CN107990063B - 滑块式水下管道连接器 - Google Patents

滑块式水下管道连接器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种滑块式水下管道连接器，它解决了水下管道连接需要大量螺栓，连接方式繁琐复杂且费时费力的问题，其在海底作业时能够方便、快速、可靠地实现两根管道连接，其技术方案为：包括对接的管道A和管道B，所述管道A通过连接部与静滑槽座连接，静滑槽座和管道B外管壁之间设置动滑槽座，所述静滑槽座和动滑槽座轴向之间设置滑块，所述滑块一端设置第一凸起位于静滑槽座的第一滑槽内，滑块另一端设置第二凸起位于动滑槽座的第二滑槽内，动滑槽座转动带动滑块径向平移进而卡紧管道B。

Description

滑块式水下管道连接器
技术领域
本发明涉及水下管道连接技术领域，特别是涉及一种滑块式水下管道连接器。
背景技术
海底管道是通过密闭的管道在海底连续地输送大量油(气)的管道，是海上油(气)田开发生产系统的主要组成部分，也是目前最快捷、最安全和经济可靠的海上油气运输方式。传统海底管道对接技术主要有螺栓法兰式连接和卡箍式连接。在深海区域进行水下管道连接通常使用水下机器人代替潜水员水下操作。螺栓法兰式连接和卡箍式连接需要大量螺栓来实现连接并提供预紧力，要求水下机器人对螺栓逐个拧紧操作，过程复杂繁琐，费时费力，大大增加了海洋石油运输的成本与工期。
另外，卡爪式连接是一种较为先进的连接方式，虽然操作快捷省时，但对技术要求较高，且无统一标准。
综上所述，现有技术中对于水下管道连接繁琐复杂，费时费力的问题，尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种滑块式水下管道连接器，其在海底作业时能够方便、快速、可靠地实现两根管道连接；
进一步的，本发明采用下述技术方案：
滑块式水下管道连接器，包括对接的管道A和管道B，所述管道A通过连接部与静滑槽座连接，静滑槽座和管道B外管壁之间设置动滑槽座，所述静滑槽座和动滑槽座轴向之间设置滑块，所述滑块一端设置第一凸起卡合于静滑槽座的第一滑槽内，滑块另一端设置第二凸起卡合于动滑槽座的第二滑槽内，动滑槽座转动带动滑块径向平移进而卡紧管道B。
进一步的，所述滑块设置多个，多个滑块沿静滑槽座圆周均匀分布。
进一步的，所述静滑槽座沿圆周均布设置多个第一滑槽，所述动滑槽座沿圆周均布设置多个第二滑槽。
进一步的，所述静滑槽座的第一滑槽呈直线型，所述动滑槽座的第二滑槽呈曲线型。
进一步的，所述第一滑槽沿径向倾斜布设，所述第二滑槽呈弧形，其弧形圆心偏离动滑槽座中心。
进一步的，所述滑块与静滑槽座配合的第一凸起呈平行四边形，滑块与动滑槽座配合的第二凸起呈圆柱形。
进一步的，所述滑块的径向断面呈梯形，相邻滑块的斜面与底面相配合。
进一步的，所述动滑槽座外侧设置手柄。
进一步的，所述静滑槽座端部连接压盖，压盖配合设置于动滑槽座外部将动滑槽座压紧。
进一步的，所述连接部包括中介法兰，中介法兰一端通过紧固件与管道A连接，中介法兰另一端通过紧固件与静滑槽座连接。
进一步的，所述管道A在与管道B对接配合处管壁外侧套设导向环，导向环设置于管道A外管壁和管道B内管壁之间。
进一步的，所述管道B在与管道A对接配合处设置密封环。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的管道连接器，通过在静滑槽座和动滑槽座轴向之间设置滑块，动滑槽座转动前滑块围成的区域可允许管道B通过与管道A连接，驱动动滑槽座转动则带动滑块在二者的凹槽内产生径向位移，滑块围成的区域变小卡紧管道B的轴肩实现固定。
本发明的管道连接器，在管道A的端部设置导向环，其有对中作用，使管道A和管道B可以顺利连接到位，避免磕碰，管道B内设有密封环以保证连接可靠。
