CN112038860B - 一种水下连接器的密封圈更换工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水下连接器的密封圈更换工具，包括凸轮机构、蜗轮蜗杆机构、外壳组件，通过蜗杆驱动蜗轮，使传动轴旋转，传动轴带动凸轮旋转，使小抓手伸出和缩回，在液压机构的配合下，完成对密封圈的安装和拆卸；安装密封圈时，小抓手伸入到密封圈内部设有的环形槽内，使密封圈固定在圆筒上，通过液压机构将连接器拉近，将密封圈安装到上法兰的安装预定位置，凸轮旋转，使小抓手收回，完成安装；凸轮带有凹槽，在正反旋转时，可实现小抓手的伸出和缩回；密封圈设计有较深的定位凹槽，上法兰设计有较浅的定位凹槽，且相互配合，橡胶圈位于密封圈的定位凹槽中，当连接器停止运动时，密封圈可被固定。

Description

一种水下连接器的密封圈更换工具

技术领域

本发明涉及一种密封圈更换工具，尤其涉及一种水下连接器的密封圈更换工具，属于海洋工程领域。

背景技术

由于水下连接器工作在深海的复杂环境中，需承受内部高温高压油气和外部低温海水及深水压力的作用。当水下连接器反复受到多种载荷的作用时，会产生密封锁紧松动的现象，导致泄漏事故发生，因此水下连接器需要定期更换密封圈，防止连接器受到外载荷干扰时产生密封失效。

但是由于海底工作环境的特殊性，给更换密封圈的工作带来了极大的困难，因此发明一种适用于深水的密封圈更换工具将给目前的密封圈更换工作带来极大的便捷。

发明内容

本发明的主要目的在于针对水下连接器定期更换密封圈的要求，提供一种水下连接器密封圈更换工具，可在水下由远程遥控机器人，利用更换工具拆卸和安装密封圈，避免了将密封圈及法兰回收至陆地进行更换的过程，有效的减少了作业时间，提高了作业的效率；凸轮设计为带有凹槽的零件，在正反旋转时，可实现小抓手的伸出和缩回；小抓手末端设计有60度环形结构，可有效的增大与密封圈内部环形槽的接触面积，增大了摩擦力；密封圈设计有较深的定位凹槽，上法兰设计有较浅的定位凹槽，且相互配合，橡胶圈位于密封圈的定位凹槽中，当连接器停止运动时，密封圈被橡胶圈固定，处于工作位置。

本发明的目的是这样实现的：包括外壳组件、驱动构件、凸轮机构、蜗轮蜗杆机构，外壳组件包括安装座、设置在安装座上的轴向固定块、安装在轴向固定块上的圆筒、设置在圆筒端部的端盖，驱动构件安装在外壳组件的圆筒上方，蜗轮蜗杆机构、凸轮机构设置在外壳组件的圆筒内，密封圈套在圆筒上，圆筒外表面设置有密封圈定位环，驱动构件驱动蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构带动凸轮机构实现密封圈的更换。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.所述蜗轮蜗杆机构包括蜗杆、与蜗杆配合的蜗轮，蜗杆的上端穿出至圆筒外，驱动构件为一手柄安装在蜗杆上端部，蜗轮通过传动轴设置在圆筒内。

2.所述凸轮机构包括安装在传动轴上的凸轮、设置在凸轮圆盘上的三个凹槽和抓手导向块、设置在三个凹槽中的三个小抓手，所述圆筒上设置有三个圆筒缺口，小抓手可以穿过对应的圆筒缺口与伸入至密封圈内表面的环形槽中。

3.上法兰内表面设置有浅定位凹槽，密封圈外表面设置有深定位凹槽，在深定位凹槽中设置有橡胶圈。

4.安装时，小抓手伸出，由小抓手和密封圈定位环固定密封圈轴向位移；液压机构将连接器向水下连接器密封圈更换工具拉近，当连接器侧板顶住轴向定位块时，连接器停止运动，橡胶圈卡在密封圈的深定位凹槽与上法兰的浅定位凹槽之间，密封圈被固定，处于安装预定位置，机械手旋转蜗杆顶部的手柄，带动蜗轮旋转，使传动轴旋转，传动轴带动凸轮17旋转，将三个小抓手收回，液压机构将连接器推回到原处，安装完成；拆卸时，液压机构拉动连接器向水下密封圈更换工具靠近，当连接器侧板顶住轴向定位块时，连接器停止运动，橡胶圈卡在密封圈的深定位凹槽与上法兰的浅定位凹槽之间，密封圈被固定，处于拆卸预定位置，机械手旋转蜗杆顶部的旋转手柄，带动蜗轮旋转，使传动轴旋转，传动轴带动凸轮旋转，将三个小抓手伸入到密封圈的环形槽，液压机构将连接器推回到原处，拆卸完成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明可在水下由远程遥控机器人，利用更换工具拆卸和安装密封圈，避免了将密封圈及法兰回收至陆地进行更换的过程，有效的减少了作业时间，提高了作业的效率；凸轮设计为带有凹槽的零件，在正反旋转时，可实现小抓手的伸出和缩回；小抓手末端设计有60度环形结构，可有效的增大与密封圈内部环形槽的接触面积，增大了摩擦力；纯机械结构，在海底复杂条件下，工作更加安全可靠。

