CN110757139B - 法兰螺母安装卡具及其使用方法 - Google Patents
法兰螺母安装卡具及其使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种法兰螺母安装卡具及其使用方法，法兰螺母安装卡具包括套设到海管上的卡盘、分别用于放置法兰螺母并将法兰螺母旋进海管法兰的螺栓上的数组卡套组件、连接并驱动卡套组件旋转的驱动组件；数组卡套组件对应海管法兰上螺栓孔分布设置在卡盘上；卡盘上对应卡套组件设有数个容置孔；卡套组件包括可转动配合在容置孔内并露出卡盘朝向海管法兰的一侧的卡套、沿卡套的周向间隔设置在卡套上的用于将法兰螺母固定在卡套内的数组锁紧组件、设置在卡套内并抵接法兰螺母的为法兰螺母提供预压紧力的压紧弹性件。本发明的法兰螺母安装卡具，适用于水下机器人操控，进行水下海管法兰螺母安装，安全高效，节省成本。
Description
技术领域
本发明涉及海油工程技术领域，尤其涉及一种法兰螺母安装卡具及其使用方法。
背景技术
海管水下维修分为海管接头+膨胀弯法和堵漏管卡法，海管接头配膨胀弯法作为永久堵漏方案，备受青睐。在水深不超过300米时，采用海管接头+膨胀弯方案来进行海管水下维修法兰组对安装过程中，潜水员可以完成海管法兰螺母旋进螺栓，但对于水深超过300米的深水海管维修，则潜水员无法胜任此工作，需由水下机器人来进行，法兰螺母安装成为阻碍水下机器人进行深水海管维修法兰组对及安装的一个难点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种安全、高效，适用于水下机器人操控，实现水下海管法兰螺母安装的法兰螺母安装卡具及其使用方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种法兰螺母安装卡具，包括用于靠近海管法兰套设到海管上的卡盘、分别用于放置法兰螺母并将法兰螺母旋进海管法兰的螺栓上的数组卡套组件、连接并驱动所述卡套组件旋转的驱动组件；数组所述卡套组件对应海管法兰上螺栓孔分布设置在所述卡盘上；
所述卡盘上对应所述卡套组件设有数个容置孔；所述卡套组件包括可转动配合在所述容置孔内并露出所述卡盘朝向海管法兰的一侧的卡套、沿所述卡套的周向间隔设置在所述卡套上的用于将法兰螺母固定在所述卡套内的数组锁紧组件、设置在所述卡套内并抵接所述法兰螺母的为法兰螺母提供预压紧力的压紧弹性件。
优选地，所述卡套组件还包括轴承；所述轴承套设在所述卡套外周并与所述容置孔的内周壁面相配合。
优选地，所述卡套上设有沿其周向间隔分布的通孔；所述锁紧组件包括设置在所述通孔中并可弹性压紧在法兰螺母上的锁紧珠。
优选地，所述卡套的第一端凸出所述卡盘朝向海管法兰的一侧；所述锁紧组件设置在所述卡套的第一端上。
优选地，所述卡套组件还包括凸出设置在所述卡套的第二端端面上的数个拨棒；
所述驱动组件包括液压马达、连接在所述液压马达的输出轴上的驱动板；所述驱动板对应在所述卡套的第二端端面一侧；
所述驱动板上设有径向向外延伸的数个拨动臂，所述拨动臂配合在相邻的两个所述拨棒之间；所述驱动板在所述液压马达驱动下旋转，通过所述拨动臂与所述拨棒的配合带动所述卡套旋转；或者，所述驱动板上设有数个与所述拨棒配合的限位孔，所述限位孔套设在所述拨棒上；所述驱动板在所述液压马达驱动下旋转，通过所述限位孔与所述拨棒的配合带动所述卡套旋转。
优选地，所述卡盘包括相对间隔设置的第一卡盘板和第二卡盘板、连接在所述第一卡盘板和第二卡盘板之间的数个连接柱；
