CN103879530A - 水下静密封锁紧机构 - Google Patents

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Abstract

一种水下静密封锁紧机构，一基座、安装在基座上的水下控制壳体底板、安装在水下控制壳体底板上的水下控制壳体，其中，基座、水下控制壳体底板、水下控制壳体的中部设有相应的安装孔，一锁紧轴穿过并安装在该安装孔内，锁紧轴的上端与控制壳体上口连接处安装有一预紧头，水下控制壳体的上部安装有一壳体顶盖；锁紧轴的底部沿水下控制壳体底板向上依次安装有坐盘、锁紧螺纹套法兰盘、锁紧螺纹套、中间管，水下控制壳体上还安装有一密封装置。本发明结构紧凑，不仅更加方便水下机器人安装及拆卸；而且，有效地解决了3000米以下水深对于水下控制模块壳体与锁紧机构零件之间的密封；同时，进一步有效地降低了生产成本。

Description

水下静密封锁紧机构
技术领域
本发明涉及锁紧机构，尤其涉及一种水下静密封锁紧机构。属于海洋石油工程领域。
背景技术
海洋石油开发起始于20世纪40年代，随着浅海资源开采的日渐枯竭，人们把目光投向了广阔的深水领域。从20世纪80年代末开始，人们逐渐开始了深海油气资源的勘探开发，虽然至今仅有20多年的历史，但在世界范围已掀起了深海油气勘探的热潮，尤其在深水深海油气开发的“金三角”——美洲的墨西哥湾、拉丁美洲的巴西海域及西非海域，深水石油作业更是取得了令世人瞩目的进展。据统计，目前，世界深海油气探明储量已占海洋油气探明储量的65%以上。随着深水海洋工程技术和装备的不断发展，世界深水油气田的开发规模和作业水深不断增加，深水海域已逐渐成为世界海洋石油开发的主战场。
水下控制模块(SCM)是根据水面主控站的指令引导液压液操作水下阀门，并收集水下各类水下传感器包括井下压力、温度变送器的信息，将其传送至水面控制系统。通常水下控制模块与水下控制模块安装基盘配合锁紧并直接安装在所要控制的设备上，如：水下采油树、水下管汇。
目前，现有的锁紧机构多采用动密封结构形式，配套浅水及深水环境应用，由于其机械结构复杂，加工和制造困难，对零件的材质及加工精度与装配精度均要求较高，密封材料也易磨损。为了解决上述问题，改用静密封结构，静密封结构不仅有效地降低了零件的加工精度与装配精度需求，而且，在静密封锁紧机构工作时，密封材料不会受到磨损，故静密封锁紧机构往往比动密封结构具有更长的使用寿命。尤其是对于3000米以下的水深，随着水深增加，水下压力加大及能见度降低的情况，静密封结构比动密封结构使用起来往往要更加可靠。
但是，由于现有的动密封锁紧机构与静密封锁紧机构的锁紧原理类似，多数为螺旋传动机理，其密封结构主要为密封圈，且密封圈安装在锁紧轴上，伴随着锁紧轴的转动而转动，因密封圈一侧为海水，故要求安装密封圈的轴段的配合精度较高，如果装配精度达不到要求，则可能导致密封圈无法起到应有的密封作用或容易疲劳及磨损；且随着水深增加，水下压力加大及能见度的降低，对于水下锁紧机构的加工﹑制造与装配精度及水下机器人（ROV）操作的便利性，也提出了更高的要求。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种水下静密封锁紧机构，其结构紧凑，不仅更加方便水下机器人安装及拆卸；而且，有效地解决了3000米以下水深对于水下控制模块壳体与锁紧机构零件之间的密封；同时，进一步有效地降低了生产成本。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
一种水下静密封锁紧机构，其特征在于：一基座、安装在基座上的水下控制壳体底板、安装在水下控制壳体底板上的水下控制壳体，其中，基座、水下控制壳体底板、水下控制壳体的中部设有相应的安装孔，一锁紧轴穿过并安装在该安装孔内，锁紧轴的上端与控制壳体上口连接处安装有一预紧头，水下控制壳体的上部安装有一壳体顶盖；锁紧轴的底部沿水下控制壳体底板向上依次安装有坐盘、锁紧螺纹套法兰盘、锁紧螺纹套、中间管，水下控制壳体上还安装有一密封装置。
