CN105351678A - 灌浆卡箍端部的密封和对中装置 - Google Patents

灌浆卡箍端部的密封和对中装置 Download PDF

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李志刚
石湘
周雷
王树青
张传杰
李华军
卢华
王巍巍
徐皓
陈祥余
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Abstract

一种灌浆卡箍端部的密封和对中装置,包括:设置在卡箍壳体轴向端面上的轴向密封机构、对中机构,该对中机构包括:设置在卡箍壳体内壁的外板牙、配合安装在外板牙内壁的数块内板牙、设置在内板牙轴向内侧的灌浆挡板、设置在卡箍壳体两轴向端面的顶进螺栓和顶进法兰,其中,顶进法兰和卡箍壳体之间连接;顶进螺栓的一端与卡箍壳体连接,顶进螺栓的另一端设有螺栓张紧器;轴向密封机构包括:设置在顶进法兰上的法兰密封挡板和设置在外板牙上的板牙密封挡板,其中,法兰密封挡板和板牙密封挡板之间设有密封圈。本发明将灌浆卡箍端部轴向密封和鞍板与受损管件轴线对中一起完成,解决了卡箍鞍板与受损管件轴线对中、结构密封性及端部灌浆的泄露问题。

Description

灌浆卡箍端部的密封和对中装置
技术领域
本发明涉及水下构件的修复加固装置,尤其涉及一种用于水下构件的修复加固的灌浆卡箍端部的密封和对中装置。属于海洋石油工程技术领域。
背景技术
目前,在海洋平台构件和海底管线的使用过程中,由于疲劳、腐蚀或者某些外来因素的影响,导致结构出现破损,为了提高结构安全,保证其能够正常工作,需要对它们进行维修加固工作。采用灌浆卡箍则是一种最常见的水下构件修复加固方法,但是,由于在灌浆卡箍在水下安装过程中,如何保证卡箍鞍板与受损管件轴线对中、获得良好的结构密封性以及避免端部灌浆泄露则是灌浆卡箍在水下安装过程中需要解决的难点之一,这些问题不解决,容易导致卡箍鞍板与受损管件之间出现结构密封性以及端部灌浆泄露问题。
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,而提供一种灌浆卡箍端部的密封和对中装置,其通过使用螺栓张紧器驱动,使得灌浆卡箍的端部轴向密封和鞍板与受损管件轴线对中一起完成,解决了卡箍鞍板与受损管件轴线对中、结构密封性以及端部灌浆泄露问题;大大提高了水下安装灌浆的密封性和便利性。
本发明的目的是由以下技术方案实现的:
一种灌浆卡箍端部的密封和对中装置,其特征在于:包括:设置在卡箍壳体轴向端面上的轴向密封机构、设置在卡箍壳体轴向两侧的对中机构,其中,对中机构包括:设置在卡箍壳体内壁的外板牙、配合安装在外板牙内壁的数块内板牙、设置在内板牙轴向内侧的灌浆挡板、设置在卡箍壳体两轴向端面的顶进螺栓和顶进法兰,其中,顶进法兰和卡箍壳体之间通过顶进螺栓、顶进螺母连接;顶进螺栓的一端与卡箍壳体连接,顶进螺栓的另一端设有螺栓张紧器;轴向密封机构包括:设置在顶进法兰上的法兰密封挡板和设置在外板牙上的板牙密封挡板,其中,法兰密封挡板和板牙密封挡板之间设有密封圈。
所述卡箍壳体分为上卡箍壳体和下卡箍壳体两部分,上、下两部分壳体组合形成一个圆筒状的卡箍壳体;卡箍壳体的内表面固定有数个导向柱,导向柱的头部设置在内板牙内,另一端分别穿过内板牙和外板牙固定在卡箍壳体上,而对应的在内板牙上设有径向开孔,以保证内板牙沿径向向中心平动,外板牙上设有轴向开槽,以保证外板牙沿轴向左右移动。
所述外板牙与数个内板牙之间的接触面为锥面,通过外板牙和内板牙之间数个锥面的相互配合接触驱动,使外板牙推动内板牙沿卡箍壳体的径向,向卡箍中心移动;且相邻内板牙之间都设有间隙,以便于内板牙沿卡箍壳体的径向移动,并保证对中过程中,各内板牙沿圆周方向不产生干涉。
所述导向柱一端的尺寸大于另一端的尺寸,以防止内板牙滑落失位。
所述板牙密封挡板设置在外板牙的轴向外侧,法兰密封挡板设置在顶进法兰的轴向内侧;用以限制密封圈的位置,并在密封圈被压缩时,引导密封圈沿径向变形,从而封堵卡箍壳体与受损管件之间的径向间隙。
所述灌浆挡板与卡箍壳体呈一体式结构,灌浆挡板用于限制内板牙的运动方向,并起到了导向作用。
本发明的有益效果:本发明由于采用上述技术方案,其通过使用螺栓张紧器驱动,使得灌浆卡箍的端部轴向密封和鞍板与受损管件轴线对中一起完成,解决了卡箍鞍板与受损管件轴线对中、结构密封性以及端部灌浆泄露问题;大大提高了水下安装灌浆的密封性和便利性。
附图说明
图1为本发明结构主视示意图。
图2为图1中间部分的局部放大图。