附图说明

图1为本发明的整体使用示意图。

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的侧视图。

图4为本发明的后视图。

图5为本发明的剖视图。

图6为本发明的蜗轮蜗杆机构示意图。

图7为本发明的凸轮机构示意图。

图8为本发明的工作位置示意图。

图9为本发明的测试状态安装图。

图中主要标号说明：1连接器、2水下连接器密封圈更换工具、3机架、4手柄、5蜗杆、6竖直臂、6’竖直臂、7横梁、7’横梁、8轴向定位块、9端盖、10定位腿、10’定位腿、11把手、12长水平臂、12’长水平臂、13密封圈定位环、14轴支撑、14’轴支撑、15传动轴、16密封圈、17蜗轮、18蜗杆支撑杆、19橡胶圈、19’橡胶圈、20蜗杆底座、21抓手导向块、21’抓手导向块、22小抓手、23圆头平键、24凸轮、25圆筒、26圆筒缺口、27外壳组件、28凸轮机构、29蜗轮蜗杆机构、30导向圆台、31凹槽、32连接器侧板、33上法兰、34短水平臂、34’短水平臂、35安装孔、35’安装孔、36密封圈环形槽、37密封圈定位凹槽、37’密封圈定位凹槽、38上法兰定位凹槽、38’上法兰定位凹槽。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1至图9所示，本发明为一种水下连接器密封圈更换工具，包括1个蜗轮蜗杆机构29，1个凸轮机构28和1个外壳组件27，其特征在于：蜗轮蜗杆机构29安装在外壳组件27上，驱动构件安装在外壳组件27上方，工作构件安装在外壳组件27侧面；外壳组件27起到定位支撑的作用，使更换密封圈16的工作构件实现自由伸缩，共同完成水下连接器的密封圈16更换工作。

如图1至图9所示，本发明为一种水下连接器密封圈更换工具，其中：所述蜗轮蜗杆机构29安装到圆筒25一侧的内部，加长蜗杆5并加装旋转手柄4，使远程遥控机器人可以旋转蜗杆5，使蜗轮17带动传动轴15旋转。所述凸轮机构28安装到圆筒25另一侧的内部，从动件为三个末端为60度环形的小抓手22，小抓手22可从圆筒25设有的圆筒缺口26中伸出，伸入到密封圈16内部设有的环形槽36中；轴支撑14、14’用于支撑传动轴15。所述外壳组件27开设多个安装孔35、35’，固定蜗轮蜗杆机构29和凸轮机构28；蜗轮蜗杆机构29由蜗杆底座20、蜗杆支撑杆18与传动轴15连接在一起；凸轮机构28通过平键23与传动轴15相连。所述凸轮24为带有凹槽31的构件，通过传动轴15带动凸轮24正反旋转，抓手导向块21、21’用于控制从动件小抓手21伸出和缩回的方向。所述外壳组件27由1个圆筒25、1个端盖9、2个短水平臂34、34’、2个长水平臂12、12’、2个竖直臂6、6’、1个把手11、1个蜗杆支撑杆18、2个横梁7、7’和2个定位框腿10、10’组成。所述定位框腿10、10’有2个，2腿之间的距离与水下连接器1上的定位块长度相等，可配合进行轴向定位；端盖9一端用于小抓手22的轴向定位，另一端设计为圆台形，可使圆筒25更方便的进入上法兰33中。所述定位框腿有2个，2腿之间的距离与水下连接器上的定位块长度相等，可配合进行轴向定位。所述密封圈16设计有较深的定位凹槽37、37’，上法兰33设计有较浅的定位凹槽38、38’，且相互配合，橡胶圈19、19’位于密封圈16的定位凹槽37、37’中，当连接器1停止运动时，密封圈16被橡胶圈19、19’固定，处于工作位置。所述更换工具通过吊车吊钩勾住把手11，下放到海底。把手11两端通过螺钉固定在外壳组件27上。所述更换工具通过吊车吊钩勾住把手，下放到海底。把手两端通过螺钉固定在外壳组件上。

本发明一种水下连接器密封圈更换工具安装时：密封圈16安装到圆筒25外侧，此时，小抓手22伸出，由小抓手22和密封圈定位环13固定密封圈16轴向位移。液压机构将连接器1向水下连接器密封圈更换工具2拉近，当连接器侧板32顶住轴向定位块8时，连接器1停止运动，橡胶圈19、19’卡在密封圈定位凹槽37、37’与上法兰定位凹槽38、38’之间，密封圈16被固定，处于安装预定位置，机械手旋转蜗杆5顶部的旋转手柄4，带动蜗轮17旋转，使传动轴15旋转，传动轴15带动凸轮17旋转，将三个小抓手22收回。液压机构将连接器1推回到原处，安装完成。