所述锁紧螺纹套、中间管和预紧头采用法兰螺栓方式组成一个整体，锁紧轴与锁紧螺纹套之间为螺旋传动原理。
所述密封装置包括：一套装在中间管外部的防水管、安装在防水管及壳体顶盖之间的防水管上部密封圈和套装在水下控制壳体底板及防水管之间的防水管下部密封圈，以防止外界海水进入水下控制模块壳体内。
所述水下控制壳体底板上安装有导向销。
所述水下控制壳体底板上设有数个第一安装孔，第一安装孔内安装有数个液压公插头和电气公插头。
所述基座上设有数个与水下控制壳体底板上第一安装孔对应的第二安装孔，第二安装孔内各安装有液压母插头和电气母插头。
所述基座中部的安装孔上安装有固定锁紧轴的十字槽，十字槽位置上安装有一挡盘，十字槽和挡盘为盘状结构。
所述水下控制壳体为筒状结构；坐盘，锁紧螺纹套法兰盘，锁紧螺纹套，壳体顶盖，为盘状结构。
本发明的有益效果：
1.其结构紧凑，不仅更加方便水下机器人安装及拆卸；有效地解决了3000米以下水深对于水下控制模块壳体与锁紧机构零件之间的密封；
2.具有加工制造简单，在水下连接可靠；
3.可实现对水下控制模块(SCM)与水下控制模块安装底座（SCMMB）上多路水下液压接头和水下电气接头的连接和锁紧。
附图说明
图1为本发明整体示意图。
图2为本发明锁紧机构内部装配图
图3为本发明水下控制模块壳体装配图。
图4为本发明基座装配图。
图中主要标号说明：
1.基座，2.水下控制壳体底板，3.液压公插头，4.水下控制壳体、5.预紧头，6.锁紧轴，7.导向销，8.电气公插头，9.坐盘，10.锁紧螺纹套法兰盘，11.锁紧螺纹套，12.中间管，13.防水管，14.防水管上部密封圈，15.壳体顶盖，16.液压母插头，17.电气母插头，18.防水管下部密封圈，19.挡盘，20.十字槽。
具体实施方式
如图1—图4所示，本发明包括：基座1、采用螺栓连接方式安装在基座1上的水下控制壳体底板2、采用螺栓连接方式安装在水下控制壳体底板2上的水下控制壳体4，其中，基座1、水下控制壳体底板2、水下控制壳体4的中部设有相应的安装孔，一锁紧轴6穿过并安装在该安装孔内，锁紧轴6的上端与水下控制壳体4上口连接处安装有一预紧头5、水下控制壳体4的上部安装有一壳体顶盖15，水下控制壳体底板2上安装有一导向销7，使水下控制壳体4与基座1准确对接；锁紧轴6的底部沿水下控制壳体底板2向上，采用法兰螺栓方式依次安装有坐盘9、锁紧螺纹套法兰盘10、锁紧螺纹套11、中间管12，并将锁紧螺纹套11、中间管12、预紧头5组成一个整体，其作用类似于一个长螺母。锁紧轴6与锁紧螺纹套11之间为螺旋传动原理。水下控制壳体4上还安装有一密封装置，密封装置包括：一套装在中间管12外部的防水管13、安装在防水管13及壳体顶盖15之间的防水管上部密封圈14和套装在水下控制壳体底板2及防水管13之间的防水管下部密封圈18，以防止外界海水进入水下控制模块壳体内。
上述水下控制壳体底板2上设有数个第一安装孔，第一安装孔内安装有数个液压公插头3和电气公插头8。
上述基座1上设有数个与水下控制壳体底板上第一安装孔对应的第二安装孔，第二安装孔内各安装有液压母插头16和电气母插头17，为了保证基座1上的液压母插头16和电气母插头17与位于水下控制壳体底板2上的插头准确对接，基座1和水下控制壳体底板2的安装孔在一个工序中一起被加工出来。
上述基座1中部的安装孔上安装有固定锁紧轴6的十字槽，十字槽位置上安装有一挡盘19。
锁紧轴6和中间管12为长轴形，水下控制壳体为筒状结构；其他部件多为盘状类零件，如：坐盘9，锁紧螺纹套法兰盘10，锁紧螺纹套11，壳体顶盖15，挡盘19，十字槽20等。
本发明采用以下安装步骤：
第一步：先将水下控制壳体底板2安放在支撑柱上；
第二步：用螺钉将坐盘9安装在水下控制壳体底板2上；
