CN105443084A - 卡爪式连接器的安装工具 - Google Patents
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Abstract
一种卡爪式连接器的安装工具，包括：一支撑结构、设置在支撑结构中的加载结构、通过第二液压缸安装在上加载结构上的吊装结构、设置在加载结构内部，并成环形分布的侧向定位液压机构和二次锁紧液压机构；其中，加载结构包括：上加载结构和下加载结构，并由数根导向柱将二者连接为一体；其中，上、下加载结构的内部分别布置有数组侧向定位液压机构的缸体，并成环形分布；下加载结构设有：导向套，导向套筒孔内套装有导向柱，通过导向套与导向柱配合，将上支撑体、支撑机构、上、下加载结构、下导向体串接成一个整体。本发明将不同尺寸的管道卡爪连接器的接头送入深水、并完成连接与二次锁紧；并对可回收式卡爪连接器进行回收，大大提高了安装效率。
Description
技术领域
本发明涉及海底管道，尤其涉及一种用于对海底管道进行快速连接、且可以回收的卡爪式连接器的安装工具。属于海洋石油工程领域。
背景技术
水下生产系统已经成为深水油气开发中的一种主流模式，而水下连接更是水下生产系统建设的十分重要的组成部分。
水下连接部分主要包括：井口、采油树、管汇、管线终端等生产设施之间的相互连接、配合。而水下连接技术主要是以焊接和机械连接为主，其中，对于深水油气田的管道多数使用机械连接。
有效安全的连接技术是水下生产系统中一项重要的技术。水下连接系统主要是由水下连接器、专用安装工具系统两部分组成，其适应于深水的工作环境，可以在水下进行连接后形成可靠的密封，并在连接完成后自动脱开。
深水管道连接器按照工作原理的分类可分为以下几种：
(1)螺栓法兰式：螺栓法兰式连接方式的安全性能较高，其连接可靠，并且有十分成熟的设计标准。但是，螺栓法兰式连接要求安装工具与接头对中性精度较高，需要专用的作业机具进行安装，而且，其结构形式为一端是法兰接头固定，另一端法兰接头可旋转，要求比较严格。对于只能通过水下机器人传送图像又对现场安装情况进行观察、并做动作调整的深水管道连接来说，难以保证整个系统较高的安装精度。
(2)卡箍式：卡箍连接的结构形式比较简单，拆装方便。与螺栓法兰式进行对比，其减少了连接螺栓数量，因此，降低了螺栓孔对孔精度的要求。但是，其并未解决螺栓结构在深水自动安装比较困难，且精度较低的问题。
(3)卡爪式：卡爪式连接方式完全避免了螺栓在深水环境下的精确对正以及复杂的预紧动作问题，从而，降低了对安装工具与接头的对准精度的要求；通过下压卡爪的结构代替了螺栓组为法兰提供预紧力，大大缩短了水下作业时间；其在工作时，仅需保证管道的对正要求，属于典型的快速安装技术。
但是，现有可回收式卡爪连接器的安装工具存在以下几点问题：
(1)由于其对不同尺寸的管道连接需要配备相应的安装工具，导致其通用性不强；
(2)由于其总体外形为圆形，且设有三根导向柱，这种安排导致设置在安装工具内部的受力定位机构，并未严格均匀布置，可能会导致其受力不均等问题。
(3)由于现有安装工具二次锁紧是通过水下机器人传送图像、并对现场安装情况进行观察、且将力矩扳手插入二次锁紧机构实现的，这种方法增加了连接的时间，效率较低；
(4)现有的安装工具在下放到底座接头上时，由于下导向体的裙口略小，导致裙口辅助下方时比较困难。
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，而提供一种改进的卡爪式连接器的安装工具，其不仅能够将不同尺寸的管道卡爪连接器的接头送入深水、并完成连接与二次锁紧；并通过自身的动作完成对管道接头的解锁，对可回收式卡爪连接器的回收，解决了现有可回收式卡爪连接器的安装工具通用性不强的问题；而且，还能够使水下机器人在全程只需传送图像、就能够转动水下机器人操控面板上相应的转阀，解决了现有可回收式卡爪连接器的安装工具受力不均、安装困难等问题，大大提高了安装效率。
本发明的目的是由以下技术方案实现的：
1、一种卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：包括：一支撑结构、设置在支撑结构中部的加载结构、通过第二液压缸安装在上加载结构上的吊装结构、设置在加载结构内部，并成环形分布的数组侧向定位液压机构和二次锁紧液压机构；其中，
