CN109154183B - 水下夹子连接器和包括此种夹子连接器的水下夹子连接器布置 - Google Patents

Abstract

一种用于将两个管状部件的端部连接到彼此的水下夹子连接器(1)，所述夹子连接器包括：第一和第二夹持元件(20，30)，其能够枢转到与所述管状部件的所述端部成夹持接合的闭合位置中；以及可替换锁定单元(40')，其用于将所述夹持元件锁定在所述闭合位置中。所述锁定单元包括：操作轴(41)；第一保持部件(43)，其安装到所述操作轴且配置成与固定到所述第一夹持元件的固持部件(25)上的肩部(24)相接合；以及第二保持部件(44)，其安装到所述操作轴且配置成与固定到所述第二夹持元件的固持部件(35)上的肩部(34)相接合。所述锁定单元通过将所述操作轴侧向插入到设置在所述固持部件中的槽(26，36)中而以可拆卸方式安装到所述夹持元件上。

Description

水下夹子连接器和包括此种夹子连接器的水下夹子连接器 布置

技术领域

本发明涉及一种用于将管状部件的端部连接并固定到另一管状部件的对接端部的水下夹子连接器。本发明还涉及一种包括此种夹子连接器的水下夹子连接器布置。

背景技术

此前已从EP2642171 A1得知一种夹子连接器（clamp connector）。这一已知夹子连接器设置有操作轴（operating shaft），所述操作轴延伸通过以枢转方式安装到夹子连接器的两个弧形夹持元件（clamping elements）中的相应一个上的两个耳轴部件（trunnion members）。操作轴固定到耳轴部件中的一个上，并且可移动地连接到另一耳轴部件。致动单元（actuating unit）被配置成在轴向方向上拉动操作轴，以便使操作轴进入预张状态（pre-tensioned state），同时使夹持元件朝向彼此枢转（pivoting）并与将彼此连接的两个管状部件的端部接合。

发明内容

本发明旨在提供一种具有新颖且有利的设计的水下（subsea）夹子连接器。

还旨在呈现一种可通过ROV操作的水下夹子连接器。

根据本发明，这一目标通过根据本发明的水下夹子连接器来实现。

水下夹子连接器包括：基底部分；第一夹持元件和第二夹持元件，其在第一端部以铰接方式连接到基底部分；以及锁定单元，其包括操作轴且具有第一保持部件（retainingmember）和第二保持部件，每个夹持元件设置有固持部件（retaining members），所述固持部件包括肩部和槽，所述槽适用于以一种使得一个保持部件将抵靠在肩部中的每一个上的方式接收操作轴和保持部件，其中，锚定构件设置在第一夹持元件和第二夹持元件的外侧上，所述锚定构件能够将致动装置锚定到夹持元件，以使得夹持元件能够借助于致动装置进行旋转移动。

在上述水下夹子连接器的一些实施例中，锁定单元的第一保持部件和第二保持部件具有与操作轴上的第一外螺纹和第二外螺纹相接合的内螺纹，所述第一外螺纹和第二外螺纹的螺纹方向相反，以允许通过旋转操作轴来使第一保持部件和第二保持部件在操作轴上朝向或远离彼此移动。

在上述水下夹子连接器的一些实施例中，扭矩桶（torque bucket）连接到锁定单元的操作轴的一个端部，所述扭矩桶可借助于ROV连接到扭矩工具。

夹子连接器的扭矩桶可连接到与夹持元件中的一个以可释放方式接合的固持器，以便在锁定单元连接到夹持元件时阻止扭矩桶旋转。

在一些实施例中，上述固持器形成为臂，其中臂的上端固定到扭矩桶上，且臂的下端包括配置成与一个夹持元件上的相对侧表面相接合的突出部。

在夹子连接器的一些实施例中，锁定单元的第一保持部件在操作轴的第一端部固定到所述操作轴，且第二保持部件以可滑动方式安装到操作轴，所述第二保持部件具有轴向延伸的开口，在所述开口中布置锁定螺母，所述锁定螺母具有用于与操作轴上的外螺纹相接合的内螺纹，并且可在第二保持部件的第一壁和第二壁之间沿着操作轴移动。

在夹子连接器的一些实施例中，具有肩部的头部设置在操作轴的第二端部上，所述肩部面向第二保持部件且配置成与致动工具接合，所述致动工具可用于将操作轴的第二端部拉离或推离第二保持部件，并由此使操作轴进入预张状态。

在一些实施例中，致动工具具有冲击装置，所述冲击装置用于在锁定单元安装到第一夹持元件和第二夹持元件上时使操作轴的第二端部远离第二保持部件移动。

在一些实施例中，致动工具还包括可旋转致动部件和用于使致动部件旋转的驱动马达，所述致动部件配置成作用于锁定螺母以使锁定螺母旋转，并由此通过沿着操作轴进行旋拧将锁定螺母移动至与第二保持部件上的肩部接合，以在操作轴的预张状态中将操作轴锁定到第一固持部件和第二固持部件，并由此将第一夹持元件和第二夹持元件锁定到第一和第二管状部件的端部上。

本发明还涉及一种适用于移动夹子连接器的夹持元件的致动装置，所述夹子连接器包括基底部分和以可枢转方式连接到所述基底部分的两个夹持元件，所述两个夹持元件在每个夹持元件的远离连接器的中心面向（facing away from）的一侧上具有锚定构件（anchoring means），所述致动装置包括：第一臂和第二臂，所述第一臂和第二臂在第一端部借助于结合部（joint）J3以可枢转方式彼此连接；细长的接合部件，其布置在臂的第二端部处以与夹持元件上的锚定构件接合。