图中主要标号说明:
1.受损管件;2.顶进螺栓;3.轴向螺栓张紧器;4.顶进螺母;5.顶进法兰;6.法兰密封挡板;7.第一沉头螺钉;8.密封圈;9.第二沉头螺钉;10.板牙密封挡板;11.外板牙;12.导向柱;13.内板牙;14.灌浆挡板;15.卡箍壳体。
具体实施方式
如图1、图2所示,本发明包括:设置在卡箍壳体15轴向端面上的轴向密封机构、设置在卡箍壳体15轴向两侧的对中机构,其中,对中机构包括:设置在卡箍壳体15内壁的外板牙11、配合安装在外板牙11内壁的数块内板牙13、设置在内板牙13轴向内侧的灌浆挡板14、设置在卡箍壳体15两轴向端面的顶进螺栓2和顶进法兰5,其中,顶进法兰5和卡箍壳体15之间通过顶进螺栓2连接,并由顶进螺母4拧紧驱动顶进法兰5;顶进螺栓2的一端与卡箍壳体15连接,顶进螺栓2的另一端设有螺栓张紧器3;轴向密封机构包括:法兰密封挡板6和板牙密封挡板10,其中,法兰密封挡板6设置在顶进法兰5的轴向内侧,法兰密封挡板6与顶进法兰5之间通过第一沉头螺钉7固定连接;板牙密封挡板10设置在外板牙11的轴向外侧,板牙密封挡板10与外板牙11之间通过第二沉头螺钉9固定连接。法兰密封挡板6和板牙密封挡板10的作用是限制密封圈8的位置,并在密封圈8被压缩时,引导其沿径向变形,从而封堵卡箍壳体15与受损管件1之间的径向间隙。
上述密封圈8设置在第一沉头螺钉7和第二沉头螺钉9之间。第一沉头螺钉7和第二沉头螺钉9的作用:一是:通过第一沉头螺钉7和第二沉头螺钉9的头部间距控制密封圈8被压缩的轴向变形,二是:在顶进法兰5使第一沉头螺钉7和第二沉头螺钉9接触后,传递轴向螺栓张紧器3载荷至外板牙11上,以驱动对中机构动作。本实施例中,沿卡箍壳体15的圆周方向设有十对第一沉头螺钉7和第二沉头螺钉9。
上述轴向密封机构设置在对中机构的外侧。
上述卡箍壳体15分为上卡箍壳体和下卡箍壳体两部分,上、下两部分壳体采用螺栓连接方式组合形成一个圆筒状的卡箍壳体15。
上述外板牙11与数个内板牙13之间的接触面为锥面,数个锥面相互配合,通过外板牙11和内板牙13之间数个锥面的接触驱动,使外板牙11推动内板牙13沿卡箍壳体15的径向,向其中心移动。
上述卡箍壳体15的内表面固定有数个导向柱12,导向柱12的数量与接触面上锥面的数量相对应;其中,导向柱12的头部设置在内板牙13内,另一端分别穿过内板牙13和外板牙11,并通过螺纹连接方式固定在卡箍壳体上,而对应的在内板牙13上设有径向开孔,以保证其沿径向向中心平动,外板牙11上设有轴向开槽,以保证其沿轴向左右移动。
上述导向柱12头部尺寸大于其另一端的尺寸。导向柱12一方面可以引导和限制住内板牙13、外板牙11运动时的位置,另一方面在卡箍壳体15包拢受损管件之前,利用一个稍大的头部防止内板牙13由于重力作用滑落失位。
上述外板牙11的外径与卡箍壳体15的内径相同。
本实施例中,沿圆筒状的卡箍壳体15圆周内表面设有十二块内板牙13,每块内板牙13的圆心角为30°,且相邻内板牙13之间都设有间隙,以便于内板牙13沿卡箍壳体15的径向移动,并保证对中过程中,各内板牙13沿圆周方向不产生干涉。
上述灌浆挡板14与卡箍壳体15呈一体式结构,灌浆挡板14用于限制内板牙13的运动方向,并起到了导向作用。
上述螺栓张紧器3采用活塞结构,且螺栓张紧器3通过管路与外部的液压泵连接,并通过控制液压泵的油源压力控制螺栓张紧器3的工作,因此,可以将液压泵设置在水面之上,操作人员在外部,比如:船上,即可控制螺栓张紧器3工作,无需潜水员水下手动拧紧。
本发明的工作原理:使用时,将本发明套在受损管件1上,卡箍对中前,通过卡箍壳体15上沿轴向设置的螺栓,使上卡箍壳体和下卡箍壳体固定连接,然后,再进行对中与端部密封操作。其操作过程如下:
由轴向螺栓张紧器3驱动顶进法兰5沿轴向推进,首先,压缩端部的密封圈8,当固定在顶进法兰5的第一沉头螺钉7与固定在外板牙11上的第二沉头螺钉9接触后,外板牙11开始轴向移动,通过外板牙11与数个内板牙13之间相接触的锥形面的载荷传递,使各个内板牙13沿着灌浆挡板14向中心平动,并扣住受损管件1,从而,使卡箍壳体15的轴线与受损管件1的轴线一致,形成卡箍对中,并且,也有利于密封圈8的均匀变形。完成灌浆卡箍结构的装配后,向卡箍壳体15内灌浆,并封堵灌浆进出口,从而达到修复加固海底水下构件的目的。
上述轴向螺栓张紧器、密封圈为现有技术,未作说明的技术为现有技术,故不再赘述。
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 (6)