吊装结构包括：一吊桶、依次安装在吊桶顶部的孤形连接片、数个吊装环，其中，吊桶的底部设有与吊桶配合安装的外箍环，外箍环上设有数个连接脚，数个连接脚上分别设有用于与第二液压缸的活塞杆进行连接的双活塞杆液压缸活塞杆法兰安装孔，吊桶底板上设有数组二次锁紧液压机构安装孔15；
支撑机构包括：设置在顶部的上支撑体、设置在上支撑体底部的下导向体，其中，上支撑体上安装有水下机器人操控面板；上支撑体与下导向体之间是通过数根导向柱连接为一体；
加载结构包括：上加载结构和下加载结构，并由数根导向柱将二者连接为一体；其中，上加载结构和下加载结构上中部设有一通孔，上、下加载结构上设有用于上加载结构导向套筒安装的导向套筒孔，导向套筒孔内套装有导向柱，通过导向套筒孔与导向柱配合安装，将上支撑体、支撑机构、上、下加载结构、下导向体串接成一个整体，其中，上、下加载结构的内部分别布置有数组侧向定位液压机构的缸体安装孔和活塞杆安装孔，并成环形分布；下加载结构设有：用于上加载结构导向套筒安装的导向柱安装的导向套筒孔，导向套筒孔内套装有导向套，导向套筒孔内套装有导向柱，通过导向套与导向柱配合安装，将上支撑体、支撑机构、上、下加载结构、下导向体串接成一个整体；其中，上、下加载结构的内部分别布置有数组侧向定位液压机构安装孔，并成环形分布；
数组侧向定位液压机构包括：侧向定位液压缸、与侧向定位液压缸连接在一起的侧向定位液压块。
所述吊装结构的外部为孤形、内部为贯通的结构。
所述支撑机构的外形为方形结构。
所述上支撑体为方形结构，上支撑体的中部设有一通孔；上支撑体是通过数组第一液压缸与加载结构连接；且第一液压缸为双作用液压缸，数组第一液压缸安装在上支撑体下部。
所述下导向体整体为与上支撑体形状相同的方形结构，下导向体的中部设有一与上支撑体的中部通孔相配合的通孔，包括：设置在上、下并连接在一起的数层方形板、安装在下导向体中部的支撑圈，支撑圈的下面安装有数个锁紧块；下导向体的下部安装有一喇叭状的裙口；下导向体上设有数个导向柱安装孔。
所述二次锁紧液压机构为双作用液压缸，数组二次锁紧液压机构对称安装在吊桶底部。
所述第二液压缸为双活塞杆液压缸，数组第二液压缸的缸体安装在上加载结构上部，且第二液压缸活塞杆安装在吊装结构的连接脚上。
所述上、下加载结构分别为两个相同的方形块。
所述吊桶的一侧设有第一豁口，上支撑体上设有第二豁口，下导向体上设有第三豁口，喇叭状裙口上设有第四豁口，上加载结构上设有第五豁口，下加载结构在同一方向上设有第六豁口，且第一、第二、第三、第四、第五、第六豁口方向一致，均为：30度。
本发明的有益效果：其不仅能够将不同尺寸的管道卡爪连接器的接头送入深水、并完成连接与二次锁紧；并通过自身的动作完成对管道接头的解锁，对可回收式卡爪连接器的回收，解决了现有可回收式卡爪连接器的安装工具通用性不强的问题；而且，还能够使水下机器人在全程只需传送图像、就能够转动水下机器人操控面板上相应的转阀，解决了现有可回收式卡爪连接器的安装工具受力不均、安装困难等问题，大大提高了安装效率。
附图说明
图1为本发明整体结构主视示意图。
图2为本发明吊装结构示意图。
图3为本发明下导向体示意图。
图4为本发明下加载结构示意图。
图5为本发明上加载结构示意图。
图6为本发明整体立体结构示意图。
图7为侧向定位液压机构示意图。
图中主要标号说明：
1.吊装结构、2.上支撑体、3.第一液压缸、4.二次锁紧液压机构、5.上加载结构、51.导向套筒孔、52.缸体安装孔、53.活塞杆安装孔、54.第五豁口、6.下加载结构、61.导向套、62.侧向定位液压机构安装孔、63.第六豁口、64.锁紧柱导向套、7.下导向体、8.导向柱、9.侧向定位液压机构、91.侧向定位液压缸、92.侧向定位液压块、10.第二液压缸、11.水下机器人操控面板、12.吊装环、13.吊桶、14.第一豁口、15.二次锁紧液压机构安装孔、16.连接脚、17.双活塞杆液压缸活塞杆法兰安装孔、7.下导向体、71.导向柱安装孔、72.锁紧块、73.支撑圈、74.第三豁口、75.裙口。
具体实施方式
如图1—图7所示，本发明包括：一支撑结构、设置在支撑结构中部的加载结构、通过第二液压缸10安装在上加载结构上的吊装结构1、设置在加载结构内部，并成环形分布的数组侧向定位液压机构9和二次锁紧液压机构4。
