CN113279709B - 一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构,属于海洋石油钻井设备技术领域；该结构包括基座，所述基座的中部设置有用于穿过隔水管的通孔，所述基座上设置有驱动机构和补芯结构，所述补芯结构在驱动结构的作用下可以实现开启/闭合；本发明的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构通过卡盘可替换式补心的设计满足全水域不同型号的隔水管装配的问题，该结构能够有效的适应常规及特种接头的隔水管安装，且能够有效的借助该结构的设计提高隔水管系统拆装的效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构,属于海洋石油钻井设备技术领域。
背景技术
深海钻井平台或钻井船日费高昂，其中对隔水管柱的拆装占用深海钻井施工的大部分时间，如何安全有效的缩短隔水管拆装作业时间成为关键。
目前隔水管常用的连接主要形式有：法兰式、筒夹式、炮栓式和卡箍式等几种连接形式。这几种不同的钻井隔水管各有特点，法兰式是一种比较传统的螺栓结构形式，具有安全可靠等特点，不足之处是安装拆卸速度相对较慢，其余几种安装拆卸需要时间较少，也称之为快速连接式。
隔水管卡盘放在隔水管万向节上，常规卡盘上装有可伸缩颚爪或挡块装置，在配置和回收隔水管期间，将隔水管柱和BOP组件坐在卡盘上，便于快速连接和拆卸隔水管接头。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，该结构能够满足不同钻采需要、不同规格型号的隔水管系统快速连接需求。
本发明采用的技术方案如下：
一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，包括基座，所述基座的中部设置有用于穿过隔水管的通孔，所述基座上设置有驱动机构和补芯结构，所述补芯结构在驱动结构的作用下可以实现开启/闭合；
所述补芯结构包括2块连接于驱动机构的卡盘补心安装架，以及可拆卸装配于所述卡盘补心安装架上的卡盘可替换式补心，所述卡盘补心安装架在驱动机构的作用下带动所述卡盘可替换式补心可实现相对的线性移动，从而实现补芯结构的开启/闭合。
进一步的，所述驱动机构包括伸缩缸，所述伸缩缸的座体端部固定装配于基座上，所述伸缩缸的伸缩杆连接所述卡盘补心安装架以带动所述卡盘补心安装架的移动。
进一步的，所述基座上还设置有滑轨，所述卡盘补心安装架的底部设置有与滑轨匹配的滑轨连接机构，通过所述伸缩缸的作用，可使所述卡盘补心安装架沿着滑轨移动。
进一步的，所述滑轨连接机构为滚轮，所述滚轮的一侧或两侧具有限位块。
进一步的，所述滑轨的一侧或两侧还设置有防倾翻结构，所述滑轨成“工”字形，所述防倾翻结构的一端部延伸至滑轨侧面的中部，另一端部固定装配在所述卡盘补心安装架上。
进一步的，所述滑轨连接机构为凹槽结构，所述凹槽结构与导轨匹配，所述凹槽结构与导轨匹配后为滑动摩擦。
进一步的，所述卡盘补心安装架还设置有锁紧机构以便于所述补芯结构到达指定位置进行锁紧和定位。
进一步的，所述锁紧机构为锁紧伸缩缸，在所述滑轨对应位置开设限位孔，当到达指定位置时，锁紧伸缩缸通过伸缩与限位孔配合以实现所述补芯结构的锁紧。
进一步的，所述锁紧机构为锁紧伸缩缸，所述锁紧伸缩缸固定安装在一个所述卡盘补心安装架上，在另一所述卡盘补心安装架的对应位置设置有限位孔，在到达指定位置后，锁紧伸缩缸通过伸缩与限位孔配合以实现2个所述卡盘补心安装架的装配连接。