所述卡套的第一端凸出所述第一卡盘板朝向海管法兰的一面，所述卡套的第二端凸出在所述第一卡盘板和第二卡盘板之间的间隔中；所述驱动组件设置在所述第二卡盘板上。
优选地，所述卡盘包括具有开口的环形的卡盘主体、位于所述开口相对两侧并分别连接在所述卡盘主体上的两个抱臂；数组所述卡套组件分别设置在所述卡盘主体和抱臂上；
两个所述抱臂相对所述卡盘主体可转动，将所述卡盘主体的开口闭合或打开。
优选地，所述卡盘还包括连接在所述卡盘主体和抱臂之间，驱动所述抱臂转动的液压缸。
本发明还提供一种法兰螺母安装卡具的使用方法，包括以下步骤：
S1、预先将法兰螺母固定在卡套组件的卡套内；
S2、水下机器人将卡盘安装在海管上并靠近海管法兰，并使所述法兰螺母与所述海管法兰上的螺栓一一对准；
S3、启动驱动组件，所述驱动组件驱使所述卡套组件进行旋转，带动所述法兰螺母旋进所述螺栓上，直至所述法兰螺母旋转到位。
优选地，步骤S2中，将所述卡盘安装在海管上时，转动所述卡盘的抱臂打开卡盘主体的开口，将所述卡盘主体通过开口套设到海管上，再转动所述抱臂将所述卡盘主体的开口闭合。
本发明的法兰螺母安装卡具，适用于水下机器人(ROV)操控，进行水下海管法兰螺母安装，特别对于深水海管维修不具备潜水资源，或者不适宜潜水员靠近的危险区例如高压危险或有害物质等区域，安全高效，节省成本。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明一实施例的法兰螺母安装卡具在海管上的结构示意图；
图2是本发明一实施例的法兰螺母安装卡具的正面结构示意图；
图3是本发明一实施例的法兰螺母安装卡具中卡套组件的结构示意图；
图4是本发明一实施例的法兰螺母安装卡具中驱动板的结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
本发明的法兰螺母安装卡具，适用于水下机械人操控进行法兰螺母在海管法兰上的安装，进而实现海管维修法兰组对安装。
如图1、2所示，本发明一实施例的法兰螺母安装卡具，包括卡盘10、设置在卡盘10上的数组卡套组件20以及连接并驱动卡套组件20旋转的驱动组件30。
卡盘10用于套设到海管1上并靠近海管1端部上的海管法兰2。数组卡套组件20对应海管法兰2上螺栓孔分布设置在卡盘10上；卡套组件20用于放置法兰螺母，将法兰螺母旋进海管法兰2的螺栓上。
其中，卡盘10为可在海管1上拆装的结构。本实施例中，卡盘10包括具有开口的环形的卡盘主体11、位于开口相对两侧并分别连接在卡盘主体11上的两个抱臂12。两个抱臂12相对卡盘主体11可转动，将卡盘主体11的开口闭合或打开，便于卡盘10在海管1上的取放。
具体地，卡盘主体11可呈U形，两个抱臂12分别活动连接在卡盘主体11的两个端部上。两个抱臂12相对卡盘主体11转动时，两个抱臂12相向的一端转动相靠近或相远离，将卡盘主体11的开口封闭或打开。在封闭开口时，两个抱臂12相靠近的一端相抵接或者留有间隔。
卡盘10还包括连接在卡盘主体11和抱臂12之间的液压缸13，用于驱动抱臂12转动。优选地，每一抱臂12和卡盘主体11之间设有一液压缸13，液压缸13位于卡盘主体11的外周侧面上，一端连接卡盘主体11，另一端连接抱臂12。
进一步地，卡盘10包括相对间隔设置的第一卡盘板101和第二卡盘板102、连接在第一卡盘板101和第二卡盘板102之间的数个连接柱103。第一卡盘板101朝向海管法兰2，第二卡盘板102位于第一卡盘板101背向海管法兰2的一侧。第一卡盘板101和第二卡盘板102的相对设置，使得两者之间留有间隔，便于卡套组件20的安装和驱动组件30的安装。