如图2所示，吊装结构1的外部为孤形、内部为贯通的结构，包括：一吊桶13、采用螺栓连接方式安装在吊桶13顶部的孤形连接片、采用焊接或螺栓连接方式安装在孤形连接片上的数个吊装环12，其中，吊桶13的一侧设有第一豁口14，吊桶13的底部设有与吊桶13配合安装的外箍环，外箍环上设有数个连接脚16(本实施例为三个)，数个连接脚16上分别设有用于与第二液压缸10的活塞杆进行连接的双活塞杆液压缸活塞杆法兰安装孔17，吊桶13的底板上设有数组二次锁紧液压机构安装孔15，用于安装二次锁紧液压机构4(本实施例为四组)。
上述第一豁口14为：30度。
上述支撑机构包括：设置在顶部的上支撑体2、相对设置上支撑体2底部的下导向体7，其中，上支撑体2上采用螺栓连接方式安装有水下机器人操控面板11；上支撑体2与下导向体7之间是通过穿过二者之间数个安装孔的数根导向柱8连接为一体(本实施例为四根)，并形成一外形为方形结构的支撑结构。
上述上支撑体2为方形结构，上支撑体2的中部设有一通孔，上支撑体2上设有第二豁口，第二豁口的边缘为：30度，且第二豁口方向与第一豁口一致；上支撑体2是通过数组第一液压缸3与加载结构连接。
如图3所示，下导向体7整体为与上支撑体2形状相同的方形结构，下导向体7的中部设有一与上支撑体2的中部通孔相配合的通孔，包括：设置在上、下并连接在一起的数层方形板(本实施例为两层)、采用焊接方式安装在下导向体7中部的支撑圈73，支撑圈73的下面采用螺栓方式安装有数个锁紧块72；下导向体7的下部采用焊接方式安装有一喇叭状的裙口75；且整个下导向体7上设有第三豁口74，第三豁口74的边缘为：30度，且第三豁口方向与上支撑体1的第二豁口一致。下导向体7上设有数个导向柱安装孔71。
上述喇叭状裙口75的角度为：44度；且喇叭状裙口75上设有第四豁口，第四豁口的边缘为：30度；同时，第四豁口方向与上支撑体1的第二豁口、下导向体7上的第三豁口74一致。
上述数个锁紧块72安装位置紧邻导向柱安装孔71位置。
如图4，图5所示，加载结构包括：上加载结构5和下加载结构6，并由四根导向柱8贯穿上、下加载结构(5，6)之间，将二者连接为一体；上、下加载结构(5，6)分别为两个相同的方形块，其中，上加载结构5和下加载结构6上中部设有一通孔，上加载结构5上设有第五豁口，第五豁口的边缘为：30度，且第五豁口方向与第一、第二、第三、第四豁口一致；上加载结构5上设有用于上加载结构导向套筒安装的导向套筒孔51，导向套筒孔51内套装有导向柱，通过导向套筒孔51与导向柱8配合安装，将上支撑体2、支撑机构、上、下加载结构(5，6)、下导向体7串接成一个整体，且导向柱8两端采用螺栓连接方式固定。其中，上加载结构5的内部分别布置有数组侧向定位液压机构的缸体安装孔52和活塞杆安装孔53(本实施例为：三组)，并成环形分布；且上加载结构5在同一方向上有30度的第五豁口54，第五豁口方向与第一豁口14、第二豁口、第三豁口、第四豁口的方向一致。
上述下加载结构6设有：用于上加载结构导向套筒安装的导向柱安装的导向套筒孔，导向套筒孔内套装有导向套61，导向套筒孔内套装有导向柱8，通过导向套61与导向柱8配合安装，将上支撑体2、支撑机构、上、下加载结构(5，6)、下导向体7串接成一个整体，且导向柱8两端采用螺栓连接方式固定。其中，下加载结构6的内部分别布置有数组侧向定位液压机构安装孔62(本实施例为：三组)，并成环形分布；且下加载结构6在同一方向上有30度的第六豁口64，第六豁口方向与第一豁口14、第二豁口、第三豁口、第四豁口、第五豁口的方向一致。
上述侧向定位液压机构9包括：侧向定位液压缸91、侧向定位液压块92，且通过螺纹连接在一起。且数组侧向定位液压机构(本实施例为：三组)，通过螺钉连接的固定方式安装在上、下加载结构(5，6)内部。
上述二次锁紧液压机构4为双作用液压缸，数组二次锁紧液压机构4通过螺栓连接对称安装在吊桶13底部(本实施例为：四组)。
上述数组第一液压缸3为双作用液压缸，数组第一液压缸3(本实施例为：三组)通过螺栓连接安装在上支撑体2下部；第二液压缸10为双活塞杆液压缸，数组第二液压缸10缸体采用螺栓连接安装在上加载结构5上部，第二液压缸10活塞杆采用螺栓连接安装在吊装结构1的连接脚16上(本实施例为：三组)。