进一步的，所述锁紧机构为锁紧伸缩缸，所述锁紧伸缩缸固定安装在一个所述卡盘补心安装架上，在另一所述卡盘补心安装架的对应位置设置有限位孔，在滑轨对应位置开设限位孔，在到达指定位置后，锁紧伸缩缸通过伸缩与所述卡盘补心安装架上设置的限位孔和滑轨上设置的限位孔配合以实现2个所述卡盘补心安装架的装配连接及所述补芯结构的锁紧。
进一步的，所述伸缩缸包括2组，并分别设置于滑轨的外侧，每组伸缩缸具有2个，每组所述伸缩缸背离方向设置，以此实现所述补芯结构的开启/闭合。
进一步的，所述卡盘可替换式补心上还设置有凸台软支撑机构以用于支撑，在所述补芯结构闭合后所述凸台软支撑机构可支撑隔水管连接处的法兰结构，所述凸台软支撑机构承担隔水管串系统在拆装过程中的湿重，同时为特殊结构的隔水管接头提供拆装操作空间。
进一步的，所述卡盘可替换式补心上还设置有补芯吊耳以便于所述卡盘可替换式补心吊装和型号的更换。
进一步的，所述卡盘可替换式补心通过多个补芯装配定位机构可拆卸的装配于卡盘补心安装架上。
进一步的，所述卡盘补心安装架上部设置有与所述补芯装配定位机构适配的限位槽，所述补芯装配定位机构上加工有至少一个通孔，所述卡盘补心安装架下部加工有与所述通孔匹配的半孔，所述通孔与所述半孔可通过定位销进行适配。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构通过卡盘可替换式补心的设计有效的解决了不同尺寸的隔水管装配的问题，该结构能够有效的适应多尺寸的隔水管，且能够有效的借助该结构的设计提高隔水管拆装的效率；
2、本发明的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构由于是对开式，其外形尺寸较常规卡盘小，可实现单自由度运行，节省甲板井口操作空间，其抵抗海洋恶劣环境效果更强，同时，结合特殊的凸台结构设计，能够满足卡箍式隔水管的安装需求；
3、锁紧机构的采用能够避免因液压系统失效或认为误操作而引起的风险，提高系统的稳定性；
4、滑轨连接机构下部设计的内凹结构或防倾翻机构的设置能够抵抗因海浪摇摆，下部隔水管偏移等所产生的径向外力。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明补芯机构开启的结构示意图。
图3是本发明补芯机构闭合的结构示意图。
图4是本发明补芯机构支撑的结构示意图。
图5是本发明滑轨与滑轨连接结构之间为滚动摩擦的结构示意图。
图6是本发明滑轨与滑轨连接结构之间为滑动摩擦的结构示意图。
图7是本发明卡盘可替换式补心与卡盘补心安装架装配的结构示意图。
图8是图7中A处的放大结构示意图。
图中标记：1-基座、2-通孔、3-卡盘补心安装架、4-卡盘可替换式补心、5-伸缩缸、6-滑轨、7-滑轨连接机构、8-防倾翻结构、9-锁紧机构、10-凸台软支撑机构、11-补芯吊耳、12-补芯装配定位机构、13-限位槽、14-通孔、15-半孔、16-限位孔。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例1
一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，如图1至图7所示，包括基座1，所述基座1的中部设置有用于穿过隔水管的通孔2，所述基座1上设置有驱动机构和补芯结构，所述补芯结构在驱动结构的作用下可以实现开启/闭合；
所述补芯结构包括2块连接于驱动机构的卡盘补心安装架3，以及可拆卸装配于所述卡盘补心安装架上的卡盘可替换式补心4，所述卡盘补心安装架3在驱动机构的作用下带动所述卡盘可替换式补心4可实现相对的线性移动，从而实现补芯结构的开启/闭合。
