫9、法兰接头10、活塞11、驱动环12、卡爪组件13、套筒14、壳体15、连接套筒16、管接头17、吊环螺钉18、复合式透镜垫19、法兰Ⅱ20、推进液压缸21、推进液压缸支座22、分流集流阀23、液压油路板24、电磁换向阀25、单向阀26、防松机构27、对准机构28、O型密封圈31组成的。法兰Ⅰ3安装在法兰Ⅰ支座2上，法兰Ⅰ固定板6安装在法兰Ⅰ3上，法兰Ⅰ固定板6通过定位销5定位，通过螺栓4固定在底座1上，法兰Ⅰ支座2安装在底座1上，带齿金属透镜垫9上安装有O型密封圈31，带齿金属透镜垫9带齿一端安装在法兰接头10上，复合式透镜垫19安装在法兰接头10另一端，法兰接头10与法兰Ⅱ20连接在一起，卡爪组件13在法兰接头10上圆周均匀分布，驱动环12设置于卡爪组件13上，活塞11安装在驱动环12上，活塞11和套筒14分别安装在缸体8上，缸体8通过连接套筒16与法兰接头10固定在一起，挡板7安装在缸体8上，挡板7和缸体8之间安装有连接套筒16，挡板7和法兰接头10上安装有管接头17，缸体8设置于壳体15内，推进液压缸支座22安装在壳体15上，推进液压缸21安装在推进液压缸支座22上，推进液压缸21的杆伸出端通过螺纹连接与法兰接头10连接，吊环螺钉18、防松机构27和对准机构28分别安装在壳体15上，分流集流阀23、电磁换向阀25和单向阀26分别安装在液压油路板24上，液压油路板24固定在壳体15上。

其中，卡爪组件13具体地说，是由卡爪1300、周向定位轴1301、周向定位弹簧1302组成的。周向定位弹簧1302安装在周向定位轴1301上，周向定位轴1301设置于两卡爪1300之间，使卡爪1300在法兰接头10上圆周均匀分布。

其中，防松机构27具体地说，是由防松螺栓杆2700、防松螺栓杆套2701、导向套筒2702、防松弹簧2703、导向平键2704、长轴Ⅱ2705、轴承2706、轴承座Ⅱ2707、锥齿轮Ⅱ2708、锥齿轮Ⅰ2709、箱体2710、轴承座Ⅰ2711、长轴Ⅰ2712、弹簧2713、手柄套筒2714、对接短轴2715、ROV手柄2716组成的。防松螺栓杆2700安装在防松螺栓杆套2701上，防松螺栓杆套2701固定在导向套筒2702上，防松弹簧2703安装在导向套筒2702上，导向平键2704安装在长轴Ⅱ2705上，锥齿轮Ⅱ2708固定在长轴Ⅱ2705一端，长轴Ⅱ2705上通过轴承2706安装在轴承座Ⅱ2707上，轴承座Ⅱ2707安装在箱体2710上，锥齿轮Ⅰ2709安装在长轴Ⅰ2712上，长轴Ⅰ2712通过轴承2706安装在轴承座Ⅰ2711上，轴承座Ⅰ2711和轴承座Ⅱ2707分别安装在箱体2710上，长轴Ⅰ2712通过螺纹连接与对接短轴2715固定在一起，对接短轴2715和箱体之间安装有弹簧2713，ROV手柄2716安装在对接短轴2715上，手柄套筒2714设置在箱体2710上。

其中，对准机构28具体地说，是由对准锥2800、自锁轴2801、自锁轴弹簧2802、开口销2803组成的。自锁轴2801通过开口销2803安装在对准锥2800，自锁轴2801和对准锥2800之间安装有自锁轴弹簧2802。

进一步地，所述的防松螺栓杆2700和法兰接头10之间的螺纹副满足自锁条件，当防松螺栓杆2700拧入法兰接头10后，能够实现自锁。

进一步地，所述的防松机构27有两组，在壳体15上是对称安装的。

进一步地，所述的对准机构28中，自锁轴2801、自锁轴弹簧2802、开口销2803均为4件，在对准锥2800上均匀分布。

进一步地，所述的缸体8、活塞11和套筒14构成一空腔D，高压油可从管接头17进入该空腔D。

该整体式水平管道连接器工作时，在ROV辅助下将连接器的对准锥2800插入到固定套筒29中，实现整体式水平连接器的对准，自锁轴2801在自锁轴弹簧2802的作用下伸出，卡在固定套筒29上，实现对准的自锁，推进液压缸21推动法兰接头10前进到待连接的位置，当通过管接头17向空腔D通入高压油时，活塞11左移，带动驱动环12转动，驱动卡爪组件13转动，卡爪组件13夹紧法兰Ⅰ3和法兰接头10，实现夹紧连接，ROV手柄2716在ROV操作下转动，经防松机构27传递转矩，将防松螺栓杆2700拧入法兰接头10，ROV旋转防松机构27的ROV手柄2716，防松螺栓杆2700向左运动一直到与驱动环12表面接触，并且施加了相应的预紧力，起到防松作用。

Claims (8)

