CN113236888B - 一种柔性连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性连接装置，包括：刚性连接部，用以与第一连接口固接；柔性转动连接部，用以可相对第二连接口的轴线转动预设角度地连接第二连接口；伸缩管组件，连接所述刚性连接部和所述柔性转动连接部且用以调整二者之间的距离。上述柔性连接装置不仅能够满足水下连接器的快速连接操作，还能够实现位移和角度补偿功能，提高连接精度和连接的密封性。

Description

一种柔性连接装置

技术领域

本发明涉及连接件领域，特别涉及一种柔性连接装置。

背景技术

目前国际上的水下连接器常用柔性连接装置连接。在实际应用中，柔性连接装置难以同时满足相邻管道偏离轴向中心线一定角度条件下将管道有效连接和长度方向上存在一定偏差的安装条件，导致在安装时对接精度较低，水下作业难度高，安装工时较长。

发明内容

本发明的目的是提供一种柔性连接装置，该柔性连接装置能够实现位移和角度补偿功能，提高连接精度和连接的密封性。

为实现上述目的，本发明提供一种柔性连接装置，包括：

刚性连接部，用以与第一连接口固接；

柔性转动连接部，用以可相对第二连接口的轴线转动预设角度地连接第二连接口；

伸缩管组件，连接所述刚性连接部和所述柔性转动连接部且用以调整二者之间的距离。

可选地，所述伸缩管组件包括伸缩公管和伸缩母管，所述伸缩公管设有相对其管壁外周翻折延伸的限位盘，所述伸缩母管可拆卸地连接用以止挡所述限位盘的端盖，所述限位盘和所述端盖之间设有第二密封组件。

可选地，所述第二密封组件包括第二O型圈和单锥面金属密封圈，所述单锥面金属密封圈设于所述限位盘的底部外周和所述伸缩母管的内壁之间，所述第二O型圈设于所述单锥面金属密封圈的下方，所述端盖上设有抵压所述第二O型圈的调节螺栓。

可选地，所述刚性连接部连接于所述伸缩母管，所述柔性转动连接部连接所述于所述伸缩公管。

可选地，所述刚性连接部包括跨接管接头、连接所述跨接管接头和所述伸缩母管的卡箍、以及设于所述跨接管接头和所述伸缩母管连接端内壁的第一密封组件。

可选地，所述第一密封组件包括双锥面金属密封圈和连接固定所述双锥面金属密封圈的弹簧固定销，所述双锥面金属密封圈的上下锥面分别贴合所述跨接管接头及所述伸缩母管的内壁。

可选地，所述跨接管接头和所述伸缩母管的结合面中的一者设置环形止口，另一者设置与所述环形止口配合的止口槽；所述跨接管接头与所述伸缩母管之间连接有销钉。

可选地，所述跨接管接头设有贯通至所述双锥面金属密封圈外壁的第一密封测试通道。

可选地，所述伸缩公管设有球形连接头，所述柔性转动连接部包括第一法兰部和设有连接管的第二法兰部，所述第一法兰部和所述第二法兰部配合形成容置所述球形连接头的球形腔体，所述球形腔体与所述球形连接头之间设有第三密封组件。

可选地，所述第三密封组件包括以预设间距平行相间设置的第三O型圈和第二单锥面金属密封圈，所述第二法兰部开设贯通至所述第三O型圈和所述第二单锥面金属密封圈之间地第二密封测试通道。

相对于上述背景技术，本发明所提供的柔性连接装置用于潜水员安装的水下基盘的连接，设置有刚性连接部、柔性转动连接部和伸缩管组件。其中，下部的柔性转动连接部、伸缩管组件在陆上提前进行预安装，分别保留其角度调节和长度调节功能，由潜水员根据水下基盘上出油口与第一连接口的实际角度和长度误差进行调节固定即可。能够实现位移和角度补偿功能，提高连接精度和连接便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的柔性连接装置的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图2刚性连接部的放大图；