本实施例中，在结构的设计上，可替换式补芯4为可拆卸的装配于所述卡盘补芯安装架上，其可根据不同尺寸的隔水管进行调整能够有效的实现补芯，从而提高其实用性，也简化了补芯的装配和拆装。具体的，所述可替换式补芯4通过螺栓装配于所述卡盘补芯安装架3上。另外，在本设计中，所述补芯结构采用2块卡盘补芯安装架的设计能够有效的实现相对的移动，在管体的装配中，需要夹持/松开的效果，该方式有效的提高效率，提高装配的效率。
在上述具体结构设计的基础上，作为更加具体的设计，所述驱动机构包括伸缩缸5，所述伸缩缸5的座体端部固定装配于基座1上，所述伸缩缸5的伸缩杆连接所述卡盘补心安装架3以带动所述卡盘补心安装架3的移动。通过伸缩缸的设计能够有效的实现补芯结构的开启/闭合，该方式具备更好的稳定性。具体的，该伸缩缸5为电动伸缩缸或者液压伸缩缸
基于上述具体结构设计的基础上，更进一步的，所述伸缩缸5包括2组，并分别设置于滑轨的外侧，每组伸缩缸5包括2个伸缩缸，每组所述伸缩缸5背离方向设置，以此实现所述补芯结构的开启/闭合。具体的，每组所述伸缩缸5带动两块卡盘补芯安装架3向相反/相对的方向移动，从而有效的实现了补芯结构的开启/闭合。
在上述具体结构的设计基础上，为了更好的实现补芯结构的开启/闭合，并且能够有效的线性移动，具体的，所述基座1上还设置有滑轨6，所述卡盘补心安装架3的底部设置有与滑轨6匹配的滑轨连接机构7，通过所述伸缩缸5的作用，可使所述卡盘补心安装架3沿着滑轨6移动。通过滑轨的设计能够有效的实现卡盘补心安装架3沿着滑轨的方向移动，避免了因为海水的摆动或者不规则运动而造成卡盘补心安装架3不规则的移动，造成操作精度不高的问题。
在上述具体结构的设计基础上，作为更加具体的设计，所述卡盘补心安装架3还设置有锁紧机构9以便于所述补芯结构到达指定位置进行锁紧和定位。
针对锁紧机构进行进一步的深入设计，作为比较优选的，在其中一具体实施方式中，所述锁紧机构9为锁紧伸缩缸，在另一卡盘补心安装架3的对应位置设置有限位孔16，在到达指定位置后，锁紧伸缩缸通过伸缩与限位孔16配合以实现2个所述卡盘补心安装架3的装配连接。作为具体的描述，以图1和图7所示，在所述卡盘补心安装架3一侧固定设置有锁紧机构9，在所述卡盘补心安装架3的另一侧设置有限位孔16。在装配关系上具体的说明，2个所述卡盘补心安装架3对应装配时，其中一个所述盘补心安装架3上的锁紧机构于另一个所述盘补心安装架3上的限位孔16相适配。从而实现在所述卡盘补心安装架3达到指定位置后2个所述卡盘补心安装架可连接装配。在具体的使用中，在基座上设置有位移传感器以用于检测卡盘补芯安装架的位移，再控制锁紧机构9以实现锁紧。
在上述具体的结构设计基础上，作为更加具体的设计，所述卡盘可替换式补心4上还设置有凸台软支撑机构10以用于支撑，在所述补芯结构闭合后所述凸台软支撑机构10可支撑隔水管连接处的法兰结构。更加具体的描述，所述卡盘可替换式补心4具有多块支撑部，在所述支撑部上装配凸台软支撑机构10，通过2块卡盘可替换式补心闭合后，所述支撑部位于同一圆周上，从而实现支撑效果。更加具体的，所述卡盘可替换式补心4具有2块支撑部。
基于上述具体结构设计的基础上，作为更加具体的设计，所述卡盘可替换式补心4上还设置有补芯吊耳11以便于所述卡盘可替换式补心4吊装和型号的更换。
实施例2
在实施例1的设计基础上，针对滑轨连接结构作更加具体的设计，具体的，如图5所示，所述滑轨连接机构7为滚轮，所述滚轮的一侧或两侧具有限位块。
由于该结构的设计，同时考虑到海水摆动以及其他环境因素的影响，作为更加具体的设计，所述滑轨6的一侧或两侧还设置有防倾翻结构8，所述滑轨成“工”字形，所述防倾翻结构8的一端部延伸至滑轨侧面的中部，另一端部固定装配在所述卡盘补心安装架3上。
实施例3