上述液压缸、侧向定位液压缸、吊桶为现有技术，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 (9)
1.一种卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：包括：一支撑结构、设置在支撑结构中部的加载结构、通过第二液压缸安装在上加载结构上的吊装结构、设置在加载结构内部，并成环形分布的数组侧向定位液压机构和二次锁紧液压机构；其中，
吊装结构包括：一吊桶、依次安装在吊桶顶部的孤形连接片、数个吊装环，其中，吊桶的底部设有与吊桶配合安装的外箍环，外箍环上设有数个连接脚，数个连接脚上分别设有用于与第二液压缸的活塞杆进行连接的双活塞杆液压缸活塞杆法兰安装孔，吊桶底板上设有数组二次锁紧液压机构安装孔；
支撑机构包括：设置在顶部的上支撑体、设置在上支撑体底部的下导向体，其中，上支撑体上安装有水下机器人操控面板；上支撑体与下导向体之间是通过数根导向柱连接为一体；
加载结构包括：上加载结构和下加载结构，并由数根导向柱将二者连接为一体；其中，上加载结构和下加载结构上中部设有一通孔，上、下加载结构上设有用于上加载结构导向套筒安装的导向套筒孔，导向套筒孔内套装有导向柱，通过导向套筒孔与导向柱配合安装，将上支撑体、支撑机构、上、下加载结构、下导向体串接成一个整体，其中，上、下加载结构的内部分别布置有数组侧向定位液压机构的缸体安装孔和活塞杆安装孔，并成环形分布；下加载结构设有：用于上加载结构导向套筒安装的导向柱安装的导向套筒孔，导向套筒孔内套装有导向套，导向套筒孔内套装有导向柱，通过导向套与导向柱配合安装，将上支撑体、支撑机构、上、下加载结构、下导向体串接成一个整体；其中，上、下加载结构的内部分别布置有数组侧向定位液压机构安装孔，并成环形分布；
数组侧向定位液压机构包括：侧向定位液压缸、与侧向定位液压缸连接在一起的侧向定位液压块。
2.根据权利要求1所述的卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：所述吊装结构的外部为孤形、内部为贯通的结构。
3.根据权利要求1所述的卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：所述支撑机构的外形为方形结构。
4.根据权利要求1所述的卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：所述上支撑体为方形结构，上支撑体的中部设有一通孔；上支撑体是通过数组第一液压缸与加载结构连接；且第一液压缸为双作用液压缸，数组第一液压缸安装在上支撑体下部。
5.根据权利要求1所述的卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：所述下导向体整体为与上支撑体形状相同的方形结构，下导向体的中部设有一与上支撑体的中部通孔相配合的通孔，包括：设置在上、下并连接在一起的数层方形板、安装在下导向体中部的支撑圈，支撑圈的下面安装有数个锁紧块；下导向体的下部安装有一喇叭状的裙口；下导向体上设有数个导向柱安装孔。
6.根据权利要求1所述的卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：所述二次锁紧液压机构为双作用液压缸，数组二次锁紧液压机构对称安装在吊桶底部。
7.根据权利要求1所述的卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：所述第二液压缸为双活塞杆液压缸，数组第二液压缸的缸体安装在上加载结构上部，且第二液压缸活塞杆安装在吊装结构的连接脚上。
8.根据权利要求1所述的卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：所述上、下加载结构分别为两个相同的方形块。
9.根据权利要求1或5所述的卡爪式连接器的安装工具，其特征在于：所述吊桶的一侧设有第一豁口，上支撑体上设有第二豁口，下导向体上设有第三豁口，喇叭状裙口上设有第四豁口，上加载结构上设有第五豁口，下加载结构在同一方向上设有第六豁口，且第一、第二、第三、第四、第五、第六豁口方向一致，均为：30度。
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