在上述致动装置的一些实施例中，它还包括动力部件，所述动力部件配置成在第一臂和第二臂之间作用（act）以使第一和第二臂相对于彼此枢转。

在致动装置的一些实施例中，至少一个接合部件包括两个部件，所述两个部件之间具有空隙以使得操作轴能够通过，接合部件的两个部件可连接到锚定构件。

动力部件可为液压缸或电动马达。

所描述的致动装置适合与根据本发明的水下夹子连接器一起使用。

本发明还涉及一种用于借助于如本公开所描述的夹子连接器将第一管状部件连接到第二管状部件的方法，其包括以下步骤：

- 将第一夹持元件和第二夹持元件设置成处于打开位置中，

- 使第一管状部件和第二管状部件的端部进入夹子连接器的中心，

- 将如本公开中所描述的致动装置连接到夹持元件上的锚定构件，

- 借助于致动装置将夹持元件移动至闭合或大体上闭合的位置，

- 使夹子连接器的锁定单元进入夹持元件的槽，以及

- 借助于锁定单元锁定夹子连接器。

根据下文的描述将显现水下夹子连接器的其它有利特征。

附图说明

参考附图，作为实例引用的本发明的优选实施例的特定描述如下。

在附图中：

图1是根据本发明的第一实施例的水下夹子连接器的侧视图；

图2是图1的夹子连接器的透视图；

图3是图1的夹子连接器中包括的锁定单元的平面俯视图；

图4是图3的锁定单元的透视图；

图5是将与图1的夹子连接器一起使用的致动装置的透视图；

图6是图5的致动装置的侧视图；

图7是图5的致动装置的平面俯视图；

图8是在夹持元件处于打开位置的情况下观察的与图1的夹子连接器的夹持元件接合的图5的致动装置的透视图；

图9是对应于图8的侧视图；

图10是在夹持元件处于闭合位置且锁定单元安装到夹持元件上的情况下观察的与图1的夹子连接器的夹持元件接合的图5的致动装置的侧视图；

图11是根据本发明的第二实施例的水下夹子连接器的侧视图；

图12是图11的夹子连接器的透视图；

图13是从另一方向看的图11的夹子连接器的透视图；

图14是图11的夹子连接器中包括的锁定单元的透视图；

图15是将与图11的夹子连接器一起使用的致动装置的平面俯视图；

图16是在夹持元件处于打开位置的情况下观察的与图11的夹子连接器的夹持元件接合的图15的致动装置的透视图；

图17是对应于图16的侧视图；

图18是在夹持元件处于闭合位置且锁定单元安装到夹持元件上的情况下观察的与图11的夹子连接器的夹持元件接合的图15的致动装置的侧视图；

图19是将与图11的夹子连接器一起使用的致动工具的透视图；

图20是图19的致动工具的平面俯视图；

图21是图19的致动工具的侧视图；

图22是与安装到图11的夹子连接器的夹持元件上的锁定单元接合的图19的致动工具的侧视图；以及

图23、24是对应于图22的透视图。

具体实施方式

在图1和2及图11至13中分别图示根据本发明的两个不同的实施例的水下夹子连接器1。夹子连接器1用于将管状部件（未示出）的端部连接并固定到另一管状部件（未示出）的对接端部（abutting end）。

夹子连接器1包括基底部分10、以铰接方式（articulately）连接到基底部分10的第一夹持元件20和以铰接方式连接到基底部分10的第二夹持元件30。在所示出的实例中，基底部分10和夹持元件20、30是弧形的。每个夹持元件20、30具有铰合的（hinged）第一端部21a、31a和相对的第二端部21b、31b。基底部分10在一个端部处通过第一结合部J1以铰接方式连接到第一夹持元件20的第一端部21a，所述第一结合部J1形成第一枢轴轴线，并且基底部分10在它的另一端部处通过第二结合部J2以铰接方式连接到第二夹持元件30的第一端部31a，所述第二结合部J2形成与所述第一结合部J1的所述第一枢轴轴线平行延伸的第二枢轴轴线。

在图11至13中所示出的实施例中，基底部分10及第一夹持元件20的第一端部21a和第二夹持元件30的第一端部31a接收在壳体2中。

用于接收将彼此连接的两个管状部件的端部的空间11在基底部分10和夹持元件20、30之间形成。当夹持元件20的第二端部21b与夹持元件30的第二端部31b彼此连接时，所述连接器的中心可定义为这一空间的中心。

在面向上述空间11的一侧上，基底部分10具有相对的倒角楔形（bevelledwedging）表面13a、13b（参看图2和12），以用于接合将彼此连接的管状部件的对接端部处设置的对应的倒角楔形表面。相应的夹持元件20、30在它们面向空间11的一侧上分别具有对应的倒角楔形表面23a、23b、33a、33b。举例来说，相应的管状部件的楔形表面设置在布置于管状部件的端部处的法兰上。

第一夹持元件20和第二夹持元件30可相对于基底部分10在打开位置（参看图8、9、16和17）和闭合位置（参看图1、2、10、11至13、18和22至24）之间枢转，在所述打开位置，第一夹持元件20的第二端部21b和第二夹持元件30的第二端部31b彼此间隔开，在所述闭合位置，第一夹持元件20的第二端部21b和第二夹持元件30的第二端部31b彼此紧靠，其中第一夹持元件20和第二夹持元件30通过上述楔形表面与所述管状部件的端部成夹持接合。