第一卡盘板101和第二卡盘板102体现了卡盘10的结构层(双层结构)。结合上述中卡盘10包括的卡盘主体11和抱臂12，卡盘主体11包括相对的两个主体板，抱臂12也包括相对的两个臂板，卡盘主体11的一个主体板和抱臂12对应的一个臂板构成第一卡盘板101，卡盘主体11的另一个主体板和抱臂12对应的另一个臂板构成第二卡盘板102。
对应海管法兰2上螺栓孔沿海管法兰2圆周方向的分布，数组卡套组件20分别设置在卡盘主体11和抱臂12上，例如，每一抱臂12上设有一组卡套组件20，其余的卡套组件20间隔分布在卡盘主体11上。
为了卡套组件20安装其上，卡盘10上对应卡套组件20设有数个容置孔(未图示)。数个容置孔的分布及数量与海管法兰2上螺栓孔的分布及数量相对应。
如图1、3所示，卡套组件20可包括可转动配合在卡盘10的容置孔内并露出卡盘10朝向海管法兰2的一侧的卡套21、沿卡套21的周向间隔设置在卡套21上的数组锁紧组件22、设置在卡套21内并抵接法兰螺母3的压紧弹性件23。锁紧组件22用于将法兰螺母3固定在卡套21内，压紧弹性件23为法兰螺母3提供预压紧力。
卡套21可包括相对的第一端和第二端，卡套21可以其第一端凸出卡盘10朝向海管法兰2的一侧。结合卡盘10的结构层，卡套21的第一端凸出第一卡盘板101朝向海管法兰2的一面，卡套21的第二端凸出在第一卡盘板101和第二卡盘板102之间的间隔中。驱动组件30设置在第二卡盘板102上并与卡套21第二端配合以驱动卡套21旋转。
具体地，根据卡盘10的整体厚度以及法兰螺母3的厚度设置，法兰螺母3主要放置在卡套21的第一端内。对应法兰螺母3，压紧弹性件23可设置在卡套21的第一端内；压紧弹性件23一端抵接在第一端内的台阶上，另一端朝向第一端外侧，以与法兰螺母3抵接。
本实施例中，如图3中所示，压紧弹性件23选用弹簧。弹簧也可以用弹片代替。
对应锁紧组件22，卡套21的第一端上设有沿其周向间隔分布的通孔210，用于锁紧组件22设置其中。在通孔210中，锁紧组件22可弹性伸缩。在法兰螺母3为置入卡套21中，锁紧组件22的一端露出通孔210以凸出卡套21的内壁面；法兰螺母3置入卡套21中时，驱使锁紧组件22压缩至通孔210内；法兰螺母3置入到位后，锁紧组件22受弹性回复力驱动向法兰螺母3方向回复，从而抵紧在法兰螺母3上，将法兰螺母3固定在卡套21内。法兰螺母3外周上可设有孔槽与锁紧组件22配合。
作为选择，锁紧组件22可包括设置在通孔210中并可弹性压紧在法兰螺母3上的锁紧珠。锁紧组件22还包括驱使锁紧珠活动的弹簧。通孔210位于卡套21外周面上的开口封闭(可通过孔盖配合其中进行封闭)设置，以将弹簧和锁紧珠限定在通孔210中。
卡套组件20还包括轴承24；轴承24套设在卡套21外周并与卡盘10上容置孔的内周壁面相配合，降低卡套21旋转过程中的摩擦系数。轴承24不限于一个，可以在卡套21的第一端和第二端上分别设置。
进一步地，卡套组件20还包括凸出设置在卡套21的第二端端面上的数个拨棒25，用于与驱动组件30配合。数个拨棒25间隔分布，如可以沿着卡套21的第二端端面周向间隔分布。
每一组卡套组件20连接一组驱动组件30。
又如图1所示，驱动组件30可包括液压马达31、连接在液压马达31的输出轴上的驱动板32。本实施例中，液压马达31安装在卡盘10的第二卡盘板102上，液压马达31的输出轴朝向第一卡盘板101。驱动板32位于第一卡盘板101和第二卡盘板102之间的间隔中，对应在卡套21的第二端端面一侧。
驱动板32上设有径向向外延伸的数个拨动臂33，拨动臂33配合在相邻的两个拨棒25之间。驱动板32在液压马达31驱动下旋转，通过拨动臂33与拨棒25的配合带动卡套21旋转，进而带动卡套组件20和设置其中的法兰螺母3旋转。