图5为图2中伸缩管组件的放大图。

其中：

1-连接管、2-第一法兰部、3-第二法兰部、4-紧固螺栓、5-伸缩公管、6-调节螺栓、7-端盖、8-安装螺栓、9-伸缩母管、10-卡箍、11-一体式螺栓、12-跨接管接头、13-第一密封测试通道、14-第一O型圈、15-弹簧固定销、16-销钉、17-环形止口、18-双锥面金属密封圈、19-单锥面金属密封圈、20-第二O型圈、21-第三O型圈、22-第二密封测试通道、23-第二单锥面金属密封圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图5，图1为本发明实施例所提供的柔性连接装置的结构示意图，图2为图1的剖视图，图3为图1的俯视图，图4为图2刚性连接部的放大图，图5为图2中伸缩管组件的放大图。

本发明所提供的柔性连接装置，可用于潜水员水下作业，实现与水下基盘的连接。该柔性连接装置整体包括如下三部分，第一部分为刚性连接部，刚性连接部用于与第一连接口固接。第二部分为柔性转动连接部，柔性转动连接部用于连接于水下基盘出油口，实现第一连接口和水下基盘出油口的连接；其中，柔性转动连接部的设置确保能够绕连接器出油口的轴线转动，对柔性连接装置实现角度补偿，提高柔性转动连接部与水下基盘出油口连接的精确性。第三部分则为伸缩管组件，伸缩管组件的两端分别连接柔性转动连接部和刚性连接部，同时伸缩管组件能够通过伸缩实现长度补偿，确保柔性连接装置两端的柔性转动连接部和刚性连接部能够实现第一连接口和水下基盘出油口的连接。

如图1、图2和图5所示，在本发明所提供的一种可选实施例中，伸缩管组件包括相互套装的伸缩公管5和伸缩母管9，伸缩公管5置于伸缩母管9内，伸缩公管5连接伸缩母管9的一端设置相对其管壁的外周向翻折延伸的限位盘，限位盘呈圆环状，限位盘底部的外周和伸缩母管9的内壁连接有第二密封组件，伸缩母管9连接伸缩公管5的一端则可拆卸地连接有端盖7，借助端盖7和限位盘相互作用，对伸缩公管5进行限位。第二密封组件的设置用来提高伸缩公管5和伸缩母管9相对伸缩进行长度补偿时的密封性，水下作业时发生泄漏。

帽盖和伸缩母管9可通过图1所示的安装螺栓8装设在固定在伸缩母管9上，实现帽盖相对伸缩母管9的可拆卸连接。作为可选地，还可在伸缩母管9的外壁设置外螺纹，在帽盖的内壁设置与伸缩母管9配合的内螺纹，帽盖可通过螺纹与伸缩母管9可拆卸连接。

上述限位盘呈自上端面至下端面直径逐渐缩小的圆台状，上端面的直径与伸缩母管9的内壁直径配合；第二密封组件包括单锥面金属密封圈19和第二O型圈20，单锥面金属密封圈19的内圈为锥形面，从而与限位盘下端的周部形成配合，第二O型圈20设置在单锥面金属密封圈19的底部，帽盖上则转动连接有调节螺栓6，通过转动调节螺栓6，推抵第二O型圈20和单锥面金属密封圈19，实现伸缩管组件的伸缩调节和第二密封组件的密封。

在上述实施例中，可将伸缩公管5的另一端与柔性转动连接部连接，将伸缩母管9的另一端与刚性连接部连接。刚性连接部与伸缩母管9的连接可参考图1至图4，刚性连接部包括跨接管接头12和将跨接管接头12与伸缩母管9对接固定的卡箍10，还包括用来密封跨接管接头12和伸缩母管9的第一密封组件。卡箍10具体为三瓣式卡箍，包括用来紧固卡箍10的一体式螺栓11，通过将第一密封组件预装在跨接管接头12和伸缩母管9的内壁，借助卡箍10将跨接管接头12和伸缩母管9的连接。水下作业时，跨接管接头12预装在第一连接口处，通过卡箍10和一体式螺栓实现跨接管接头12和伸缩母管9的连接。

借助一体式螺栓11对三瓣式卡箍施加作用力，三瓣式卡箍压紧所述跨接管接头12，实现夹紧。跨接管结构和伸缩母管9连接端的外壁均为斜面，三瓣式卡箍和跨接管接头12及伸缩母管9采用斜面夹紧的原理，利用斜面的运动使三维空间某一或者某几个维度的尺寸发生改变，从而对被夹紧物体施加作用力。斜面夹紧还可以改变力的方向和放大力，还能通过合理的结构参数设计产生自锁。