夹子连接器1还包括用于将第一夹持元件20和第二夹持元件30锁定在所述闭合位置中的锁定单元（locking unit）40、40'。锁定单元40、40'包括：

- 操作轴41，其具有第一端部42a和相对的第二端部42b；

- 第一保持部件43，其安装到操作轴41上，其中第一保持部件43配置成与第一固持部件25上的肩部24接合，所述第一固持部件25从第一夹持元件20的第二端部21b延伸，以及

- 第二保持部件44，其安装到操作轴41上，其中第二保持部件44配置成与第二固持部件35上的肩部34接合，所述第二固持部件35从第二夹持元件30的第二端部31b延伸。

第一固持部件25上的所述肩部24面向成远离第一固持部件35上的所述肩部34。

优选的是，每个固持部件25、35形成为相关联夹持元件20、30的组成部分，这意味着第一固持部件25和第一夹持元件20的其余部分形成为一个整体件，且第二固持部件35和第二夹持元件30的其余部分形成为一个整体件。然而，还可设想固持部件25、35是紧固到第一夹持元件和第二夹持元件中的每一个上的固持元件。

第一固持部件25包括向外敞开的槽26，所述向外敞开的槽26与第一固持部件的肩部24连接，且配置成接收锁定单元40、40'的操作轴41的一部分。第二固持部件35包括向外敞开的槽36，所述向外敞开的槽36与第二固持部件上的肩部34连接，且配置成接收锁定单元40、40'的操作轴41的一部分。

锁定单元40、40'可通过将操作轴41侧向插入到第一固持部件25的所述槽26和第二固持部件35的所述槽36中以可拆卸方式安装到第一夹持元件20和第二夹持元件30上。依据操作轴41的长度，当第一夹持元件20和第二夹持元件30处于打开、部分闭合或闭合位置中时，锁定单元40、40'可安装到第一夹持元件20和第二夹持元件30上。

第一夹持元件20和第二夹持元件30从基底部分10延伸，并且可在相同平面中相对于基底部分10枢转。当第一夹持元件20和第二夹持元件30处于闭合位置中时，上述第一固持部件25的槽26和第二固持部件25的槽36对齐且从连接器的中心面朝外。由此允许锁定单元40、40'的操作轴41通过使锁定单元40、40'接近槽26、36而插入到这些槽26、36中，其中操作轴41处于平行于槽的位置。

当锁定单元40、40'已被安装到第一夹持元件20和第二夹持元件30上，同时操作轴41接收在第一固持部件25的槽26和第二固持部件35的槽36中，且第一保持部件和第二保持部件43、44紧靠着相关的第一固持部件25上的肩部24和第二固持部件35上的肩部34时，第一保持部件43和第二保持部件44可借助于合适的工具朝向彼此移动，以便压抵所述肩部24、34，由此将呈张紧状态的第一夹持元件20和第二夹持元件30固定到上述第一管状部件和第二管状部件的端部上。

在图1至10中所说明的实施例中，锁定单元40的第一保持部件43和第二保持部件44与操作轴41成螺纹接合，其中第一保持部件43具有与操作轴41上的第一外螺纹接合的内螺纹，且第二保持部件44具有与操作轴上的第二外螺纹接合的内螺纹。操作轴41上的所述第一外螺纹和第二外螺纹的螺纹方向相反，以便允许通过在第一旋转方向上旋转操作轴41来使第一保持部件43和第二保持部件44沿着操作轴41朝向彼此移动，并通过在相反的第二旋转方向上旋转操作轴41来使第一保持部件43和第二保持部件44沿着操作轴41远离彼此移动。

借助于扭矩工具（未示出）来使操作轴41旋转，所述扭矩工具可以可拆卸方式连接到固定到操作轴的端部上的支座（未示出）。所述支座以可旋转方式连接到扭矩桶45，并被接收在扭矩桶的内部空间中。如果要使操作轴41旋转，扭矩工具以可拆卸方式安装到扭矩桶45上，举例来说，借助于ROV（ROV=遥控潜水器（Remotely Operated Vehicle））或驱动器，以一种方式使得扭矩工具的壳体附接到扭矩桶上且扭矩工具的可旋转工具部件连接到支座。

扭矩桶45固定到固持器（holder）46上，所述固持器46被配置成以可释放方式与夹持元件20、30中的一个接合，以便在操作扭矩工具时阻止扭矩桶45旋转。在所说明实例中，固持器46具有臂形式，所述臂的上端固定到扭矩桶45，且其下端具有配置成与夹持元件20、30中的一个上的相对侧表面接合的突出部47a、47b。当然，固持器46还可具有任何其它合适的设计，只要它在锁定单元40已被安装到夹持元件20、30上时能够阻止扭矩桶45旋转即可。

在图1至10中所说明的实施例中，第一保持部件43和第二保持部件44是圆柱形的，且垂直于操作轴41的纵向轴线延伸，其中相关联的第一固持部件25上的肩部24和第二固持部件35上的肩部34进行弯曲以贴合保持部件43、44的包络面（envelope surface）。

在图11至24中所说明的实施例中，锁定单元40'的第一保持部件43在其第一端部42a处固定到操作轴41，而第二保持部件44以可滑动方式安装到操作轴41上，以便可以沿着操作轴轴向滑动。