具体地，结合图3、4，本实施例中，拨棒25设有均匀间隔的四个，依次呈夹角90°排布。驱动板32对应设有四个向外延伸的拨动臂33，每一拨动臂33配合在相邻的两个拨棒25之间的间隔中。驱动板32在液压马达31驱动下正向或反向旋转，均可带动卡套21转动。
在其他实施例中，驱动板32上的拨棒25可由限位孔代替，限位孔和拨棒25均为非圆形状。例如，驱动板32上设有分别与数个拨棒25配合的数个限位孔，限位孔套设在拨棒25上，使驱动板32和拨棒25相对固定。驱动板32在液压马达31驱动下旋转，通过限位孔与拨棒25的配合带动卡套21旋转，进而带动卡套组件20和设置其中的法兰螺母3旋转。
本发明的法兰螺母安装卡具放至水下进行法兰螺母安装时，可由水下机器人操作完成。
结合图1-图4，本发明的法兰螺母安装卡具的使用方法，可包括以下步骤：
S1、预先将法兰螺母3固定在卡套组件20的卡套21内。
该步骤可在水面上进行。装配时，法兰螺母3从卡套21的第一端装入其内，法兰螺母3先抵接压紧弹性件23，给压紧弹性件23一个压紧力，压紧弹性件23再反向给法兰螺母3预压紧力。卡套21上的锁紧组件22提供一个抵紧力将法兰螺母3定位在卡套21中。
完成法兰螺母3的固定后，水下机器人将整个法兰螺母安装卡具及法兰螺母3带入水下海管1处。
S2、水下机器人将卡盘10安装在海管1上并靠近海管法兰2，并使卡套21上的数个法兰螺母3与海管法兰2上的数个螺栓4一一对准。
其中，将卡盘10安装在海管1上时，转动卡盘10的抱臂12打开卡盘主体11的开口，将卡盘主体11通过开口套设到海管1上，再转动抱臂12将卡盘主体11的开口闭合。抱臂12的转动由液压缸13驱动。
S3、启动驱动组件30，驱动组件30驱使卡套组件20进行旋转，带动法兰螺母3旋进螺栓4上，直至法兰螺母3旋转到位。
驱动组件30启动时，液压马达31的输出轴旋转带动驱动板32转动。拨棒25在驱动板32的带动下驱使卡套组件20进行旋转，压紧弹性件23提供预压紧力给法兰螺母3，使法兰螺母3能够顶住螺栓4进行旋转并旋进螺栓4上，直至到位将法兰螺母3贴至海管法兰2表面。
其中，法兰螺母3在螺栓4上旋转并沿螺栓4轴向移动时，整个法兰螺母安装卡具也沿海管1轴向移动，直至法兰螺母3旋转到位。
完成法兰螺母3的安装后，即可将整个法兰螺母安装卡具从海管1上拆卸进行回收；该拆卸回收的工作也可由水下机器人完成。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种法兰螺母安装卡具，其特征在于，包括用于靠近海管法兰套设到海管上的卡盘、分别用于放置法兰螺母并将法兰螺母旋进海管法兰的螺栓上的数组卡套组件、连接并驱动所述卡套组件旋转的驱动组件；数组所述卡套组件对应海管法兰上螺栓孔分布设置在所述卡盘上；
所述卡盘上对应所述卡套组件设有数个容置孔；所述卡套组件包括可转动配合在所述容置孔内并露出所述卡盘朝向海管法兰的一侧的卡套、沿所述卡套的周向间隔设置在所述卡套上的用于将法兰螺母固定在所述卡套内的数组锁紧组件、设置在所述卡套内并抵接所述法兰螺母的为法兰螺母提供预压紧力的压紧弹性件。
2.根据权利要求1所述的法兰螺母安装卡具，其特征在于，所述卡套组件还包括轴承；所述轴承套设在所述卡套外周并与所述容置孔的内周壁面相配合。
3.根据权利要求1所述的法兰螺母安装卡具，其特征在于，所述卡套上设有沿其周向间隔分布的通孔；所述锁紧组件包括设置在所述通孔中并可弹性压紧在法兰螺母上的锁紧珠。