本发明一种水下连接器密封圈更换工具拆卸时：液压机构拉动连接器1，向水下密封圈更换工具2靠近，当连接器侧板32顶住轴向定位块8时，连接器1停止运动，橡胶圈19、19’卡在密封圈定位凹槽37、37’与上法兰定位凹槽38、38’之间，密封圈16被固定，处于拆卸预定位置，机械手旋转蜗杆5顶部的旋转手柄4，带动蜗轮17旋转，使传动轴15旋转，传动轴15带动凸轮24旋转，将三个小抓手22伸入到密封圈16内部的环形槽36，液压机构将连接器1推回到原处，拆卸完成。

本发明一种水下连接器密封圈更换工具的工作原理及优点：

1、水下连接器密封圈更换工具由蜗轮蜗杆机构29，凸轮机构28和1个外壳组件27组成，机械手旋转蜗杆5，使传动轴15转动，带动凸轮24旋转，将小抓手22伸出和缩回，实现密封圈16的拆卸和安装。

2、小抓手22末端设计为60度环形结构，可增大与密封圈环形槽36的接触面积，增大摩擦力，工作时，密封圈16不易掉落。

3、考虑到海底复杂的工作环境，该工具采用了纯机械结构，使本发明更为安全可靠。

4、利用该更换工具，可进行旧密封圈的拆卸和新密封圈的安装，作业效率高，节约了人力和物力，降低了工程的成本。

5、该工具采用定位腿10、10’、导向圆台36、端盖9，作为定位导向，定位精度高，密封圈更换成功率高。

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。

综上，本发明提供一种水下连接器的密封圈更换工具，包括一个凸轮机构，一个蜗轮蜗杆机构，一个外壳组件。其改进之处是：通过蜗杆驱动蜗轮，使传动轴旋转，传动轴带动凸轮旋转，使小抓手伸出和缩回，在液压机构的配合下，完成对密封圈的安装和拆卸；安装密封圈时，小抓手伸入到密封圈内部设有的环形槽内，使密封圈固定在圆筒上，通过液压机构将连接器拉近，将密封圈安装到上法兰的安装预定位置，凸轮旋转，使小抓手收回，完成安装；小抓手末端设计为60度环形结构，增大与密封圈内部环形槽的接触面积，增大摩擦力；凸轮带有凹槽，在正反旋转时，可实现小抓手的伸出和缩回；密封圈设计有较深的定位凹槽，上法兰设计有较浅的定位凹槽，且相互配合，橡胶圈位于密封圈的定位凹槽中，当连接器停止运动时，密封圈可被固定。

Claims (3)

1.一种水下连接器的密封圈更换工具，其特征在于：包括外壳组件、驱动构件、凸轮机构、蜗轮蜗杆机构，外壳组件包括安装座、设置在安装座上的轴向固定块、安装在轴向固定块上的圆筒、设置在圆筒端部的端盖，驱动构件安装在外壳组件的圆筒上方，蜗轮蜗杆机构、凸轮机构设置在外壳组件的圆筒内，密封圈套在圆筒上，圆筒外表面设置有密封圈定位环，驱动构件驱动蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构带动凸轮机构实现密封圈的更换；所述蜗轮蜗杆机构包括蜗杆、与蜗杆配合的蜗轮，蜗杆的上端穿出至圆筒外，驱动构件为一手柄安装在蜗杆上端部，蜗轮通过传动轴设置在圆筒内；所述凸轮机构包括安装在传动轴上的凸轮、设置在凸轮圆盘上的三个凹槽和抓手导向块、设置在三个凹槽中的三个小抓手，所述圆筒上设置有三个圆筒缺口，小抓手可以穿过对应的圆筒缺口与伸入至密封圈内表面的环形槽中。

2.根据权利要求1所述的一种水下连接器的密封圈更换工具，其特征在于：上法兰内表面设置有浅定位凹槽，密封圈外表面设置有深定位凹槽，在深定位凹槽中设置有橡胶圈。

3.根据权利要求1或2所述的一种水下连接器的密封圈更换工具，其特征在于：安装时，小抓手伸出，由小抓手和密封圈定位环固定密封圈轴向位移；液压机构将连接器向水下连接器密封圈更换工具拉近，当连接器侧板顶住轴向定位块时，连接器停止运动，橡胶圈卡在密封圈的深定位凹槽与上法兰的浅定位凹槽之间，密封圈被固定，处于安装预定位置，机械手旋转蜗杆顶部的手柄，带动蜗轮旋转，使传动轴旋转，传动轴带动凸轮17旋转，将三个小抓手收回，液压机构将连接器推回到原处，安装完成；拆卸时，液压机构拉动连接器向水下密封圈更换工具靠近，当连接器侧板顶住轴向定位块时，连接器停止运动，橡胶圈卡在密封圈的深定位凹槽与上法兰的浅定位凹槽之间，密封圈被固定，处于拆卸预定位置，机械手旋转蜗杆顶部的旋转手柄，带动蜗轮旋转，使传动轴旋转，传动轴带动凸轮旋转，将三个小抓手伸入到密封圈的环形槽，液压机构将连接器推回到原处，拆卸完成。

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