在实施例1的设计基础上，与实施例2不同的是，针对滑轨连接结构作另一方式的设计，如图6所示，所述滑轨连接机构7为凹槽结构，所述凹槽结构与导轨匹配，所述凹槽结构与导轨匹配后为滑动摩擦。
实施例4
在实施例1的设计基础上，作为与实施例1设计上，其锁紧机构具有不同的设计，具体的，所述锁紧机构9为锁紧伸缩缸，在所述滑轨6对应位置开设限位孔，当到达指定位置时，锁紧伸缩缸通过伸缩与限位孔配合以实现所述补芯结构的锁紧。在具体的使用中，在基座上设置有位移传感器以用于检测卡盘补芯安装架的位移，再控制锁紧机构9以实现锁紧。
本实施例中，在结构设计上，所述锁紧机构9的设计主要目的是应用整个补芯结构在具体的操作中，到达指定位置后可以有效的实现补芯结构自己的锁定和限位。
实施例5
结合实施例1和实施例4对于所述锁紧机构9的设计，在实施例1的设计基础上配合实施例4所设计的结构实现更加稳定的设计，具体的，所述锁紧机构9为锁紧伸缩缸，所述锁紧伸缩缸固定安装在一个所述卡盘补心安装架3上，在另一所述卡盘补心安装架3的对应位置设置有限位孔16，在滑轨6对应位置开设限位孔，在到达指定位置后，锁紧伸缩缸通过伸缩与所述卡盘补心安装架3上设置的限位孔16和滑轨6上设置的限位孔配合以实现2个所述卡盘补心安装架的装配连接及所述补芯结构的锁紧。
实施例6
在上述具体实施例的设计基础上，针对卡盘可替换式补心与卡盘补心安装架之间的装配作为更加优化的设计，尤其是在可拆卸的结构设计基础上，如图7和图8所示，具体的，所述卡盘可替换式补心4通过多个补芯装配定位机构12可拆卸的装配于卡盘补心安装架3上。
作为更加具体的设计，在上述具体结构的设计基础上，所述卡盘补心安装架3上部设置有与所述补芯装配定位机构12适配的限位槽13，所述补芯装配定位机构12上加工有至少一个通孔14，所述卡盘补心安装架3下部加工有与所述通孔14匹配的半孔15，所述通孔14与所述半孔15可通过定位销进行适配。作为具体的设计，每个所述芯装配定位机构12设置有2个所述通孔1，对应位置上，半孔15对应设置有2个。在此说明，所谓半孔15的结构即为非贯穿的孔，其为不通的圆柱形孔。
结合实施例1、实施例2以及实施例3的设计，在本设计中，所述隔水管的连接处为特殊的U型连接隔水管接头，具体的，所述U型连接隔水管接头为在法兰盘连接处采用具有U形槽的卡块卡住上下法兰盘，并通过径向螺栓进行固定。螺纹孔的设计上，具体的结构为一半设置于上方法兰盘，另一半设置于下方法兰盘，通过上下方法兰设计的一半螺纹孔而实现一个完整的螺纹孔。所谓的一半螺纹孔的设计具体为：螺纹孔轴向分割为两半，即为半圆柱结构。
综上所述：
1、本发明的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构通过卡盘可替换式补心的设计有效的解决了不同尺寸的隔水管装配的问题，该结构能够有效的适应多尺寸的隔水管，且能够有效的借助该结构的设计提高隔水管拆装的效率。
2、本发明的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构由于是对开式，可实现单自由度运行，其抵抗海洋恶劣环境效果更强，同时，结合特殊的凸台结构设计，能够满足卡箍式隔水管的安装需求。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (10)
1.一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：包括基座，所述基座的中部设置有用于穿过隔水管的通孔，所述基座上设置有驱动机构和补芯结构，所述补芯结构在驱动结构的作用下可以实现开启/闭合；