4.根据权利要求1所述的法兰螺母安装卡具，其特征在于，所述卡套的第一端凸出所述卡盘朝向海管法兰的一侧；所述锁紧组件设置在所述卡套的第一端上。
5.根据权利要求1所述的法兰螺母安装卡具，其特征在于，所述卡套组件还包括凸出设置在所述卡套的第二端端面上的数个拨棒；
所述驱动组件包括液压马达、连接在所述液压马达的输出轴上的驱动板；所述驱动板对应在所述卡套的第二端端面一侧；
所述驱动板上设有径向向外延伸的数个拨动臂，所述拨动臂配合在相邻的两个所述拨棒之间；所述驱动板在所述液压马达驱动下旋转，通过所述拨动臂与所述拨棒的配合带动所述卡套旋转；或者，所述驱动板上设有数个与所述拨棒配合的限位孔，所述限位孔套设在所述拨棒上；所述驱动板在所述液压马达驱动下旋转，通过所述限位孔与所述拨棒的配合带动所述卡套旋转。
6.根据权利要求1所述的法兰螺母安装卡具，其特征在于，所述卡盘包括相对间隔设置的第一卡盘板和第二卡盘板、连接在所述第一卡盘板和第二卡盘板之间的数个连接柱；
所述卡套的第一端凸出所述第一卡盘板朝向海管法兰的一面，所述卡套的第二端凸出在所述第一卡盘板和第二卡盘板之间的间隔中；所述驱动组件设置在所述第二卡盘板上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的法兰螺母安装卡具，其特征在于，所述卡盘包括具有开口的环形的卡盘主体、位于所述开口相对两侧并分别连接在所述卡盘主体上的两个抱臂；数组所述卡套组件分别设置在所述卡盘主体和抱臂上；
两个所述抱臂相对所述卡盘主体可转动，将所述卡盘主体的开口闭合或打开。
8.根据权利要求7所述的法兰螺母安装卡具，其特征在于，所述卡盘还包括连接在所述卡盘主体和抱臂之间，驱动所述抱臂转动的液压缸。
9.一种权利要求1-8任一项所述的法兰螺母安装卡具的使用方法，包括以下步骤：
S1、预先将法兰螺母固定在卡套组件的卡套内；
S2、水下机器人将卡盘安装在海管上并靠近海管法兰，并使所述法兰螺母与所述海管法兰上的螺栓一一对准；
S3、启动驱动组件，所述驱动组件驱使所述卡套组件进行旋转，带动所述法兰螺母旋进所述螺栓上，直至所述法兰螺母旋转到位。
10.根据权利要求9所述的法兰螺母安装卡具的使用方法，其特征在于，步骤S2中，将所述卡盘安装在海管上时，转动所述卡盘的抱臂打开卡盘主体的开口，将所述卡盘主体通过开口套设到海管上，再转动所述抱臂将所述卡盘主体的开口闭合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 518067 4th floor, phase I, Shekou science and technology building, Nanhai Avenue, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee after: CNOOC Shenzhen Ocean Engineering Technology Service Co.,Ltd. Address before: 518067 4th floor, phase I, Shekou science and technology building, Nanhai Avenue, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: COOEC SUBSEA TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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