在此情况下，锁定单元40'包括锁定螺母48，所述锁定螺母48具有与操作轴41上的外螺纹接合的内螺纹。通过旋拧，锁定螺母48可沿着操作轴41移动至与第二保持部件44上的肩部49相接合，由此在锁定单元40'安装到第一夹持元件20和第二夹持元件30上时阻止第二保持部件44在远离第一保持部件43的方向上移动，其中第一保持部件43与第一固持部件25上的肩部24接触，且第二保持部件44与第二固持部件35上的肩部34接触。锁定螺母48位于设置在第二保持部件44中的腔50中，其中第二保持部件44具有轴向延伸的开口51，通过所述开口51锁定螺母48可进行旋转（accessible for rotation）。

在所示的实例中，第一保持部件43是圆柱形的，且垂直于操作轴41的纵向轴线延伸。在所说明实例中，第二保持部件44具有敞开套筒的形式，其中操作轴41延伸通过设置在第二保持部件44的第一端部壁53a中的开口52a并通过设置在第二保持部件44的相对的第二端部壁53b中的另一开口52b。

在图11至24中所示的实施例中，肩部54设置在操作轴41的第二端部42b上，其中此肩部54面向第二保持部件44，且配置成与致动工具接合，所述致动工具用于将操作轴41的第二端部42b拉离或推离第二保持部件44，并由此使操作轴进入预张状态。

此类致动工具60的一个可能实施例在图19至24中示出。此致动工具60具有冲击装置（stroking device）61，所述冲击装置61用于在锁定单元40'已被安装到第一夹持元件20和第二夹持元件30上时使操作轴41的第二端部42b远离第二保持部件44移动，由此使操作轴41预张。

所示出的致动工具60还包括可旋转致动部件62和用于使所述致动部件旋转的驱动马达63，其中当操作轴41通过冲击装置61保持在所述预张状态中时，这一致动部件62配置成作用于锁定螺母48，以便使锁定螺母旋转，并由此通过沿着操作轴41进行旋拧将锁定螺母48移动至与第二保持部件44上的上述肩部49接合，从而在操作轴41的预张状态中将操作轴41锁定到第一固持部件25和第二固持部件35，由此将第一夹持元件20和第二夹持元件30锁定到上述第一管状部件和第二管状部件的端部上。

在所示出的实例中，致动部件62具有以可旋转方式安装的轮盘的形式，轮盘具有配置成与锁定螺母48的包络面摩擦接合的包络面。驱动马达63有利地是液压马达。

在所示出的实施例中，操作轴41上的上述肩部54构成设置在操作轴41的第二端部42b上的头部55上的表面。

在所说明的实施例中，冲击装置61包括第一部分64a和第二部分64b，在第一部分64a中第一接触元件65配置成与第二保持部件44接触，在第二部分64b中第二接触元件66配置成与操作轴41的第二端部42b处的肩部54接触。所述第一部分64a和第二部分64b可借助于两个液压缸67相对于彼此轴向移动，以便允许所述第一接触元件65和第二接触元件66之间的距离增加，由此还允许操作轴41的第二端部42b和第二保持部件44之间的距离增加。

液压缸67彼此平行布置，且每个液压缸67包括缸部分68、可移动地接收在缸部分内部的活塞（未示出）和固定到活塞上的活塞杆69。在所说明实例中，液压缸67的缸部分68固定到上述第二接触元件66上，而液压缸67的活塞杆69固定到上述第一接触元件65上。并且，驱动马达63固定到第一接触元件65上。

提供致动装置80（参看图5至10和15至18），其用于使第一夹持元件20和第二夹持元件30相对于基底部分10从打开位置枢转到闭合位置，由此借助于ROV将第一夹持元件20和第二夹持元件30枢转至与上述第一和第二管状部件的端部接合。

致动装置80可以可拆卸方式连接到第一夹持元件20和第二夹持元件30。致动装置80包括第一臂81，所述第一臂81具有下端82a和上端82b，其中第一臂81的下端82a配置成在第一夹持元件20的第一端部21a和第二端部21b之间的一位置处以可释放方式与第一夹持元件20接合。致动装置的第一臂和第二臂借助于结合部J3以可枢转方式在第一端部连接到的彼此。

致动装置80还包括第二臂83，所述第二臂83具有下端84a和上端84b，其中第二臂83的下端84a配置成在第二夹持元件30的第一端部31a和第二端部31b之间的一位置处以可释放方式与第二夹持元件30接合。

在所示出的实施例中，第一臂81在它的下端82a处具有细长的接合部件85，所述接合部件85配置成以可释放方式与第一夹持元件20的外侧上的锚定构件27接合，且第二臂83在它的下端84a处具有细长的接合部件86，所述接合部件86配置成以可释放方式与第二夹持元件30的外侧上的对应锚定构件37接合。

在示出的实施例中，锚定构件27、37是第一夹持元件20和第二夹持元件30的外表面或外侧上的凹部。然而，锚定构件还可为在使用时可抵靠接合部件85的伸出机构，例如卡钩（hook）或抽头（tap）。锚定构件27、37的主要目标是将下端82a、84a固持在第一夹持元件20和第二夹持元件30的外侧上的适当位置。

第一臂81的上端82b以枢转方式连接到第二臂83的上端84b，且致动装置80包括动力部件87，所述动力部件87被配置成在第一臂81和第二臂83之间作用，以便使第一臂81和第二臂83相对于彼此枢转。