三瓣式卡箍的螺栓采用一体式防丢失设计，也即上述一体式螺栓11，一体式螺栓11的一端预制在三瓣式卡箍上，通过旋转实现安装到最终锁紧位置，从而方便了潜水员在水下安装作业。

跨接管接头12和伸缩母管9为水下连接部分，优选采用两级密封，二者连接端的内壁设有锥状渐扩部，第二密封组件采用双锥面金属密封圈18和弹簧固定销15，弹簧固定销15将双锥面金属密封圈18固定；双锥面金属密封圈18的上下锥面分别与跨接管接头12及伸缩母管9的内壁贴合，形成第一层密封；上锥面和跨接管接头12的内壁、下锥面和伸缩母管9的内壁均设置第一O型圈14，借助第一O型圈14形成第二层密封。

上锥面和下锥面均设置为三段，第一段为锥面的顶部，与跨接管接头12或伸缩母管9的密封面存在一定的角度差，一般为2°至3°；第二段为密封测试空间，通过第一段与跨接管接头12密封面接触，使第二段与跨接管接头12密封面形成一定的间隙，作为密封测试空间，跨接管接头12开设连通至该测试空间的第一密封测试通道13；第三段与跨接管接头12密封面平行，第一O型密封圈装设在第三段处，借助第一O型密封圈的弹性形变能力，在较小的预紧力的作用下达到良好的密封要求。

当跨接管接头12和伸缩母管9预装时，对双锥面金属密封圈18进行压紧实现密封。而借助第一密封测试通道13向上锥面的第二端与跨接管接头12密封面之间形成的测试空间加注密封测试时可以检测跨接管接头12密封面与双锥面金属密封圈18之间的密封性能，同时压力作用于双锥面金属密封圈18时，进一步提升了跨接管接头12密封面与双锥面金属密封圈18之间的密封性能。

通过在一端接头如跨接管接头12内布置弹簧固定销15，在双锥面金属密封圈18安装时弹簧固定销15卡入跨接管接头12密封面的定位槽内，实现刷锥面金属密封圈/第二密封组件的定位和固定。在陆上先将所述第二密封组件固定跨接管接头12上，并保证下放对接过程中不会脱落，从而方便了潜水员在水下安装操作。

作为一优选实施方式，跨接管接头12和伸缩母管9二者的结合面/接触面中的一者设置环形止口17，另一者开设和环形止口17配合的止口槽，如在跨接管接头12的接触面底部设置圆环状下凸的环形止口17，在伸缩母管9接触面的顶部设置环形凹槽，借助止口槽和环形止口17定位，提高连接的对中性和密封的可靠性。

进一步地，伸缩母管9和跨接管接头12的连接段还开设定位槽，定位槽内设置销钉16，在预安装锁紧卡箍10之前，可将环形止口17与止口槽对转定位，将二者的销钉16穿过定位槽实现周向上的相对固定，然后拧紧一体式螺栓11将卡箍10锁紧即可，销钉16孔和定位槽采用过盈配合，提高对中过程中的稳定性。

柔性转动连接部与伸缩公管5的连接则可参考图1和图2，伸缩公管5与柔性转动连接部连接的一端设置球形接头，柔性转动连接部具体包括相互配合的第一法兰部2和第二法兰部3，第一法兰部2从伸缩公管5的限位盘一端套入，卡止在球形接头上，第二法兰部3设有用来连接水下基盘出油口的连接管1。第一法兰部2和第二法兰部3均开设半球形的曲面，当第一法兰部2和第二法兰部3通过紧固螺栓4连接固定后，二者配合形成容置球形连接头的球形腔体，从而使得伸缩管组件能够相对连接管1朝任意方向转动，实现角度补偿。球形腔体和球形连接头之间设置第三密封组件，避免连接管1和伸缩公管5之间发生泄漏。

第三密封组件具体第三O型圈21和第二单锥面金属密封圈23，二者按着设定间距相互平行地装设在球形腔体内壁与球形连接头之间，第二单锥面金属密封圈23设置在靠近连接管1的第二法兰部3的下侧，其上锥面具有与球形连接头配合的弧度，以便转动伸缩公管5实现角度补偿，同时提高第三密封组件对球形连接头和连接管1之间密封。