所述补芯结构包括2块连接于驱动机构的卡盘补心安装架，以及可拆卸装配于所述卡盘补心安装架上的卡盘可替换式补心，所述卡盘补心安装架在驱动机构的作用下带动所述卡盘可替换式补心可实现相对的线性移动，从而实现补芯结构的开启/闭合；
所述基座上还设置有滑轨，所述卡盘补心安装架的底部设置有与滑轨匹配的滑轨连接机构；
所述卡盘补心安装架还设置有至少一个锁紧机构以便于所述补芯结构到达指定位置进行锁紧和定位；
所述锁紧机构为锁紧伸缩缸，在所述滑轨对应位置开设限位孔，当到达指定位置时，锁紧伸缩缸通过伸缩与限位孔配合以实现所述补芯结构的锁紧；
或所述锁紧机构为锁紧伸缩缸，所述锁紧伸缩缸固定安装在一个所述卡盘补心安装架上，在另一所述卡盘补心安装架的对应位置设置有限位孔，在到达指定位置后，锁紧伸缩缸通过伸缩与限位孔配合以实现2个所述卡盘补心安装架的装配连接；
或所述锁紧机构为锁紧伸缩缸，所述锁紧伸缩缸固定安装在一个所述卡盘补心安装架上，在另一所述卡盘补心安装架的对应位置设置有限位孔，在滑轨对应位置开设限位孔，在到达指定位置后，锁紧伸缩缸通过伸缩与所述卡盘补心安装架上设置的限位孔和滑轨上设置的限位孔配合以实现2个所述卡盘补心安装架的装配连接及所述补芯结构的锁紧。
2.如权利要求1所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述驱动机构包括伸缩缸，所述伸缩缸的座体端部固定装配于基座上，所述伸缩缸的伸缩杆连接所述卡盘补心安装架以带动所述卡盘补心安装架的移动。
3.如权利要求2所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述滑轨连接机构为滚轮，所述滚轮的一侧或两侧具有限位块。
4.如权利要求3所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述滑轨的一侧或两侧还设置有防倾翻结构，所述滑轨成“工”字形，所述防倾翻结构的一端部延伸至滑轨侧面的中部，另一端部固定装配在所述卡盘补心安装架上。
5.如权利要求2所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述滑轨连接机构为凹槽结构，所述凹槽结构与导轨匹配，所述凹槽结构与导轨匹配后为滑动摩擦。
6.如权利要求2所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述伸缩缸包括2组，并分别设置于滑轨的外侧，每组伸缩缸具有2个，每组所述伸缩缸背离方向设置，以此实现所述补芯结构的开启/闭合。
7.如权利要求1所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述卡盘可替换式补心上还设置有凸台软支撑机构以用于支撑，在所述补芯结构闭合后所述凸台软支撑机构用于支撑隔水管连接处的法兰结构。
8.如权利要求1所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述卡盘可替换式补心上还设置有补芯吊耳以便于所述卡盘可替换式补心的吊装和型号的更换。
9.如权利要求1所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述卡盘可替换式补心通过多个补芯装配定位机构可拆卸的装配于卡盘补心安装架上。
10.如权利要求9所述的一种深海隔水管快速拆装对开式卡盘结构，其特征在于：所述卡盘补心安装架上部设置有与所述补芯装配定位机构适配的限位槽，所述补芯装配定位机构上加工有至少一个通孔，所述卡盘补心安装架下部加工有与所述通孔匹配的半孔，所述通孔与所述半孔可通过定位销进行适配。
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