在所示出的实施例中，动力部件87是液压缸，其包括以铰接方式连接到臂81、83中的一个的缸部分88、可移动地接收在缸部分内部的活塞（未示出）和以铰接方式连接到臂81、83中的另一个的活塞杆89。动力部件87还可为电动马达。

为了通过遥控潜水器（Remotely Operated Vehicle，ROV）操作，应该向致动装置80添加至少一个抓持机构（未示出）。抓持机构可为固定到臂81、83中的一个或两个上以从致动装置80伸出的棒或弓部。 ROV的抓持工具可接着通过抓持机构来固持和操作致动装置。

当两个管状部件将借助于根据图1至10中所示的实施例的夹子连接器1彼此连接时，使第一夹持元件20和第二夹持元件30处于打开位置中，由此形成管状部件可以进入的开放空间。管状部件以端到端的方式定位，其中管状部件的相对端部接收在形成于夹子连接器1的基底部分10和夹持元件20、30之间的空间11中。

当接收在所述空间11中时，管状部件的端部搁置于夹子连接器1的基底部分10上。当管状部件的端部插入到所述空间11中时，夹持元件20、30处于打开位置中（参看图8和9）。接着，借助于上述致动装置80使夹持元件20、30朝向彼此枢转，以便呈现闭合位置，其中第一夹持元件20的第二端部21b和第二夹持元件30的第二端部31b紧靠着彼此。

这一枢转移动通过依据动力部件87的作用使致动装置80的臂81、83朝向彼此枢转来实现。当夹持元件20、30从打开位置枢转到闭合位置时，夹持元件20、30将接触所述管状部件的端部。

当夹持元件20、30已经呈现闭合或大体上闭合的位置时，通过将操作轴41下降到第一固持部件25的槽26和第二固持部件35的槽36中来将锁定单元40安装到第一夹持元件20和第二夹持元件30。锁定单元40定位成第一保持部件43紧靠着第一固持部件25上的肩部24，第二保持部件44紧靠着第二固持部件35上的肩部34，且固持器46的突出部47a、47b与第二夹持元件30的相对侧上的侧表面重叠。

现在，可从第一夹持元件20和第二夹持元件30中释放致动装置80。配置成与第二夹持元件30中的锚定构件或凹部37接合的接合部件86具有空隙（gap）90，以允许当致动装置80从夹子连接器1中移除时这一接合部件86能够使操作轴41通过。

接着，将扭矩工具（未示出）连接到扭矩桶45并操作扭矩工具，以便使操作轴41旋转，由此使第一保持部件43和第二保持部件44朝向彼此移动，并移动至与固持部件25上的肩部24和固持部件35上的肩部34接触，直到操作轴41已被预张到所要程度为止。由此，锁定单元40将第一夹持元件20和第二夹持元件30锁定在与彼此连接的所述两个管状部件的端部成夹持接合的闭合位置中。接着可从扭矩桶45中释放扭矩工具。

当两个管状部件将借助于根据图11至24中所示的实施例的夹子连接器1彼此连接时，所述管状部件以端到端的方式定位，其中所述管状部件的相对端部接收在形成于夹子连接器1的基底部分10和夹持元件20、30之间的空间11中。

当接收在所述空间11中时，管状部件的端部搁置于夹子连接器1的基底部分10上，如图16和17中的环3所示意性地图示的。当管状部件的端部插入到所述空间11中时，夹持元件20、30处于打开位置中（参看图16和17）。

接着，借助于上述致动装置80使夹持元件20、30朝向彼此枢转，以便呈现闭合或大体上闭合的位置，其中第一夹持元件20的第二端部21b和第二夹持元件30的第二端部31b紧靠着彼此。这一枢转移动通过依据动力部件87的作用使致动装置80的臂81、83朝向彼此枢转来实现。

当夹持元件20、30从打开位置枢转到闭合位置时，夹持元件20、30将接触所述管状部件的端部。当夹持元件20、30已经呈现闭合位置时，通过使操作轴41进入第一固持部件25的槽26和第二固持部件35的槽36来将锁定单元40'安装到第一夹持元件20和第二夹持元件30上。由此，锁定单元40'定位成第一保持部件43紧靠着第一固持部件25上的肩部24，且第二保持部件44紧靠着第二固持部件35上的肩部34。

随后，从第一夹持元件20和第二夹持元件30中释放并从夹子连接器1中移除致动装置80。在下一步骤中，通过使致动工具60移动至接触锁定单元来将致动工具60安装到锁定单元40'上，如图22至24中所示的。由此，致动工具60定位成第一接触元件65紧靠着第二保持部件44的第二端部壁53b，第二接触元件66紧靠着操作轴41的第二端部42b处的肩部54，且致动部件62接触锁定螺母48。

接着，液压缸67被致动以便将操作轴41预张到所要程度，之后操作驱动马达63，以便使致动部件62旋转，并由此将锁定螺母48移动至与第二保持部件44上的肩部49接合。由此，在操作轴41的预张状态中将操作轴41锁定到第一固持部件25和第二固持部件35，这反过来又意味着锁定单元40'将第一夹持元件20和第二夹持元件30锁定在与彼此连接的两个管状部件的端部成夹持接合的闭合位置中。接着，可从锁定单元40'中释放致动工具60。

因为夹子连接器可以如上文所解释的那样打开和闭合，所以管状元件可以下降到夹子连接器的开放空间中，而不是从侧面推动，当使用现有技术的框式夹子连接器时是从侧面推动的。这在必须要连接下降至海床的管状元件时具有显著的优势。管状元件由钢制成，且其柔性极其有限。对用于在夹子连接器中定位的推动和拉动的耐受能力是有限的，并且使连接元件的操作变得复杂。然而，如果管状元件可以上升和下降到打开的夹子连接器中，那么相比于推动和拉动过程，施加在管上的力会降到最小。