第三步：将锁紧螺纹套11安放在水下控制壳体底板2中心孔处；
第四步：用螺钉将锁紧螺纹套法兰盘10安装在水下控制壳体底板2上（目的是为了沿轴向固定锁紧螺纹套11）；
第五步：将安装有密封圈的锁紧轴6从水下控制壳体底板2底部拧入锁紧螺纹套11；
第六步：用螺钉将中间管12和锁紧螺纹套11后端联接；
第七步：用螺钉将预紧头5和中间管12后端联接；
第八步：先将防水管下部密封圈18安装到水下控制壳体底板2相应的密封槽内，再用螺钉将防水管13安装在水下控制壳体底板2上；
第九步：将水下控制壳体4、防水管上部密封圈14和壳体顶盖15先后用螺钉安装到相应位置；
第十步：将数个液压公插头3、电气公插头8和导向销7先后安装到水下控制壳体底板2上；
挡盘19上设有与锁紧轴6前端对应的安装孔，用一颗紧定螺钉即可完成安装。基座1为圆形，基座1上设有用于安装在上面部件的数个安装孔，数个安装孔内各安装有液压母插头16、电气母插头17和用于最终固定锁紧轴6的十字槽20，为保证基座1上的液压母插头16和电气母插头17与水下控制壳体底板2上的插头准确对接，基座1和水下控制壳体底板2的安装孔在一个工序中一起被加工出来。
本发明工作原理：
使用时，将本发明安装到水下控制模块后，由水下机器人的机械手抓紧锁紧轴6上端，然后，进入海底并到达指定的海底采油设备，操作员通过水下摄像机找到基座1的外置，开始操作水下机器人将水下控制模块放到基座1上。水下控制模块在被安装时通过导向销7来定位，从而使水下控制模块准确的被安装到指定的位置上；同时，液压公插头3和电气公插头8准确对接到基座1上对应的母插头上。当所有插头对接到位后，水下机器人开始执行以下操作：
一.将锁紧轴6转动90度行程，使锁紧轴6前端的十字锚卡在十字槽20内；
二.将预紧头5转动180度行程，使锁紧轴6前端的十字锚和十字槽20紧密结合。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种水下静密封锁紧机构，其特征在于：一基座、安装在基座上的水下控制壳体底板、安装在水下控制壳体底板上的水下控制壳体，其中，基座、水下控制壳体底板、水下控制壳体的中部设有相应的安装孔，一锁紧轴穿过并安装在该安装孔内，锁紧轴的上端与控制壳体上口连接处安装有一预紧头，水下控制壳体的上部安装有一壳体顶盖；锁紧轴的底部沿水下控制壳体底板向上依次安装有坐盘、锁紧螺纹套法兰盘、锁紧螺纹套、中间管，水下控制壳体上还安装有一密封装置。
2.根据权利要求1所述的水下静密封锁紧机构，其特征在于：所述锁紧螺纹套、中间管和预紧头采用法兰螺栓方式组成一个整体，锁紧轴与锁紧螺纹套之间为螺旋传动原理。
3.根据权利要求1所述的水下静密封锁紧机构，其特征在于：所述密封装置包括：一套装在中间管外部的防水管、安装在防水管及壳体顶盖之间的防水管上部密封圈和套装在水下控制壳体底板及防水管之间的防水管下部密封圈，以防止外界海水进入水下控制模块壳体内。
4.根据权利要求1所述的水下静密封锁紧机构，其特征在于：所述水下控制壳体底板上安装有导向销。
5.根据权利要求1所述的水下静密封锁紧机构，其特征在于：所述水下控制壳体底板上设有数个第一安装孔，第一安装孔内安装有数个液压公插头和电气公插头。
6.根据权利要求1所述的水下静密封锁紧机构，其特征在于：所述基座上设有数个与水下控制壳体底板上第一安装孔对应的第二安装孔，第二安装孔内各安装有液压母插头和电气母插头。
7.根据权利要求1所述的水下静密封锁紧机构，其特征在于：所述基座中部的安装孔上安装有固定锁紧轴的十字槽，十字槽位置上安装有一挡盘，十字槽和挡盘为盘状结构。
8.根据权利要求1所述的水下静密封锁紧机构，其特征在于：所述水下控制壳体为筒状结构；坐盘，锁紧螺纹套法兰盘，锁紧螺纹套，壳体顶盖，为盘状结构。
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