1.一种灌浆卡箍端部的密封和对中装置,其特征在于:包括:设置在卡箍壳体轴向端面上的轴向密封机构、设置在卡箍壳体轴向两侧的对中机构,其中,对中机构包括:设置在卡箍壳体内壁的外板牙、配合安装在外板牙内壁的数块内板牙、设置在内板牙轴向内侧的灌浆挡板、设置在卡箍壳体两轴向端面的顶进螺栓和顶进法兰,其中,顶进法兰和卡箍壳体之间通过顶进螺栓、顶进螺母连接;顶进螺栓的一端与卡箍壳体连接,顶进螺栓的另一端设有螺栓张紧器;轴向密封机构包括:设置在顶进法兰上的法兰密封挡板和设置在外板牙上的板牙密封挡板,其中,法兰密封挡板和板牙密封挡板之间设有密封圈。
2.根据权利要求1所述的灌浆卡箍端部的密封和对中装置,其特征在于:所述卡箍壳体分为上卡箍壳体和下卡箍壳体两部分,上、下两部分壳体组合形成一个圆筒状的卡箍壳体;卡箍壳体的内表面固定有数个导向柱,导向柱的头部设置在内板牙内,另一端分别穿过内板牙和外板牙固定在卡箍壳体上,而对应的在内板牙上设有径向开孔,以保证内板牙沿径向向中心平动,外板牙上设有轴向开槽,以保证外板牙沿轴向左右移动。
3.根据权利要求1或2所述的灌浆卡箍端部的密封和对中装置,其特征在于:所述外板牙与数个内板牙之间的接触面为锥面,通过外板牙和内板牙之间数个锥面的相互配合接触驱动,使外板牙推动内板牙沿卡箍壳体的径向,向卡箍中心移动;且相邻内板牙之间都设有间隙,以便于内板牙沿卡箍壳体的径向移动,并保证对中过程中,各内板牙沿圆周方向不产生干涉。
4.根据权利要求2所述的灌浆卡箍端部的密封和对中装置,其特征在于:所述导向柱一端的尺寸大于另一端的尺寸,以防止内板牙滑落失位。
5.根据权利要求1所述的灌浆卡箍端部的密封和对中装置,其特征在于:所述板牙密封挡板设置在外板牙的轴向外侧,法兰密封挡板设置在顶进法兰的轴向内侧;用以限制密封圈的位置,并在密封圈被压缩时,引导密封圈沿径向变形,从而封堵卡箍壳体与受损管件之间的径向间隙。
6.根据权利要求1所述的灌浆卡箍端部的密封和对中装置,其特征在于:所述灌浆挡板与卡箍壳体呈一体式结构,灌浆挡板用于限制内板牙的运动方向,并起到了导向作用。
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