可通过ROV操作的致动装置和同样可通过ROV操作的锁定装置组合来完成锁定过程极大地简化了连接管状元件的过程，并使得在水下任何位置使用上述连接器有可能。

因为致动装置是可释放的，所以它可以在多个夹子连接器上使用，从而节省了工具的成本。还可设想向现有的夹子连接器添加锚定机构并使用致动装置来闭合夹持元件，即使夹子最初并不是设计成与致动装置一起使用也可如此。

锁定装置同样是可移除的，所以可以在必要时取出并进行替换。

特此描述一种用于将管状部件的端部连接并固定到另一管状部件的对接端部的水下夹子连接器，所述夹子连接器（1）包括：

- 基底部分（10），

- 第一夹持元件（20），其具有铰合的第一端部（21a）和相对的第二端部（21b），其中第一夹持元件（20）通过它的第一端部（21a）以铰接方式连接到基底部分（10），

- 第二夹持元件（30），其具有铰合的第一端部（31a）和相对的第二端部（31b），其中第二夹持元件（30）通过它的第一端部（31a）以铰接方式连接到基底部分（10），第一和第二夹持元件（20、30）可在打开位置和闭合位置之间相对于基底部分（10）枢转，在所述打开位置中第一夹持元件（20）的第二端部（21b）和第二夹持元件（30）的第二端部（31b）彼此间隔开，在所述闭合位置中第一夹持元件（20）的第二端部（21b）和第二夹持元件（30）的第二端部（31b）紧靠着彼此，其中第一和第二夹持元件（20、30）与所述管状部件的端部成夹持接合，以及

- 锁定单元（40；40'），其用于将第一和第二夹持元件（20、30）锁定在所述闭合位置中，所述锁定单元（40；40'）包括具有第一端部（42a）和相对的第二端部（42b）的操作轴（41），其中所述锁定单元（40；40'）还包括：

- 第一保持部件（43），其安装到操作轴（41）上，所述第一保持部件（43）配置成与第一固持部件（25）上的肩部（24）接合，所述第一固持部件（25）固定到第一夹持元件（20）的第二端部（21b），以及

- 第二保持部件（44），其安装到操作轴（41）上，所述第二保持部件（44）配置成与第二固持部件（35）上的肩部（34）接合，所述第二固持部件（35）固定到第二夹持元件（30）的第二端部（31b）；

- 第一固持部件（25）包括向外敞开的槽（26），所述向外敞开的槽（26）连接到第一固持部件上的肩部（24），且配置成接收锁定单元（40；40'）的操作轴（41）的一部分，

- 第二固持部件（35）包括向外敞开的槽（36），所述向外敞开的槽（36）连接到第二固持部件上的肩部（34），且配置成接收锁定单元（40：40'）的操作轴（41）的一部分，且

-锁定单元（40；40'）可通过将操作轴（41）侧向插入到第一和第二固持部件（25、35）的所述槽（26、36）中以可拆卸方式安装到第一和第二夹持元件（20、30）上。

当在水下安装的夹子连接器的锁定单元不能正确地操作和需要替换时，可简单地从夹持元件中移除锁定单元，而不需要取出夹子连接器的其余部分，并且随后可以简单且快速地将新的锁定单元安装到第一和第二夹持元件上。因此，不需要取出整个夹子连接器来将锁定单元替换成新的锁定单元，因此在替换锁定单元期间第一和第二夹持元件可以保持在紧靠着管状部件的端部的水下安装位置处。

这一夹子连接器的第一和第二夹持元件（20、30）可从基底部分（10）向上延伸，并且可在竖直平面中相对于基底部分（10）枢转。第一和第二夹持元件（20、30）还可为弧形的。

第一保持部件（43）可固定到操作轴（41）的第一端部（42a）上，且第二保持部件（44）可以可滑动方式安装到操作轴（41）上，以便可以沿着操作轴轴向滑动。在这些实施例中，锁定单元（40'）包括锁定螺母（48），所述锁定螺母（48）具有与操作轴（41）上的外螺纹接合的内螺纹，其中通过旋拧，锁定螺母（48）可沿着操作轴（41）移动至与第二保持部件（44）上的肩部（49）接合，由此在锁定单元（40'）安装到第一和第二夹持元件（20、30）上时阻止第二保持部件（44）在远离第一保持部件（43）的方向上移动，其中第一保持部件（43）与第一固持部件（25）上的肩部（24）接触，且第二保持部件（44）与第二固持部件（35）上的肩部（34）接触。

锁定螺母（48）可位于设置在第二保持部件（44）中的腔（50）中，第二保持部件（44）具有轴向延伸的开口（51），通过所述开口（51）可使用（accessible）锁定螺母（48）。

第二保持部件（44）可具有敞开套筒的形式，其中操作轴（41）延伸通过设置在第二保持部件（44）的第一端部壁（53a）中的开口（52a）并通过设置在第二保持部件（44）的相对的第二端部壁（53b）中的另一开口（52b）。

肩部（54）可设置在操作轴（41）的第二端部（42b）上，其中此肩部（54）面向第二保持部件（44），且配置成与致动工具（60）接合，所述致动工具（60）用于将操作轴（41）的第二端部（42b）拉离或推离第二保持部件（44），并由此使操作轴进入预张状态。第一保持部件（43）可为圆柱形的，且垂直于操作轴（41）的纵向轴线延伸。