更进一步地，第二法兰部3开设有贯通至第二单锥面金属密封圈23和第三O型圈21之间的第二密封测试通道22，借助第二密封测试通道22向第二单锥面金属密封圈23和第三O型圈21之间加注密封测试液，使密封测试液充分给密封结构压力，测试在工作压力下有无泄漏。同时密封测试液的压力作用于第二单锥面金属密封圈23，提高了与球形连接头之间的密封性能。

本申请中所提供的柔性连接装置，适用于潜水员安装的水下基盘的连接。首先在陆上将柔性转动连接部和伸缩管组件安装好，处于预紧状态；这两部分随水下基盘下放入水，潜水员辅助完成水下调整角度和长度，满足安装误差要求；随后潜水员辅助完成刚性连接部的伸缩母管9、第一密封组件和跨接管接头12的对中连接安装；并借助三瓣式卡箍锁紧安装，并完成各部分最后紧固作业。对于在水下作业，行动不灵活的潜水员，可以使用水下冲击扳手方便拧紧一体式螺栓11。不仅能够满足水下潜水员的快速连接操作，而且还能够实现位移和角度补偿功能，提高连接精度和连接密封性能。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的柔性连接装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种柔性连接装置，其特征在于，包括：

刚性连接部，用以与第一连接口固接；

柔性转动连接部，用以可相对第二连接口的轴线转动预设角度地连接第二连接口；

伸缩管组件，连接所述刚性连接部和所述柔性转动连接部且用以调整二者之间的距离；

所述伸缩管组件包括伸缩公管(5)和伸缩母管(9)，所述伸缩公管(5)设有相对其管壁外周翻折延伸的限位盘，所述伸缩母管(9)可拆卸地连接用以止挡所述限位盘的端盖(7)，所述限位盘和所述端盖(7)之间设有第二密封组件；

所述刚性连接部连接于所述伸缩母管(9)，所述柔性转动连接部连接所述于所述伸缩公管(5)；所述伸缩公管(5)一体设置球形连接头，所述柔性转动连接部包括第一法兰部(2)和设有连接管(1)的第二法兰部(3)，所述第一法兰部(2)和所述第二法兰部(3)配合形成容置所述球形连接头的球形腔体，所述球形腔体与所述球形连接头之间设有第三密封组件；所述第三密封组件包括以预设间距平行相间设置的第三O型圈(21)和第二单锥面金属密封圈(23)，所述第二法兰部(3)开设贯通至所述第三O型圈(21)和所述第二单锥面金属密封圈(23)之间且用于充注密封测试液地第二密封测试通道(22)。

2.根据权利要求1所述的柔性连接装置，其特征在于，所述第二密封组件包括第二O型圈(20)和单锥面金属密封圈(19)，所述单锥面金属密封圈(19)设于所述限位盘的底部外周和所述伸缩母管(9)的内壁之间，所述第二O型圈(20)设于所述单锥面金属密封圈(19)的下方，所述端盖(7)上设有抵压所述第二O型圈(20)的调节螺栓(6)。

3.根据权利要求2所述的柔性连接装置，其特征在于，所述刚性连接部包括跨接管接头(12)、连接所述跨接管接头(12)和所述伸缩母管(9)的卡箍(10)、以及设于所述跨接管接头(12)和所述伸缩母管(9)连接端内壁的第一密封组件。

4.根据权利要求3所述的柔性连接装置，其特征在于，所述第一密封组件包括双锥面金属密封圈(18)和连接固定所述双锥面金属密封圈(18)的弹簧固定销(15)，所述双锥面金属密封圈(18)的上下锥面分别贴合所述跨接管接头(12)及所述伸缩母管(9)的内壁。

5.根据权利要求4所述的柔性连接装置，其特征在于，所述跨接管接头(12)和所述伸缩母管(9)的结合面中的一者设置环形止口(17)，另一者设置与所述环形止口(17)配合的止口槽；所述跨接管接头(12)与所述伸缩母管(9)之间连接有销钉(16)。

6.根据权利要求4所述的柔性连接装置，其特征在于，所述跨接管接头(12)设有贯通至所述双锥面金属密封圈(18)外壁的第一密封测试通道(13)。

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