通过本发明的方案，本发明达到了简化水下管道连接过程的目的，将卡箍、螺栓法兰连接中需要专门的工具对螺栓逐个拧紧的过程改为转动手柄，加快了安装速度，简化了安装过程。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明管道连接器的半剖视图；
图2为本发明管道连接器的局部放大图；
图3为本发明管道连接器的管道A和管道B连接前示意图；
图4为本发明管道连接器的管道A和管道B连接后示意图；
图5a-5d为本发明管道连接器的原理示意图；其中图5a为管道A和管道B在锁合状态下显示出动滑槽座的示意图，图5b为管道A和管道B在锁合状态下未示出动滑槽座的示意图；图5c为管道A和管道B在开启状态下显示出动滑槽座的示意图，图5d为管道A和管道B在开启状态下未示出动滑槽座的示意图；
图中，1、管道A，2、螺栓，3、导向环，4、中介法兰，5、螺栓，6、静滑槽座，7、螺栓，8、压盖，9、滑块，10、手柄，11、密封环，12、动滑槽座，13、管道B。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在水下管道连接需要大量螺栓，连接方式繁琐复杂且费时费力的不足，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种滑块式水下管道连接器。
本申请的一种典型的实施方式中，如图1-4所示，提供了一种滑块式水下管道连接器，包括对接的管道A1和管道B13，管道A1通过连接部与静滑槽座6连接，静滑槽座6和管道B13外管壁之间设置动滑槽座12，静滑槽座6和动滑槽座12轴向之间设置滑块，本申请实施例中滑块设置为滑块9，滑块一端设置第一凸起位于静滑槽座6的第一滑槽内，滑块另一端设置第二凸起位于动滑槽座12的第二滑槽内，动滑槽座12转动带动滑块径向平移进而卡紧管道B13。本发明中的管道A和管道B均采用短管，两根短管固定连接后，管道中孔呈密闭状。
静滑槽座6、动滑槽座12和它们配合的滑块9组成对管道B起固定作用的部件。
滑块设置多个，多个滑块沿着静滑槽座6的圆周均匀分布，多个滑块中部可围成封闭多边形，多边形的尺寸可在滑块的靠拢下变小或者在滑块的分散下变大。
静滑槽座6沿圆周均布多个与滑块配合的第一滑槽，动滑槽座12沿圆周均布多个与滑块配合的第二滑槽。
静滑槽座6的滑槽呈直线型，沿径向倾斜布设
动滑槽座12的滑槽呈曲线型，其弧形圆心偏离动滑槽座12中心。
滑块与静滑槽座6配合的第一凸起呈平行四边形，滑块与动滑槽座12配合的第二凸起呈圆柱形。滑块的第一凸起与静滑槽座6上的直线型第一滑槽相匹配，第二凸起与动滑槽座12上的曲线滑槽相匹配。
滑块的径向断面呈梯形，相邻滑块的斜面与底面相配合，滑块可在动滑槽座的带动下径向平移向轴线靠拢。
本实施例中，在连接器静滑槽座和动滑槽座之间置有12枚形状尺寸相同的滑块9，12枚滑块9均匀分布在以管道A1和管道B13轴线为中心的圆周上，呈中心对称，12枚滑块9边线围成正十二边形，正十二边形的内切圆即为可以容纳管道通过的最大尺寸。正十二边形内切圆的尺寸取决于每一枚滑块9距离轴线的距离，该距离由动滑槽座12相对静滑槽座6转动的角度控制。当动滑槽座12转动时，通过第二滑槽驱动12枚滑块9，使其沿着静滑槽座6上的第一滑槽平移，使正十二边形的内切圆尺寸改变。滑块9围成的正十二边形在连接完成前可允许管道B13通过，连接完成后旋转手柄10可以驱动滑块组移动，使正十二边形内切圆尺寸缩小卡住管道B13的轴肩，完成固定。
静滑槽座6上设置12道直线滑槽与12枚滑块9的左端第一凸起相配合，滑块9右端第二凸起与动滑槽座12上的曲线滑槽相配合。
动滑槽座12外侧设置手柄10。动滑槽座12右端附近管壁上加工出一个螺纹孔，用于安装供水下机器人(ROV)操作的手柄10，通过水下机器人转动手柄以实现动滑槽座的转动。