扭矩桶（45）可设置在操作轴（41）的一个端部处，其中扭矩桶（45）固定到固持器（46）上，所述固持器（46）配置成以可释放方式与第一或第二夹持元件（30）接合。

在此实施例中，可通过将操作轴的第二端部拉离或推离第二保持部件来使夹子连接器的夹持元件朝向彼此，以便使它们夹持到将彼此连接的两个管状部件的端部部分。

由此可以快速地执行将夹持元件夹持到两个管状部件的端部部分的操作，而不需要操作轴和夹持元件之间的任何螺纹连接，所述螺纹连接可能会由于摩擦和磨损而损坏。此外，在释放操作轴的第二端部上的拉力或推力之前，锁定螺母可被拧入锁定位置。由此，锁定螺母可用低扭矩移动到锁定位置中，且锁定螺母和操作轴之间的螺纹连接的磨损最小。

还描述一种致动装置（80），其用于使夹子连接器的第一和第二夹持元件（20、30）相对于基底部分（10）从打开位置枢转到闭合位置并由此将第一和第二夹持元件（20、30）枢转至与所述管状部件的端部接合的，其中

- 致动装置（80）包括第一臂（81），所述第一臂（81）具有下端（82a）和上端（82b），第一臂（81）的下端（82a）配置成在第一夹持元件（20）的第一和第二端部（21a、21b）之间的一位置处以可释放方式与第一夹持元件（20）接合，

- 致动装置（80）包括第二臂（83），所述第二臂（83）具有下端（84a）和上端（84b），第二臂（83）的下端（84a）配置成在第二夹持元件（30）的第一和第二端部（31a、31b）之间的一位置处以可释放方式与第二夹持元件（30）接合，

- 第一臂（81）的上端（82b）以枢转方式连接到第二臂（83）的上端（84b），且

- 致动装置（80）包括动力部件（87），动力部件（87）优选的是呈液压缸形式，且被配置成在第一和第二臂（81、83）之间作用，以便使第一和第二臂（81、83）相对于彼此枢转。

还描述一种水下夹子连接器布置，其包括如上文所描述的水下夹子连接器（1），

- 水下夹子连接器布置包括致动工具（60），所述致动工具（60）具有冲击装置（61），所述冲击装置（61）用于在锁定单元（40'）安装到第一和第二夹持元件（20、30）上时将操作轴（41）的第二端部（42b）拉离或推离第二保持部件（44），由此使操作轴（41）进入预张状态，所述致动工具（60）包括可旋转致动部件（62）和用于使致动部件旋转的驱动马达（63），其中当操作轴（41）通过冲击装置（61）保持在预张状态中时，这一致动部件（62）配置成作用于锁定螺母（48），以便沿着操作轴（41）将锁定螺母旋拧至与第二保持部件（44）上的所述肩部（49）接合，从而在操作轴（41）的预张状态中将操作轴（41）锁定到第一和第二固持部件（25、35）上，由此将第一和第二夹持元件（20、30）锁定到所述管状部件的端部。

在此布置中，冲击装置（61）可包括一个或多个液压缸（67），所述液压缸（67）用于将操作轴（41）的第二端部（42b）拉离或推离第二保持部件（44）。

锁定单元可包括：操作轴（41）；第一保持部件（43），其安装到操作轴上且配置成与固持部件（25）上的肩部（24）接合，所述固持部件（25）固定到第一夹持元件上；以及第二保持部件（44），其安装到操作轴上且配置成与固持部件（35）上的肩部（34）接合，所述固持部件（35）固定到第二夹持元件上。锁定单元可通过将操作轴侧向插入到设置在固持部件中的槽（26、36）中而以可拆卸方式安装到夹持元件上。

本发明并不限于上述实施例。相反，本领域的普通技术人员将清楚在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的基本构思的情况下对所述实施例进行的修改的许多可能性。

Claims (14)

1.一种水下夹子连接器（1），其包括：

基底部分（10）；

第一夹持元件和第二夹持元件（20，30），其在第一端部（21a，31a）以铰接方式连接到所述基底部分（10）；所述第一夹持元件和所述第二夹持元件(20, 30)的内侧用于与要被夹持的管状部件接触；以及

锁定单元（40，40'），其包括操作轴（41）且具有第一保持部件和第二保持部件（43，44），

每个夹持元件（20，30）设置有固持部件（25，35），所述固持部件（25，35）包括肩部（24，34）和槽（26，36），所述槽（26，36）适用于以一种使得一个保持部件（43，44）将抵靠在所述肩部中的每一个上的方式接收所述操作轴（41）和所述保持部件（43，44），其中：锚定构件（27，37）设置在与所述第一夹持元件和第二夹持元件的所述内侧相对的外侧上，所述锚定构件能够：将致动装置锚定到所述夹持元件上，以使得所述夹持元件（20，30）能够借助于所述致动装置进行旋转移动，并在所述夹持元件（20,30）被所述致动装置旋转到闭合位置中时，允许所述致动装置从所述夹持元件（20,30）中释放出来。

2.根据权利要求1所述的水下夹子连接器，其特征在于，所述锁定单元（40）的所述第一保持部件设置有与所述操作轴（41）上的第一外螺纹相接合的内螺纹，所述锁定单元（40）的所述第二保持部件设置有与所述操作轴（41）上的第二外螺纹相接合的内螺纹，所述第一外螺纹和第二外螺纹的螺纹方向相反，以允许通过旋转所述操作轴来使所述第一保持部件和第二保持部件（43，44）在所述操作轴（41）上朝向或远离彼此移动。