1.一种整体式水平管道连接器，包括底座、第一法兰、法兰接头、卡爪组件、驱动环、推进液压缸，第一法兰的外壁上设置凹槽，凹槽里安装法兰固定板，第一法兰穿过底座并与底座相连，法兰固定板通过定位销将第一法兰与底座定位，法兰固定板通过螺栓固定在底座上，第一法兰的中部与法兰接头的中部之间安装带齿金属透镜垫，带齿金属透镜垫的带齿一端安装在法兰接头上，法兰接头外壁和第一法兰外壁上均设置凸台，卡爪组件安装在法兰接头外壁和第一法兰外壁的凸台外部，驱动环安装在卡爪组件上，其特征是：还包括第二法兰、壳体、套筒、对准机构，驱动环上安装活塞，活塞和套筒外部安装缸体，缸体的外部安装壳体，缸体通过连接套筒与法兰接头固定在一起，缸体的端部安装挡板，挡板和法兰接头上分别安装有管接头，缸体、活塞、套筒构成空腔，管接头向空腔通入高压油时，活塞左移从而带动驱动环转动进而驱动卡爪组件转动，使卡爪组件与法兰接头外壁和第一法兰外壁的凸台相扣，推进液压缸通过推进液压缸支座安装在壳体上，推进液压缸的杆伸出端穿过壳体并与法兰接头相连，第二法兰与法兰接头相连，第一法兰、法兰接头、第二法兰左中右布置，第二法兰位于壳体内部，对准机构安装在壳体上。

2.根据权利要求1所述的一种整体式水平管道连接器，其特征是：还包括对准机构，对准机构包括固定套筒、对准锥，对准锥固定在壳体上，对准锥内部包括中空部分，对准锥的外壁上开有孔，孔与中空部分相连通，中空部分安装开口销，孔里安装自锁轴，自锁轴包括头部和轴部，轴部穿过开口销，头部与对准锥的内壁之间安装自锁轴弹簧，固定套筒内壁设置卡槽，在自锁轴弹簧自然状态时，自锁轴的头部伸出孔外，对准时，对准锥进入固定套筒里，自锁轴的头部缩回孔里，当自锁轴行进至卡槽时，自锁轴的头部卡在卡槽内。

3.根据权利要求1或2所述的一种整体式水平管道连接器，其特征是：所述的卡爪组件包括卡爪、轴向定位轴、轴向定位弹簧，轴向定位弹簧安装在轴向定位轴上组成轴向定位单元，卡爪的两侧设置卡爪孔，轴向定位单元的两端分别安装在相邻卡爪的卡爪孔里，卡爪沿法兰接头的圆周均匀分布。

4.根据权利要求1或2所述的一种整体式水平管道连接器，其特征是：还包括防松机构，防松机构包括箱体、第一和第二长轴、第一和第二锥齿轮、手柄套筒、手柄、对接短轴、防松弹簧、导向套筒、防松螺栓杆，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合且均设置在箱体里，第一锥齿轮与第一长轴相连，第二锥齿轮与第二长轴相连，箱体里分别安装第一轴承座和第二轴承座，第一长轴通过第一轴承安装在第一轴承座里，第二长轴通过第二轴承安装在第二轴承座里，第一长轴与对接短轴相固定，手柄安装在对接短轴上，且手柄和对接短轴均位于手柄套筒里，手柄套筒套在箱体上，对接短轴与第一轴承座外部的箱体之间安装对接弹簧，第二长轴安装在导向套筒里，导向套筒上安装防松弹簧，防松螺栓杆通过防松螺栓杆套安装在导向套筒上，第二长轴上安装导向平键，防松机构安装在壳体上，转动手柄可将防松螺栓杆拧入法兰接头，防松螺栓杆继续移动可与驱动环相接触从而施加预紧力。

5.根据权利要求3所述的一种整体式水平管道连接器，其特征是：还包括防松机构，防松机构包括箱体、第一和第二长轴、第一和第二锥齿轮、手柄套筒、手柄、对接短轴、防松弹簧、导向套筒、防松螺栓杆，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合且均设置在箱体里，第一锥齿轮与第一长轴相连，第二锥齿轮与第二长轴相连，箱体里分别安装第一轴承座和第二轴承座，第一长轴通过第一轴承安装在第一轴承座里，第二长轴通过第二轴承安装在第二轴承座里，第一长轴与对接短轴相固定，手柄安装在对接短轴上，且手柄和对接短轴均位于手柄套筒里，手柄套筒套在箱体上，对接短轴与第一轴承座外部的箱体之间安装对接弹簧，第二长轴安装在导向套筒里，导向套筒上安装防松弹簧，防松螺栓杆通过防松螺栓杆套安装在导向套筒上，第二长轴上安装导向平键，防松机构安装在壳体上，转动手柄可将防松螺栓杆拧入法兰接头，防松螺栓杆继续移动可与驱动环相接触从而施加预紧力。

6.根据权利要求3所述的一种整体式水平管道连接器，其特征是：所述的轴向定位单元有四组，四组轴向定位单元在所在圆周上均匀布置。

7.根据权利要求5所述的一种整体式水平管道连接器，其特征是：所述的轴向定位单元有四组，四组轴向定位单元在所在圆周上均匀布置。

8.根据权利要求5所述的一种整体式水平管道连接器，其特征是：所述的防松机构有两组，两组防松机构在壳体上对称设置。