静滑槽座6端部通过螺栓7连接压盖8，压盖8配合设置于动滑槽座12外部将动滑槽座12和滑块9压紧。压盖8将动滑槽座边缘压紧，使它可以转动但不会轴向松动。
连接部包括中介法兰4，中介法兰4一端通过紧固件(即螺栓2)与管道A1连接，中介法兰4另一端通过紧固件(即螺栓5)与静滑槽座6连接。
管道A1右端在与管道B13对接配合处管壁外侧设置导向环3，导向环3设置于管道A1外管壁和管道B13内管壁之间。
管道B13在与管道A1对接配合处设置密封环11。该管道B13内部放置密封环11实现密封并提供预紧，外圈的轴肩用于连接后的固定。
导向环3套在管道A1的右端外侧，导向环3的内径等于管道A1右端外径，导向环3外径等于管道B13左端内径，导向环3起到对中导向作用，有利于管道A1、管道B13一次安装连接到位，避免了连接过程中出现磕碰现象；当管道A1右端及上面的导向环3完全套入管道B13左端后，并挤压密封环11变形以实现密封和预紧时，水下机器人操作手柄10带动动滑槽座12旋转，如图5a-5d，驱动十二枚滑块9向轴心集中靠拢，使其围成的正十二边形尺寸减小，正十二边形内切圆的尺寸变到最小值以卡住管道B13的轴肩而不能再向回移动，完成连接后的固定。
管道A1左端以左端通过螺栓法兰连接或其他方式安装在待连接的管道上，管道B13右端通过螺栓法兰连接或其他方式安装在水下的管道上(在该管道下水前)。
本发明滑块式水下管道连接器中管道B13内外径尺寸可以变化，其最大外径小于12枚滑块组成正十二边形内切圆尺寸的最大值，其最小外径等于或略小于12枚滑块组成的正十二边形内切圆尺寸的最小值，以实现两根短管的连接和固定。
本发明主要零部件采用可以耐受海水及高压油气腐蚀的抗腐蚀合金，滑块、动滑槽座、静滑槽座与压盖采用自润滑性较好的材料，或在它们的接触面上涂自润滑层，保证了连接作业过程中可以顺利转动手柄。
本发明达到了简化水下管道连接过程的目的，将卡箍、螺栓法兰连接中需要专门的工具对螺栓逐个拧紧的过程改为转动手柄，加快了安装速度，简化了安装过程。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.滑块式水下管道连接器，其特征是，包括对接的管道A和管道B，所述管道A通过连接部与静滑槽座连接，静滑槽座和管道B外管壁之间设置动滑槽座，所述静滑槽座和动滑槽座轴向之间设置滑块，所述滑块一端设置第一凸起卡合于静滑槽座的第一滑槽内，滑块另一端设置第二凸起卡合于动滑槽座的第二滑槽内，动滑槽座转动带动滑块径向平移进而卡紧管道B；
所述滑块设置多个，多个滑块沿静滑槽座圆周均匀分布；
所述静滑槽座沿圆周均布设置多个第一滑槽，所述动滑槽座沿圆周均布设置多个第二滑槽；
所述静滑槽座的第一滑槽呈直线型，所述动滑槽座的第二滑槽呈曲线型；
所述第一滑槽沿径向倾斜布设，所述第二滑槽呈弧形，其弧形圆心偏离动滑槽座中心；
所述滑块与静滑槽座配合的第一凸起呈平行四边形，滑块与动滑槽座配合的第二凸起呈圆柱形。
2.如权利要求1所述的管道连接器，其特征是，所述滑块的径向断面呈梯形，相邻滑块的斜面与底面相配合。
3.如权利要求1所述的管道连接器，其特征是，所述动滑槽座外侧设置手柄；所述静滑槽座端部连接压盖，压盖配合设置于动滑槽座外部将动滑槽座压紧。
4.如权利要求1所述的管道连接器，其特征是，所述连接部包括中介法兰，中介法兰一端通过紧固件与管道A连接，中介法兰另一端通过紧固件与静滑槽座连接。
5.如权利要求1所述的管道连接器，其特征是，所述管道A在与管道B对接配合处管壁外侧套设导向环，导向环设置于管道A外管壁和管道B内管壁之间；所述管道B在与管道A对接配合处设置密封环。
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