3.根据权利要求1或2所述的水下夹子连接器，其特征在于，扭矩桶（45）连接到所述锁定单元的所述操作轴（41）的一个端部，所述扭矩桶（45）能够借助于遥控潜水器连接到扭矩工具。

4.根据权利要求3所述的水下夹子连接器，其特征在于，所述扭矩桶（45）连接到固持器（46），所述固持器（46）以可释放方式与所述夹持元件（20，30）中的一个接合，以便在所述锁定单元（40）连接到所述夹持元件（20，30）时阻止所述扭矩桶（45）旋转。

5.根据权利要求4所述的水下夹子连接器，其特征在于，所述固持器（46）形成为臂，其中臂的上端固定到所述扭矩桶（45），且臂的下端包括配置成与所述夹持元件（20，30）中的一个上的相对侧表面相接合的突出部（47a，47b）。

6.根据权利要求1所述的水下夹子连接器，其特征在于，所述锁定单元（40'）的所述第一保持部件（43）在所述操作轴（41）的第一端部（42a）固定到所述操作轴，且所述第二保持部件（44）以可滑动方式安装到所述操作轴（41），所述第二保持部件（44）具有轴向延伸的开口（51），在所述开口（51）中布置锁定螺母（48），所述锁定螺母设置有用于与所述操作轴上的外螺纹相接合的内螺纹，并且能够在所述第二保持部件（44）的第一壁和第二壁（53a，53b）之间沿着所述操作轴（41）移动。

7.根据权利要求6所述的水下夹子连接器，其特征在于，具有肩部（54）的头部（55）设置在所述操作轴（41）的第二端部（42b）上，所述肩部（54）面向所述第二保持部件（44）且配置成与致动工具接合，所述致动工具用于将所述操作轴（41）的所述第二端部（42b）拉离或推离所述第二保持部件（44），并由此使所述操作轴进入预张状态。

8.根据权利要求7所述的水下夹子连接器，其特征在于，所述致动工具（60）设置有冲击装置（61），所述冲击装置（61）用于在所述锁定单元（40'）安装到所述第一夹持元件和第二夹持元件（20，30）上时使所述操作轴（41）的所述第二端部（42b）远离所述第二保持部件（44）移动。

9.根据权利要求8所述的水下夹子连接器，其特征在于，所述致动工具（60）还包括可旋转致动部件（62）和用于使所述致动部件（62）旋转的驱动马达（63），所述致动部件配置成作用于所述锁定螺母（48）以使所述锁定螺母旋转，并由此通过沿着所述操作轴（41）进行旋拧将所述锁定螺母（48）移动至与所述第二保持部件（44）上的肩部（49）接合，以在所述操作轴（41）的预张状态中将所述操作轴（41）锁定到所述固持部件（25，35）上，并由此将所述第一夹持元件和第二夹持元件（20，30）锁定到第一管状部和第二管状部件的端部上。

10.一种致动装置（80），其适用于移动如权利要求1-9的任一项所述的水下夹子连接器（1）的夹持元件，所述水下夹子连接器（1）包括基底部分（10）和以可枢转方式连接到所述基底部分的两个夹持元件（20，30），所述夹持元件（20，30）在每个夹持元件的远离所述水下夹子连接器（1）的中心的一侧上设置有锚定构件（27，37），

其中，所述致动装置包括：

第一臂和第二臂（81，83），所述第一臂和第二臂（81，83）在第一端部（82b，84b）借助于结合部（J3）以可枢转方式彼此连接；

细长的接合部件（85，86），其布置在所述第一臂和第二臂（81，83）的第二端部（82a，84a）处，以在闭合所述夹持元件（20,30）时与所述夹持元件（20，30）上的所述锚定构件（27，37）接合，并且在已闭合所述夹持元件（20,30）后从所述锚定构件（27,37）中释放出来。

11.根据权利要求10所述的致动装置（80），其特征在于，所述致动装置（80）还包括动力部件（87），所述动力部件（87）配置成在所述第一臂和第二臂（81，83）之间作用以使所述第一臂和第二臂（81，83）相对于彼此枢转。

12.根据权利要求11所述的致动装置（80），其特征在于，至少一个接合部件（85，86）包括两个部件，所述两个部件之间具有空隙（90）以使得所述操作轴（41）能够通过，所述接合部件（85，86）的所述两个部件能够连接到所述锚定构件。

13.根据权利要求11所述的致动装置（80），其特征在于，所述动力部件（87）是液压缸或电动马达。

14.一种用于借助于根据权利要求1至9中任一项所述的水下夹子连接器将第一管状部件连接到第二管状部件的方法，包括以下步骤：

将所述第一夹持元件和第二夹持元件（20，30）设置成处于打开位置中，

使所述第一管状部件和第二管状部件的端部进入所述夹子连接器（1）的中心，

将根据权利要求10至13中任一项所述的致动装置连接到所述夹持元件（20，30）上的锚定构件（27，37），

借助于所述致动装置（80）将所述夹持元件（20，30）移动至闭合或大体上闭合的位置，

使所述夹子连接器（1）的锁定单元（40，40'）进入所述夹持元件（20，30）的槽（26，36），以及

借助于所述锁定单元（40，40'）锁定所述夹子连接器。

Images